КАТАЛІТИЧНІ МЕТОДИ КОКСОХІМІЧНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ
ЯК ЗАСІБ ОХОРОНИ НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

Шевченко Ю.О.
Донецький національний технічний університет

Источник: Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів — 2010 / Матеріали ХХ всеукраїнська наукова конференція аспірантів і студентів. — Донецьк, ДонНТУ — 2010, с. 30-31.

    Паливно-енергетичний комплекс є основою розвитку економіки будь-якої держави. В даний час для отримання енергії в більшості випадків використовується органічне паливо (вугілля, нафта, природний газ і ін.). Особливу роль виконує коксохімічне виробництво, що виробляє продукцію, штучно одержувану з вугільної сировини — бензол, кам'яновугільну смолу, її хімічні продукти, пек, пековий кокс і ін.
    Коксохімічні заводи є достатньо крупними підприємствами, на яких здійснюється термохимічна переробка сировини з метою отримання різних видів коксу. Процес коксування супроводжується утворенням речовин, які надалі можуть використовуватися в якості сировини для отримання товарних продуктів. Авдіївский коксохімічний завод є одним з багатьох великих виробників в отраслі.
    Існує безліч способів переробки сировини та знешкодження газових викидів. Вибір методу залежить від багатьох показників: хімічного складу сировини або газу, що очищується, наявність механічних домішок, бажана ступінь очищення газу або ступінь перетворення сировини в продукт і т.п.
    На Авдіївському КХЗ каталітичні методи знаходять широке використання. В разі правильного підбору каталізатору можна отримати бажаний результат при мінімальних економічних витратах.
    Каталізатори використовуються для отримання фталевого ангідриду методом парофазного окиснення нафталіну. Процес здійснюється на ванадій-калій-сульфатному каталізаторі. Фталевий ангідрид використовується у виробництві алкідних, поліефірних смол, синтетичних лаків і барвників.
    Реакція парофазного каталітичного окиснення нафталіну киснем повітря у фталевий ангідрид, яка проходить з виділенням тепла, супроводжується низкою побічних реакцій, на швидкість яких впливають різні фактори практичного ведення технологічного процесу (чистота вихідної речовини, температура реакції окиснення, тиск, швидкість потоку реакційної маси, якість каталізатору та інш.).
    Разом з основною реакцією (утворення фталевого ангідриду):

С₁₀Н₈ + 4,5О₂ = С₈Н₄О₃ + 2СО₂ + 2Н₂О

    мають місце наступні побічні реакції:
    а) утворення малеїнового ангідриду:

С₁₀Н₈ + 9О₂ = С₄Н₂О₃ + 6СО₂ + 3Н₂О

    б) утворення 1,4-нафтохінона:

С₁₀Н₈ + 1,5О₂ = С₁₀Н₆О₂ + Н₂О

    в) повне згорання нафталіну:

С₁₀Н₈ + 12О₂ = 10СО₂ + 4Н₂О

    Крім того, можливі реакції, які не впливають на вихід, але, в залежності від ступеню забруднення нафталіну, можуть впливати на чистоту готового продукту.
    Процес проходить при температурі 370-420 °С. Ступінь перетворення нафталіну при використанні даного методу складає 84 %.
    Також при абсорбційно-десорбційних методах очищення коксового газу від сірководню отримують сірководневі гази, які містять 40-90 %(об.) сірководню, який не являє собою товарний продукт. На основі цих газів можливо отримати сульфіди амонію, натрію, барію та інші продукти, але більша частина їх перероблюється в сірчану кислоту.
    Отримання сірчаної кислоти здійснюється за методом мокрого каталізу. Метод полягає в окиснені сірководню до двоокису сірки і води шляхом спалювання в печах при температурі 1100-1300 °С з наступним окисненням SO₂ в SO₃ на каталізаторі при 450-600 °С і конденсацією сірчаної кислоти при охолоджені контактних газів до 60-80 °С. Процес відбувається на ванадієвому каталізаторі СВД(К-Д,К).
    Особливе місце як джерело забруднення навколишнього середовища займає пекококсове виробництво, в тому числі і установка для грануляції і розфасовки електродного пеку. Пилогазові викиди при виробництві гранульованого пеку дуже токсичні. При отриманні гранульованого пеку в атмосферу виділяється велика кількість аерозолів і пари поліциклічних ароматичних вуглеводнів (ПАВ), фенолу нафталіну, коксового пилу та інших забруднюючих речовин.
    Для очищення викидів, які утворюються при даному виробництві можливо використання термокаталітичного очищення на паладієвому каталізаторі. Змішаний з окисами рідких металів алюмонікель-паладієвий каталізатор призначений для очищення відходящих газів виробництв: пластмас, нафтохімічних, коксохімічних, асфальто-бетона, лінії забарвлення, автомобільного, залізодорожного транспорту та сміттєспалювальних заводів шляхом окиснення пари органічних речовин, окису вуглецю, водню і відновлення окису азоту. Каталізатор використовується в реакторах з поличними касетами і радіального типу з рекуперацією тепла і регенерацією.

    Актуальною проблемою на сьогоднішній день є вдосконалення установки мокрого каталізу. Ефективними методам підвищення ступеню конверсії SO₂ в SO₃ є подвійний каталіз та окиснення SO₂ під тиском.
    Відходящі гази від ділянки грануляції та розфасовки електродного пеку на ВАТ «АКХЗ» на даний момент відводяться в атмосферу без належного очищення, тому є необхідним будівництво установки термокаталітичного знешкодження газових викидів.

<<Назад в библиотеку