Vandenilio sulfido mažinimo procesai
Šiame straipsnyje kalbama apie vandenilio sulfido mažinimo procesus. Taršos mažinimo procesai yra šie: 1. Sausieji procesai ir 2. Šlapias procesai.
Mažinimo procesas # 1. Sausieji procesai :
Sausas procesas, skirtas pašalinti H2S iš išmetamųjų dujų, atliekamas reaguojant H 2 S su aktyvuotu geležies oksidu. Reakcijos produktas yra geležies sulfidas.
Fe203 + 3H2S —–> Fe 2S 3 + 3 H 2 O …………… .. (5.51)
Šis procesas gali būti atliekamas fiksuotame sluoksnyje veikiančiame reaktoriuje arba fluidizuoto sluoksnio reaktoriuje.
A. Fiksuotas lovos procesas :
Procesas vykdomas dviem etapais. Pirmajame etape H 2 S pakrautos dujos aplinkos temperatūroje perleidžiamos per lovą, kurioje yra reaktyviųjų geležies oksido (a ir y formų), sumaišytų su kai kuriomis pluoštinėmis ar granuliuotomis medžiagomis, sudrėkintomis apie 40% vandens.
Kai didelė geležies oksido dalis paversta sulfidu, išmetamųjų dujų srautas išjungiamas ir pradedamas antrasis eksploatavimo etapas. Per šį etapą per lovą patenka oras aplinkos temperatūroje, o tai lemia geležies oksido regeneraciją ir elementinės sieros išsiskyrimą pagal žemiau pateiktą reakciją:
2 Fe 2S 3 + 3 O 2 —–> 2 Fe2O3 + 6S …………… .. (5.52)
Išleistą elementinę sierą galima gauti ekstrahuojant tirpikliu. Kad šis procesas būtų sklandus, reikalingos bent dvi lovos, kad, kai vienoje lovoje vyktų taršos mažinimo reakcija, kita lova būtų regeneruojama.
B. Skysto sluoksnio procesas :
Šioje sistemoje reikia dviejų cirkuliuojančių sluoksnių. Pirmajame sluoksnyje H2S reaguoja su aktyvintu geležies oksidu suskystintomis granulėmis apie 340-360 ° C temperatūroje. Iš šio sluoksnio granulės, turinčios geležies sulfido ir nereaguoto geležies oksido, patenka į antrą sluoksnį, kur sulfido dalelės yra skrudintos maždaug 800 ° C temperatūroje, kad regeneruotų geležies oksidą ir atgautų S kaip SO2. Geležies oksido dalelės grąžinamos atgal į pirmąją lovą, o SO 2 nusiųsta į rūgščių augalą.
Mažinimo procesas # 2. Drėgnieji procesai :
Yra daug drėgnų procesų H 2 S šalinimui iš išmetamųjų dujų. Kai kurie iš šių procesų aprašyti toliau.
A. Girbotol procesas:
Šis procesas susideda iš H2S absorbcijos amino tirpale ir ištirpinto H 2 S pašalinimo garais. Tam tikroje situacijoje naudojamas aminas priklauso nuo to, ar išmetamosiose dujose yra COS ir (arba) CO 2, išskyrus H 2S.
15-20% mono-etanolio amino vandeninis tirpalas gali būti naudojamas, jei dujų, kuri turi būti nuvalyta, sudėtyje nėra COS, nes COS sudaro di-etanolio karbamido, kuris yra šilumos stabilumas. Kadangi mono-etanolio aminas turi aukštą garų slėgį, H2S, regeneruotas netiesiogiai įkaitinus impregnuotą tirpalą, turi būti nuplaunamas, kad atgautų įsiurbtą aminą.
Šveitimas gali būti atliekamas vandeniu, bet jei H 2S reikia išgauti kaip sausas dujas, kaip dezinfekcinis skystis vietoj monoetanolio amino tirpalo turi būti naudojamas di-etilenglikolis arba trietilenglikolis. Kadangi monoetanolio aminas taip pat sugeria CO 2, jis nėra tinkamas absorbentas, esant CO 2 .
