CATALYTIC PURIFICATION AND WAYS FOR UTILIZATION OF FURNACE GAS OF PHOSPHORUS PRODUCTION - Itkulova, Sholpan; Borangazieva, Akbope; Ibraimova, Zhudyz; Polimbetova, Gulshara; Boleubayev, Erzhan (Academic Journal of Physical and Chemical Sciences, 2021)
Печной газ электротермического производства желтого фосфора содержит до 95% CO, 2% О2 и 0,3-4% примесей фосфина (РН3), желтого фосфора (Р4), сероводорода (H2S), которые характеризуются пожаро- и взрывоопасностью, коррозионной активностью и высокой токсичностью. На одну тонну фосфора приходится образование 3500 м3 печного газа, который после очистки от фосфор- и серосодержащих примесей, может использоваться в качестве химического сырья или технологического топлива. Теплотворная способность печного газа составляет 2500-2600 ккал/м3. Использование отходящих газов фосфорных печей в качестве химического сырья и технологического топлива затруднено из-за наличия в их составе вышеуказанных примесей. На существующих фосфорных заводах печной газ сжигается на «свече» и является источником загрязнения атмосферы. Настоящая работа посвящена разработке низкотемпературного процесса очистки печного газа фосфорного производства от токсичных Р-, S - примесей и утилизации в топливном или химическом направлении с применением собственных катализаторов. В статье более подробно описаны результаты лабораторных исследований реакции каталитического окисления фосфина, как наиболее токсичного и мало исследованного агента. Очистка отходящих и технологических газов от фосфина особенно актуальна для экологии южных регионов Казахстана, где расположены заводы по производству фосфора. Авторами предложено обезвреживать печной газ двумя растворами: аммиачным для поглощения сероводорода и медноаммиачным для окисления фосфина и фосфора кислородом до сульфатов и фосфатов аммония. Оптимальные условия процесса: 40-60оС; молярное отношение NH4OH/CuХ2 в каталитическом растворе 5-6; рН – 7,5-8,0. Проведены испытания по очистке модельных газовых смесей, приближенных по составу к печному газу фосфорного производства, состоящий из СО 90-95% и токсичных Р-, S - примесей. Степень очистки составила 66-96%, концентрации примесей после очистки намного ниже значений предельно-допустимых выбросов. Каталитический раствор очистил 300 литров газа и сохранил свою активность в течение 5 часов. Высокая эффективность медноаммичного способа обезвреживания печного газа от токсичных примесей позволяет рекомендовать его к использованию на фосфорных заводах для очистки печного газа от фосфина и сероводорода и получения очищенного оксида углерода. Оксид углерода далее используется для получения водорода посредством реакции водяного сдвига на разработанных нами среднетемпературных многокомпонентных железосодержащих катализаторах. Смесь водорода и оксид углерода представляет собой синтез-газ, из которого с применением разработанных нами эффективных Со-содержащих катализаторов, с высоким выходом образуются СЖУ (синтетические жидкие углеводороды), в основном, бензинокеросиновая фракция.