СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВ, СОДЕРЖАЩИХ СЕРНИСТЫЕ СОЕДИНЕНИЯ, ОТ СЕРОВОДОРОДА Советский патент 1996 года по МПК B01D53/14 C01B17/04 

Предлагаемое изобретение предназначено для очистки газов от сернистых соединений, в частности от сероводорода и меркаптанов, и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтеперерабатывающей и химической отраслях промышленности для очистки отходящих газов от указанных примесей с получением элементарной серы и дисульфидов.

Известен способ очистки отходящих газов, содержащих сероводород и углекислый газ, от сероводорода путем окисления его до элементарной серы кислородом в водном растворе, содержащем бикарбонат щелочного металла и соль металла переменной валентности (хлорид никеля) в качестве катализатора.

Недостатками указанного способа являются низкий выход элементарной серы (70-80% от теоретического), низкая скорость окисления сероводорода и большой расход реагентов (бикарбоната и катализатора) из-за образования побочных продуктов (тиосульфата и др.).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки газов, содержащих сернистые соединения, в частности меркаптаны, от сероводорода путем окисления его до элементарной серы кислородсодержащим газом в растворе, состоящем из алифатического амина, фталоцианина кобальта и полярного органического растворителя. Указанный способ обеспечивает более высокую скорость окисления сероводорода и высокий выход элементарной серы (99,0-99,9% от теоретического).

Недостатком способа является низкая степень очистки газа от меркаптанов (≈50-67%) из-за низкой скорости их окисления до дисульфидов. Кроме того, при высоком содержании сероводорода в исходном газе указанный способ не обеспечивает достаточно высокой степени очистки газа от сероводорода из-за низкой сероемкости раствора.

Целью изобретения является повышение степени очистки газа от меркаптанов при сохранении высокого выхода элементарной серы.

Поставленная цель достигается тем, что газ после очистки его от сероводорода известным способом подвергают дополнительному окислению кислородсодержащим газом в растворе следующего состава, мас. бикарбонат щелочного металла 3-10, фталоцианин кобальта 0,005-0,02 и вода остальное.

При этом в качестве фталоцианина кобальта используют поли- или сульфофталоцианин кобальта.

Процесс очистки газа с использованием указанного раствора проводят при температурах 20-60^оС.

Предлагаемый раствор указанного оптимального состава с pH 8,0-8,5 предназначен для окисления меркаптанов до дисульфидов, а также остаточных количеств сероводорода до элементарной серы.

Проведение процесса очистки предлагаемым способом, а именно последовательным окислением сернистых соединений в известном растворе, а затем в растворе указанного состава, обеспечивает практически полную очистку отходящего кислого газа от сероводорода и меркаптанов при сохранении высокого выхода элементарной серы.

Способ осуществляют по технологической схеме, изображенной на чертеже.

Отходящий кислый газ, например отходящий газ с установки аминовой очистки углеводородов, подается в реактор 1 через распределитель газа, расположенный на 1/2-1/3 высоты реактора. В верхнюю часть реактора подается раствор катализаторного комплекса (КТК), состоящий из алифатического амина, фталоцианина кобальта и полярного органического растворителя. В низ реактора через распределитель газа подается воздух с таким расчетом, чтобы количество кислорода составляло 1,5-2-кратный избыток от стехиометрически необходимого количества.

В реакторе 1, работающем под заливом КТК, происходит поглощение и каталитическое окисление основного количества сероводорода до элементарной серы кислородом воздуха при температуре 20-60^оС. При этом образуется мелкодисперсная сера желтого цвета, которая выводится с низа реактора 1 вместе с циркулирующим раствором КТК и отделяется на фильтре 2. После фильтрации серы раствор КТК поступает в емкость-отстойник 3, где из водонерастворимого раствора КТК (КТК с трибутилфосфатом) отделяется реакционная вода, и насосом 4 подается на орошение реактора 1. В случае использования водорастворимого КТК часть его выводится из системы и подается на отгонку реакционной воды под вакуумом, после чего возвращается в систему. Количество выводимого раствора КТК регулируют с таким расчетом, чтобы содержание воды в циркулирующем растворе не превышало 10-20 мас.

