Abatement Processer av Vätesulfid

Denna artikel kollar på reduktionsprocesserna för vätesulfid. Minskningsprocesserna är: 1. Torra processer och 2. Våta processer.

Abatement Process # 1. Torka processer :

Den torra processen för avlägsnande av H2S från en spillgas utförs genom att reagera H2S med aktiverad järnoxid. Reaktionsprodukten är ferrisulfid.

Fe2O3 + 3H2S-> Fe2S3 + 3H2O ............... .. (5, 51)

Processen kan utföras antingen i en reaktor med fast bädd eller en fluidiserad bäddreaktor.

A. Fast sängprocess :

Processen utförs i två steg. Under det första steget passeras H2S-laddad gas vid omgivande temperatur genom en bädd innehållande reaktiv järnoxid (a och y-former) blandad med vissa fibrösa eller granulära material fuktade med ca 40% vatten.

När en väsentlig del av järnoxiden har omvandlats till sulfid stängs avgasflödet av och andra driftsteget startas. Under detta stadium passerar luften vid omgivningstemperatur genom sängen, vilket resulterar i regenerering av järnoxid och frigöring av elementärt svavel enligt reaktionen nedan:

2 Fe2S3 + 3O2 -> 2 Fe2O3 + 6S ............... .. (5, 52)

Den frigjorda elementära svavelhalten kan utvinnas genom lösningsmedelsextraktion. För en smidig drift av denna process krävs minst två bäddar, så att ombedsreaktionen sker i en bädd regenereras den andra bädden.

B. Fluidiserad bäddprocess :

I denna uppställning krävs två cirkulerande fluidiserade bäddar. I den första bädden reagerar H2S med fluidiserade granuler av aktiverad järnoxid vid ca 340-360 ° C. Från denna bädd strömmar granulerna innehållande järnsulfid och oreagerad järnoxid i den andra bädden, där sulfidpartiklarna stekas vid ca 800 ° C för att regenerera järnoxid och att återvinna S som SO2. Ferritoxidpartiklarna returneras tillbaka till den första sängen och SO 2 skickas till en syraväxt.

Abatement Process # 2. Våta processer :

Det finns många våta processer för avlägsnande av H2S från en avfallsgas. Några av dessa processer beskrivs nedan.

A. Girbotol Process:

Denna process består av absorption av H2S i en aminlösning och därefter avdrivning av den upplösta H2S med ånga. Aminen som ska användas i en viss situation beror på huruvida spillgasen innehåller COS och / eller CO 2 förutom H 2 S.

En vattenhaltig lösning på 15-20% mono-etanolamin kan användas om gasen som ska skruvas inte innehåller COS, eftersom COS bildar di-etanolkarbamid som är värmestabil. Eftersom monoetanolamin har högt ångtryck, måste H2S regenererad genom indirekt ånguppvärmning av den impregnerade lösningen skruvas för återvinning av den medförda aminen.

Skurning kan göras med vatten, men om H2S skall återvinnas som en torr gas, bör antingen di-etylenglykol eller trietylenglykol användas som tvättvätska i stället för en mono-etanolaminlösning. Eftersom mono-etanolamin också absorberar CO2, är det inte ett lämpligt absorbent i närvaro av CO2.

Di-etanolamin är en bättre absorberande än mono-etanolamin eftersom dess ångtryck är mindre än den för monoetanolamin. Di-etanolamin kan användas även när COS är närvarande tillsammans med H2S, eftersom COS inte bildar di-etanolkarbamid. Om en avfallsgas som ska skruvas innehåller både H2S och CO2, bör en 30% vattenhaltig lösning av trietanolamin eller metyl-etanolamin användas för selektiv absorption av H2S.

B. Kaliumfosfatprocess:

När CO2 är närvarande tillsammans med H2S kan en 40% vattenlösning av kaliumfosfat användas som ett absorberande medel. Denna lösning absorberar H2S företrädesvis. Från den impregnerade lösningen avlägsnas H2S med levande ånga.

C. Natriumkarbonatprocess :

När H2S inte åtföljs av CO2 kan en 3 till 3, 5% vattenhaltig Na2C03 användas som ett absorberande medel.

Under absorption bildas natriumvätesulfid och natriumbikarbonat:

Na2CO3 + H2S NaHCO3 + Na HS ............... .. (5, 53)

För regenerering av karbonat och återvinning av H2S ska den använda lösningen avdrivas under vakuum. En alternativ metod för regenerering av den förbrukade lösningen är att oxidera den med syre i närvaro av ca 0, 5 procent järnoxid i suspension, varvid Na2CO3 regenereras och elementär svavel utfälles.

En alternativ process (när CO 2 är närvarande tillsammans med H 2 S) är att använda ammoniumkarbonatlösning för absorption istället för natriumkarbonatlösning. För regenerering av den förbrukade lösningen utförs oxidering med syre i närvaro av Fe203. En annan alternativ process (Thylox-processen) använder natriumtioarsenatlösning som absorbent. I dessa förfaranden för oxidationsregenereringsreaktionen krävs ingen katalysator.

