Способ очистки газа от сероводорода

 

Изобретение относится к способам очистки газа от сероводорода. Очистку ведут в две стадии. На первой стадии сероводородный газ обрабатывают кислым раствором (PH 3,6-5,6), содержащим тиосульфат, при этом около 50% исходного сероводорода окисляется до серы, которую выделяют из раствора. На второй стадии сероводородный газ обрабатывают аммиачным раствором (PH 7,0-10,5). Абсорбированный на второй стадии сероводород окисляют кислородсодержащим газом до тиосульфата, в качестве катализатора используют взвесь элементной серы в количестве 3,0-60,0 молей на 1 моль сероводорода, поступающего с газом на вторую стадию. После доведения PH до 3,6-5,6 раствор рециркулируют на первую стадию. Изменение PH поглотительного раствора осуществляют подачей или отгонкой аммиака. Способ позволяет получить серу с выходом 100%, при этом сокращаются энергозатраты в 2,46 раза и упрощается процесс. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 В О1 Р 53/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4205511j23-26 (22) 06.01.87 (46) 15.04.89. Бюл. № 14 (71) Восточный научно-исследовательский углехимический институт (72) М. 1О. Андржеевский (53) 66.074.31 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1344395, кл. В 01 D 53/14, 1985. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ СЕРОВОДОРОДА (57) Изобретение относится к способам очистки газа от сероводорода. Очистку ведут в две стадии. На первой стадии сероводородный газ обрабатывают кислым раствором (рН 3,6 — 5,6), содержащим тиосульфат, при этом около 50% исходного сероводорода

Изобретение относится к очистке газа и может быть использовано в химической, газовой, металлургической и других отраслях промышлеHHocTH.

Целью изобретения является снижение энергозатрат и упрощение контроля про, цесса.

На чертеже представлена схема реализации предложенного способа.

Способ осуществляю г следующим образом.

Пример 1. Сероводородсодерж ащий газ подают в реактор 1, где обрабатывают поглотительным раствором, содержащим тиосульфат, подаваемым из реактора 2 через колонну 3. Температура раствора на первой стадии контактирования (реактор 1) 50 — 90 С, рН

3,6 — 5,6. Около 50% исходного сероводорода окисляется тиосульфатом до элементной серы

2HyS+SgOq — - 4So+H20+20Н

„„Я0„„1472102 А ) окисляется до серы, которую выделякгг- и.; раствора. На второй стадии сероводородный газ обрабатывают аммиачным раствором (рН 7,0 — 10,5). Абсорбированный на второй стадии сероводород; окисляют кислородсодержащим газом до тиосульфата, в качест :. катализатора используют взвесь элементной серы в количестве 3,0 — 60,0 молей на 1 мо.tIсероводорода, поступающего с газом н» ВТорую стадию. Почле доведения рН до 3,6 — 5,! раствор рециркулируют на первую сгалпю.

Измерение рН поглотительного раствора осуществляют подачей или отгонкой аммиака. Способ позволяет получить серу с Bhlxoдом 100%, при этом сокращаются энсргозатраты в 2,46 раза и упрощается процесс.

1 ил.

Раствор, выходящий из реактора 1, делят на две части. Большую часть подают на вторую стадию контактирования в реактор 2.

Меныпую часть, содержащую количество серы, равное образовавшейся по реакции между сероводородом и тиосульфатом, подают на фильтр 4, серу удаляют, фильтрат подают в реактор 2. Газ, выходящий из реактора 1, подают в реактор 2, где остаточный сероводород абсорбируется щелочным поглотительным раствором с температурой

0 — 60 С и рН 7,0 — 10,5. Абсорбированный сероводород окисляют воздухом, подаваемым в реактор 2. Катализатором окисления сероводорода до тиосульфата является взвесь элементной серы. Содержание серы

3,0 — 60,0 молей на 1 моль сероводорода, поступающего на вторую стадию.

Аммиачный раствор, содержащий тиосульфат, из реактора 2 подают в колонну 3, где отгоняют реакционную воду и аммиак

1472102

3 до получения раствора с рН 3,6 — 5,6, который рециркулируют в реактор 1. Аммиак из колонны 3 возвращают в реактор 2 для поддержания рН раствора на уровне 7,0—

10,5.

Газ, содержащий, об. Я: Н > 10; СО 30;

Н 5; % 55, со скоростью 1 л/мин подают в реактор 1 объемом 1,3 л и барботируют через 1 л раствора, содержащего тиосульфата аммония 1,35 моль/л, фосфата аммония 2 моль/л, элементной серы 1,56 моль/л, при 90 С и рН 4,0. Из реактора первой стадии контактирования раствор, содержащий

1,828 моль элементной серы, выводят и делят на 2 потока: один об ьемом 854,4 мл (c учетом разбавления реакционной водой) непосредственно передают в реактор второй стадии, а 146,8 мл подают на фильтр 4 для извлечения серы. Фильтрат подают в реактор второй стадии.