Освобожденный от основного количества сероводорода отходящий газ выводится с верха реактора 1 и подается в реактор 5 через распределитель, расположенный на 1/2-1/3 высоты реактора. В низ реактора 5 через распределитель газа подается воздух, а в верхнюю часть 3-10%-ный водный раствор бикарбоната калия или натрия, содержащий каталитические количества (0,005-0,002 мас.) поли- или сульфофталоцианина кобальта. Этот раствор готовится в емкости 6 путем растворения расчетного количества бикарбоната, предпочтительно бикарбоната калия, а затем фталоцианина кобальта в охлажденном до 30-40^оС паровом конденсате. Водный раствор бикарбоната может быть получен также путем насыщения 3-10%-ного водного раствора карбоната или гидроокиси щелочного металла углекислым газом.

В реакторе 5, работающем под заливом водного раствора бикарбоната, происходит поглощение и окисление меркаптанов до дисульфидов и остаточных количеств сероводорода до элементарной серы. Освобожденный от сернистых соединений отходящий газ выводится с верха реактора 5. Раствор бикарбоната, содержащий дисульфиды и следы серы, с низа реактора поступает в емкость-отстойник 6, где дисульфиды отделяются от раствора простым отстаиванием, и водный раствор бикарбоната насосом 7 подается на орошение реактора 5. При значительном накоплении элементарной серы в циркулирующем растворе часть его подается на фильтр 8 и после фильтрации серы возвращается в систему.

П р и м е р. Очистку отходящего кислого газа (с установки МЭА-очистки углеводородов) от сероводорода и меркаптанов проводят на лабораторной установке, состоящей из последовательно работающих реакторов. Реактор, представляющий собой полую стеклянную колонну высотой 1300 мм и диаметром 25 мм, снабжен фильтрами Шотта для эффективного распределения отходящего газа и кислорода в растворе КТК.

В первый реактор загружают 700 мл раствора КТК (см. таблицу), а во вторую 700 мл 3-10%-ного водного раствора бикарбоната, содержащего 0,005-0,02 мас. поли- или сульфофталоцианина кобальта. Затем при комнатной температуре (22^оС) и атмосферном давлении пропускают через первый и второй реактор в течение 30 мин со скоростью 200 мл/мин отходящий кислый газ. Одновременно в реактор подают молекулярный кислород с таким расчетом, чтобы количество кислорода составляло 1,5-кратный избыток от стехиометрически необходимого количества в первом и во втором реакторе. При этом кислый газ анализируют на содержание сероводорода и меркаптанов методом потенциометрического титрования на входе в первый реактор (исходный газ) и на выходе из первого и второго реакторов. Образующуюся серу выделяют фильтрованием, а дисульфиды отстаиванием.

Результаты эксперимента и сравнительные данные по очистке отходящего кислого газа известным способом приведены в таблице.

Из приведенных в таблице данных видно, что проведение процесса предлагаемым способом в сравнении с известным позволяет повысить степень очистки газа от меркаптанов и сероводорода соответственно с 50-67 и 99 до 100 отн. при сохранении 99,6-99,9%-ного выхода элементарной серы.

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВ, СОДЕРЖАЩИХ СЕРНИСТЫЕ СОЕДИНЕНИЯ, ОТ СЕРОВОДОРОДА путем окисления его до элементарной серы кислородсодержащим газом в растворе, состоящем из алифатического амина, фталоцианина кобальта и полярного органического растворителя, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки от меркаптанов при сохранении высокого выхода элементарной серы, газ после очистки его от сероводорода подвергают дополнительному окислению кислородсодержащим газом в растворе следующего состава, мас.%:
Бикарбонат щелочного металла - 3-10
Фталоцианин кобальта - 0,005-0,02
Вода - Остальное
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве фталоцианина кобальта используют поли- или сульфофталоцианин кобальта.

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВ, СОДЕРЖАЩИХ СЕРНИСТЫЕ СОЕДИНЕНИЯ, ОТ СЕРОВОДОРОДА путем окисления его до элементарной серы кислородсодержащим газом в растворе, состоящем из алифатического амина, фталоцианина кобальта и полярного органического растворителя, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки от меркаптанов при сохранении высокого выхода элементарной серы, газ после очистки его от сероводорода подвергают дополнительному окислению кислородсодержащим газом в растворе следующего состава, мас.%:
Бикарбонат щелочного металла - 3-10
Фталоцианин кобальта - 0,005-0,02
Вода - Остальное
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве фталоцианина кобальта используют поли- или сульфофталоцианин кобальта.