Способ очистки газа от сероводорода

Способ очистки газа от сероводорода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области очистки газов от сероводорода и может быть использовано в различных отраслях промышленности при очистке газов от сероводорода. Для увеличения выхода элементарной серы и увеличения сероемкости поглотительного раствора в способе очистки газов используют абсорбент, содержащий тиосульфат щелочного металла или аммония в количестве 0,2-1 моль/л при PH 7-10, концентрацию серы в нем поддерживают не менее 1 г/л, а время контакта поглотительного раствора с очищаемым газом не менее 3-х минут. Способ обеспечивает 100%-ный выход серы при сероемкости поглотительного раствора около 0,5 г H<SB POS="POST">2</SB>S/ л раствора. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

COlO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1510898 д 1 (51) В 01 D 53/14, С Ol В 17/04

"3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А 8ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4250582/23-26 (22) 27.05.87 (46) 30.09.89. Бюл. № 36 (71 ) Специальное конструкторско-технологическое бюро катализаторов с ollblTHbIM производством, Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по переработке газа и Институт катализа СО АН СССР (72) Г. А. Фадеенкова, В. М. Акимов, Г. С. Горбенко, H. Л. Рябко, С. И. Чистяков и Н. H. Кундо (53) 66.074.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1005850, кл. В 01 D 53/04, 1983.

Изобретение относится к очистке газов от сероводорода и может быть использовано в различных отраслях промышленности при очистке газов, содержащих сероводород.

Целью изобретения является увеличение сероемкости поглотителя и выхода элементарной серы.

Пример 1. Нефтяной газ контактируют противотоком в насадочном абсорбере с поглотительным раствором и отводят на свечу.

Н асы щенный сероводородом поглотительн ый раствор регенерируют продувкой воздухом, образовавшуюся в результате регенерации серу отделяют, а регенерированный раствор рециркулируют на очистку газов.

В опытах используют поглотительный раствор следующего состава: металлфталоцианин в количестве 5 — 100 мг/л, тио2 (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ СЕРОВОДОРОДА (57) Изобретение относится к области очистки газов от сероводорода и может быть использовано в различных отраслях промышленности при очистке газов от сероводорода. Для увеличения выхода элементарной серы и увеличения сероемкости поглотительного раствора в способе очистки газов используют абсорбент, содержащий тиосульфат щелочного металла или аммония в количестве 0,2 — -1 ммоль/при рН 7 — 10, концентрацию серы в нем поддерживают не менее 1 г/л, а время контакта поглотительного раствора с очищаемым газом не менее 3 мин. Способ обеспечивает !00%-ный выход серы при сероемкости поглотительного раствора около 0,5 г H S/ë раствора.

2 табл. сульфат натрия 0,2 — 1 г-моль/л, сера 1—

100 г/л щелочной агент в количестве, необходимом для поддержания рН абсорбента в интервале 7 — 10.

Опыты проводят на пилотной установке производительностью 5 м газа/ч, при следующих параметрах: расход нефтяного газа на очистку 0,76 м /ч; расход воздуха -1 м "/ч; скорость циркуляции поглотительного раствора 47 л/ч; общий объем раствора в пилотной установке 60 л; температура раствора 28 — 32 С; время контакта поглотительного раствора с очищаемым газом 5 — 4 мин; содержание сероводорода в очищаемом газе

1,5 — 2,3 об.% (в очищенном нефтяном газе сероводород отсутствовал); время контакта поглотительного раствора с воздухом в регенераторе — 13 мин; величина рН раствора 8,2 — 8,9; содержание катализатора — те1510898 трасульфоната фталоционина кобальта (ТСФК) в растворе 20 мг/л; количество улавливаемого сероводорода в расчете на

1 л раствора 0,3 — 0,5 г; содержание взвешенной элементарной серы в поглотительном рас гворе — 7 г/л.

Газ очищают в данном режиме непрерывно в течение 4 ч. Содержание тиосульфата натрия в растворе в начале и в конце очистки составляет 102 г/л (0,65 моль/л) .

Другие кислородсодержашие соединения серы в растворе отсутствуют.

Выход серы в результате очистки состав ил — 100 Я.

Исходные параметры и полученные результаты других аналогичных опытов 2 — 11 приведены в табл. 1 (опыт 5 осуществлен по прототипу).

Пример /2. На статической установке, представляющей сооой герметический реактор (рабочий объем 20 мл), установленный на качалке и соединенный с газовой бюреткой, заполненной кислородом, осуществляк т моделирование стадии окислительной регенерации абсорбента кислородом. ,(авлсние кислорода в системе поддерживают равным атсосферному. Реактор и газовая бюретка термостатированы.

