Способ очистки газа от сероводорода Советский патент 1989 года по МПК B01D53/14 C01B17/04 

Изобретение относится к очистке газов от сероводорода и может быть использовано в различных отраслях промышленности при очистке газов, содержаш.их сероводород.

Целью изобретения является увеличение сероемкости поглотителя и выхода элементарной серы.

Пример 1. Нефтяной газ контактируют противотоком в насадочном абсорбере с поглотительным раствором и отводят на свечу. Насыш.енный сероводородом поглотительный раствор регенерируют продувкой воздухом, образовавшуюся в результате регенерации серу отделяют, а регенерированный раствор рециркулируют на очистку газов.

В опытах используют поглотительный раствор следующего состава: металлфтало- цианин в количестве 5-100 мг/л, тиосульфат натрия 0,2-1 г-моль/л, сера 1 - 100 г/л щелочной агент в количестве, необходимом для поддержания рН абсорбента в интервале 7-10.

Опыты проводят на пилотной установке производительностью 5 м газа/ч, при следующих параметрах: расход нефтяного газа на очистку 0,76 м /ч; расход воздуха 1 . скорость циркуляции поглотительного раствора 47 л/ч; общий объем раствора в пилотной установке 60 л; температура раствора 28-32°С; время контакта поглотительного раствора с очищаемым газом 5-4 мин; содержание сероводорода в очищаемом газе 1,5-2,3 об.% (в очищенном нефтяном газе сероводород отсутствовал); время контакта поглотительного раствора с воздухом в регенераторе - 13 мин; величина рН раствора 8,2-8,9; содержание катализатора - теСЛ

сх ;о

СХ)

тра1:у. 11 фоната фталоционина кобальта (ТСФК) в растворе 20 мг/л; количество улавливаемого сероводорода в расчете на 1 л раствора 0,3-0,5 г; содержание взвешенной элементарной серы в поглотительном растворе 7 г/л.

Газ очищают в данном режиме непрерывно в течение 4 ч. Содержание тиосульфата натрия в растворе в начале и в конце очистки составляет 102 г/л (0,65 моль/л).

родом, из нижней части абсорбера перистальтическим насосом подают в нижнюю часть регенератора. В нижнюю часть регенератора под стеклянный фильтр подают воз- с дух. Поглотительный раствор движется в регенераторе прямотоком с воздухом снизу вверх. В регенераторе происходит окисление уловленного сепроводорода до серы и частично до тиосульфата. Регенерированный раствор из верхней части регенератора са/ - - - f ,. f -| J-Р- - -- р -р - .

Другие кислородсодержащие соединения се- мотеком поступает на орошение в абсорры в растворе отсутствуют.бер, а воздух из регенератора выбрасывают

Выход серы в результате очистки соста-в атмосферу.

вил 100%.Производительность установки 25 л

Исходные параметры и полученные ре-газа/ч, скорость циркуляции поглотительнозультаты других аналогичных опытов 2-11is го раствора 1,88 л/ч. Объем насадки в абприведены в табл. 1 (опыт 5 осуществленсорбере 106 cм, доля свободного объема

но прототипу).

Пример 12. На статической установке, представляющей собой герметический реактор (рабочий об ьем 20 мл), установленный на кача;1ке и соелтинениый с газовой бюреткой, заполненной кислородом, осуществляют моделирование стадии окис;|ительной регенерации абсорбента кислородом.

Давление кислорода в системе поддерживают равным атсосферно.му. Реактор и газо- luiH бюретка термостатированы.

В реактор загружают реакционную смесь в объеме 20 мл, напускают кислород, включают качалку и с помощью газовой бюретки (зиксируют изменение объема кислорода во времени.

Число качаний (встряхиваний) реактора подбирают так, чтобы скорость окисле- пия реакционной среды не зависела от числа качаний (встряхиваний) реактора.

На данной установке получены кинети20

25

40 см . Максимальное время контакта поглотительного раствора с очищаемым газом в абсорбере 1,3 мин. Рабочий объем регенератора 400 мл. Время контакта раствора с воздухом - 13 мин.

Поглотительный растворсодержит

извещенную серу в количестве 3-5 г/л, ТСФК 2,5 мг/л, карбонат и бикарбонат натрия и 100 г/л тиосульфата натрия ( 0,63 моль/л).

