Способ переработки сероводорода на элементарную серу Советский патент 1983 года по МПК B01D53/14 C01B17/04 

Изобретение относится к абсорбционной очистке газов и мох(ет быть использовано при очистке коксоваль-; кого, сланцевого и других горючих газов от сероводорода. Известен способ очистки коксоваль ного газа от сероводорода, в котором газ, содержащий сероводород, промывают щелочным раствором солей антрахинона и сульфокислоты, включающим пятивалентный ванадий П° . Недостатком способа является ис пользование и большой расход дорого стоящих реагентов: щелочи, ванадия, солей антрахинона:и сульфокислоты, а также потери сорбентов. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки коксовал.ного газа от сероводорода, в котором газ, содержащий сероводород, проМывают раствором сульфит бисульфита аммония, подогретым до . При этом частично поглощается сероводород с образованием, преимущественно, тиосульфита аммония. Дале оставшийся газ нагревают до ЗЗО-ЗЗО добавляют 6-8 обо % воздуха и подвергают остаточный сероводород контакт ному окислению до SOj. В качестве катализатора применяют никель, активированный ванадием, свинцом.или молибденйм. После этого газ охлаждают до С и сорбируют из негЪ сер нистый ангидрид раствором сульфита аммония. Нагревшийся при . этом раствор затем охлаждают. Часть раствора сульфит бисульфита аммония подают на предварительную промывку газа, а часть выдерживают при 130-160 С и давлении З- атм. При этом все аммонитные соединения окисляются до суль фата аммония и серы. Сульфат аммония выделяют упариванием и кристаллизацией, а серу сжигают, для получения .SO/J или отстаивают, или сливают 2. Недостатками известного способа яв ляются его многостадийность, нецикличность и относительно высокая энергоемкость, что связано с необходимостью упаривать часть рабочего раствора. Целью изобретения является повышение выхода серы и снижение расхода абсорбента. Поставленная цель достигается способом переработки сероводорода на элементарную серу, включающим абсорбцию сероводорода из топливного газа водным растворпм сульфит бисульфита аммония, регенерацию насыщенного абсорбента контактированием с газом, содержащим двуокись серы, с получением элементарной серы, в котором абсорбцию осуществляют сначала при ЗО-ТбО С, а затем при 30-60 0 и часть полученной серы или серусодержащего соединения сжигают с получением газа, содержащего двуокись серы, а часть насыщенного абсорбента испаряют в потоке газа, образующегося при сжигании исходного газа в газе, содержащем двуокись серы с образованием сульфита аммония и возвратом его на стадию абсорбции. Насыщенный абсорбент на испарение подают в количестве 100-500 г на 1 м газа. Сжигание исходного газа ведут при коэффициенте расхода окислителя, равном 0,95-1,1. Способ осуществляют следующим образом. Исходный газ промывают сульфит бисульфитным раствором аммония в скруббере при 130-1бО С. При этом сероводород взаимодействует с бисульфитом аммония с образованием элементарной серы и сульфита. Серу отстаивают и выводят в виде плава, а газ охлаждают в холодильнике и hpoмывaют свежим раствором сульфит бисульфита аммония в скруббере при 30-60С. При этих условиях остаточный сероводород сорбируется с образованием, преимущественно, .тиосульфита аммония. Образовавшийся тиосульфит в скруббере при 130-160 С взаимодействует с бисульфитом с об разованием серы и сульфита, при этом увеличивается выход элементарной серы. Раствор из скруббера, содержащий пpeимyщecJвeннo сульфит, переливается в емкость, откуда он цирку ирует через скруббер и холодильник, и насыщается сернистым ангидридом с образованием бисульфита Газ, содержащий сернистый ангидрид, образуется при сжигании серы в печке, охлаждается в испарительном скруббере и поступает на сорбцию. Для того, чтобы избежать накапливания сульфата в растворе и потерь поглотительного материала за счет образования сульфата, в печной газ в количестве, соответствующем d 0,95-1,1 по отношению к содержанию кислорода в печном газе, образующемся после сжигания серы, а в полученном горячем газе - в испарительном скруббере, распыливают часть абсорбционного раствора из скруббера. & ис парительном скруббере при температур испарения и отсутствии кислорода в образующейся слабо.восстановительной газовой среде сульфат восстанавливается до сульфита. Испарившийся раствор конденсируется и возвращает ся в процесс. Пример 1. Газ следующего составаД: СО 20; с10; остальное - пар, СО и N предварительно промывают (в пересчете на NHiOH) раствором сульфит бисульфита аммония, поступающим с окончательной промывки, под давлением 1,5 ати и температуре . Затем газ охлаждают в обратном водном холодильнике и окончательно промывают при свежим раствором сульфит бисульфита аммония. Общая степень очистки газа от се составляет т.е. в очищенном газе содержится порядка 0,1-0,21 се ры , преимущественно в виде и SО/j в пропорции, близкой 1:1. Отмываемую из газа сбру скапливают на предварительной промывке в виде плава и отделяют декантированием. Отработавший раствор подают на поглощение сернистого газа, который получают сжиганием серы в воздухе с последующим сжиганием части ис- . ходного газа в образующемся печном, газе с коэффициентом избытка кислорода о6 1,1 по отношению к остаточному кислороду в газе после сжигания серы. Регенеративный раствор iвозвращают в цикл поглощения, часть абсорбционного раствора в количестве 100 мл на 1000 норм.