Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Способ очистки технологических газов от сероводорода, включающий абсорбцию газа поглотительным раствором оксисульфомышьяковонатриевой соли, приготовленном на растворе соды при рН = 7,8-7,85 в насадочном аппарате с последующей регенерацией раствора кислородом воздуха, отличающийся тем, что поглотительный раствор подают в разные точки по высоте аппарата, при этом количество раствора и место его подачи в аппарат связаны уравнением

где Wj - расход раствора соды на J-тый уровень, м3/час;

СА+0 - концентрация ионов водорода в поглотительном растворе на входе в абсорбер;

С*А+ - равновесная концентрация ионов водорода в поглотительном растворе;

a - коэффициент;

j - номер уровня ввода раствора соды в абсорбер;

I - расстояние от верха абсорбера до уровня ввода, м;

W - общий расход раствора соды, м3/час.

Текст

Изобретение относится к способам очистки технологических газов от сероводорода (H2S) и может быть использовано в коксохимической промышленности. Существующие способы очистки технологических газов от сероводорода делят на две группы; сухая очистка с твердыми поглотителями и жидкостная, при которой поглотитель применяют в виде раствора (мокрые способы) [Егоров Н.Н., Дмитриев М.М., Зыков Д.Д. и др. Очистка от серы коксовального и других горючих газов, Ме таллургиздат, 1960]. Сухую очистку газов осуществляют с использованием адсорбентов таких, например, как активированного угля или гидрата окиси железа. В первом случае протекает процесс простой физической адсорбции с последующей регенерацией адсорбента, во втором - протекает химическая реакция гидрата окиси железа с сероводородом с образованием сернистых соединений железа [Зельвенский Я Д., Волков А.Е. Тр уды ГИАП, Госхимиздат, 1953, вып. 1, с. 131] Известен способ очистки коксового газа от сероводорода путем взаимодействия поглотительного раствора оксисульфомышьяковонатриевой соли (Na4As 2S5O2) с сероводородом в насадочном абсорбере [Нусинов Г.И., Андрианов А.П. Мышьяковый процесс газоочистки, ОНТИ, 1937]. Поглотивший серу раствор поступает в регенератор, где продувается сжатым воздухом, в результате чего кислород замещает серу, поглощенную в абсорбере, и она выделяется в элементарном виде. Раствор вновь приобретает свои поглотительные свойства. Известен способ, где в качестве поглотителя применяют раствор аммиачной воды с каталитическими добавками или слабые щелочи, с которыми сероводород связывается в сульфиды [Eymann С. Gas und Wasserfach, 1949, № 19—22]. При последующей регенерации этих растворов водяным паром сероводород в виде парогазовой смеси отдувается из раствора. Недостатками этих способов, кроме низкой степени очистки газа (88-92%), являются большие энергозатраты и наличие выбросов в окружающую среду. Достаточно распространенным является способ очистки технологических газов растворами аминоспиртов, в частности, моноэтаноламином (МЭА) [Шнеерсон А.Л., Лейбуш А.Г. Журнал прикладной химии, 1946, т. XIX, № 9]. Поскольку МЭ А по своим щелочным свойствам сходен с аммиаком, производным которого он является, то при низких температурах (35-40°С) водный раствор его имеет рН = 12,5 и хорошо идет процесс поглощения H2S, а при высоких температурах (135-140°С) рН снижается до 7,0 и идет процесс регенерации. По данному способу можно достичь глубокой очистки газа от сероводорода, однако это связано со значительными энергозатратами и необходимостью изготовления регенераторов, кипятильников, теплообменников из легированных сталей, что определяет высокую стоимость таких установок. Кроме этого, МЭ А является хорошим поглотителем углекислоты (содержание СО2 в коксовом газе около 2%), которая в дальнейшем при производстве серной кислоты из серноводородных газов, является нежелательным компонентом. В коксохимической промышленности этот способ не нашел применения, а используется, в основном, при очистке природного газа. Широкое распространение, в том числе и в коксохимической промышленности, получил способ вакуумкарбонатной очистки газа от сероводорода [Патент Англии № 6062, 1892]. Это круговой процесс, в котором связывание сероводорода осуществляется раствором соды с последующей отгонкой его под вакуумом в регенераторах. Несмотря на то, что этот способ наиболее распространен в коксохимической промышленности, он имеет ряд существенных недостатков, основным из которых, наряду со сложностью работы оборудования под вакуумом и большими энергозатратами, является низкая степень очистки газа. Минимальное содержание сероводорода в очищенном газе находится на уровне 2,5-3,5 г/м 3 газа, что в 5-7 раз выше существующи х требований (0,5 г/м 3). Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ [Нусинов Г.И., Андрианов А.П. Мышьяковый процесс газоочистки, ОНТИ, 1937], очистки технологических газов от сероводорода поглотительным раствором в насадочном абсорбере (прототип). В качестве поглотителя сероводорода используют раствор оксисульфомышьяковонатриевой соли, приготовленный на растворе соды (ЫагСОз). При этом, раствор соды непрерывно подают в поглотительный раствор на входе его в абсорбер для поддержания рН поглотительного раствора на уровне 7,8-7,85, обеспечивающий сохранение его физико-химических свойств (при рН ниже 7,7 активная форма мышьяка выпадает в осадок, а при рН выше 7,9 образуется большое количество балластных солей). В насадочных абсорберах с подачей всего раствора на верх аппарата, при соблюдении принципа строгого противотока, осуществляется реакция взаимодействия поглотительного раствора с сероводородом очищаемого газа. В результате образуется сульфомышьяковонатриевая соль. Поглотивший серу раствор поступает в регенераторы, где продувается воздухом, в результате