Di-etanolio aminas yra geresnis absorbentas nei monoetanolio aminas, nes jo garų slėgis yra mažesnis nei mono-etanolio amino. Di-etanolio aminą galima naudoti net tada, kai COS yra kartu su H2S, nes COS nesudaro di-etanolio karbamido. Jei valomas dujas, kuriose reikia išplauti, yra ir H 2S, ir CO 2, selektyviai H 2 S absorbcijai reikia naudoti 30% tri-etanolio amino arba metil-di-etanolio amino vandeninį tirpalą.
B. Kalio fosfato procesas:
Kai kartu su H2S yra CO 2, kaip absorbentas gali būti naudojamas 40% kalio fosfato vandeninis tirpalas. Šis tirpalas geriau absorbuoja H 2 S. Iš impregnuoto tirpalo H 2 S nuimamas gyvas garas.
C. Natrio karbonato procesas :
Kai H2S nėra kartu su CO 2, kaip absorbentas gali būti naudojamas 3 - 3, 5% Na2CO3.
Absorbcijos metu susidaro natrio vandenilio sulfidas ir natrio bikarbonatas:
Na2C03 + H 2S Na HCO 3 + Na HS …………… .. (5.53)
Karbonato regeneravimui ir H2S išgavimui panaudotas tirpalas turi būti išgarintas vakuume. Alternatyvus panaudoto tirpalo regeneravimo metodas yra oksiduoti jį deguonimi, esant maždaug 0, 5% geležies oksido suspensijoje, kai regeneruojamas Na2C03 ir nusodinamas elementinis sieros.
Alternatyvus procesas (kai CO 2 kartu su H2S) yra naudoti amonio karbonato tirpalą absorbcijai vietoj natrio karbonato tirpalo. Panaudoto tirpalo regeneravimui oksidavimas atliekamas su deguonimi, esant Fe 2 O 3 . Kitas alternatyvus procesas (Thyxx procesas) naudoja natrio tioarenato tirpalą kaip absorbentą. Šiame oksidacijos-regeneravimo reakcijos procese katalizatoriaus nereikia.
Reakcijos gali būti pateiktos kaip:
Absorbcijos reakcija :
Na 4 As2S5O2 + H 2S —–> Na 4 As 2S 6O + H 2 O …………… .. (5.55)
Regeneracijos reakcija :
Na 4 As2S6O + ½ O 2 —–> Na 4 As 2S 5O 2 + S …………… .. (5.56)
D. Stretfordas :
„Stretford“ procesas yra selektyvus H 2 S procesas. Jis gali sumažinti likutinį H2S kiekį apdorotoje dujose iki labai žemo lygio. Darbinė temperatūra yra santykinai maža, apie 40 ° C. Šiame procese H 2 S pašalinimui naudojamas absorbentas yra vandeninis šarminis skystis, turintis natrio karbonato, bikarbonato, vanadato ir natrio druskos antrakinono disulfono rūgšties (ADA), kurio pH yra nuo 8, 5 iki 9, 5.
Apdorojama dujos šveitiamos priešingu atveju tirpalu absorberyje, kur beveik visas H 2S pašalinamas. Likęs H 2S kiekis gali būti mažesnis nei 1 ppm.
Iš absorberio tirpalas teka į oksidatorių (reakcijos talpyklą), kurioje susikaupia absorbuojanti medžiaga ir susidaro elementinė siera dėl to, kad jis sumaišomas su oru.
Oksidatoriuje susidariusios elementinės sieros yra atskirtos plūdimu ir pašalinamos kaip putos, turinčios apie 10% masės. Regeneruotas tirpalas pašalinus sierą yra pumpuojamas atgal į absorberį.