Результаты очистки сведены в табл. 2.

При малом времени контакта очищаемого газа с поглотительным раствором наблюдается низкая сероемкость поглотительного раствора (до 0,3 г Н25/л), а при увели- 30 чении сероемкости до 0,4 г/л раствор регенерируется не полностью. Наблюдается довольно высокий выход тиосульфата, в продуктах окисления присутствует сульфит натрия.

Пример 14. На статической установке проведены опыты по окислению раствора

ческие кривые жидкофазного окисления серо- 35 гидросульфида натрия кислородом в присутствии катализатора ТСФК и в присутствии или в отсутствии мелкодисперсной элементарной серы в реакционной смеси. Опыты проводят следующим образом. 1,27 (200 г/л) моль/л время окисления /Q В реактор загружают исходную реакционную увеличивается втрое.смесь-растворы , калийно-фосфатный

Пример 13. На лабораторной установкебуфер, раствор катализатора ТСФК. Проводят окисление реакционной смеси кислородом. Затем в реактор с продуктами окисления загружают раствор сульфида натрия

бера, регенератора и перистальтического 45 и вновь производят окисление. По окончании насоса.окисления (отсутствие в реакционной смеси

Абсорбер

водорода в присутствии катализатора ТСФК и различных количеств тиосульфата натрия. Установлено, что при увеличении концентрации NaabO.-j в растворе от 0,63 (100 г/л) до

производят очистку модельного газа от сероводорода. Газ содержит азот и сероводород. Лабораторная установка состоит из абсори регенератор представляют собой стеклянные колонки диаметром 30 мм с впаянным в нижнюю часть стеклянным фильтром для диспергирования воздуха и очищаемого газа. Абсорбер на высоту 150 мм заполнен насадкой - стеклянными палочками диаметром 6 мм и длиной 10-12 мм. Газ на очистку подают в нижнюю часть абсорбера под стеклянный фильтр (распределительную peuieTKy). В абсорбере газ прои прекращение поглощения кислорода) в реактор вновь вводят раствора Na2S в первоначальном количестве и вновь производят окисление.

50 С целью у.меньшения изменения объема реакционной смеси исходной раствор Na2S имеет концентрацию не менее 1 моль/л. Такие же опыты проведены и при использовании катализатора ДСФК (дисуль- фоната фталоцианина кобальта динатриемывают поглотительным раствором, при этом вой соли), из газа абсорбируют серовсгдород. Очищен-При окислении раствора гидросульфида

пый газ выбрасывают в атмосферу, а поглотительный раствор, насыщенный сероводонатрия в присутствии мелкодисперсной серы резко уменьшается время окисления и

родом, из нижней части абсорбера перистальтическим насосом подают в нижнюю часть регенератора. В нижнюю часть регенератора под стеклянный фильтр подают воз- дух. Поглотительный раствор движется в регенераторе прямотоком с воздухом снизу вверх. В регенераторе происходит окисление уловленного сепроводорода до серы и частично до тиосульфата. Регенерированный раствор из верхней части регенератора са| J-Р- - -- р -р - .

мотеком поступает на орошение в абсорсорбере 106 cм, доля свободного объема

40 см . Максимальное время контакта поглотительного раствора с очищаемым газом в абсорбере 1,3 мин. Рабочий объем регенератора 400 мл. Время контакта раствора с воздухом - 13 мин.

Поглотительный растворсодержит

извещенную серу в количестве 3-5 г/л, ТСФК 2,5 мг/л, карбонат и бикарбонат натрия и 100 г/л тиосульфата натрия ( 0,63 моль/л).

Результаты очистки сведены в табл. 2.

При малом времени контакта очищаемого газа с поглотительным раствором наблюдается низкая сероемкость поглотительного раствора (до 0,3 г Н25/л), а при увели- чении сероемкости до 0,4 г/л раствор регенерируется не полностью. Наблюдается довольно высокий выход тиосульфата, в продуктах окисления присутствует сульфит натрия.

Пример 14. На статической установке проведены опыты по окислению раствора

и прекращение поглощения кислорода) в реактор вновь вводят раствора Na2S в первоначальном количестве и вновь производят окисление.

