Bestrijdingsprocessen van waterstofsulfide

Dit artikel werpt licht op de reductieprocessen van waterstofsulfide. De reductieprocessen zijn: 1. Droge processen en 2. Natte processen.

Bestrijdingsproces # 1. Droge processen :

Het droge proces voor het verwijderen van H2S uit een afvalgas wordt uitgevoerd door H2S te laten reageren met geactiveerd ijzeroxide. Het reactieproduct is ferrisulfide.

Fe 2 O 3 + 3 H 2 S -> Fe 2 S 3 + 3 H 2 O ............... .. (5.51)

Het proces kan worden uitgevoerd in een reactor met een vast bed of een wervelbedreactor.

A. Vast beddenproces :

Het proces wordt in twee fasen uitgevoerd. Tijdens de eerste trap wordt met H2S beladen gas bij omgevingstemperatuur door een bed geleid dat reactief ijzer (oxide) oxide (a en y-vormen) bevat, gemengd met enkele vezelachtige of korrelige materialen bevochtigd met ongeveer 40% water.

Als een aanzienlijk deel van het ijzer (III) oxide is omgezet in sulfide, wordt de afvalgasstroom afgesloten en wordt de tweede werkingsfase gestart. Tijdens deze fase wordt lucht bij omgevingstemperatuur door het bed geleid, wat resulteert in regeneratie van ijzer (III) oxide en vrijmaking van elementaire zwavel volgens de onderstaande reactie:

2 Fe 2 S 3 + 3 O 2 -> 2 Fe 2 O 3 + 6S ............... .. (5.52)

De vrijgemaakte elementaire zwavel kan worden gewonnen door oplosmiddelextractie. Voor een goede werking van dit proces zijn ten minste twee bedden vereist, zodat wanneer het bed in de ene bedreactie plaatsvindt, het andere bed wordt geregenereerd.

B. Gefluïdiseerd beddenproces :

In deze opstelling zijn twee circulerende gefluïdiseerde bedden vereist. In het eerste bed reageert H2S met gefluïdiseerde korrels van geactiveerd ijzer (III) oxide bij ongeveer 340-360 ° C. Vanuit dit bed stromen de korrels die ferrisulfide en niet-gereageerd ferri-oxide bevatten naar het tweede bed waar de sulfidedeeltjes worden geroost bij ongeveer 800 ° C om ijzeroxide te regenereren en S als S02 te winnen . De ferrioxide-deeltjes worden teruggevoerd naar het eerste bed en SO2 wordt naar een zure fabriek gestuurd.

Bestrijdingsproces # 2. Natte processen :

Er zijn veel natte processen voor het verwijderen van H 2 S uit een afvalgas. Sommige van deze processen worden hieronder beschreven.

A. Girbotol-proces:

Dit proces bestaat uit de absorptie van H2S in een amine-oplossing en het vervolgens strippen van de opgeloste H2S met stoom. Het in een bepaalde situatie te gebruiken amine hangt af van of het afvalgas COS en / of C02 naast H2S bevat.

Een 15-20% mono-ethanolamine waterige oplossing kan worden gebruikt als het te wassen gas geen COS bevat, omdat COS di-ethanolureum vormt dat hitte-stabiel is. Aangezien mono-ethanolamine een hoge dampdruk heeft, moet de H2S die is geregenereerd door indirecte stoomverwarming van de geïmpregneerde oplossing worden geschrobd voor het terugwinnen van het meegevoerde amine.

Wassen kan met water worden uitgevoerd, maar als H2S als een droog gas moet worden teruggewonnen, dan moet hetzij di-ethyleenglycol hetzij tri-ethyleenglycol worden gebruikt als de wasvloeistof in plaats van een mono-ethanolamine-oplossing. Aangezien mono-ethanolamine ook CO 2 absorbeert, is het geen geschikt absorptiemiddel in de aanwezigheid van CO 2 .