В реактор загружают реакцHofltl) смесь в объеме 20 мл, напускают кислород, включают качалку и с помощью газовой бюрстки фиксируют изменение объема кислорода во времени.

Число качаний (встряхиваний) реактора подбирают так, чтобы скорость окисления реакционной среды не зависела от числа качаний (встряхиваний) реактора.

На данной установке получены кинетические кривые жидкофазного окисления сероводорода в присутствии катализатора ТСФК

If различных количеств тиосульфата натрия.

Установлено, что при увеличении концентрации Ма! О в растворе от 0,63 (! 00 г/л) до

1,27 (200 г/л) моль/л время окисления увеличивается втрое.

Пример l3. На лабораторной установке производят очистку модельного газа от сероводорода. Газ содержит азот и сероводород.

Лабораторная установка состоит из абсорбера, регенератора и перистальтического насоса.

Абсорбер и регенератор представляют собой стеклянные колонки диаметром 30 мм с впаянным в нижнюю часть стеклянным фильтром для диспергирования воздуха и очищаемого газа. Абсорбер на высоту 150 мм заполнен насадкой стеклянными палочками диаметром 6 мм и длиной 10 — !2 мм.

Газ на очистку подают в нижнюю часть абсорбера под стеклянный фильтр (распределительную решетку) . В абсорбере газ промывают поглотительным раствором, при этом из газа абсорбируют сероводород. Очищенный газ выбрасывают в атмосферу, а поглотительный раствор, насыщенный сероводо5

55 родом, из нижней части абсорбера перистальтическим насосом подают в нижнюю часть регенератора. В нижнюю часть регенератора под стеклянный фильтр подают воздух. Поглотительный раствор движется в регенераторе прямотоком с воздухом снизу вверх. В регенераторе происходит окисление уловленного сепроводорода до серы и частично до тиосульфата. Регенерированный раствор из верхней части регенератора самотеком поступает на орошение в абсорбер, а воздух из регенератора выбрасывают в атмосферу.

Производительность установки 25 л газа/ч, скорость циркуляции поглотительного раствора 1,88 л/ч. Объем насадки в абсорбере 106 см, доля свободного объема

40 см . Максимальное время контакта поглотительного раствора с очищаемым газом в абсорбере 1,3 мин. Рабочий объем регенератора 400 мл. Время контакта раствора с воздухом — 13 мин.

Погл отител ьный раствор содерж ит взвешенную серу в количестве 3 — 5 г/л, ТСФК, 2,5 мг/л, карбонат и бикарбонат натрия и 100 г/л тиосульфата натрия (- 0,63 моль/л).

Результаты очистки сведены в табл. 2.

При малом времени контакта очищаемого газа с поглотительным раствором наблюдается низкая сероемкость поглотительного раствора (до 0,3 г HpS/л), а при увеличении сероемкости до 0,4 г/л раствор регенерируется не полностью. Наблюдается довольно высокий выход тиосульфата, в продуктах окисления присутствует сульфит натрия.

Пример 14. На статической установке проведены опыты по окислению раствора гидросульфида натрия кислородом в присутствии катализатора ТСФК и в присутствии или в отсутствии мелкодисперсной элементарной серы в реакционной смеси.

Опыты проводят следующим образом.

В реактор загружают исходную реакционную смесь — растворы NaS в первоначальном количестве и вновь производят окисление.

С целью уменьшения изменения объема реакционной смеси исходной раствор NaqS имеет концентрацию не менее 1 моль/л.

Такие же опыты проведены и при использовании катализатора ДСФК (дисульфоната фталоцианина кобальта динатриевой соли).

При окислении раствора гидросульфида натрия в присутствии мелкодисперсной серы резко уменьшается время окисления и

1510898

Формула изобретения

35 увеличивается селективность по сере (объем поглощенного кислорода, затраченного на окисление гидросульфида натрия, резко уменьшился).

Приведенные примеры показывают, что для успешного срабатывания всего количества образовавшихся на стадии регенерации тиосульфатов в серу необходимы достаточно высокая концентрация тиосульфатов в растворе (0,2 — 1 моль/л), достаточно низкая величина рН раствора (7 — 10) и достаточная продолжительность контакта поглотительного раствора с очищаемым газом (не менее 3 мин).

При уменьшении времени контакта поглотительного раствора с очищаемым газом (менее 3 мин) для получения достаточно высокого выхода серы необходимо увеличить концентрацию тиосульфатов в растворе.