л газа отбирают и испаряют, пропуская его вместе с бескислородным сернистым газом через реактор, заполненный инертной насадкс й (молотый кварц), помещенной в электропечи и находящейся при 450°С. Парогазовую смерь из реактора направляют в колонну сорбции, где испаренный раствор конденсируется, после чего его возвращают в цикл поглощения. Содержание сульфит-иона в растворе, подаваемом на испарение, составляет в среднем 1,5-2 по отношению к сумме NHa. ВПарогазовой смеси после испарения сульфат-ион отсутствует. Содерж 1 8 ние сульфатиона в абсорбционном растворе при многократно повторяющихся циклах сорбции -- регенерации не увеличивается, оставаясь на уровне 1,5-2% по отношению к сумме NHj. Пример 2. При условиях примера 1 г/оглощение на предварительной промывке осуществляют при 1бП°С, а на окончательной - при бПРС. Часть абсорбционного раствора в количестве 500 мл на 1900 норм.л ., отбирают и испаряют в потоке бескислородного газа, который получают сжиганием исходного газа с коэффициентом избытка кислорода, равным 0,95 по отношению к остаточному кислороду в газе, образовавшемся после сжигания серы. Общая степень очистки газов от серы составляет 98. Количество сульфата в абсорбционном растворе остается на уровне 2% к сумме МНз. Количество абсорбента, подаваемого на испарение, регламентируется теплоемкостью горячих печных газов, Состав газа после испарения соответствует составу ,печных газов плюс продукты испарения абсорбента плюс продукты разложения солей, содержащихся в абсорбенте. Так как в абсорбенте всегда присутствуют политионаты и тиосульфаты, в продуктах разложения солей и в парогазовой смеси после испарения всегда присутствует элементарная сера. Благодаря наличию элементарной серы и высокой температуре газов после испарения (.ОО-бОО С , которая в свою очередь обусловлена теплосодержанием печных газов и количеством испаряемого абсорбента, часть аммония, окислившаяся до сульфата, восстанавливается до сульфита. В этом и заключается главная операция регенерации окислившегося поглотительного материала, которая обеспечивает уменьшение потерь поглотителя (NHj). Далее сернистые соединения из печных газов сорбируются рабочим раствором и возвращаются в цикл. Для того, чтобы получить поток необходимого сернистого газа сжигается серосодержащее сырье, например сера. Сжечь серу и другие серосодержащие продукты можно только при значительном избытке кислорода (воздуха; поэтому сернистый газ.содержит избыточный кислород, т.е. имеет окисли10тельный характер. Такой газ не может использоваться на. стадий восстановления ( регенераций ) сульфата до сульфита. Для того, чтобы поток сернистых газов имел общий восстановительный характер в нем сжигают исходный газ в количестве, соответствующем cL 0, 1 по отношению к остаточному кислороду, содержащему ся в сернистом газе. При больших значениях в газе остается кислород, который в дальнейшем окисляет серу, выделяющуюся при разложении политионатов. При том не происходит восста новление сульфата до сульфита. Предварительную промывку газа осуществляют при 130-1бОС. Эти темп ратури лимитируются, с одной ctopoны, температурой ги авления серы, ас другой стороны - увеличением вяз кости и потерей текучести серного плавд при более высоких температурах. Предварительную промывку ведут. раствором, полученным на стадии окончательной промывки. Окончательную промывку ведут свежим (.регенерированным) сульфит бисульфитным 8 раствором при 30-60°С. Эти температу рви лимитируются необходимой глубиной сорбции и необходимой скоростТюсорбции. При температуре ниже уменьшается скорость сорбции, что приводит к снижению степени очистки .газа, а при температуре выше 60°С уменьшается степень поглощения, т.е. сорбционная емкость раствора, что также приводит к снижению степени очистки, газа. Таким образом, преимуществами предлагаемого способа являются его цикличность, отсутствие потерь химических реагентов, высокая степень очистки газов, получение всей серы, выводимой из газа, в элементарной форме и относительно малая энергоемкость. По предлагаемому способу дополнительные расходы на аммиак и упаривание растворов отсутствуют. Таким Образом, без учета реализации конечных продуктов экономия при осуществлении Предлагаемого способа составит 8,8 руб. на 1000 м очи щаемого газа.

1. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СЕРОВОДОРОДА НА ЭЛЕМЕНТАРНУЮ СЕРУ, вклю: чающий абсорбцию сероводорода из топливного газа водным раствором . сульфит бисульфита)аммония, регенерацию насыщенного абсорбента контакти- |рованием с газом, содержащим двуокись серы, с получением элементарной серы, о тличающийся тем, что, с целью повышения выхода серы и снижения расхода абсорбента абсорбцию осуществляют сначала при температуре ПО-ТбО С, a затем при 30-60 С и часть полученной серы или серусодер . жащего соединения сжигают с получением газа, содержащего двуокись серы, a честь насыщенного абсорбента испаряют в потоке газа, образующегося при сжигании исходного газа в газе, содержащем двуокись серы с- образованием сульфита аммония и возвратом его на стадию с сорбции. 2, Способ по п.1, о т л и ч a ющ и и с я тем, что насыщенный абсорi бент на испарение подают в количестве 100-500 г на 1 . 3.. Способ по ПП.1 и 2, о т л и чающийся тем, что сжигание исходного газа ведут при коэффициенте расхода окислителя, равном 0,951.1. .