Procesy redukcji siarkowodoru
Ten artykuł rzuca światło na procesy redukcji siarkowodoru. Procesy redukcji to: 1. Procesy suche i 2. Procesy mokre.
Proces redukcji 1. Suszone procesy :
Suchy proces usuwania H 2 S z gazu odlotowego jest przeprowadzany poprzez reakcję H2S z aktywowanym tlenkiem żelazowym. Produktem reakcji jest siarczek żelazowy.
Fe 2 O 3 + 3 H 2 S -> Fe 2 S 3 + 3 H 2 O ............... .. (5.51)
Proces można prowadzić w reaktorze ze stałym złożem lub w reaktorze ze złożem fluidalnym.
A. Naprawiono proces Bed :
Proces przeprowadza się w dwóch etapach. Podczas pierwszego etapu gaz załadowany H2S przepuszczany jest w temperaturze otoczenia przez złoże zawierające reaktywny tlenek żelaza (formy a i y) zmieszane z pewnymi włóknistymi lub ziarnistymi materiałami zwilżonymi około 40% wody.
Gdy znaczna część tlenku żelazowego została przekształcona w siarczek, przepływ gazów odlotowych zostaje odcięty i rozpoczyna się drugi etap operacji. Na tym etapie powietrze w temperaturze otoczenia przechodzi przez złoże, co powoduje regenerację tlenku żelaza i uwolnienie elementarnej siarki zgodnie z poniższą reakcją:
2 Fe 2 S 3 + 3 O 2 -> 2 Fe 2 O 3 + 6 S ............... .. (5.52)
Uwolnioną elementarną siarkę można odzyskać przez ekstrakcję rozpuszczalnikiem. Dla sprawnego działania tego procesu wymagane są co najmniej dwa łóżka, tak że gdy w jednym łóżku zachodzi reakcja redukcji, drugie złoże jest regenerowane.
B. Proces ze złożem fluidalnym :
W tym układzie wymagane są dwa krążące fluidalne złoża. W pierwszym złożu H2S reaguje z fluidyzowanymi granulkami aktywowanego tlenku żelazowego w około 340-360 ° C. Z tego złoża granulki zawierające siarczan żelazowy i nieprzereagowany tlenek żelazowy wpływają do drugiego złoża, gdzie cząstki siarczku są prażone w około 800 ° C w celu regeneracji tlenku żelaza i odzyskania S jako SO2. Cząstki tlenku żelaza powracają z powrotem do pierwszego złoża, a SO2 jest przesyłane do instalacji kwasu.
Proces redukcji # 2. Mokre procesy :
Istnieje wiele mokrych procesów usuwania H2S z gazu odlotowego. Niektóre z tych procesów zostały opisane poniżej.
A. Proces Girbotol:
Proces ten polega na absorpcji H2S w roztworze aminy, a następnie odpędzaniu rozpuszczonego H2S za pomocą pary. Amina stosowana w konkretnej sytuacji zależy od tego, czy gaz odlotowy zawiera COS i / lub CO 2 oprócz H2S.
Można użyć wodnego roztworu 15-20% monoetanoloaminy, jeśli gaz przeznaczony do przemywania nie zawiera COS, ponieważ COS tworzy mocznik di-etanolowy, który jest stabilny termicznie. Ponieważ mono-etanoloamina ma wysokie ciśnienie pary, H2S regenerowany przez pośrednie ogrzewanie parowe impregnowanego roztworu musi zostać wyszorowany w celu odzyskania porwanej aminy.
Szorowanie może odbywać się za pomocą wody, ale jeśli H 2 S ma być odzyskiwany jako suchy gaz, wówczas jako ciecz płucząca należy stosować glikol dietylenowy lub glikol trietylenowy zamiast roztworu mono-etanoaminy. Ponieważ monoetanoloamina pochłania również CO2, nie jest odpowiednim absorbentem w obecności CO2.