Reaktionerna kan representeras som under:

Absorptionsreaktion :

Na4 As2S5O2 + H2S-> Na4 As2S6O + H2O ............... .. (5, 55)

Regenereringsreaktion :

Na4 As2S6O + ½O2 -> Na4 As2S5O2 + S ............... .. (5, 56)

D. Stretford Process :

Stretford-processen är en H2S-selektiv process. Det kan minska det kvarvarande H 2 S-halten i en behandlad gas till en mycket låg nivå. Driftstemperaturen är relativt låg, ca 40 ° C. Absorptionsmedlet som användes vid denna process för H2S-avlägsnande är en vattenhaltig alkalisk vätska innehållande natriumkarbonat, bikarbonat, vanadat och natriumsalt av antrakinondisulfonsyra (ADA) med ett pH i intervallet 8, 5 till 9, 5.

Gasen som ska behandlas skruvas mot för närvarande med lösningen i en absorberare, där praktiskt taget det mesta av H2S avlägsnas. Det kvarvarande H2S-halten kan vara mindre än 1 ppm.

Från absorbatorn strömmar lösningen in i en oxidationsmedel (reaktionstank) där regenerering av absorberande ämnen och bildning av elementärt svavel sker genom intim blandning med luft.

Elementär svavel som produceras i oxidationsmedlet separeras genom flytning och avlägsnas som en skum med omkring 10 viktprocent fast substans. Den regenererade lösningen efter avlägsnande av svavel pumpas tillbaka till absorberaren.

E. LO-CAT Process:

Denna process påstås vara den mest lämpliga för avlägsnande av H2S när den är närvarande i ppm-nivå i en avgasström. Det har utvecklats för att eliminera luktproblem på grund av närvaron av H 2 S. Detta är en flytande fas reduktionsoxideringsprocess som resulterar i omvandling av H 2 S till elementär svavel.

Sköljvätskan är en utspädd vattenhaltig organisk chelaterad järnlösning. Järnet oxiderar H2S medan det själv reduceras. Den förbrukade lösningen från skrubbern oxideras sedan med luft, varvid absorbenten regenereras för återanvändning och elementär svavel produceras.

Denna process är H 2 S-specifik. Det tar inte bort andra svavelbärande föreningar som COS, CS2, merkaptaner. Det kan minska H 2 S till en mycket låg nivå i den behandlade gasen. Den är överlägsen de andra oxidationsreduceringsprocesserna på grund av dess högre katalytiska aktivitet och icke-toxicitet.

Av de olika H2S-reduktionsprocesser som är tillgängliga nu har denna befunnits vara ganska ekonomisk speciellt för behandling av en stor gasström med lågt H2S-halt.

F. Cataban Process :

Det katalytiska medlet som användes vid denna process är en vattenhaltig lösning innehållande 2-4% chelaterat järnjärn. Kelatet kan användas över ett brett intervall av pH 1, 0 till 11, 0 och ett temperaturområde från under omgivande till ca 130 ° C, eftersom det är stabilt över det ovannämnda området. Under processen oxiderar järn ionen H 2 S till elementärt svavel och reduceras själv till järn jon. Samtidigt sker luftoxidation av järn joner till järnjoner.

Reaktionerna kan representeras som:

2 Fe 3+ + H2S-> 2 Fe 2+ + S + 2 H + ............... .. (5, 57)

2 Fe 2+ + ½O 2 + H 2 O -> 2 Fe 3+ + 2 OH - ............... .. (5, 58)

Denna process kan användas speciellt för minskning av H2S vid låg koncentration om målet inte är att återvinna svavel. När influensgasflödet innehåller syre krävs ingen luftning för oxidation av järn joner.

G. Giammarco-Vetrocoke Process :

En lösning av kaliumkarbonat innehållande kaliumarsenat används för absorption av H2S i Giammarco-Vetrocoke-processen. Den används för avlägsnande av H 2 S från koksugnsgas, syntesgas samt naturgas. H2S-halten i den behandlade gasen kan vara så låg som 1 ppm, även i närvaro av CO 2 vid en hög koncentration och driftstemperatur nära 150 ° C.

För regenerering av spenderad sprit oxideras den med O2 (luft). Elemental svavel framställs som slutprodukt.

De kemiska reaktionerna som äger rum under absorptions-regenereringsprocessen kan sammanfattas enligt följande:

KH2 AsO3 + 3H2S-> KH2 As S3 + 3 H2O ............... .. (5, 59)

KH 2 Som S 3 + 3 KH 2 Som O 4 -> 3 KH 2 Som O 3 S + KH 2 Som O 3 ............... .. (5, 60)

3 KH2 Som O3S-> 3KH2 Som O3 +3S ............... .. (5, 61)

3 KH 2 Som O 3 + 1 ½ O 2 -> 3 KH 2 Som O 4 ............... .. (5, 62)

Den faktiska reaktionsmekanismen och stegen är komplexa och den totala reaktionen kan uttryckas som

3H2S + 1½O2 -> 3S + 3H2O ............... .. (5, 63)

Karbonatets roll är att upprätthålla ett korrekt pH.