Печей ванюкова специальность

Эмпирико-кинетическая модель и технология
взрывобезопасного восстановления кислородсодержащего
сернистого газа метаном, основанная на распределённой подаче
топлива и восстановителя в поток сернистого газа
турбулентными струями. Выход основных серосодержащих
11

---

продуктов определяется в зависимости от
текущей концентрации диоксида серы причём
пониженный выход сероводорода является лимитирующим
фактором всей «метановой» технологии переработки газов
автогенной плавки.
Лабораторные эксперименты показали, что присутствие в
реальном металлургическом газе воды и двуокиси углерода
увеличивает исходные соотношения элементов Н/О и С/0 в газовой
смеси, нарушая оптимальные для образования основных продуктов
соотношения восстановителя и окислителей,
определяемые стехиометрией целевых реакций:
(9)
(10)
Этот эффект компенсирует подача восстановителя с расходом:
(11)
где: - оптимальный расход восстановителя; - расход
сернистого газа; - концентрации кислорода,
диоксида серы, водяного пара и двуокиси углерода в сернистом
газе, подаваемом на восстановление. Это снижает выход побочных
продуктов с использованием и даёт, наряду с экономией
восстановителя, преимущества при работе по «короткой» схеме,
использовавшейся в ЦПЭС МЗ НГМК до 1993 г.
Как показал термодинамический анализ, принципиальной
проблемой «метановой» схемы переработки сернистого газа
является низкий выход сероводорода при высокотемпературном
восстановлении. Это не обеспечивает оптимального для
последующей Клаус-конверсии соотношения компонентов в газе:
ограничивая общее извлечение серы.
Исследования промышленного процесса термического
восстановления газа ПВ метаном выполнялись по данным
обследований восстановительных реакторов ЦПЭС МЗ,
сравниваемых с результатами термодинамического моделирования
с учётом фактора восстановления:
Результаты свидетельствуют о кинетических ограничениях
процесса, не допускающих достижения равновесного выхода
продуктов при за время к о н т а к т а с е к .
12

---

Эмпирико-кинетическая модель процесса термического
восстановления метаном трехкомпонентного сернистого
газа, разработанная для прогнозирования выхода продуктов в
реальных неравновесных условиях, предполагает, что скорости
образования продуктов восстановления (как и их выход)
лимитируются эффективной скоростью конверсии диоксида серы.
Это позволило в качестве кинетической координаты процесса t
использовать текущую концентрацию диоксида серы, привязав
(Рис.2) кинетические зависимости при 900°С в изотермическом
лабораторном реакторе идеального смешения и результаты
измерений при и в проектном и модернизированных
проточных реакторах ЦПЭС МЗ НГМК (показаны точками).
Рис.2 - Концентрации и
относительный выход
основных серосодержащих
продуктов в зависимости
от эффективной
продолжительности
восстановления при
900°С.
Из приведенных данных (Рис.2) очевидно, что близкий к
равновесному выход элементной серы не означает завершения
процесса восстановления; поскольку выход элементарной серы
опережает образование сероводорода (являющееся последним
этапом восстановления), критерием завершённости процесса может
служить отношение:
Выявленные кинетические особенности процесса позволили
разработать промышленную технологию восстановления
кислородсодержащего сернистого газа, используемую в линиях
получения серы ЦПЭС МЗ НГМК с 1996 года, и предложить
перспективные конструкции восстановительных реакторов. ,
Промышленная технология взрывобезопасного восстановления
кислородсодержащего сернистого газа метаном основана на