Di-etanoloamina jest lepiej chłonąca niż mono-etanoloamina, ponieważ jej ciśnienie pary jest niższe niż mono-etanoloaminy. Di-etanoloaminę można stosować nawet wtedy, gdy COS występuje razem z H2S, ponieważ COS nie tworzy mocznika di-etanolowego. Jeżeli oczyszczony gaz zawiera zarówno H2S, jak i CO 2, należy zastosować 30% wodny roztwór tri-etanoloaminy lub metylo-di-etanoloaminy do selektywnej absorpcji H2S.
B. Proces fosforanu potasu:
Gdy CO2 jest obecny razem z H2S, jako absorbent można stosować 40% wodny roztwór fosforanu potasu. Ten roztwór absorbuje korzystnie H2S. Z impregnowanego roztworu H 2 S jest odpędzany żywą parą.
C. Proces węglanu sodu :
Gdy H 2 S nie towarzyszy C02, jako absorbent można stosować 3-3, 5% wodny Na2CO3.
Podczas wchłaniania powstaje siarkowodór sodu i wodorowęglan sodu:
Na 2 CO 3 + H 2 S Na HCO 3 + Na HS ............... .. (5.53)
W celu regeneracji węglanu i odzysku H2S, zużyty roztwór ma być odpędzany parą wodną pod próżnią. Alternatywną metodą regeneracji zużytego roztworu jest utlenianie go tlenem w obecności około 0, 5% tlenku żelaza w zawiesinie, w wyniku czego Na2CO3 jest regenerowany i strąca się elementarna siarka.
Alternatywnym procesem (gdy CO2 jest obecny wraz z H2S) jest użycie roztworu węglanu amonu do absorpcji zamiast roztworu węglanu sodu. W celu regeneracji zużytego roztworu utlenianie przeprowadza się za pomocą tlenu w obecności Fe2O3. W innym alternatywnym procesie (proces Thylox) jako absorbent stosuje się roztwór tioarsenianu sodu. W tych procesach reakcji utleniania-regeneracji nie jest wymagany katalizator.
Reakcje można przedstawić jako:
Reakcja absorpcji :
Na 4 As 2 S 5 O 2 + H 2 S -> Na 4 As 2 S 6 O + H 2 O ............... .. (5.55)
Reakcja regeneracji :
Na 4 As 2 S 6 O + ½ O 2 -> Na 4 As 2 S 5 O 2 + S ............... .. (5.56)
D. Proces Stretforda :
Proces Stretforda jest selektywnym procesem H2S. Może zmniejszyć resztkową zawartość H2S w traktowanym gazie do bardzo niskiego poziomu. Temperatura robocza jest stosunkowo niska, około 40 ° C. Absorbent stosowany w tym procesie do usuwania H2S to wodny alkaliczny roztwór zawierający węglan sodu, wodorowęglan, wanadan i sól sodową antrachinonodisulfonowego kwasu (ADA) o pH w zakresie 8, 5 do 9, 5.
Gaz, który ma być poddany obróbce, jest zmywany w przeciwprądzie z roztworem w absorberze, gdzie praktycznie usuwana jest większość H2S. Resztkowa zawartość H2S może być mniejsza niż 1 ppm.
Z absorbera roztwór przepływa do utleniacza (zbiornika reakcyjnego), gdzie następuje regeneracja absorbentu i tworzenie siarkowej siarki w wyniku dokładnego wymieszania z powietrzem.
Siarkę pierwiastkową wytworzoną w utleniaczu oddziela się przez flotację i usuwa się ją w postaci piany o zawartości części stałych około 10%. Odtworzony roztwór po usunięciu siarki jest pompowany z powrotem do absorbera.
Proces E. LO-CAT:
Uważa się, że proces ten jest najbardziej odpowiedni do usuwania H2S, gdy występuje on w ppm w strumieniu gazów spalinowych. Został opracowany w celu wyeliminowania problemu zapachu z powodu obecności H2S. Jest to proces redukcji i utleniania w fazie ciekłej, który powoduje konwersję H2S do siarki elementarnej.
