Специалисты АО «ВТИ» изучили, как ионы меди влияют на окисление сернистых солей аммония в условиях аммиачно-сульфатной сероочистки. Полученные численные данные позволят рассчитывать установки, которые в одном аппарате улавливают из дымовых газов и оксиды серы, и оксиды азота. Для тепловых электростанций и промышленных предприятий это означает меньшие капитальные затраты и экономию производственной площади.
Сегодня энергетики, как правило, очищают дымовые газы от соединений серы и азота в разных установках. Отдельное оборудование стоит дорого и занимает много места. Альтернативой может стать «мокрая» технология, при которой оба процесса идут в едином аппарате. Лучшей среди таких технологий специалисты считают аммиачно-сульфатную сероочистку.
Растворы сернистых солей аммония (сульфит-бисульфита), которые в ней используются, благодаря восстановительным свойствам удаляют из газов и оксид азота NO. На выходе получается востребованное сельским хозяйством азотно-серное удобрение, сульфат аммония. Так отходы газоочистки превращаются в товарный продукт.
Ускорить процесс могут ионы меди, перспективные катализаторы азотоочистки. Однако данные прежних исследований по окислению сернистых солей в присутствии меди противоречивы. Многие опыты проводились на установках с малой поверхностью массообмена и низкими коэффициентами массопереноса, поэтому их результаты сложно переносить на промышленные аппараты.
Учёные ВТИ провели эксперименты на собственной лабораторной установке — барботажном реакторе смешения с высокой поверхностью массообмена. Условия опытов соответствовали рабочему режиму аммиачно-сульфатной сероочистки. Исследователи учитывали содержание кислорода в газовой фазе и скорость перемешивания раствора.
Выяснилось, что в этих условиях окисление имеет кажущийся нулевой порядок по общей концентрации сернистых солей аммония. При снижении pH раствора с 6,2 до 5,2 кажущаяся скорость реакции возрастает в 2 – 2,2 раза. Добавка ионов меди и ускоряет реакцию ещё в 1,6 – 2,1 раза по сравнению с растворами без меди. Важно, что степень ускорения не зависит ни от pH, ни от концентрации кислорода в газе. Это упрощает инженерный расчёт.
«Мы впервые получили надёжные численные данные по каталитическому действию меди именно в рабочих условиях аммиачно-сульфатной технологии, — отмечают эксперты АО «ВТИ». — Теперь проектировщики могут опираться на них при расчёте установок совмещённой серо- и азотоочистки. Это прямой путь к более компактному и экономичному газоочистному оборудованию для отечественной энергетики».
Пресс-служба АО «ВТИ»