Газ после очистки на первой ступени, содержащий 5,25 об. Я, сероводорода, поступает в реактор 2 второй стадии, где контактирует со щелочным поглотительным раствором при рН 8,0 и температуре 20 С, содержащим взвеси элементной серы

1,56 моль/л и триаммонийфосфата 2 моль/л.

Степень очистки газа от сероводорода 100О .

Одновременно через раствор барботируют воздух со скоростью 5 л/мин. Абсорбированный поглотительным раствором сероводород окисляется до тиосульфата аммония.

В течение часа образуется 0,067 моль тиосульфата. Из реактора 2 раствор, содержащий тиосульфат, подают на отгонку аммиака и реакционной воды. Из 1 л раствора отгоняют 4 г/моль аммиака, который возвращают в реактор второй стадии для поддержания рН. и 0,268 г/моль воды, которую выводят из системы. Полученный кислый раствор рециркуЛируют в реактор 1 первой стадии:

Использование предлагаемого способа обеспечивает сокращение энергозатрат на отгонку аммиака из поглотительного раствора в 2,46 раза, а также упрощение и удешевление процесса за счет устранения операции аналитического контроля за концентрацией катализатора.

Пример 2. Газ, содержащий, об. Я: H>S

10; СО> 30; Н 5; % 55, со скоростью

0,077 л/мин подают в реактор 1 объемом

1,3 л и барботируют через 1 л раствора, содержащего тиосульфата аммония 1,35 моль/

/л, фосфата аммония 2 моль/л, элементной серы 1,56 моль/л, при 90 С и рН 4,0. Из реактора первой стадии контактирования раствор, содержагций 1,828 моль элементной серы, выводят и делят на два потока: один об.ьемом 854,4 мл непосредственно передают в реактор второй стадии, а 146,8 мл подают на фильтр 4 для извлечения серы. Фильтрат подают в реактор второй стадии.

Газ после очистки на первой ступени, содержащий 5,26 об. Я сероводорода, поступает в реактор 2 второй стадии, где кон10

45! тактирует с поглотительным раствором при рН 7,0 и температуре 20 С, содержащим взвеси элементной серы 1,56 моль/л, триаммонийфосфата 1,0 моль/л, диаммонийфосфата 1,0 моль/л. Степень очистки газа от сероводорода 1ООО. Одновременно через раствор барботируют воздух со скоростью

0,385 л/мин. Абсорбированный поглотительным раствором сероводород окисляется до тиосульфата аммония. В течение 13 ч образуется 0,067 моль тиосульфата. Из реактора 2 раствор, содержащий тиосульфат, подают на отгонку аммиака и реакционной воды в колонну 3. Из 1 л раствора отгоняют

3 г/моль аммиака, который возвращают в реактор второй стадии для поддержания рН, и 0,268 г/моль воды, которую выводят из системы. Полученный кислый раствор рециркулируют в реактор 1 первой стадии.

Пример 8. Газ, содержащий, об. Я: Н 8

10; СО 30; Н 5; N 55, со скоростью О, I l л/

/мин подают в реактор 1 объемом 1,3 л и барботируют через л раствора, содержащего тиосульфата аммония 1,35 моль/л, моноаммонийфосфата 2 моль/л, элементной серы

0,4 моль/л, при 90 С и рН 4,0. Из реактора первой стадии контактирования раствор, содержащий 0,67 моль элементной серы, выводят и делят на 2 потока: один объемом

715,2 мл непосредственно передают в реактор второй стадии, а 286,0 мл подают на фильтр 4 для извлечения серы. Фильтрат подают в реактор второй стадии.

Газ после очистки на первой ступени, содержащий 5,26 об. о сероводорода, поступает в реактор второй стадии 2, где контактирует со щелочным поглотительным раствором при рН 8,0 и температуре 20 С, содержащим взвеси элементной серы 0,4 моль/л и триаммонийфосфата 2 моль/л Sp/H S=Ç,О.

Степень очистки газа от сероводорода 1ООЯ.

Одновременно через раствор барботируют воздух со скоростью 0,56 л/мин. Абсорбированный поглотительным раствором сероводород окисляется до тиосульфата аммония.

B течение девяти часов образуется 0,067 моль тиосульфата. Из реактора 2 раствор, содержащий тиосульфат, подают на отгонку аммиака и реакционной воды в колонну 3. Из

1 л раствора отгоняют 4 г/моль аммиака, который возвращают в реактор второй стадии, и 0,268 г/моль воды, которую выводят из системы. Полученный кислый раствор рециркулируют в реактор 1 первой ступени.