Płyn do szorowania jest rozcieńczonym wodnym roztworem chelatowym żelaza organicznego. Żelazo utlenia H2S, podczas gdy samo się zmniejsza. Zużyty roztwór ze skrubera jest następnie utleniany powietrzem, dzięki czemu absorbent jest regenerowany do ponownego użycia i wytwarzana jest siarka elementarna.
Ten proces jest specyficzny dla H2S. Nie usuwa innych związków zawierających siarkę, takich jak COS, CS 2, merkaptany. Może redukować H2S do bardzo niskiego poziomu w oczyszczanym gazie. Jest lepszy od innych procesów utleniania-redukcji ze względu na wyższą aktywność katalityczną i nietoksyczność.
Z różnych dostępnych obecnie sposobów redukcji H 2 S stwierdzono, że są one dość ekonomiczne, szczególnie w przypadku obróbki dużego strumienia gazu o niskiej zawartości H2S.
F. Proces Cataban :
Środkiem katalitycznym stosowanym w tym procesie jest wodny roztwór zawierający 2-4% schelatowanego żelaza żelazowego. Chelat może być stosowany w szerokim zakresie pH od 1, 0 do 11, 0 i zakresie temperatur od poniżej temperatury otoczenia do około 130 ° C, ponieważ jest stabilny w wyżej wymienionym zakresie. Podczas tego procesu jon żelazowy utlenia H 2 S do siarki elementarnej i redukuje się do jonów żelazawych. Równocześnie dochodzi do utleniania powietrza jonów żelazawych do jonów żelazowych.
Reakcje można przedstawić jako:
2 Fe 3+ + H 2 S -> 2 Fe 2+ + S + 2 H + ............... .. (5.57)
2 Fe 2+ + ½ O2 + H 2 O -> 2 Fe 3+ + 2 OH - ............... .. (5.58)
Ten proces może być stosowany w szczególności do redukcji H2S w niskim stężeniu, jeśli celem nie jest odzyskanie siarki. Gdy strumień gazu wpływającego zawiera tlen, nie jest wymagane napowietrzanie dla utleniania jonów żelazawych.
Proces G. Giammarco-Vetrocoke :
Roztwór węglanu potasu zawierający arsenian potasu stosuje się do absorpcji H2S w procesie Gietarco-Vetrocoke. Służy do usuwania H2S z gazu koksowniczego, gazu syntezowego, a także gazu ziemnego. Zawartość H2S w przetwarzanym gazie może wynosić nawet 1 ppm, nawet w obecności CO2 w wysokim stężeniu i temperaturze roboczej zbliżonej do 150 ° C.
W celu regeneracji zużytego ługu utlenia się go za pomocą O 2 (powietrze). Elementarna siarka jest wytwarzana jako produkt końcowy.
Reakcje chemiczne zachodzące podczas procesu absorpcji-regeneracji można podsumować w następujący sposób:
KH 2 AsO 3 + 3H 2 S -> KH 2 As S 3 + 3 H 2 O ............... .. (5.59)
KH 2 As S 3 + 3 KH 2 As O 4 -> 3 KH 2 As O 3 S + KH 2 As O 3 ............... .. (5.60)
3 KH 2 jako O 3 S -> 3 KH 2 Jako O 3 +3 S ............... .. (5.61)
3 KH 2 As O 3 + 1 ½ O 2 -> 3 KH 2 As O 4 ............... .. (5.62)
Rzeczywisty mechanizm reakcji i etapy są złożone, a ogólna reakcja może być wyrażona jako
3H 2 S + 1 ½ O 2 -> 3 S + 3 H 2 O ............... .. (5.63)
Rolą węglanu jest utrzymanie właściwego pH.
