Вакуум-карбонатні методи очистки газів від сірководню.

 

Вакуум - карбонатні методи.

У цих методах сірководень поглинається з газів водним розчином карбонату натрію або калію. Потім розчин регенерують нагріванням під вакуумом, охолоджують і знову повертають на абсорбцію. В основі методів лежить реакція:

В наслідок різної розчинності,, і для абсорбції застосовують розчини різної концентрації. Поташ краще розчинний у воді, тому застосовуються більш концентровані її розчини, які мають високу поглинальну здатність. Це дозволяє зменшить його витрата, а також скоротити витрату пари на регенерацію поташу і витрата енергії на перекачування розчину.

Недоліком використання розчину поташу є їх висока вартість. Виходячи з цього, частіше використовують содовий метод. Якщо виробляється регенерація розчину без рекуперації сірководню, то розчин нагрівають в регенераторі, а з нього повітрям віддувають сірководень. При цьому деяка кількість сульфіду натрію окислюється до тіосульфату, що призводить до зниження концентрації абсорбуючій рідини, тому періодично її замінюють свіжою. Технологічна схема очищення газу від сірководню вакуум - карбонатному методом з отриманням із сірководню сірчаної кислоти наведена на рис.2

Рис.2. Схема установки очистки газу від сірководню вакуум - карбонатному способом: 1 - абсорбер; 2, 9 - насоси; 3 - холодильник - конденсатор; 4 - теплообмінник; 5 - підігрівач; 6 - регенератор; 7 - циркуляційний підігрівач; 10 - холодильник; 11 - вакуум - насос; 12 - холодильник; 13 - піч; 14 - котел - утилізатор.

Після очищення газу в абсорбері розчин подають у холодильник - конденсатор, де його підігрівають за рахунок тепла конденсації парів, що виділяються при регенерації поглинального розчину. Потім розчин проходить теплообмінник і підігрівач і надходить у регенератор. Розчин регенерує кип'ятінням під вакуумом (15,6 кПа). Регенерований розчин направляють в ємність, а потім через теплообмінник і холодильник - на зрошення абсорбера. Виділяються при регенерації розчину пари сірководню та води відсмоктуються вакуумом - насосом через конденсатор - холодильник, де конденсується значна частина парів води. Далі пари надходять у холодильник, а потім у піч для спалювання сірководню. З печі газова суміш, що складається з діоксиду сірки, водяної пари, кисню і інертних газів, при 900 0 С, а потім направляється на окислення в контактний апарат. Після окислення гази направляють на абсорбцію для отримання сірчаної кислоти.

 

21. Миш`яково-содовий метод очистки газів від сірководню.

 

Сірководень — сильнодіюча нервово-токсична отрута. Поріг відчуття запаху у людини відповідає його концентрації у повітрі (1—3) х 10"6 мг/л.

Сірководень має неприємний запах, паралізує функцію органів дихання. При вдиханні Н28 з концентрацією 1 мг/л настає миттєве отруєння: судоми, втрата свідомості, зупинка дихання і смерть. Індикатором підвищення концентрації сірководню є органи зору: відчуття печіння, почервоніння та набряку очей, сльозотеча тощо. Основними джерелами викидів сірководню в атмосферу є промислові підприємства з виробництва віскозного волокна, целюлози, деревоволокнистих плит. Сюди належать також підприємства хімічної, нафтохімічної, харчової, металургійної промисловостей.

Очищення газу від сірководню та сіркоорганічних сполук здійснюється у двох напрямах:

— санітарне очищення викидних виробничих і вентиляційних газів;

— очищення природних, коксових та інших промислових газів, що використовуються як сировина для синтезу, а також газів, що утворюються на різних ступенях технологічних процесів хімічних і нафтохімічних виробництв. У цьому випадку одночасно вирішуються два завдання. З одного боку, отрута для каталітичних процесів — сірководень — виводиться із схеми і переробляється в товарні продукти: сірку, сірчистий ангідрид, сірчану кислоту тощо. З іншого боку, вилучення сірководню та сірчаноорганічних сполук знижує або навіть усуває ймовірність викидання в атмосферу діоксиду сірки, що утворюється на окислювальних стадіях хімічного процесу.

Усі горючі гази з вмістом сірководню повинні очищуватись. До таких газів, крім природного і коксового, відносять всі гази нафтопереробки (крекінгу, реформінгу, гідроочищення тощо), генераторний, сланцевої переробки.