чего кислород замещает серу, поглощенную в абсорберах, и она выделяется в элементарном виде. Раствор вновь приобретает свои поглотительные свойства и возвращается в цикл ула вливания сероводорода. Процесс извлечения сероводорода из газа по прототипу состоит из следующих стадий: диффузия H2S из газа к поверхности раствора; абсорбция Н2S поглотительным раствором; диссоциация H2S на ионы Н' и HS'; химическое взаимодействие HS' с активной формой мышьяка. Из представленной схемы видно, что в растворе происходит накопление ионов Н\ что снижает степень диссоциации сероводорода, и как следствие, абсорбцию H2S раствором. Это является одним из наиболее значимых факторов, лимитирующи х процесс извлечения сероводорода из газа. Имеющаяся в поглотительном растворе свободная сода в определенной степени и решает задачу связывания свободных ионов водорода. К недостаткам прототипа следует отнести низкую степень извлечения сероводорода из коксового газа, обусловленную тем, что поглотительный раствор, содержащий свежий раствор соды, подается только на верх абсорбера, т.е. в зону, где содержание сероводорода уже мало. В связи с этим, несмотря на большую сорбционную емкость свежего раствора, малая движущая сила процесса массопереноса снижает эффективность извлечения сероводорода. В основу изобретения поставлена задача повышения степени очистки коксового газа от сероводорода путем обеспечения максимальной скорости связывания свободных ионов водорода. Задача решается предлагаемым способом, включающим очистку технологических газов в насадочном абсорбере поглотительным раствором оксисульфомышьяковонатриевой соли (Na4As 2S5O 2), приготовленном на растворе соды при рН = 7,8-7,85 с последующей регенерацией раствора кислородом воздуха, в котором согласно изобретению поглотительный раствор подают в разные точки по высоте абсорбера, при этом количество раствора и место его подачи связаны уравнением где СA+0 - концентрация ионов водорода в поглотительном растворе на входе в абсорбер; С*A+ - равновесная концентрация ионов водорода в поглотительном растворе; a - коэффициент; j - номер уровня ввода раствора соды в абсообер: I - расстояние от верха абсорбера до уровня ввода, м; W - общий расход раствора воды, м 3/час; Wj - расход раствора соды на j-й уровень, м 3/час. Заявляемая совокупность признаков позволяет повысить степень очистки коксового газа от сероводорода за счет того, что при подаче поглотительного раствора, содержащего свободную соду в разные по высоте абсорбера точки создаются условия, при которых концентрация ионов водорода и ионов ОН' максимальные, что определяет высокую скорость их взаимодействия. Следствием этого, соответственно, является повышение скорости всех стадий процесса очистки газа от сероводорода, а именно: взаимодействие HS' с активной формой мышьяка, диссоциация H2S, абсорбция сероводорода раствором, диффузия сероводорода из газа к поверхности раствора. Приводим примеры конкретного исполнения предлагаемого способа. Пример 1. В абсорбер для очистки коксового газа от сероводорода диаметром 6,0 м полезной высотой 32 м, заполненным деревянной хордовой насадкой при нагрузке по газу - 40 тыс. м 3/час, подают 800 м 3/час поглотительного раствора. Весь раствор подают на верх абсорбера. Содержание сероводорода до очистки -16 г/м 3 газа. Содержание сероводорода после очистки - 2,5 г/м 3 газа. Пример 2. В абсорбер, имеющий такие же конструктивные размеры и технологические параметры, поглотительный раствор подают в 3 зоны по высоте, найденные по указанной ниже зависимости: верхнюю часть - 380 м 3/ч; в сечение на уровне 14 м от верха абсорбера - 250 м 3/час; в сечение на уровне 25 м от верха абсорбера- 170м 3/час. Содержание сероводорода до очистки -16 г/м 3 газа. Содержание сероводорода после очистки - 0,3 г/м 3 газа. Пример 3. Абсорбер, имеющий такие же конструктивные размеры и технологические параметры, но из которого изъято 80% деревянной хордовой насадки, поглотительный раствор подают в 3 зоны по высоте на те же уровни и в те х же количествах, что в примере 2. Содержание сероводорода до очистки -16 г/м 3 газа. Содержание сероводорода после очистки -0,12 г/м 3газа. Во всех примерах регенерация поглотительного раствора осуществлялась в одинаковых условия х до одного и того же уровня. Как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ позволяет повысить степень очистки коксового газа и довести содержание сероводорода в очищенном газе до уровня ниже существующи х норм. Показано также, что предлагаемый способ позволяет на 80% уменьшить количество дефицитной деревянной хордовой насадки, используемой в таких абсорберах. Проведенная экспериментальная проверка проводилась на промышленной установке по очистке коксового газа от сероводорода на Запорожском коксохимическом заводе в 1994 году.

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method of removal of hydrogen sulphide from industrial gases

Автори англійською

Voitenko Borys Ivanovych, Hontar Mykola Mykhailovych, Rubchevskyi Valerii Mykolaiovych, Chernyshov Yurii Oleksiiovych, Fedulov Oleh Viacheslavovych, Barskyi Vadym Davydovych

Назва патенту російською

Способ очистки технологических газов от сероводорода

Автори російською

Войтенко Борис Иванович, Гонтарь Николай Михайлович, Рубчевский Валерий Николаевич, Чернышов Юрий Алексеевич, Федулов Олег Вячеславович, Барский Вадим Давыдович

МПК / Мітки

МПК: B01D 53/02

Мітки: очищення, спосіб, сірководню, газів, технологічних

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/2-23875-sposib-ochishhennya-tekhnologichnikh-gaziv-vid-sirkovodnyu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб очищення технологічних газів від сірководню</a>

Подібні патенти