СПОСОБ УДАЛЕНИЯ СЕРОВОДОРОДА ИЗ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ Российский патент 2000 года по МПК B01D53/52 B01D53/14 B01D173/20 B01D153/00 

Описание патента на изобретение RU2160152C2

Изобретение относится к области очистки газов от сероводорода, в частности к области обессеривания газов с использованием жидких поглотителей, и может найти применение в нефтегазодобывающей и перерабатывающей отраслях промышленности.

Известен ряд способов, в которых для удаления сероводорода используют химические соединения - поглотители сероводорода. Наиболее часто для этих целей применяют щелочные соединения - гидроокиси и карбонаты щелочных и щелочноземельных металлов /1. Патент США N 4198378, 2. Патент США N 3941875, 3. А. с. СССР N 314414/. Процесс удаления сероводорода с помощью щелочей может быть представлен реакциями:

Эти процессы хорошо изучены и широко применяются. Полнота извлечения сероводорода в таких равновесных процессах не превышает 85,95%, что является недостатком способов. Также к недостаткам относится низкая селективность по сероводороду, т.к. вместе с сероводородом щелочные растворы поглощают также другие кислые газы (SO2, CO2, HCN). К серьезным недостаткам относится и обратимость процесса.

Известен и наиболее близок по технической сущности к заявляемому способ непрерывного удаления сероводорода методом непрямого электролиза /4. Заявка Японии N 62-89887/.

Схематически названный процесс может быть представлен реакциями
H2S+2FeCl3--->2FeCl2+FeCl2+ 2HCl+S

Недостатком данного процесса является высококоррозионная среда, в которой протекают реакции окисления сероводорода и электролиза FeCl2. Также недостатком является загрязнение конечного продукта - серы - солями железа, что требует введения дополнительной стадии промывки серы и, как следствие, образования сточных вод, требующих, в свою очередь, утилизации.

Указанных недостатков лишен предлагаемый способ удаления сероводорода из газовых смесей посредством процесса окисления сероводорода анолитом (раствор, образующийся на аноде в процессе электролиза), образовавшимся на аноде в результате электролитического разложения воды в электролизере с пористой мембраной. Выделяющийся в процессе электролиза кислород также может быть использован для окисления сероводорода. Схематически процесс может быть представлен следующим образом:

В катодном пространстве в результате присоединения электронов протонами образуется водород. Электролит, образующийся в анодном пространстве, содержит OH--ионы, создающие слабо щелочную среду, и атомарный кислород, образующийся в результате рекомбинации OH--ионов.

Наличие мембраны, разделяющей анодное и катодное пространства, позволяет отделить анолит от католита, что, в свою очередь, дает возможность проводить окисление сероводорода не в электролизере, а в отдельном сосуде. Это решает вопрос защиты аппаратуры, в частности электродов и корпуса электролизера с электрооснащением, от сероводородной коррозии.

В выведенном из электролизера анолите происходят следующие реакции:
H2S+OH---->HS-+H2O;
HS-+O--->S +OH-;
H2S+O--->H2O+S ;
Поглощенный аналитом сероводород окисляется присутствующим в растворе атомарным кислородом до элементной серы
H2S+OH---->HS-+H2O;
H2S+O--->H2O+S .

Поскольку окислительная активность кислорода по мере превращения из атомарного состояния в молекулярное резко падает, наиболее эффективно раствор может быть использован в течение нескольких секунд после процесса электролиза, что и достигается непрерывным отводом анолита из электролизера в реактор для контакта с сероводородом.

Элементная сера выпадает в осадок и, после фильтрования, представляет собой чистый продукт. Вода возвращается в цикл электролиза. Процесс, таким образом, безотходен, экологически чист; не требует для исполнения химических реагентов.

Процесс осуществляется в электролизере мембранного типа в динамическом режиме. Вода подается с определенной скоростью в электролизер, а анолит, содержащий окислители, с той же скоростью постоянно выводится из электролизера в сосуд, где происходит контактирование анолита с сероводород-содержащим газом. Отработанный анолит выводится из сосуда через фильтр, на котором остается продукт - сера, и возвращается в электролизер, либо сбрасывается в виде чистой воды в канализацию.

Контроль за содержанием сероводорода в газе осуществляется на входе в реактор хроматографически, на выходе - с помощью газоанализатора "Рикэн Кэйки" (Япония) с точностью 0,5 мг/м3.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Через электролизер с пористой мембраной подавалась вода со скоростью 0,1-0,05 час-1, при плотности тока 0,17 А/мм2 и расстоянием между электродами 10 мм, анолит и выделяющийся кислород постоянно выводились из электролизера и подавались в сосуд для окисления сероводорода. Через сосуд для окисления сероводорода пропускали углеводородный газ, содержащий, об.%:
Углеводороды - 60
Сероводород - 35
Углекислый газ - 5
с объемной скоростью 1,0 час-1.

Объем пропущенного газа 15 л.

Состав газа на выходе из сосуда после очистки, об.%:
Углеводороды - 94,74
Углекислый газ - 5,26
Сероводород - 0
Элементная сера, выделенная из раствора, имела степень чистоты 99,9%.

Примеры 2-4 выполнены аналогично примеру 1 и сведены в таблицу.

Представленные примеры показывают, что заявляемый способ обеспечивает высокую степень очистки газов от сероводорода, полную селективность очистки по сероводороду (отсутствие удаления CO2).

Новизна метода в непрерывном отводе образующегося водного раствора, содержащего одновременно щелочную среду (выполняющую функцию физико-химического абсорбента газообразного H2S) и окислитель - атомарный кислород, активный относительно S--- и HS--ионов. Поскольку окислительная активность кислорода по мере превращения из атомарного состояния в молекулярное резко падает, эффективно раствор может быть использован в течение нескольких секунд после процесса электролиза, что и достигается непрерывным отводом анолита из электролизера в сосуд для контакта с H2S.