При виборі методу очищення від сірководню завжди необхідна наявність у газі другого "кислого" компонента — діоксиду вуглецю. З технологічно-економічного погляду вилучати діоксид вуглецю не завжди доцільно. Але тоді поглинач сірководню повинен володіти високою здатністю сорбції основного цільового компонента Н28 за наявності діоксиду вуглецю.

Найбільш поширеними окислювальними методами очищення газів від сірководню є: миш'яково-содовий, лужно-гідрохіноновий, залізосодовий.

Технологічні схеми та апаратура, що застосовуються для очищення газів від Н28, переважно однотипні. Тому одна й та сама установка без суттєвих конструктивних змін може використовуватися для будь-якого окислювального процесу очищення газів від сірководню.

Основними елементами технологічних схем цих очисних установок є скрубери звичайного типу, що орошуються поглиненим розчином. Із скруберів розчин, що поглинає Н28, вводиться в регенератори, куди подається стиснуте повітря. Елементна сірка, що виділяється в процесі регенерації, утворює піну, яка підіймається у верхню частину регенератора. Відокремлена від розчину сіркова піна подається на подальше перероблення.

Миш'яково-содовий метод використовується давно, однак і в наш час не втратив актуальності, надалі широко застосовується у промисловості для очищення газів від Н28.

У процесі очищення як поглиначі використовують нейтральні або слабколужні розчини тіоарсенату натрію або амонію, тобто солі п'ятивалентного миш'яку. Механізм реакцій, що відбуваються на різних етапах процесу, досить складний, оскільки в розчині наявні різні сполуки. Основні реакції тут зводяться до заміщення одного атома кисню в молекулі тіоарсенату атомом сірки під час абсорбції та зворотного заміщення при регенерації:

Абсорбцію та регенерацію Н28 проводять при температурі 40—45 °С: абсорбцію — в скруберах з хордовою насадкою, регенерацію в порожнинних скруберах, заповнених розчином, через який продувається повітря. Сірка, що виділяється під час регенерації, флотується повітрям і стікає у вигляді піни у збірники. Піна фільтрується на барабанних вакуум-фільтрах і у вигляді сіркової пасти надходить у плавильники для виробництва кускової сірки або використовується для отримання колоїдної сірки.

На рис. 4.19 зображена технологічна схема очищення газів від Н28 миш'яково-содовим методом.

Опишемо принцип роботи установки. Очищуваний газ потрапляє в нижню частину скрубера 2, проходить через нього протитечією у розчин і видаляється зверху. Скрубери — це звичайні абсорбери, заповнені дерев'яною хордовою насадкою. Відпрацьований розчин підігрівають до 40 °С у теплообміннику 2 і регенерують у колоні З у прямотічному режимі з повітрям. Регенероване повітря повертається в абсорбер, а сіркова піна надходить до збірника 4, де ущільнюється і за допомогою мішалок підтримується у стані суспензії. Після цього суспензія подається до вакуум-фільтра 5, де теплою водою відмивається від миш'яку. Сіркову пасту, що містить 40 % вологи, через бункер 6 скеровують в апарат для плавлення сірки 7, а промивні води повертають знову в процес очищення.

Схема установки для миш'якового очищення газів від сірководню

Рис. 4.19. Схема установки для миш'якового очищення газів від сірководню: 1 — скрубер; 2 — нагрівач насиченого розчину; З — регенератор; 4 — пінозбірник; 5 — вакуум-фільтр; 6 — бункер; 7 — апарат для плавлення сірки; 8 — повітродувка

За допомогою цього методу вдається вирішити завдання знешкодження вентиляційного повітря, що видаляється в атмосферу з робочих приміщень підприємств з виробництва хімічного волокна. Специфіка газових викидів у цій галузі промисловості пов'язана з необхідністю очищення дуже великих об'ємів газу (до 1 млн м3 за годину і більше на одному підприємстві) за відносно невисокої концентрації сірководню (від 0,1 до 1,5 г/м3) при наявності другого забруднювача — сірковуглеводню, який повинен вилучатись і повернутись у процес наступного ступеня. При цьому має забезпечуватися дуже глибоке очищення: кінцевий вміст сірководню не повинен перевищувати 20 мг/м3.