Di-ethanolamine is een beter absorptiemiddel dan mono-ethanolamine omdat de dampspanning ervan minder is dan die van mono-ethanolamine. Di-ethanolamine kan worden gebruikt zelfs wanneer COS aanwezig is samen met H2S, omdat COS geen di-ethanolureum vormt. Als een te wassen gas zowel H 2 S als CO 2 bevat, moet een 30% waterige oplossing van tri-ethanolamine of methyl-di-ethanolamine worden gebruikt voor selectieve absorptie van H2S.

B. Kaliumfosfaatproces:

Wanneer CO 2 aanwezig is tezamen met H2S, kan een 40% waterige oplossing van kaliumfosfaat worden gebruikt als een absorptiemiddel. Deze oplossing absorbeert H 2 S bij voorkeur. Van de geïmpregneerde oplossing wordt H 2 S gestript met levende stoom.

C. Natriumcarbonaatproces :

Wanneer H2S niet gepaard gaat met CO2, kan een 3 tot 3, 5% waterige Na2C03 worden gebruikt als een absorptiemiddel.

Tijdens de absorptie worden natriumwaterstofsulfide en natriumbicarbonaat gevormd:

Na 2 CO 3 + H 2 S Na HCO 3 + Na HS ............... .. (5.53)

Voor de regeneratie van carbonaat en het winnen van H2S moet de afgewerkte oplossing met stoom worden gestript onder vacuüm. Een alternatieve methode voor regeneratie van de afgewerkte oplossing is om het te oxideren met zuurstof in de aanwezigheid van ongeveer 0, 5 procent ijzer (III) oxide in suspensie waardoor Na2C03 wordt geregenereerd en elementaire zwavel wordt geprecipiteerd.

Een alternatief proces (wanneer CO 2 aanwezig is samen met H 2 S) is om ammoniumcarbonaatoplossing te gebruiken voor absorptie in plaats van natriumcarbonaatoplossing. Voor regeneratie van de afgewerkte oplossing wordt de oxidatie uitgevoerd met zuurstof in de aanwezigheid van Fe203. Een ander alternatief proces (Thylox-proces) maakt gebruik van natriumthioarsenaatoplossing als het absorptiemiddel. Bij deze werkwijzen voor de oxidatie-regeneratiereactie is geen katalysator vereist.

De reacties kunnen worden weergegeven als onder:

Absorptie Reactie :

Na 4 As 2 S 5 O 2 + H 2 S -> Na 4 As 2 S 6 O + H 2 O ............... .. (5.55)

Regeneratie Reactie :

Na 4 As 2 S 6 O + ½ O 2 -> Na 4 As 2 S 5 O 2 + S ............... .. (5.56)

D. Stretford-proces :

Het Stretford-proces is een H 2 S-selectief proces. Het kan het resterende H 2 S-gehalte in een behandeld gas tot een zeer laag niveau verlagen. De bedrijfstemperatuur is relatief laag, ongeveer 40 ° C. Het bij deze werkwijze gebruikte absorbens voor H2S-verwijdering is een waterige alkalische vloeistof die natriumcarbonaat, bicarbonaat, vanadaat en natriumzout van anthrachinondisulfonzuur (ADA) bevat met een pH in het bereik van 8, 5 tot 9, 5.

Het te behandelen gas wordt in tegenstroom met de oplossing in een absorbeerder gewassen, waarbij praktisch het grootste deel van de H2S wordt verwijderd. Het resterende H2S-gehalte kan minder zijn dan 1 ppm.

Vanuit de absorber stroomt de oplossing in een oxidator (reactietank) waar de regeneratie van het absorptiemiddel en de vorming van elementaire zwavel plaatsvindt als gevolg van een innige vermenging met lucht.

Elementaire zwavel die in de oxidator wordt geproduceerd, wordt door floatatie gescheiden en wordt als een schuim met ongeveer 10 gew.% Vaste stof verwijderd. De geregenereerde oplossing na verwijdering van zwavel wordt teruggepompt naar de absorbeerder.

