Печей ванюкова специальность

в ЦПЭС МЗ НГМК
в качестве конденсаторов серы, с исходными
содержаниями серы в газе В качестве фактора,
характеризующего состояние конденсатора, использовалось
суммарное количество произведённой серы
Установлено, что газодинамическое сопротивление газотрубных
конденсаторов серы в процессе эксплуатации растёт, в
среднем, по закону, определяемому интерполяционной формулой:
(18)
16

---

при значении инкремента
Коэффициент извлечения серы в чистых котлах
сравнительно мал, что можно объяснить объёмной конденсацией
серы при резком охлаждении технологического газа на чистой
холодной поверхности теплообменных трубок. С наработкой
конденсатора загрязнение поверхности трубок изолирующими
отложениями "серобетона" уменьшает объёмную конденсацию
серы, повышая коэффициент извлечения серы.
Из эмпирических данных выявлено снижение коэффициента
извлечения серы при увеличении нагрузки и построены
номограммы коэффициентов извлечения серы от удельной нагрузки
на теплообменную поверхность газотрубного конденсатора Г-950
при содержаниях серы в технологическом газе от 3 до 210 г/нм
3
.
На основании выполненных исследований разработана
технологическая схема и регламент переработки сернистого газа,
которая включает его восстановление метаном, двухстадийную
каталитическую конверсию восстановленного газа с конденсацией
серы и дожиг сбросных газов. Главная особенность предлагаемой
технологии состоит в довосстановлении сернистого газа на первой
ступени каталитической конверсии при 380-450°С с Клаус-
конверсией на второй каталитической ступени при 230-260°С.
Другая особенность разработанной схемы состоит в охлаждении
восстановленного газа от температур «горячего» катализа (380-
450°С) до температур Клаус-конверсии (230-260°С), взамен
используемой обычно промежуточной ступени конденсации при
140-150°С. Это даёт равномерную нагрузку получаемой серы на две
ступени конденсации и позволяет оптимизировать извлечение серы
на однотипных конденсаторах, способствуя компактности и
снижению капитальных затрат, определяет экономию топлива и
окислителя на подогрев технологического газа, что повышает
технико-экономическую эффективность и конкурентоспособность
разработанной технологической схемы.
При этом общее извлечение серы составит 94-96%, а удельный
(на тонну товарной серы) расход природного газа что
позволило принять разработанную схему к реконструкции 2-й
технологической линии УПЭС МЗ ЗФ ГМК «НН».
17

---

выводы
1. Получили развитие физико-химические основы процесса
утилизации отходящих сернистых газов автогенной плавки на базе
«метановой» технологии переработки кислородсодержащих газов
печей Ванюкова ОАО «Горно-металлургическая компания
«Норильский никель».
2. Выполнено обследование состава отходящего газа агрегатов
ПВ. Определены максимальные концентрации диоксида серы (~60%
объшн.) внутри печи Ванюкова и оценены содержания
элементарной серы в первичном газе ПВ. Это позволило выработать
исходные данные для проекта реконструкции технологических
линий УПЭС МЗ и технические требования к системе дожига
элементарной серы над расплавом ПВ.
3. Разработана методика, с использованием которой определена
форма спектров колебаний состава отходящего газа печей
Ванюкова. Установлено, что колебания диоксида серы с периодами
от 30 до 200 сек. обусловлены подсосами воздуха в плавильный
агрегат. Построена статистическая модель зависимости
концентрации от концентрации кислорода и разрежения
в печах Ванюкова МЗ ЗФ ГМК «НН» ПВ-2,-3, использованная для
управления работой печами.
4. Установлено расслоение высокотемпературного газового
потока внутри радиационной камеры промышленного котла-
утилизатора. Разработана модель коагуляции частиц пыли в
турбулентной газовой струе, основанная на инерционно-
столкновительном механизме. Предложена технология улавливания
тонкодисперсных фракций пыли турбулентными струями пара,
успешно испытанная в промышленных условиях.
5. Разработана эмпирико-кинетическая модель процесса
восстановления кислородсодержащего сернистого газа метаном,
прогнозирующая выход продуктов в зависимости от текущей
концентрации диоксида серы. Показано, что последней стадией
восстановления сернистого газа метаном является образование
сероводорода, вследствие чего критерием завершённости процесса
может использоваться отношение:
6. Разработана технология взрывобезопасного восстановления
метаном кислородсодержащего сернистого газа и конструкция
18

