Nedbrydningsprocesser af brintsulfid
Denne artikel sætter lys på reduktionsprocesserne for hydrogensulfid. Reduktionsprocesserne er: 1. Tørre processer og 2. Vådprocesser.
Nedbrydningsproces # 1. Tørre processer :
Den tørre proces til fjernelse af H2S fra en affaldsgas udføres ved omsætning af H2S med aktiveret ferricoxid. Reaktionsproduktet er ferricsulfid.
Fe2O3 + 3H2S-> Fe2S3 + 3H2O ............... .. (5, 51)
Fremgangsmåden kan udføres enten i en reaktor med fast leje eller en fluid bed-reaktor.
A. Fastsatsproces :
Processen udføres i to faser. I den første fase ledes H2S ladet gas ved omgivelsestemperatur gennem en seng indeholdende reaktiv ferric oxide (a og y former) blandet med nogle fibrøse eller granulære materialer fugtet med ca. 40% vand.
Når en væsentlig del af ferricoxidet er blevet omdannet til sulfid, afbrydes spildegasstrømmen, og den anden fase af driften startes. I løbet af dette stadium ledes luft ved omgivelsestemperatur gennem sengen, hvilket resulterer i regenerering af ferric oxide og frigivelse af elementært svovl ifølge reaktionen nedenfor:
2 Fe 2S3 + 3O2 -> 2 Fe2O3 + 6S ............... .. (5, 52)
Det frigjorte elementære svovl kan udvindes ved opløsningsmiddelekstraktion. For en jævn drift af denne proces kræves mindst to senge, således at reduktionsreaktionen i en seng regenereres, den anden seng regenereres.
B. Fluidiseret sengproces :
I denne opstilling kræves to cirkulerende fluidiserede senge. I den første seng reagerer H2S med fluidiserede granuler af aktiveret ferric oxide ved ca. 340-360 ° C. Fra denne seng strømmer granulerne indeholdende ferrinsulfid og uomsat ferric oxide ind i den anden seng, hvor sulfidpartiklerne steges ved ca. 800 ° C for at regenerere ferricoxid og genvinde S som SO2. Ferrioxidpartiklerne returneres tilbage til den første seng og SO 2 sendes til en syrefabrik.
Aftagelsesproces # 2. Vådprocesser :
Der er mange våde processer til fjernelse af H 2 S fra en affaldsgas. Nogle af disse processer er skitseret nedenfor.
A. Girbotol-proces:
Denne proces består af absorption af H2S i en aminopløsning og derefter stripping af den opløste H2S med damp. Aminen, der skal anvendes i en bestemt situation, afhænger af, om affaldsgassen indeholder COS og / eller CO 2 ud over H 2 S.
En vandig opløsning med en vandopløsning på 15-20% monoethanolamin kan anvendes, hvis den gas, der skal skrubbes, ikke indeholder COS, da COS danner di-ethanolurinstof, som er varmestabil. Da monoethanolamin har højt damptryk, skal H2S regenereret ved indirekte dampopvarmning af den imprægnerede opløsning skrubbe til udvinding af den indblandede amin.
Skrubbning kan ske med vand, men hvis H2S skal udvindes som en tør gas, skal enten diethylenglycol eller triethylenglycol anvendes som skrubemiddelvæsken i stedet for en monoethanolaminopløsning. Da monoethanolamin også absorberer CO 2, er det ikke et passende absorberende middel i nærværelse af CO 2 .
Di-ethanolamin er en bedre absorberende end monoethanolamin, da dens damptryk er mindre end for monoethanolamin. Di-ethanolamin kan anvendes selv når COS er til stede sammen med H2S, da COS ikke danner di-ethanol-urinstof. Hvis en affaldsgas, der skal skrubbes, indeholder både H2S og CO2, skal en 30% vandig opløsning af triethanolamin eller methyldiethanolamin anvendes til selektiv absorption af H2S.
B. Kaliumphosphatproces:
Når CO 2 er til stede sammen med H 2 S, kan en 40% vandig opløsning af kaliumphosphat anvendes som et absorberende middel. Denne opløsning absorberer H2S fortrinsvis. Fra den imprægnerede opløsning fjernes H2S med levende damp.
C. Natriumcarbonatproces :
Når H2S ikke ledsages af CO 2, kan en 3 til 3, 5% vandig Na2C03 anvendes som et absorberende middel.
Under absorption dannes natriumhydrogensulfid og natriumbicarbonat:
Na2C03 + H2S NaHCO3 + Na HS ............... .. (5, 53)
Til regenerering af carbonat og genvinding af H2S skal den brugte opløsning damprives under vakuum. En alternativ fremgangsmåde til regenerering af den brugte opløsning er at oxidere den med oxygen i nærvær af ca. 0, 5 procent ferric oxid i suspension, hvorved Na2C03 regenereres, og elementært svovl udfældes.
