Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ: ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ ЗАЩИТЫ АТМОСФЕРЫ
Посмотреть оригинал

Очистка газов от сероводорода, сероуглерода и меркаптанов

Очистка от сероводорода.

Сероводород содержится как примесь в природном газе и нефтяных, коксохимических газах, выделяется при выпарке целлюлозных щелоков. Технологические и топочные газы, содержащие сероводород, очень коррозионноактивны.

Для очистки газов от сероводорода применяют различные хемо- сорбционные методы. Характеристика абсорбентов сероводорода и параметры процессов приведены в табл. 1.3.

Вакуум-карбонатные методы. В этих методах сероводород поглощается из газов водным раствором карбоната натрия или калия. Затем раствор регенерируют нагреванием под вакуумом, охлаждают и снова возвращают на абсорбцию. В основе методов лежат реакции:

Вследствие различной растворимости Na2C03, NaHC03, К2С03 и КНС03 для абсорбции применяют растворы разной концентрации. Поташ лучше растворим в воде, поэтому применяются более концентрированные его растворы, которые имеют высокую поглотительную способность. Это позволяет уменьшить его расход, а также сократить расход пара на регенерацию поташа и расход энергии на перекачивание раствора.

Недостатком использования растворов поташа является их высокая стоимость. Исходя из этого, чаще используют содовый метод.

Если производится регенерация раствора без рекуперации сероводорода, то раствор нагревают в регенераторе, а из него воздухом отдувают сероводород. При этом некоторое количество сульфида

Таблица 1.3.

Характеристика абсорбентов сероводорода и параметры процесса

Абсорбент

Емкость поглотителя, моль/моль

Концентрация поглотителя в растворе

Температура

абсорбции,

°С

Степень

абсорбции,

%

%

г/л

Мышьяково-содовый (окситиомышьяково- натриевая соль)

1/1

17,38

-

20—45

92—98

Мышьяково-поташный

3/1

16—18

35—50

94—99

Этаноламины

1/2

10—15

20—50

96—98

Нормальный

метил-2-пирролидон

-

-

26—40

96—98

Содовый

15—18

40

90

Поташный

20—25

40—50

90—98

Цианамид кальция

3/1

150-200

30—45

98—99

Раствор соды и сульфата никеля

15—25

30—40

95—97

Раствор фосфата калия

1/1

40—50

20—40

92—97

Аммиачный раствор

1/1

5—15

2

20—30

85—90

натрия окисляется до тиосульфата, что приводит к понижению концентрации абсорбирующей жидкости, поэтому периодически ее заменяют свежей. Технологическая схема очистки газа от сероводорода вакуум-карбонатным методом с получением из сероводорода серной кислоты приведена на рис. 1-31, а.

После очистки газа в абсорбере раствор подают в холодильник- конденсатор, где его подогревают за счет тепла конденсации паров, выделяющихся при регенерации поглотительного раствора. Затем раствор проходит теплообменник и подогреватель и поступает в регенератор. Раствор регенерируют кипячением под вакуумом (15,6 кПа). Регенерированный раствор направляют в емкость, а затем через теплообменник и холодильник — на орошение абсорбера. Выделяющиеся при регенерации раствора пары сероводорода и воды отсасывают вакуум-насосом через конденсатор-холодильник, где конденсируется значительная часть паров воды. Далее пары поступают в холодильник, а затем в печь для сжигания сероводорода. Из печи газовая смесь, состоящая из диоксида серы, водяных паров, кислорода и инертных газов, при 900°С поступает в котел-утилизатор, где охлаждается до 440-450°С, а затем направляется на окисление в контактный аппарат. После окисления газы направляют на абсорбцию для получения серной кислоты.

Фосфатный процесс. Для абсорбции сероводорода фосфатным методом применяют растворы, содержащие 40-50% фосфата калия:

Из раствора сероводород удаляют кипячением при 107—115°С. Коррозии кипятильников при этом не наблюдается. Растворы стабильны, не образуют продуктов, ухудшающих их качество. Достоинством процесса является также селективность раствора к сероводороду в присутствии S02.

Мышьяково-щелочные методы. В зависимости от абсорбента эти методы подразделяются на мышьяково-содовый и мышьяково-аммиачный. Для приготовления абсорбентов оксид мышьяка As203 растворяют в растворе Na2C03 или NH.OH. При растворении в содовом растворе происходит реакция:

Образование поглотительного раствора происходит в процессе взаимодействия с сероводородом:

Полученный раствор оксисульфомышьяково-натриевой соли и является поглотительным раствором для сероводорода. Абсорбция протекает по реакции:

При регенерации полученной соли кислородом воздуха выделяется сера:

Серу отделяют от раствора, а регенерированный раствор возвращают на абсорбцию. Побочные реакции, протекающие в процессе:

Схема процесса (процесс “Tiloks") приведена на рис. 1-31,6.

Очищаемый газ поступает в абсорбер, где происходит его очистка от сероводорода. Далее насыщенный сероводородом раствор перекачивают через теплообменник, где он нагревается до 40°С и затем поступает на регенерацию. В регенератор подают сжатый воздух, который барботирует через раствор. После окисления кислородом воздуха и отделения серы, которая всплывает вместе с пузырьками воздуха в сепараторе, раствор возвращают на абсорбцию. Серу отделяют на вакуум-фильтре.

