ООО «Институт Гипроникель», Санкт-Петербург, Россия:

В. А. Власов, ведущий инженер, эл. почта: VlasovVA@nornik.ru
О. И. Платонов, независимый консультант, канд. техн. наук, эл. почта: oipla@yandex.ru
А. О. Терентьев, ведущий инженер, эл. почта: TerentevAO@nornik.ru
Л. Ш. Цемехман, член редколлегии журнала «Цветные металлы», докт. техн. наук, профессор, эл. почта: lev.tsem1@gmail.com

Применительно к развитию технологии переработки отходящего газа печей Ванюкова на участке производства элементарной серы Медного завода Заполярного филиала ПАО «ГМК «Норильский никель» экспериментально исследованы характеристики процесса получения серы на первой стадии катали тической конверсии восстановленного сернистого газа. Представлена методика исследований в каталитическом реакторе пилотной установки ООО «Институт Гипроникель» (с расходом газов до 1,2 нм³/ч) в диапазоне температур 350–614 ^oC при объемной скорости 1600–1800 ч^–1, проиллюстрированная данными конверсии сераорганических соединений (CS2 и COS) на образцах двух промышленных катализаторов — АОК-78-57 и ВА-2. Показано, что переработка при 400–500 ^oC на промотированных алюмооксидных катализаторах обеспечивает полную конверсию сераорганики. Выявлен характер температурной зависимости конверсии сераорганических компонентов (сероуглерода и карбонилсульфида), которая может быть использована в качестве модельной при сравнительной оценке активности катализаторов в процессе каталитической конверсии газовых компонентов. По результатам сравнения температурных зависимостей эффективности конверсии в разных экспериментах сделан вывод о неадекватности лабораторного тестирования дробленых фракций катализаторов для определения реальных кинетических характеристик (температурного режима) процесса переработки восстановленного сернистого газа. Схема двухступенчатой каталитической конверсии восстановленного сернистого газа рекомендована к промышленным испытаниям с последующим использованием на участке производства элементарной серы Медного завода Заполярного филиала ПАО «ГМК «Норильский никель».