С целью у.меньшения изменения объема реакционной смеси исходной раствор Na2S имеет концентрацию не менее 1 моль/л. Такие же опыты проведены и при использовании катализатора ДСФК (дисуль- фоната фталоцианина кобальта динатриевой соли), При окислении раствора гидросульфида

натрия в присутствии мелкодисперсной серы резко уменьшается время окисления и

увеличивается селективность по сере (объем поглощенного кислорода, затраченного на окисление гидросульфида натрия, резко уменьшился).

Приведенные примеры показывают, что для успешного срабатывания всего количества образовавшихся на стадии регенерации тиосульфатов в серу необход Имы достаточно высокая концентрация тиосульфатов в растворе (0,2-1 моль/л), достаточно низкая величина рН раствора (7-10) и достаточная продолжительность контакта поглотительного раствора с очищаемым газом (не менее 3 мин).

При уменьшении времени контакта поглотительного раствора с очищаемым газом (менее 3 мин) для получения достаточно высокого выхода серы необходимо увеличить концентрацию тиосульфатов в растворе.

Пример 15. На опытной установке производительностью 45 л газа/ч очищался от сероводорода генераторный газ. Установка состояла из абсорбера и регенератора - стеклянных барботажных колонок диаметром 30 мм и высотой до 1,5 м, в нижнюю часть которых впаяны стеклянные по- ристые пластинки, предназначенные для диспергирования газов.

Очистка от сероводорода осуществлялась путем промывания газа в абсорбере слабощелочным водным поглотительным раствором, содержащим карбонат и бикарбонат натрия, 10 мг/л катализатора ТСФК, 3 г/л элементарной серы, 150 г/л тиосульфата натрия. Насыщенный сероводородом раствор поступал в регенератор, где при продувке воздухом уловленный раствором сероводород окислялся до серы и частично до тиосульфата. Регенерированный раствор вновь поступал в абсорбер.

Содержание сероводорода в очищаемом газе 3 г/л; количество очищаемого газа

45 л/ч; время контакта поглотительного раствора с воздухом 10 мин; время контакта поглотительного раствора с очищаемым газом 20 мин; рН раствора 8,8.

В очищенном газе сероводород отсутствовал. Выход серы в результате очистки составил, примерно, 100%.

Дальнейшее увеличение концентрации тиосульфатов (более 1 моль/л) приводит к увеличению времени регенерации поглотительного раствора продувкой воздухом.

При уменьшении концентрации тиосульфатов в поглотительном растворе менее 0,2 моль/л для поддержания высокого выхода серы необходимо достаточно высокое время контакта поглотительного раствора с очищаемым газом, особенно при низких температурах (менее 20°С), что должно приводить к увеличению габаритов абсорбера.

Предлагаемый способ обеспечивает 90- 100%-ный выход серы при увеличении серо- емкости поглотительного раствора до 0,5 г Н25/л раствора при сероемкости 0,2 г раствора по прототипу.

Формула изобретения

. Способ очистки газа от сероводорода, включающий абсорбцию поглотительным раствором, содержащим металлфталоцианин и щелочной агент, с последующей регенерацией насыщенного поглотителя продувкой воздухом с получением элементарной серы, отличающийся тем, что, с целью увеличения сероемкости поглотителя и выхода элементарной серы, используют раствор, дополнительно содержащий тиосульфат щелочного металла или аммония в количестве 0,2 - 1,0 моль/л и элементарную серу в концентрации 1 -100 г/л, а абсорбцию осуществляют при времени контакта раствора с газом 3-20 мин.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс ведут при рН раствора 7-10.

Таблица2

Изобретение относится к области очистки газов от сероводорода и может быть использовано в различных отраслях промышленности при очистке газов от сероводорода. Для увеличения выхода элементарной серы и увеличения сероемкости поглотительного раствора в способе очистки газов используют абсорбент, содержащий тиосульфат щелочного металла или аммония в количестве 0,2-1 моль/л при PH 7-10, концентрацию серы в нем поддерживают не менее 1 г/л, а время контакта поглотительного раствора с очищаемым газом не менее 3-х минут. Способ обеспечивает 100%-ный выход серы при сероемкости поглотительного раствора около 0,5 г H₂S/ л раствора. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.