En alternativ proces (når CO 2 er til stede sammen med H 2 S) er at anvende ammoniumcarbonatopløsning til absorption i stedet for natriumcarbonatopløsning. Til regenerering af den brugte opløsning udføres oxidation med oxygen i nærvær af Fe203. En anden alternativ proces (Thylox-proces) bruger natriumthioarsenatopløsning som absorberende middel. I disse processer til oxidations-regenereringsreaktionen kræves ingen katalysator.
Reaktionerne kan være repræsenteret som under:
Absorptionsreaktion :
Na4 As2S5O2 + H2S-> Na4 As2S6O + H20 ............... .. (5, 55)
Regenereringsreaktion :
Na4 As2S6O + ½O2 -> Na4 As2S5O2 + S ............... .. (5, 56)
D. Stretford Process :
Stretford-processen er en H 2 S-selektiv proces. Det kan reducere det resterende H 2 S indhold i en behandlet gas til et meget lavt niveau. Driftstemperaturen er relativt lav, ca. 40 ° C. Det absorberende middel anvendt ved denne fremgangsmåde til fjernelse af H2S er en vandig alkalisk væske indeholdende natriumcarbonat, bicarbonat, vanadat og natriumsalt af anthraquinondisulfonsyre (ADA) med en pH i området fra 8, 5 til 9, 5.
Gassen, der skal behandles, skrubber mod for øjeblikket med opløsningen i en absorber, hvor næsten det meste af H2S fjernes. Det resterende H2S-indhold kan være mindre end 1 ppm.
Fra absorberen strømmer opløsningen ind i en oxidationsmiddel (reaktionstank), hvor regenerering af absorberende og dannelse af elementært svovl finder sted på grund af intim blanding med luft.
Elementært svovl produceret i oxidationsmidlet adskilles ved flydning og fjernes som skum med ca. 10 vægtprocent faststof. Den regenererede opløsning efter fjernelse af svovl pumpes tilbage til absorberen.
E. LO-CAT-proces:
Denne proces hævdes at være den mest egnede til fjernelse af H2S, når den er til stede i ppm-niveau i en udstødningsgasstrøm. Det er blevet udviklet for at eliminere lugtproblem på grund af tilstedeværelsen af H 2 S. Dette er en flydende fase reduktionsoxideringsproces, som resulterer i omdannelse af H 2 S til elementært svovl.
Skrubbevæsken er en fortyndet vandig organisk chelateret jernopløsning. Jernet oxiderer H 2 S, mens det selv bliver reduceret. Den brugte opløsning fra skrubberen oxideres derefter med luft, hvorved absorbenten regenereres til genanvendelse, og der produceres elementært svovl.
Denne proces er H 2 S-specifik. Det fjerner ikke andre svovlbærende forbindelser, såsom COS, CS2, mercaptaner. Det kan reducere H 2 S til et meget lavt niveau i den behandlede gas. Det er bedre end de andre oxidationsreduktionsprocesser på grund af dets højere katalytiske aktivitet og ikke-toksicitet.
Af de forskellige H2S-reduktionsprocesser, der er tilgængelige nu, har denne vist sig at være ret økonomisk især til behandling af en stor gasstrøm, der har et lavt H2S-indhold.
F. Cataban-proces :
Det katalytiske middel anvendt ved denne fremgangsmåde er en vandig opløsning indeholdende 2-4% chelateret jern jern. Chelatet kan anvendes over en bred vifte af pH 1, 0 til 11, 0 og et temperaturområde fra under omgivende omgivelser til ca. 130 ° C, da det er stabilt over det ovennævnte område. Under processen oxiderer ionoxid H 2 S til elementært svovl og får sig selv reduceret til jernholdig ion. Samtidig finder luftoxidation af jernholdige ioner til ferrioner sted.
Reaktionerne kan være repræsenteret 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)
Denne proces kan især anvendes til reduktion af H2S ved en lav koncentration, hvis målet ikke er at genvinde svovl. Når den indflydende gasstrøm indeholder ilt, ville der ikke være behov for beluftning til oxidation af jernholdige ioner.
G. Giammarco-Vetrocoke-processen :
En opløsning af kaliumcarbonat indeholdende kaliumarsenat anvendes til absorption af H2S i Giammarco-Vetrocoke-processen. Den bruges til fjernelse af H 2 S fra koksovnsgas, syntesegas samt naturgas. H2S-indholdet af den behandlede gas kan være så lav som 1 ppm, selv i nærværelse af CO 2 ved en høj koncentration og driftstemperatur tæt på 150 ° C.
Til regenerering af den brugte væske oxideres den med O2 (luft). Elementært svovl fremstilles som slutproduktet.
De kemiske reaktioner, der finder sted under absorptions-regenereringsprocessen, kan opsummeres som følger:
KH2 AsO3 + 3H2S-> KH2 Som S3 + 3 H20 ............... .. (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 egentlige reaktionsmekanisme og trin er komplekse, og den samlede reaktion kan udtrykkes som
3H 2 S + 1 ½ O 2 -> 3 S + 3 H 2 O ............... .. (5, 63)
Karbonatets rolle er at opretholde en passende pH.