Пример 15. На опытной установке производительностью 45 л газа/ч очищался от сероводорода генераторный газ. Установка состояла из абсорбера и регенератора — стеклянных барботажных колонок диаметром 30 мм и высотой до 1,5 м, в нижнюю часть которых впаяны стеклянные пористые пластинки, предназначенные для диспергирования газов.

Очистка от сероводорода осуществлялась путем промывания газа в абсорбере слабощелочным водным поглотительным раствором, содержащим карбонат и бикарбонат натрия, 10 мг/л катализатора ТСФК, 3 г/л элементарной серы, 150 г/л тиосульфата натрия. Насыщенный сероводородом раствор поступал в регенератор, где при продувке воздухом уловленный раствором сероводород окислялся до серы и частично до тиосульфата. Регенерированный раствор вновь поступал в абсорбер.

Содержание сероводорода в очищаемом газе 3 г/л; количество очишаемого газа

45 л/ч; время контакта поглотительного раствора с воздухом 10 мин; время контакта поглотительного раствора с очишаемым газом 20 мин; рН раствора 8,8.

В очищенном газе сероводород отсутствовал. Выход серы в результате очистки составил, примерно, 100Я.

Дальнейшее увеличение концентрации тиосульфатов (более 1 моль/л) приводит к увеличению времени регенерации поглотительного раствора продувкой воздухом.

При уменьшении концентрации тиосульфатов в поглотительном растворе менее

0,2 моль/л для поддержания высокого выхода серы необходимо достаточно высокое время контакта поглотительного раствора с очищаемым газом, особенно при низких температурах (менее 20 С), что должно приводить к увеличению габаритов абсорбера.

Предлагаемый способ обеспечивает 90—

100Я-ный выход серы при увеличении сероемкости поглотительного раствора до

0,5 г H>S/л раствора при сероемкости

0,2 r H S/л раствора по прототипу.

1. Способ очистки газа от сероводорода, включающий абсорбцию поглотительным раствором, содержа щи м металл фталоциа н и н и щелочной агент, с последующей регенерацией насыщенного поглотителя продувкой воздухом с получением элементарной серы, отличающийся тем, что, с целью увеличения сероемкости поглотителя и выхода элементарной серы, используют раствор, дополнительно содержащий тиосульфат щелочного металла или аммония в количестве 0,2—

1,0 моль/л и элементарную серу в концентрации 1 — 100 г/л, а абсорбцию осуществляют при времени контакта раствора с газом 3 — 20 мин.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс ведут при рН раствора 7 — 10.

1510898

1 1

«! А

С - /0

А m э и с» t x

al td Х Х ига!ох х о 1 х о .а х (А

1 I

1 1 1

1 I I I

Ct о z Ф х с а д IU

СОИ П

А Îl Х х х

td 7 Г Х о;- o v о о о

Ю о

Ю

1 о

1 I I

v I

Х td I »

Z f t td Ct

Фххиа«»zx а о (О (d о о о х

ГО Х f- О, С(Х X м » о f Л М СГ М М М (» (» С» С!

v al

1 «l (o f- «f S (иаххzх

omoх о хаэо2«Г

1 к m o

Z I с С А

Ф х ы (1

ООФОХФ

СО Х f E а» а»

I .7 7 л

1 м ч» м

° 7 (о «» «»

I 1.0 .0 7 /»

/» о !

7 7 л (/(1 1 (О 7 (/» (/»

1 1.7 .0

I

О (/»

I I

Х»ГО

» х х (o z

Х U С О

Ц:0

Д (I I 1 о(иэ х а Э цааххх

ЭОООАО

m о и «»

«» л о о

1 I м «» о и» о о

I I

М сЧ

Ю Ю о

О Э Э

I Э Э м х cv э «о

О Z OIO о

Э

Ц (/» о (Х.О

Э Э

Ql Э

Цсч Х о «э

fOOE

Э Э

tU Ql х э - о

z;o(oo

О!

Э х сч

t1l

Хо

Ol

Э

Ц о

o (o o

СЧ о и» с» о о

Ч .А

I 1 х! х» о ох! х х! Ql (ОХИ а»

7 л

СЧ (4 СЧ с

М CO СЧ (.Г t/f о о

1 СЧ (4

I 1 I 1 I (Ч (Ч

I I 1 ! «! х ! 7 7

mox

1(0 и (»»

С »

СЧ (Ч . Г» о м сч t/» t/» м Ю

o o а» f 1 С Г

Ю о о СЧ СЧ (4 с» а

ttl

Ф Ц х-,а «l (, с z о о о о о о о î о о о о о!

