Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
В смешанном содо-железном процессе в качестве катализатора используют оксид железа в смеси с карбонатом натрия. В этих условиях сероводород окисляется до SO3, которую абсорбируют водой с образованием серной кислоты.
Высокотемпературные процессы удаления. Для удаления сероводорода и органических сернистых соединений из каменноугольных газов успешно применяется процесс Апплеба — Фродингэна с использованием нескольких последовательно расположенных псев-доожиженных (кипящих) слоев гранул оксида железа при 340— 360°С [141, 680} (рис. 111-41). Очищаемый каменноугольный газ содержал 14 г/м3 сероводорода и примерно десятую часть от этого количества — органических сернистых соединений. Обработка газа в абсорбере с четырьмя псевдоожиженными слоями позволила удалить 99,7—99,9 % сероводорода (конечная концентрация 10— 20 млн-1), 70—80% органической серы (без тиофена) и 30—45% тиофена.
Гранулы оксида железа регенерировали путем обжига частично сульфидированного и восстановленного оксида в воздушной среде при 800 °С, при этом получали SO2, направляемую далее для производства серной кислоты. Расчеты равновесия системы показывают, что вполне удовлетворительное удаление сероводорода может быть достигнуто при температурах вплоть до. 600 °С, хотя в этом случае ,процесс (протекает в более тяжелых условиях, и при этих температурах предпочтительнее могут оказаться другие технологические процессы.
Наибольшие количества сероводорода и органических сернистых соединений могут быть удалены из газов при температурах до 450 °С с помощью промышленных катализаторов, таких, как оксид цинка, промотированный оксид железа, алюмохромовый, кобальт-молибденовый катализаторы или активированный уголь. Однако стоимость этих катализаторов высока и в настоящее время применение их для удаления больших количеств сернистых соединений из природного и нефтяных газов, где их концентрации относительно высоки, представляется экономически неоправданным.
166
Газ на очисти у
-да
Bwrfftfsrattj Ьк»гуэд^ 1=1 Іааа^Д
Рис. ІІІ-40. Схема очистки газов на оксиде железа:
О —основная схема І455І; б — башня Тис-сена — Ленца [310]: / — сухие камеры; 2 — инжектор; з — адсорбирующий материал; 4 — сстка.
167
Рис. Ш-41. Технологическая схема извлечения сероводорода на кипящем слое катализатора (процесс Апплеби — Фродингенса) [680]:
1 — скруббер Пнбодн; 2 — пневматический конвейер; 3 — абсорбер; 4 — регенератор; 5 — пи-тающнй бункер катализатора; 6 — уплотнение на выходе; 7 — входное уплотнение; 8 — смо-лоотделнтель; 9 — нагнетающий вентилятор сырого газа; 10— обеспыливающий фильтр; 11 —
воздуходувка.
В новом процессе, разработанном Газовым Советом Великобритании, огранические сернистые соединения, карбонилсульфид и сероуглерод конвертируют в сероводород на катализаторе, представляющем собой оксиды урана (U2O3 и U3O8) на огнеупорной подложке при 500 °С. Сероводород затем абсорбируется на гранулированном оисиде железа, ,последние получают экструзией отработан-ного боксита («Люксмасс»). Такие !гранулы способны поглощать до 40% сероводорода (от их массы при температурах до 350 0,С). В противоположность этому адсорбенты на основе оксида цинка могут удержать H2S только около 15% от их собственной массы.
Показано, что активированный оксид алюминия и молекулярные сита (алюмосиликаты щелочных металлов) тоже могут применяться в процессах непрерывного удаления сероводорода при температуре до 250 °С. В работах Монро и Мэдсина [587] было установлено, что эти вещества могут конвертировать 70—-95% сероводорода в элементарную серу из газового потока (концентрация 0,5% H2S):
2HaS + SO„ ----> 2HjO + 3S
Эта реакция положена в основу процесса Клауса, она вполне удовлетворительно протекает при низких концентрациях CO и содержании водяного пара менее 5%. Диоксид серы добавляют в стехиометрическом количестве к поступающему на очистку газу, причем SO2 образуется либо при частичном сжигании сероводорода, либо при сжигании серы.
168
Сквайрз [797] предложил попользовать обожженный доломит. Первой стадией процесса является адсорбция сероводорода кальциевой фракцией доломита [CaO+MgO]
H2S + [CaO + MgO] ---»- [CaS + MgO] + H2O
Рекуперация сероводорода осуществляется паром и CO2 при
1,5 МПа:
[CaS + MgOJ + H2O + CO2 --> [CaCO3 + MgOJ + H2S
Затем доломит обжигают и вновь получают исходный адсорбент [CaCO3 + MgO] -------------------*- [CaO + MgO] + CO2
Магниевая, фракция доломита не участвует в химических процессах, но ее присутствие необходимо для сохранения механической прочности адсорбента.
Сквайрз опубликовал экспериментальные данные и термодинамические расчеты, которые подтверждают осуществимость процесса. При 600—650 °С и 1,0-1,5 МПа можно снизить начальное содержание сероводорода, 1% (т. е. 10000 млн-1) в газовой смеси, содержащей водород и CO, до 2—140 млн-1. В цикле рекуперации доломитно-сульфидный комплекс вступал в реакцию с газовой смесью (82% CO2, 9% CO, 9% H2, остальное — пар) при 550— 600 °С и 1,5 МПа, причем образующаяся газовая смесь содержала 24% H2S и была пригодна в качестве сырья для установок Клауса по рекуперации серы. Дальнейшие термодинамические расчеты реакций абсорбции показали, что удовлетворительное удаление сероводорода с помощью обожженного доломита может быть достигнуто даже при 850 °С.