Таким образом, использование заявляемого способа позволяет осуществить очистку газов от сероводорода с высокой селективностью, с получением серы высокой чистоты. Достоинствами процесса являются отсутствие контакта электролизера с коррозионно-активным сероводородом, что дает возможность избежать коррозии электрооборудования; отсутствие реагентов и, следовательно, необходимости их утилизации; надежность и простота исполнения.

Список использованной литературы
1. Патент США N 4198378, 15.04.1980.

2. Патент США N 3941875, 02.03.1976.

3. А.с. СССР N 814414, 03.01.1979.

4. Заявка Японии N 62-89887 от 16.10.1985.

Похожие патенты RU2160152C2

название год авторы номер документа
ПОГЛОТИТЕЛЬНЫЙ РАСТВОР ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ СЕРОВОДОРОДА 1997
  • Алеев Р.С.
  • Джемилев У.М.
  • Дальнова Ю.С.
  • Калимуллин А.А.
  • Ганеев Р.И.
  • Ковтуненко С.В.
  • Хабибуллин С.Г.
RU2134149C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1-АДАМАНТИЛАЛКИЛОВЫХ ЭФИРОВ 1998
  • Джемилев У.М.
  • Хуснутдинов Р.И.
  • Щаднева Н.А.
  • Маликов А.И.
RU2145593C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 5,5'-(ОКСИДИ)ПЕНТАНОНА-2 2000
  • Атнабаева А.М.
  • Парфенова Р.И.
  • Муслимов З.С.
  • Хуснутдинов Р.И.
  • Джемилев У.М.
RU2197466C2
СРЕДСТВО ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ РОСТА СУЛЬФАТВОССТАНАВЛИВАЮЩИХ БАКТЕРИЙ 2001
  • Джемилев У.М.
  • Алеев Р.С.
  • Дальнова Ю.С.
  • Кунакова Р.В.
  • Хафизова С.Р.
RU2196739C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРУСОДЕРЖАЩИХ ПРИСАДОК 1999
  • Кириченко Г.Н.
  • Джемилев У.М.
  • Ибрагимов А.Г.
  • Глазунова В.И.
  • Кириченко В.Ю.
  • Гиниятуллина А.Р.
  • Азнабаев Ш.Т.
RU2168536C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 5-АЛКОКСИПЕНТАНОНОВ-2 1999
  • Хуснутдинов Р.И.
  • Атнабаева А.М.
  • Парфенова Р.И.
  • Додонова Н.Е.
  • Муслимов З.С.
  • Джемилев У.М.
  • Нефедов О.М.
RU2171797C2
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ 2000
  • Колычев В.М.
  • Малышева Н.П.
  • Балтаев У.А.
  • Джемилев У.М.
RU2189827C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1,3-ДИХЛОРАДАМАНТАНА 2000
  • Хуснутдинов Р.И.
  • Латыпов В.Н.
  • Щаднева Н.А.
  • Байгузина А.Р.
  • Джемилев У.М.
RU2178401C2
КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ГИДРОХЛОРИРОВАНИЯ НЕНАСЫЩЕННЫХ СОЕДИНЕНИЙ 1997
  • Хуснутдинов Р.И.
  • Латыпов В.Н.
  • Муслимов З.С.
  • Джемилев У.М.
RU2152254C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ ОТ СЕРОВОДОРОДА (ВАРИАНТЫ) 2012
  • Остроухов Сергей Борисович
  • Поляков Сергей Владимирович
  • Фомичёв Валерий Тарасович
  • Чурикова Валерия Игоревна
RU2548974C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 160 152 C2

Реферат патента 2000 года СПОСОБ УДАЛЕНИЯ СЕРОВОДОРОДА ИЗ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ

Изобретение относится к области очистки газов от сероводорода, в частности к области обессеривания газов с использованием жидких поглотителей, и может найти применение в нефтегазодобывающей и перерабатывающей отраслях промышленности. Способ заключается в окислении сероводорода раствором, образующимся в прианодном пространстве электролизера в результате электролитического разложения воды. Способ позволяет осуществить очистку газов от сероводорода с высокой селективностью с получением серы высокой чистоты. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 160 152 C2

Способ удаления сероводорода из газовых смесей окислительным методом с использованием электролиза, отличающийся тем, что окисление сероводорода осуществляют раствором, образующимся в прианодном пространстве электролизера в результате электролитического разложения воды.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2000 года RU2160152C2

Способ крашения тканей 1922
  • Костин И.Д.
SU62A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ""' 0
  • Л. Е. Гусельников, Н. С. Наметкин, Л. С. Полак
SU168022A1
СПОСОБ МОКРОЙ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ СЕРОВОДОРОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 1992
  • Редин Владимир Андреевич[Ua]
  • Поспелов Александр Петрович[Ua]
  • Чередниченко Валентина Леонидовна[Ua]
  • Канцедал Лариса Дмитриевна[Ua]
  • Куковицкий Николай Николаевич[Ua]
  • Сулейманов Евгений Гайкович[Ru]
RU2110472C1
US 4772366 A, 20.09.1988
Электролиз воды / Под ред
Л.М.ЯКИМЕНКО
- М.: Химия, 1970, с.31-36.

RU 2 160 152 C2

Авторы

Алеев Р.С.

Джемилев У.М.

Максимов С.М.

Дальнова Ю.С.

Калимуллин А.А.

Ковтуненко С.В.

Даты

2000-12-10Публикация

1998-10-07Подача