E. LO-CAT-proces:

Van dit proces wordt beweerd dat het het meest geschikt is voor het verwijderen van H2S wanneer het aanwezig is in ppm-niveau in een uitlaatgasstroom. Het is ontwikkeld om geurproblemen te elimineren als gevolg van de aanwezigheid van H2S. Dit is een reductie-oxidatieproces in vloeibare fase dat resulteert in de omzetting van H2S in elementaire zwavel.

De wasvloeistof is een verdunde waterige organische gecheleerde ijzeroplossing. Het ijzer oxideert H 2 S terwijl het zelf wordt gereduceerd. De afgewerkte oplossing uit de scrubber wordt vervolgens geoxideerd met lucht waardoor het absorptiemiddel wordt geregenereerd voor hergebruik en elementaire zwavel wordt geproduceerd.

Dit proces is specifiek voor H2S. Het verwijdert geen andere zwavelhoudende verbindingen zoals COS, CS 2, mercaptanen. Het kan H 2 S tot een zeer laag niveau in het behandelde gas verminderen. Het is superieur aan de andere oxidatie-reductieprocessen vanwege zijn hogere katalytische activiteit en niet-toxiciteit.

Van de verschillende beschikbare H2S-reductieprocessen is gevonden dat deze tamelijk economisch is, in het bijzonder voor de behandeling van een grote gasstroom met een laag H2S-gehalte.

F. Cataban-proces :

Het bij deze werkwijze gebruikte katalytische middel is een waterige oplossing die 2-4% gechelateerd ferri-ijzer bevat. Het chelaat kan over een breed bereik van pH 1, 0 tot 11, 0 en een temperatuurbereik van onder omgevingstemperatuur tot ongeveer 130 ° C worden gebruikt omdat het stabiel is boven het bovengenoemde bereik. Tijdens het proces oxideert ferri-ion H 2 S tot elementaire zwavel en wordt zelf gereduceerd tot ferro-ion. Tegelijkertijd vindt luchtoxidatie van ferro-ionen tot ferri-ionen plaats.

De reacties kunnen worden weergegeven als:

2 Fe 3+ + H 2 S -> 2 Fe 2+ + S + 2 H + ............... .. (5.57)

2 Fe 2+ + ½O 2 + H 2 O -> 2 Fe 3+ + 2 OH - ............... .. (5.58)

Deze werkwijze kan in het bijzonder worden gebruikt voor het verlagen van H2S bij een lage concentratie als het doel niet is om zwavel terug te winnen. Wanneer de influent gasstroom zuurstof bevat, is geen beluchting vereist voor oxidatie van ferro-ionen.

G. Giammarco-Vetrocoke-proces :

Een oplossing van kaliumcarbonaatbevattend kaliumarsenaat wordt gebruikt voor de absorptie van H2S in het Giammarco-Vetrocoke-proces. Het wordt gebruikt voor het verwijderen van H 2 S uit cokesovengas, synthesegas en aardgas. Het H2S-gehalte van het behandelde gas kan zo laag zijn als 1 ppm, zelfs in de aanwezigheid van CO2 bij een hoge concentratie en werktemperatuur dichtbij 150 ° C.

Voor regeneratie van de afgewerkte vloeistof wordt het geoxideerd met O 2 (lucht). Elementaire zwavel wordt geproduceerd als het eindproduct.

De chemische reacties die plaatsvinden tijdens het proces van absorptie en regeneratie kunnen als volgt worden samengevat:

KH 2 AsO 3 + 3H 2 S -> KH 2 As S 3 + 3 H 2 O ............... .. (5.59)

KH 2 As S 3 + 3 KH 2 As O 4 -> 3 KH 2 As O 3 S + KH 2 As O 3 ............... .. (5.60)

3 KH 2 As O 3 S -> 3 KH 2 As O 3 +3 S ............... .. (5.61)

3 KH 2 As O 3 + 1 ½ O 2 -> 3 KH 2 As O 4 ............... .. (5.62)

Het feitelijke reactiemechanisme en de stappen zijn complex en de totale reactie kan worden uitgedrukt als

3H 2 S + 1 ½ O 2 -> 3 S + 3 H 2 O ............... .. (5.63)

De rol van carbonaat is het handhaven van de juiste pH.