1. Oruzheynikov A. I., Borbat V. F., Anshits A. G. Realizing the Sulphur-closed technological processes of metallurgical production // Chemistry for Sustainable Development. 2004. Vol. 12, No. 6. P. 701–708.
2. Tarasov A. V., Eryomin O. G., Eryomina G. A. Sulfur production from the exhaust gases from non-ferrous autogenous smelting processes // Proceedings of International Symposium “Nickel-Cobalt’97”. — Sudbury, 17–20 August 1997. Vol. 3. P. 285–292.
3. Shikina N. V., Khairulin S. R., Kherzhentsev M. A. et al. Development of the process of low-temperature catalytic reduction of sulphure dioxide and pilot tests // Chemistry for Sustainable Development. 2015. Vol. 23, No 4. P. 503–510.
4. Илюхин И. В., Козлов А. Н., Сапегин Ю. В., Деревнин Б. Т. и др. Реконструкция производства серы на Медном заводе ЗФ ГМК «Норильский никель» // Цветные металлы. 2008. № 12. С. 44–46.
5. A. с. 1605485 СССР. Способ получения серы / Мечев В. В., Ерёмин О. Г., Барышев А. А. и др. ; заявл. 08.02.1989.
6. Платонов О. И., Цемехман Л. Ш. Производство серы из металлургических газов: история, состояние, перспективы // Цветные металлы. 2007. № 2. С. 63–68.
7. Платонов О. И., Цемехман Л. Ш. Методы получения серы из металлургических газов: общие и частные вопросы разных технологий // Цветные металлы. 2009. № 8. С. 47–52.
8. Грунвальд В. Р. Технология газовой серы. — М. : Химия, 1992. — 272 с.
9. Ghahraloud H., Farsi M., Rahimpour M. R. Modeling and optimization of an industrial Claus process: Thermal and catalytic section // Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2017. Vol. 76. P. 1–9.
10. Grancher P. Advances in Claus technology. Part 1: Studies in reaction mechanics // Hydrocarbon processing. 1978. Vol. 57, No. 7. P. 155–160.
11. Platonov O. I., Ryabko A. G., Tsemekhman L. Sh. Optimal technology of sulfur recovery out of autogenous smelting offgas // Proceedings European Metallurgical Conference EMC-2005. — Dresden, Germany, 18–21 September 2005. Vol. 3. P. 1293–1299.
12. Берти Дж. Лабораторные реакторы для каталитических исследований // Катализ в промышленности. Т. 1. — М. : Мир, 1986. С. 50–79.
13. Боресков Г. К. Гетерогенный катализ. — М. : Наука, 1986. — 304 с.
14. Боресков Г. К., Слинько М. Г. Экспериментальные методы определения каталитической активности // Химическая промышленность. 1955. № 1. С. 19–26.
15. Темкин М. И. Безградиентные методы определения скорости реакций // Кинетика и катализ. 1962. Т. 3, № 4. С. 509–517.
16. Темкин М. И., Кулькова Н. В. Лабораторный реактор идеального вытеснения // Кинетика и катализ. 1969. Т. 10, № 2. С. 461–463.
17. Иоффе И. И., Письмен Л. М. Инженерная химия гетерогенного катализа. — Л. : Химия, 1972. — 464 с.
18. Данилов М. П., Северилов А. В., Илюхин И. В. и др. Сравнительные лабораторные испытания катализа торов, применяемых в производстве серы // Цветные металлы. 2004. № 11. С. 60–62.
19. Артёмова И. И., Зинченко Т. О., Молчанов С. А., Золотовский Б. П. Совершенствование способа получе ния газовой серы // Катализ в промышленности. 2009. № 2. С. 33–38.
20. ТУ 6-68-193–2004. Катализатор титаносодержащий для процесса Клауса (АОК-78-57). — Введ. 11.10.2004.
21. Kettner R., Lubcke T. Experience in the commercial use of a new Claus catalyst: the importance of COS/CS₂ in Claus plants // Proc. of Int. Conf. «Sulfur 82». — London, 14–17 November 1982. P. 707–718.
22. Саблукова И. В., Илюхин И. В., Сергеева Л. В., Субачева Г. В. и др. О выборе катализатора для процесса очистки SO₂-содержащих газовых выбросов металлургических производств // «КАТЭК 2007» : тез. докл. Всерос. конф. с междунар. участием. — Санкт-Петербург, 11–14 декабря 2007. — Новосибирск : ИК СО РАН, 2007. С. 262–263.
23. Platonov O. I. Improvement of closed-cycle sulfur recovery from coke-oven gas // Coke and Chemistry. 2014. Vol. 57, No. 9. P. 369–373.
24. Tarasov A. V., Yeremin O. G. Catalytic Reduction of SO₂ with Converted Gas to Produce Elemental Sulfur // Sulphur 2005. — Moscow, Russia, 23–26 October 2005. Conference papers. — London : CRU publishing Ltd., 2005. P. 63–69.
25. Clark P. D., Dowling N. I., Huang M. Conversion of CS₂ and COS over alumina and titania under Claus process conditions: reaction with H₂O and SO₂ // Appl. Catal. B: Environmental. 2001. Vol. 31. P. 107–112.
26. Егоров В. Н., Платонов О. И., Яценко С. П. О температурной зависимости Клаус-конверсии сероводорода на промышленных алюмооксидных катализаторах // Катализ в промышленности. 2004. № 4. С. 41–44.
27. Platonov O. I. Catalysts for the desulfurization of coke-oven gas // Coke and Chemistry. 2016. Vol. 59, No. 4. P. 157–162.
28. Иориш В. С., Белов Г. В., Юнгман В. С. Программный комплекс ИВТАНТЕРМО для Windows и его использование в прикладном термодинамическом анализе : препринт № 8-415. — М. : ИВТАН, 1998. — 56 с.
29. Pearson M. J. Developments in Claus catalysts // Hydrocarbon processing. 1973. Vol. 52, No. 2. P. 81–85.
30. Connock L. Titania-based Claus catalyst performance // Sulphur. 2003. No 285. P. 31–37.
31. Катков А. Л., Малов Е. И., Каптенармусов В. Б., Исмагилов З. Р. и др. Очистка газов от сернистых соединений // Известия вузов. Цветная металлургия. 2007. № 2. С. 34–37.
32. ТУ 51-31323949-65–01. Катализатор алюмооксидный для процесса получения серы. — Введ. 25.12.2009.