E. LO-CAT procesas:
Manoma, kad šis procesas yra tinkamiausias H 2 S šalinimui, kai jo kiekis išmetamųjų dujų sraute yra ppm. Jis sukurtas siekiant pašalinti kvapo problemą dėl H2S . Tai yra skystosios fazės redukcinio oksidavimo procesas, dėl kurio H2S konvertuojama į elementinę sierą.
Šveitimo skystis yra praskiestas vandeninis organinis chelatinis tirpalas. Geležis oksiduoja H 2 S, kol pati sumažėja. Po to iš skruberio išleistas tirpalas oksiduojamas oru, kad absorbentas būtų regeneruojamas pakartotiniam naudojimui ir gaminama elementinė siera.
Šis procesas yra specifinis H2S. Jis nepašalina kitų sieros turinčių junginių, tokių kaip COS, CS 2, merkaptanai. Jis gali sumažinti H 2S iki labai žemo lygio apdorotose dujose. Jis yra pranašesnis už kitus oksidacijos-redukcijos procesus dėl didesnio katalizinio aktyvumo ir netoksiškumo.
Iš įvairių šiuo metu prieinamų H 2 S mažinimo procesų nustatyta, kad tai yra gana ekonomiška, ypač didelio dujų srauto, turinčio mažą H2S kiekį, apdorojimui.
F. Cataban procesas :
Šiame procese naudojamas katalizinis agentas yra vandeninis tirpalas, turintis 2-4% chelatinio geležies. Kelatas gali būti naudojamas plačiame pH 1, 0–11, 0 diapazone ir temperatūros intervalas nuo žemiau aplinkos iki 130 ° C, nes jis yra stabilus aukščiau minėtame intervale. Proceso metu geležies jonas H 2S oksiduojasi į elementinę sierą ir patenka į geležies joną. Tuo pat metu vyksta juodųjų jonų oro oksidacija į geležies jonus.
Reakcijos gali būti pateikiamos kaip:
2 Fe 3+ + H 2 S —–> 2 Fe 2+ + S + 2 H + …………… .. (5.57)
2 Fe 2+ + ½O 2 + H 2 O ––> 2 Fe 3+ + 2OH - …………… .. (5.58)
Šis procesas gali būti naudojamas ypač mažai H 2S koncentracijai mažinti, jei siekiama ne gauti sierą. Kai dujų sraute yra deguonies, juodųjų jonų oksidacijai nėra reikalinga aeracija.
G. Giammarco-Vetrocoke procesas :
Kalio karbonato, turinčio kalio arsenatą, tirpalas yra naudojamas H 2 S absorbcijai Giammarco-Vetrocoke procese. Jis naudojamas H 2 S šalinimui iš kokso krosnių dujų, sintezės dujų ir gamtinių dujų. H 2 S kiekis apdorotose dujose gali būti ne mažesnis kaip 1 ppm netgi esant CO 2, esant aukštai koncentracijai ir darbinei temperatūrai, artimai 150 ° C.
Ištuštinto skysčio regeneravimui jis oksiduojamas O2 (oru). Elementinė siera gaminama kaip galutinis produktas.
Cheminės reakcijos, vykstančios absorbcijos ir regeneracijos proceso metu, gali būti apibendrintos taip:
KH2 AsO3 + 3H2S -> KH2 kaip S3 + 3H2O …………… .. (5.59)
KH 2 kaip S 3 + 3 KH 2 kaip O4 —–> 3 KH2 O3S + KH2 kaip O 3 …………… .. (5.60)
3 KH 2 kaip O3S —–> 3 KH 2 kaip O 3 +3 S …………… .. (5.61)
3 KH 2 kaip O 3 + 1 ½ O 2 —–> 3 KH 2 kaip O 4 …………… .. (5.62)
Faktinis reakcijos mechanizmas ir žingsniai yra sudėtingi ir bendra reakcija gali būti išreikšta kaip
3H 2 S + 1 ½ O 2 —–> 3 S + 3 H 2 O …………… .. (5.63)
Karbonato vaidmuo yra išlaikyti tinkamą pH.
