§ 5. Очистка газов агломерационных машин от оксида углерода

В зависимости от состава руды содержание СО в газах агломерационных машин колеблется в пределах 0,3—3,0 %. Ввиду высокой токсичности выброс СО в атмосферу нежелателен, однако никакие меры по снижению его содержания практически пока не реализованы.

Выбросы СО в атмосферу можно уменьшить тремя способами: сорбцией жидкими и твердыми поглотителями; дожиганием при температурах выше температуры самовоспламенения; каталитическим окислением при невысоких температурах.

В химической технологии для поглощения СО применяют медноаммиачные соли. Процесс идет при высоких давлениях (до 30 МПа) и низких температурах и потому для металлургии неприемлем. Ведутся разработки по адсорбции СО цеолитами, которые для металлургии малоперспективны вследствие больших объемов газов, малой поглотительной способности цеолитов и необходимости глубокой предварительной очистки газов от пыли и избыточной влаги.

Дожигание СО до СО₂ в атмосфере возможно при соблюдении двух условий: температура процесса выше температуры воспламенения СО ( ~ 800 С) и концентрация СО в газах более 12%. Выполнить и то, и другое условие применительно к агломерационным газам, имеющим температуру 120—150 °С, крайне затруднительно, поэтому дожигание СО до СО₂ в атмосфере неперспективно.

Каталитическое окисление СО в СО₂ — единственный реальный способ избавиться от СО в агломерационных газах. Однако наличие в них пыли и сернистых соединений крайне ограничивает выбор катализатора; можно применять катализаторы только платиновой группы, например палладиевые. При пропуске газов через слой палладиевого катализатора толщиной 150 мм при температуре 300—350 °С и потере давления 15 кПа обеспечивается полное окисление СО в СО₂.

Разработана схема очистки агломерационных газов от СО и SO₂, в основе которой находится контактный аппарат, где в присутствии катализаторов СО окисляется в СО₂, a SO₂ в SО₃ (рис. 23.8).

Рис. 23.8. Схема контактного аппарата для окисления СО в СО₂ и SO₂ в SO₃: 1 — кожух; 2 — крышка; 3, 4 — кассеты с катализатором; 5 — трубчатый теплообменник; 6 — смесительная распределительная решетка; 7 — горелки; 8 — подвод топлива.

Контактный аппарат имеет цилиндрический трубчатый теплообменник, внутри которого в полом цилиндре размещены две кассеты: нижняя заполнена палладиевым катализатором для окисления СО в СО₂, а верхняя — ванадиевым катализатором для окисления SO₂ в SО₃. Агломерационные газы с температурой до 150 °С поступают в теплообменник контактного аппарата, где подогреваются теплом отходящих из аппарата газов. Дополнительный подогрев до нужной для окисления SО₂ температуры (400—450 °С) осуществляется за счет сжигания дополнительного топлива в горелках, установленных внутри аппарата.

Для аглоленты с выходом газа 210 тыс. м³/ч требуется установить четыре таких аппарата диаметром 6 и высотой 7 м. До них предусмотрена установка фильтра тонкой очистки (электрофильтра или рукавного фильтра), а за ними - холодильника-конденсатора с поверхностью охлаждения 1700 м² для паров серной кислоты, образующейся из SO₃ и водяных паров. В установке такого типа можно получать до 40 т/сут 80 %-ной серной кислоты. Расход тепла на проведение процесса 5·10⁷ кДж/ч; расход катализатора для СО 15 т/год, для SO₂ 15 т/год. Стоимость палладиевого катализатора 6,9, ванадиевого 0,53 тыс. руб/т.

В последнее время разработан нечувствительный к пыли, SO₂, СО₂ и Н₂О катализатор, наносимый на пористые элементы, состоящие из пачки листов или пачки мелких трубок, которые практически не имеют гидравлического сопротивления. В настоящее время катализатор проходит длительную промышленную проверку.