Пример 4. Газ, содержащий, об. Я:

Н Я 10; СО 30; Н 5; Ь4 55, со скоростью

l л/мин подают в реактор 1 объемом 1,3 л и барботируют через 1 л раствора, содержащего тиосульфата аммония 1,85 моль/л, моноаммонийфосфата 2 моль/л, элементной серы 3,24 моль/л, при 90 С и рН 4,0. Из реактора первой стадии контактирования раствор, содержащий 3,51 моль элементной серы, выводят и делят на два потока: один объемом 920,2 мл подают в реактор второй ста14721

Формула изобретения дии, второй объемом 81 мл подают на фильтр

4 для извлечения серы. Фильтрат подают в реактор второй стадии.

Газ после очистки на первой ступени содержит 2,1 об. Я сероводорода (80Я исходного сероводорода окислялось на первой стадии), поступает в реактор 2 второй стадии где контактирует со щелочным поглотительным раствором при рН 8,0 и температуре

20 С, содержащим взвеси элементной серы

3,24 моль/л и триаммонийфосфата 2 моль/л

So/HgS=60,0. Степень очистки газа от сероводорода 100О. Одновременно через раствор барботируют воздух со скоростью

1,67 л/мин. Абсорбированный поглотительным раствором сероводород окисляется до тиосульфата аммония. Одновременно образуется тиосульфат и из элементной серы.

В течение 3 ч образуется 0,1072 моль тиосульфата. Из реактора 2 раствор, содержа, щий тиосульфат, подают на отгонку аммиака и реакционной воды в колонну 3. Из одного 20 литра раствора отгоняют 4 г/моль аммиака, который возвращают в реактор второй стадии, и 0,268 г/моль воды, которую выводят из сисгемы. Полученный кислый раствор рециркулируют в реактор 1 первой стадии.

Пример 5. Газ, содержащий, об. g:

i S 10; СО 30; Н 5; N 55, со скоростью

1 л/мин подают в реактор 1 объемом 1,3 л и барботируют через 1 л раствора, содержащего тиосульфата аммония 1,55 моль/л, фосфата аммония 2 моль/л, элементной серы

1,16 моль/л, при 90 С и рН 4,0. Из реактора первой стадии контактирования раствор, содержащий 1,828 моль элементной серы, выводят и делят на два потока: один объемом 854,4 мл передают в реактор второй стадии, а 146,8 мл подают на фильтр 4 для извлечения серы. Фильтрат подают в реактор второй стадии.

Газ после очистки на первой ступени, содержащий 3,64 об. Я сероводорода, поступает в реактор 2 второй стадии, где контактирует со щелочным поглотительным 40 раствором при рН 10,5 и температуре 20 С, содержащим взвеси элементной серы

1,56 моль/л, триаммонийфосфата 2 моль/л и гидроксида аммония 1 моль/л. Степень очистки газа от сероводорода 100Я. Одно- 4 временно через раствор барботируют воздух со скоростью 20 л/мин. Абсорбированный поглотительным раствором сероводород окис02 ь ляется до, тиосульфата аммония. Одновременно образуется тиосульфат и из элементной серы. В течение двух часов образуется

0,094 моль тиосульфата из сероводорода и 0,4 моль тиосульфата из эЛементной серы.

Из реактора 2 раствор, содержащий тиосульфат, подают на отгонку аммиака и реакционной воды в колонну 3. Из 1 л раствора отгоняют 5 г/моль аммиака, который возвращают в реактор второй стадии. и

0,268 г/моль воды, которую выводят из системы. Полученный кислый раствор рециркулирует в реактор 1 первой стадии.

Сокращение энергозатрат в предлагаемом способе по сравнению с прототипом происходит на стадии отгонки аммиака из поглотительного раствора, перед подачей его со второй стадии на первую. Поскольк в предлагаемом способе на второй стадии используют растворы с рН 7,0 — 10,5. а в прототипе 11,0 — 13,0, а на первой стадии значения рН растворов для обоих процессов одинаково, то количество аммиака, отгоняемого из раствора, для предлагаемого способа меньше, чем для прототипа. Энергозатраты для обоих процессов в оптимальных условиях составляют соответственно 33320 и

82114 ккал на 1 м раствора, т. е. в предложенном способе сокращаются в 2,46 раза.

В предложенном способе катализатором является элементная сера, не используется необратиморасходуемый катализатор, и поэтому отпадает необходимость проведения сложного аналитического контроля.

Способ очистки газа от сероводорода, включающий его контактирование с тиосульфатсодержащим раствором при рН 3,6--5,6, выделение из поглотительного раствора элементной серы, промывку газа аммиачным поглотительным раствором, обработку этого раствора кислородсодержащим газом с ооразованием тиосульфата, отгонку аммиака из раствора после стадии промывки и возвращение раствора на стадию контактироваHèÿ, отличQþ öèéñ÷ тем, что, с целью снижения энергозатрат, в аммиачный поглотительный раствор вводят взвесь элементной серы в количестве 3 — 60 молей на 1 моль сероводорода в газе, подаваемом на промывку, и последнюю ведут при рН 7,0 — -10,5.

1472102

Составитель E. Корниенко

Редактор М. Бандура Техред И. Верес Корректор М. Самборская

Заказ 141! /8 Тираж 600 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101