Способ очистки газа, содержащего водяные пары, от сероводорода Советский патент 1992 года по МПК B01D53/36 

Изобретение относится к процессам очистки газов от сероводорода путем окисления его в элементарную серу в присутствии каталитической хемосорбционной массы.

Цель изобретения - повышение степени конверсии сероводорода в элементарную серу.

П р и м е р 1. Цилиндрической реактор диаметром 1,5 см заполняют 10,2 мл каталитической хемосорбционной массы, полученной по известному способу. Эта масса содержит 20 мас.% сульфид железа, нанесенного на мелкодисперсный инертный носитель с размером частиц менее 40 нм. Оксид железа вводят в виде 0,5 г гидроокиси железа. Газовую смесь, содержащую 200 ррт HaS, 2000 ррт кислорода, 2 мас.% воды и остальное азот, пропускают над массой при комнатной температуре с объемной скоростью 5000 ч (850 мл/мин). Содержание H2S на выходе из реактора менее 1 ррт. Через 2 ч концентрация H2S в отходящем газе начинает медленно возрастать, достигая 70 ррт через 3,5 ч.

В начале процесса обессеривания содержание кислорода в отходящем газе 1000 ррт. Во время этого процесса концентрация кислорода в отходящем газе медленно повышается до 1400 ррт. Расход кислорода во время процесса обессеривания показывает, что большая часть сероводорода непосредственно превращается в элементарную серу. Когда концентрация H2S в отходящем газе повышается до 200 ррт, процесс хемосорбции прекращается. Количество хемосорбированного сероводорода, выраженное как молярное отношение H2S к железу, составляет 2,8, что соответствует насыщению 10 мас.% элею

ментарной серы в расчете на каталитическую адсорбционную массу. После проскока сероводорода хемосорбент регенерируют, удаляя элементарную серу с поверхности хемосорбента. Процесс регенерации включает следующие стадии: сушку хемосорбента при 100°С азотом; испарение элементарной серы при 300°С продувкой слоя азотом; регидратацию хемосорбента при 50°С в потоке газообразного азота, содержащего 2 мас.% воды. На стадии регенерации элементарная сера, которая отложилась на поверхности хемосорбента, удаляется из реакционной зоны как элементарная сера. Не обнаружено SOa. После регенерации 20 мас.% окиси железа в хемосорбенте присутствуют как сульфид железа с размером частиц менее 40 нм.

П р и м е р 2. Хемосорбционную массу примера 1 используют для процесса обессе- ривания. В условиях примера 1 в течение 20 ч на выходе из реактора не обнаружено присутствие сероводорода. Во время циклов селективного окисления и хемосорб- ции концентрация кислорода в газе около 1000 ррт, что указывает на то, что 50 мас:% кислорода идет на конверсию сероводорода в элементарную серу. Во время этого цикла 100 мас.% H2S превращается в элементарную серу, что соответствует прямой реакции окисления. Спустя 20 ч в отходящем газе появляется сероводород, при проскоке 200 ppm H2S молярное отношение сероводорода к железу составляет 19,5, что соответствует поглощению 70 мас.% серы. На стадии регенерации по условиям примера 1 в газах, отходящих из реактора, не обнаружено S02- Полное количество сорбированной серы выделяют в виде элементарной серы.

П р и м е р 3. Обессеривание каталитической адсорбционной массы, получают по способу примера 2.

Количество каталитической абсорбционной массы и условия обессеривания те же, что и в примере 1. Спустя 2 ч H2S определяют в отходящем из реактора газа. Графики концентрации кислорода во время обессеривания сравнимы с теми, которые получены в примере 1. Поглощение серы во время процесса обессеривания составляет приблизительно 8 мас.%, что соответствует молярному отношению H2S к Fe 2,23. Регенерацию каталитической абсорбционной массы проводят тем же способом, что в примерах 1 и 2. В отходящих из реактора во время регенерации газах S02 не обнаружено. В ходе стадии предсульфидирования 30 мас.% - окиси железа превращаются

в сульфид железа с размером частиц менее 40 нм.

П р и м е р 4.. Второй цикл обессеривания абсорбента. Проводят тем же способом,

что в примере 2. Спустя 15 ч в отходящем из реактора газа определяют H2S. В это время концентрация кислорода в отходящем из реактора газе начинает медленно повышаться. Повышение концентрации кислорода соответствует повышению концентрации H2S. После проскока 200 ppm H2S молярное отношение H2S к Fe составляет 21, что соответствует поглощению 75 мас.% элементарной серы в расчете на каталитическую

массу. Регенерацию проводят способом, описанным в примерах 1-3. Во время регенерации в отходящих газах S02 не обнаружен. П р и м е р 5. Четвертый цикл обессеривания абсорбента.

Количество абсорбента составляет 10,2 мл (5 г). Реакционный газ содержит 2000 ppm H2S, 2000 ppm кислорода, 2 мае. % воды и остальное азот. Объемная скорость во время селективного окисления и абсорбции

составляет 2500 (поток газа 425 мл/мин). За 60 ч в отходящем из реактора газе не было обнаружено H2S и расход кислорода в подаваемом газе составляет 50 мас.%, что указывает на то, что полное количество H2S

превращается в элементарную серу в соответствии с указанной реакцией. Спустя 60 ч концентрация H2S резко возрастает, Для проскока H2S 200 ррт молярное отношение H2S к Fe составляет 22,3, что указывает

на то, что загрузка серы составляет более 80 мас.%. Регенерацию проводят как и в примерах 1 -4. Во время регенерации S02 не было обнаружено.

Формулаизобретения

Способ очистки газа, содержащего водяные пары, от сероводорода, включающий его контактирование с каталитической хе- мосорбционной массой, содержащей не менее 1 об.% сульфидов или оксидов металлов, нанесенных на инертный пористый носитель, и последующую регенерацию насыщенной серой массы путем испарения серы с продувкой нагретым газом, отличающийся тем, что, целью повышения степени конверсии сероводорода в элементарную серу, контактирование осуществляют при температуре не выше 90°С и используют массу, содержащую 2030 мас.% сульфидов железа или хрома с размером частиц менее 40 нм, нанесенных на мелкодисперсный носитель, причем перед продувкой насыщенной массы через нее пропускают инертный газ при температуре ниже плавления серы.

Изобретение относится к способу удаления сероводорода из газов. Способ очистки осуществляют путем пропускания газов в присутствии кислорода и пара над каталитической хемосорбционной массы, которая содержит инертный пористый материал носителя и каталитически активные сульфиды металлов и/или оксиды металлов для селективного окисления сероводорода до элементарной серы, причем образующаяся сера одновременно отлагается на абсорбционной массе, и регенерации загруженной каталитической абсорбционной массы. Причем регенерацию осуществляют путем продувки слоя хемосорбционной массы при 300°С азотом. Селективность окисления HaS в элементарную серу 100%.