На интенсивность абсорбции влияет концентрация мышьяка в поглотителе и pH раствора. При увеличении концентрации с 15 до 25 г/л степень абсорбции сероводорода возрастает с 81 до 97%. Оптимальное значение pH должно быть 7,8-7,9.

Недостатком процесса является высокий расход соды (400-500 кг на 1т серы), большое содержание примесей в абсорбенте, что осложняет его регенерацию.

Технологические схемы и аппаратура мышьяково-содового и мышьяково-аммиачного способов идентичны.

Процесс ",Stretford". В этом процессе сероводород абсорбируют щелочным раствором (pH = 8,5-9,5), содержащим кроме карбоната натрия эквимолекулярное количество ванадата натрия-аммония и антрахинон-2,6-2,7-дисульфоната (АДА). Кроме того, к раствору добавляют натрий-калиевую соль винной кислоты, чтобы ванадат не выпадал в осадок.

Суммарные реакции: абсорбция

получение серы

рекуперация ванадата при помощи АДА

окисление АДА кислородом воздуха

Достоинством процесса является возможность исключить очень токсичные арсениты.

Железо-содовый метод. В этом процессе для поглощения используют взвесь гидроксидов двух- и трехвалентного железа. Суспензию приготавливают смешением 10%-го раствора Na2C03 с 18%-м раствором железного купороса:

пропуская через раствор воздух, окисляют гидроксид железа:

Абсорбция сероводорода из газовой фазы протекает по следующим реакциям:

Для регенерации раствора через него пропускают воздух, в этом процессе образуется элементная сера:

При регенерации до 70% поглощенного H2S переходит в элементную серу, а остальной (в виде NaHS) окисляется до тиосульфата натрия:

Метод позволяет достичь степени очистки более 80%.

Щелочно-гидрохиноновый метод. Сущность метода заключается в поглощении сероводорода щелочными растворами гидрохинона. При регенерации растворов выделяются элементная сера и тиосульфат натрия. Гидрохинон является катализатором. Чем выше концентрация хинона в растворе, тем активнее раствор. Метод состоит из следующих стадий:

Схемы установок очисти газа от сероводорода

Рис. 1-31. Схемы установок очисти газа от сероводорода: а — вакуум-кар- бонатным методом: 1 — абсорбер; 2,9 — насосы; 3 — холодильник-конденсатор; 4— теплообменник; 5 — подогреватель; 6 — регенератор; 7 — циркуляционный подогреватель^— сборник; 10 — холодильник; 11 —вакуум-насос; 12—холодильник; 13 — печь; 14 — котел-утилизатор; б — в процессе “Tiloks”: 1 — колонна; 2 — теплообменник; 3 — колонна для окисления; 4 — емкость; 5 — фильтр; в — раствором этаноламина: 1 — абсорбер; 2,5 — холодильники; 3,6 — теплообменники; 4 — регенератор взаимодействие сероводорода с карбонатом натрия (содой)

окисление гидросульфида натрия хиноном (окисленная форма гидрохинона )

регенерация соды регенерация хинона

Последняя стадия осуществляется за счет кислорода, содержащегося в газе, и протекает параллельно с процессами поглощения и окисления сероводорода. Более полную регенерацию хинона проводят в регенераторах.

В процессе абсорбции протекает следующая побочная реакция:

Накопление в растворе Na2S203 и NaHCO, приводит к снижению его поглотительной способности вследствие уменьшения концентрации карбоната натрия и снижения pH среды. Для поддержания активности поглотительного раствора непрерывно добавляют свежие растворы соды и гидрохинона. Для поддержания pH раствора в пределах 9-9,5 добавляют 42%-й раствор едкого натра.

Абсорбцию сероводорода проводят в полом абсорбере с форсунками при плотности орошения 4,35 м5/ч на 1 м3 орошаемого объема. Раствор регенерируют, пропуская через него (барботаж) сжатый воздух. При этом происходит окисление гидрохинона до хинона и флотация выделившейся серы, которую в виде пены собирают на поверхности раствора. Одновременно здесь же происходит окисление части гидросульфида до тиосульфата. Серная пена собирается в пеносборнике, а затем поступает на вакуум-фильтр, где происходит ее отделение. Полученную серу плавят в автоклаве.

Метод позволяет очищать газ от начального содержания сероводорода в газе 0,185 г/м3 до 0,02 г/м3. Степень очистки газа зависит от концентрации в нем сероводорода, скорости движения газа в абсорбере и интенсивности орошения, концентрации активных компонентов в растворе и его pH, температуры процесса, от равномерности распределения раствора в абсорбере.

Абсорбция этаноламинами. В этих методах сероводород и диоксид углерода поглощаются растворами моноэтаноламина или триэтаноламина. Преимущественно используют 15-20%-й водный раствор моноэтаноламина, поскольку он обладает большей поглотительной способностью на единицу массы растворителя, большей реакционной способностью и легко регенерируется.

Технологическая схема очистки газов от сероводорода растворами этаноламинов представлена на рис. 1-31, в. В процессе поглощения протекают реакции:

При 25^Ю°С направление реакции поглощения — слева направо, с повышением температуры до 105°С и выше направление — справа налево с удалением из раствора сероводорода и диоксида углерода. Это связано с тем, что раствор постепенно теряет свои щелочные свойства, а образовавшиеся сульфиды и карбонаты аминов диссоциируют с выделением сероводорода и диоксида углерода в газовую фазу.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Популярные страницы