СГ 7 юол г

1 сЧ 7 о о л

I а» (1 а \ л

1 а» л

U» л л о о о о о (Ч

Ю

Ю

СЧ !

Ю (z

o o

СЧ СЧ о о

СЧ СЧ

Ю (Ч

Ю

СЧ

Ю

СЧ о o o

С 4 СЧ СЧ

Ю (4

Ю с 4

td х

Х! I х о х

Х I о

tU tm. ц сО а с. о э а о о

Х (О,О f" и

Ф «l а

tn (7 0

СО CO! 1

СЧ СЧ

Со CO а» (7(I

СО

О» (7( (. О

CO

СГ(1 с»

Ю (7t

Ю

Ю (7t

Ю со о о»

1 о

° 0

Г

CO

СГ\

Г

С 4

СГ(I

Со (Ч (»(I

С4 о»

С 4

СО (7

CO !

О

f (О

О«

1 (7t

t/» о

t/» о

О \ с»

Ф 1

Х 0»

» О» ttl х н

=ы о х

E

Ol и х х а 1v

1! О! I

vmv

f. Ф о ис

Ql E

»»

fO И

v с»

t» 1 E.

Э E О!

»»» дид с ио v

I ! Э

»

v m

4" ( о v

1 I

Г (V 1

t.Of V

»» E и эю

Ql

»1 v х х а» ио v

E

4» (О И

» &

m o! 1 t

Э и»»,» эvm

E ° и эь и! E.

E Ol ,«

u m

Г 0

o v

Г и х а» о v

1 t

I Ol

»» 1

vmx а ю и=

Э

О\ X

E" О, и (х

1 (" til

of v m

» !

mo v

E и

О! Х

» a:m о и!

«» I

IEФ о а (» ct

Ф о

С! Ol O» о х о (» Х О.

О» О»

Е х о а о!

td

ЬЧ

z оэо

m м сч

СЧ (»

I !

t/» сч

С 4 а»

I л

СЧ м

СЧ с 4 о

СЧ !

7 и» о сч (Г

I сч (4

Э О! Э Э Э

Э Э Э Э (U

ЦОХ 7Х Х7 о -э -о - э -о

ГООКО»»О ЕОО»О

Э Э

Э Э

Х -7 Хо

Е o (o

Ql

Э

Х О

Э

Ol О!

0l Э хсо хсо э о

Е О СО С» сч сч о л

С"Г М М М

I 1 1 с«» м о со

СЧ СЧ СЧ о сч сч о î o o сч о о сч

СГ М С/Г (» с» (Г СГ (\ (» м

I 1 I 1 I I 1 1

U» «» Ю Ю о о rl Ю Ю rl

СЧ СЧ СЧ СЧ С 4 (Ч (Ч СЧ СЧ С 4 (Ч

Ю (»

t/»

СЧ м

1 (Ч

Ш х z I

Х Э» td

МА иа

to to m o юо ап

I I (d

td x

2 Х E Ol хovox о х»

o o o o с» о ю О о О

O О (О О О (О О (О to о о о о o o o (О (О (О О (О (О (О

О

Х и х о

o»ox

О оах о

С» Х О С, 1 ! о v

«!

А асс х а»

Фоо-Е (Щ Х

o»m хс(хФФ и, aa-mоmФэх

0 mхах5z

О О а» л л со л о î o o

"О с

Ю О О О

l l о о о

° О (Ю (О О О л л Г о о о (О

f о

,О ( о о

I И

o x

«l О с" х о !! х о х

О» а(«» х о

tO «! о о

al 1 а! о х 1

1 и I

«! а

Z I O о

x (/»

А 1

td

ОГ

E и

О Г Х х а!

tU «! х а! C»

K а

df l с(1 -» I E-t! 1

» о х Io

Э аи

tU td C»

g да

Э ttl «! с а а

Г.

u I o

lU X (»

»» о о z

Ц (U «l W о о эх

М ф Ц (, t/» и \ «, г г о сч С 4 сч г г

-7 .7 Г» (» м М 7 г л Г Г f л л (.7 0 7 7 7 7 7!

510898

Таблица2

Выход продуктов окисления, X

Na S0 г

Na S0

9,85

9,5

0,4

0,3

Присутствуют

Отсутствуют

Составитель Е. Корниенко

Редактор Е. Конча Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 5689/9 Тираж 600 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, 7К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 1О!

Сероемкость раствора, гНS/ë

Величина рН раствора после регенератора

Наличие H S-ионов в растворе после регенератора