---

промышленного восстановительного реактора, используемая в
ЦПЭС (УПЭС) МЗ с 1996 г. Предложены конструкции
восстановительных реакторов-генераторов большой
производительности.
7. В промышленных экспериментах исследован эффект
карбонилсульфида на каталитическую конверсию восстановленного
газа. Установлено существование резко экстремальной зависимости
конверсии серосодержащих газов, контролируемое фактором
состава: что должно учитываться при
разработке схем и алгоритмов управления процессом. Выявлен
эффект авторегенерации алюмооксидных катализаторов в
восстановленном газе и определена нецелесообразность применения
для Клаус-конверсии восстановленного газа автогенной плавки
специальных технологий регенерации катализаторов.
8. Разработана полуэмпирическая модель Клаус-конверсии
сероводорода на алюмооксидных катализаторах в зависимости от
температуры, основанная на введении кинетических поправок (в
форме уравнения Аррениуса) к термодинамической зависимости,
использованная для сравнительной оценки активности
промышленных катализаторов. Показана высокая эффективность
конверсии восстановленного газа в сероводород при 380-450°С, на
основании чего разработана технология доочистки хвостовых газов
Клаус-переработки с рециклом сероводорода.
9. Выявлен нелинейный характер роста газодинамического
сопротивления газотрубных конденсаторов серы и коэффициента
извлечения серы в зависимости от суммарного количества
извлечённой серы. Определены зависимости коэффициента
извлечения серы в промышленных газотрубных котлах-
конденсаторах от удельной нагрузки на теплообменную
поверхность и содержания серы в технологическом газе,
использованные для выбора конденсаторов при проектировании.
10. Методом термодинамического моделирования выполнен
сравнительный анализ внутри- и внепечной схем восстановления
сернистых газов автогенной плавки метаном. Установлено, что
лимитирующим фактором «метановой» технологии переработки
газа ПВ является пониженный выход сероводорода на стадии
высокотемпературного восстановления, что обусловлено
термодинамикой и кинетикой процесса.
19

---

11. Разработана технологическая схема переработки отходящего
сернистого газа печей Ванюкова, обеспечивающая повышение
извлечения серы до 94-96% при значительном снижении удельного
расхода природного газа. Разработан технологический регламент,
положенный в основу проекта реконструкции УПЭС Медного
завода Заполярного филиала ОАО «Горно-металлургическая
компания «Норильский никель».
Содержание диссертации изложено в следующих основных работах:
1. Галанцев В.Н., Платонов О.И. - Интенсификация
пылеочистки и охлаждения отходящих газов взвешенной
плавки/ЛДветные металлы. 1995, № 7. С.ЗО-32.
2. Бурухин А.Н., Галанцев В.Н., Деревнин Б.Т., Платонов О.И.,
Северилов А.В. - Совершенствование высокотемпературного
восстановления метаном сернистого газа автогенной плавки
//Цветные металлы. 1999. № 2. С.26-29.
3. Ладин Н.А., Лазарев В.И., Платонов О.И. - Анализ
характеристик отходящего газа печи Ванюкова // Цветные
металлы.1999.№11. С.46-49.
4. Егоров В.Н., Платонов О.И., Тарасов Н.А., Чистяков Н.П. -
Об эффективности каталитической конверсии сероводорода по
методу Клауса в присутствии серооксида углерода//Катализ в
промышленности. 2002, №1. С. 17-22.
5. Платонов О.И.. Северилов А.В. - Кинетика регенерации
промышленных алюмооксидных катализаторов процесса
Клауса/ЛСатализ в промышленности. 2003, № 1.