Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. II1-29. Процесс Глууд (абсорбция H2S разбавленным раствором карбоната аммоння с последующим окислением до элементарной серы в присутствии оксида железа как катализатора) [455]:
/ — абсорбер; 2~ колонна окисления; 3 — сепаратор; 4 — емкость для серы; 5 — промывочная емкость;
6 — центрифуга.
всех используется раствор карбоната натрия или 3%-ного карбоната аммония для абсорбции сероводорода. В растворе присутствует примерно 0,5% оксида железа (II), которое служит катализатором окисления сероводорода на стадии регенерации.
Регенерация проходит (процесс «Феррокс») в очень неглубоком резервуаре, где через раствор барботируют мелкие пузырьки воздуха. В процессах «Глууд» и «Манчестер» исоользуют очень высокие (20—30 м) аэрациовные башни. Сера .в .момент образования прлліміает к (поднимающимся пузырькам воздуха, ее извлекают ;в виде пены:
Существен«ое »различие между процессами «Феррокс», «Глууд» и «Манчестер» состоит в том, что в первых двух происходит одностадийный контакт, в то время как в процессе «Манчестер» используется многократное промывание газа свежим раствором в нескольких отдельных отстойниках для обеспечения полноты реакции. Вместе с серой в пене собирается значительное количество оксида железа, что приводит к потере реагента и значительно ухудшает качество продукта. Технологическая схема процесса «Глууд» приведена на рис. 111-29.
В процессе «Тилокс» в качестве и абсорбента, и регенерирующего раствора применяется тиоарсенат натрия. Выход серы в этом случае больше, а потери реагента меньше, чем в случае применения FeO. Процесс описывается следующими реакциями
абсорбция:
H2S -j- Na4As2S5O2 = NaAs2S?O -j- H2O
регенерация:
2N04As2S6O + O2 = 2Na4As2S502 -f 2S
Требования к технологическому оборудованию таковы же, как и для процессов с оксидом железа (рис. III-30).
В современном процессе «Джаммарко — Ветрокок» [269] для очистки газа тоже применяют раствор, содержащий комплексное соединение мышьяка; сероводород реагирует с арсенитом, причем образуется тиоар'сенит, который ,затем вступает в реакцию с імоно-
148
тиоарсенатом. При подкислении раствора оксидом углерода (IV) под давлением это соединение разлагается на элементарную серу и арсенит. Серу отфильтровывают, а арсенит частично окисляют до арсената кислородом воздуха и возвращают в цикл. По этой технологии очищенный газ содержит менее 1 млн-1 сероводорода; кроме того, здесь отсутствуют побочные реакции, присущие процессу «Тилокс».
Процесс «Стретфорд» [28, 600, 601] нашел широкое применение со времени успешных экспериментов на пилотной установке в 1959 г. Достоинством процесса является возможность исключить очень токсичные арсениты и уменьшить содержание сероводорода в широком диапазоне первоначальных концентраций (от 100 до
10 000 млн-1) до конечной концентрации 1 млн-1 в отходящих газах. Построенные установки имели мощность 60 000 м3/ч. В процессе «Стретфорд» сероводород абсорбируется щелочным раствором (pH = 8,5—9,5), содержащим кроме карбоната натрия эквимолекулярные количества ванадата натрий-аммоний и антрахинон-2,6 и 2,7-дисульфоната (ADA) [на первых установках применяли метава-надат вместо ванадата аммония]. Кроме того, к раствору добавляется соль Рошеля (натрий-калиевая соль винной кислоты), чтобы ванадат не выпадал в осадок.
Суммарные реакции можно записать в следующем виде:
абсорбция:
H2S + Na2CO3 = NaHS + NaHCO3
получение серы:
2NaHS + H2S + 4NaV03 --> Na2V4O9 + 4 NaOH + 2S
рекуперация ванадата с помощью ADA:
Na2V4Og -(- 2NaOH -(- H2O -f- 2ADA -»- 4NaV03-|-2ADA (восстановленная форма)
ПещаВ
Рис. 111-30. Процесс Тнлокс (абсорбция H2S тиоарсенатом натрия с последующим окислением образующегося комплекса Na4As2S6O на воздухе [6771:
1 ~~ абсорбер; 2— насос для раствора; 3 — теплообменник; 4 — колонна окисления; 5 — сепа-ратор серы; 6 — емкость для шлама серы; 7— непрерывный фильтр.
149
окисление ADA кислородом воздуха:
2ADA (восст.) + O2 -> 2ADA + H2O
Технологическое оформление процесса «Стретфорд» несложно: установка состоит из абсорбционной колонны с обычной насадкой, отстойника и аппаратуры для экстракции серы. Процесс испытан при давлении свыше 50 МПа [717], поэтому он может применяться для удаления сероводорода и гидродесульфуризации или газификации под давлением без понижения давления в трубопроводе.
Сера, получаемая по этой технологии, является продуктом относительно высокого качества. Некоторые примеси могут быть удалены при промывании водой, но для этого требуются значительные количества воды.
Процессы с использованием ферроцианидных комплексов химически очень сложны. Поскольку эти процессы не нашли широкого применения, они не будут рассматриваться в этой книге. В настоящее время вновь возник интерес к процессу «Перокс» (особенно в ФРГ) с целью создания крупных установок, однако принципиально он ничем не отличается от других окислительных процессов, рассмотренных ранее.
При выборе метода удалеіния сероводорода из технологических или отходящих газов прежде всего необходимо учитывать исходную концентрацию и требуемую степень очистки, наличие других примесей, а также решить вопрос — следует ли одновременно удалять оксид углерода (IV). Стоимость электроэнергии и пара, реагентов, а также капиталовложения, которые зависят от сложности установки и применения особых конструкционных материалов — все эти вопросы необходимо учитывать при выборе самого экономически выгодного процесса.
