18.09.13 Свойства и применение серы

Сера – твердое кристаллическое вещество, желтого цвета, плохо проводит теплоту и не проводит электрический ток. Сера в измельченном состоянии водой не смачивается. Хорошими растворителями для серы является – сероуглерод, толуол, анилин. При температуре 112,8С сера плавится превращаясь в жидкость желтого цвета. При дальнейшем нагревании она темнеет и густеет. При температуре 444,6С сера кипит образуя пары темно бурого цвета. Если их быстро охладить, то получается тонкий порошок называемый серным цветом, элементарная сера образует алотропные виды изменения: кристаллическую и пластическую серу. Сера широко применяется в промышленности и С/Х. она используется для производства серной кислоты для вулканизации каучука для получения пороха спичек светящегося состава. В виде серного цвета она применяется для борьбы с болезнями виноградника и хлопчатника. В медицине приготавливают серные мази для лечения кожных заболеваний.

Выделение серы в виде сероводорода из нефтепродуктов в процессе НГП

Из нефтепродуктов серу в виде сероводорода выделяют в процессах гидроочистки и гидрокрекинга. Технологический процесс производства серы из сероводородсодержащих газов включает две стадии:

1.извлечение сероводорода из газов

2.переработка сероводорода в серу

Для извлечения сероводорода из газов и переработки его в элементарную серу применяют различные химико-физические способы отличающиеся видом поглотителя, технологическим и аппаратурным оформлением процесса. Эти способы можно разделить на две большие группы:

1.сухие

2.мокрые

Сухие методы заключаются в поглощении сероводорода из газа твердыми веществами – сорбентами. При этом адсорбция может быть чисто физическая, либо одновременно с адсорбцией сероводород подвергается окислению или другим химическим превращениям.

К первой группе сухой очистки газов в качестве сорбентов применяют – активированный уголь, селикогель, цеолиты. Процесс состоит из стадий:

1.Адсорбция сероводородность газа (обычно бывает при пониженной температурой и повышенном давлении)

2.регенерация сорбента путем его обработки горячим инертным газом, перегретым водяным паром, водой. При этом получают чистый сероводород а его смесь с другими газами или в виде раствора использование и хранение которого связано с рядом трудностей. Сухие физические способы позволяют достичь высокой степени очистки, однако они относятся к периодическим процессам, громоздким, требуют количества сорбента, загрузка и выгрузка которого является трудоемкими процессами. Сухие методы могут применятся только для очистки газов с низким содержанием водорода.

При мокрой очистке газов поглотителями сероводорода являются жидкости, растворы или суспензии. Мокрые методы зависят от характера протекающих при абсорбции процессов и подразделяются на физические, физико-химические, химические или окислительные.

Физико-химические способы производства серы

Данная подгруппа мокрых методов основана на обратимости процессов хемосорбции сероводорода из газов различными химическими веществами или растворами, включает:

1.физическое поглощение сероводорода из газа

2.химическое взаимодействие жидким абсорбентом

3.выделение сероводорода из раствора

Обычно хемосорбцию ведут при высокой температуре и повышенном давлении. При сбросе давления повышении температуры хемосорбированный сероводород переходит в газовую фазу и одновременно происходит регенерация поглотительного раствора который после охлаждения вновь под давлением подается на хемосорбцию сероводорода.

В качестве поглотителей используют растворы этанол амина, карбоната, фосфатов натрия и калия, аммиака. Полученный сероводород может перерабатываться в серу различными способами, в промышленности в основном применяется процесс известный как процесс Клауса, который заключается в окислении сероводорода до серы кислородом воздуха, либо с помощью диоксида серы получаемого сжиганием некоторой части сероводородом.

1. 2Н2S+O2=2S+2H2O

2. 2H2S+3O2=2SO+2SO2+2H2S

3. SO2+2H2S=3S+2H2O

Реакция 1 протекает при 900-1300С и стехиометрическом количестве кислорода. Частично протекает и реакция 2, а некоторые части сероводорода вообще не реагируют. Реакции протекают при 250-370С на катализаторе боксите. При наличии в газе диоксида углерода протекает побочная экзотермическая реакция. H2S+CO2=COS+H2O. Боксидовый катализатор является активным по отношению к реакции взаимодействия серо оксидо углерода с диоксидом серы, однако, при несколько высокой температуре. 2COS+SO2=3S+2CO2.

Химические способы производства серы

Методы, по которым в процессе самой очистки газов получают не сероводород а легко транспортируемую серу называют жидкостно-окислительными или химическими. Сущность их заключается в абсорбции сероводорода щелочными растворами и окислении его до элементарной серы в жидкой фазе реагентами, которые находятся в виде взвеси или в растворенном состоянии. В качестве окислителя (катализаторов) абсорбированного сероводорода используют вещества, способные в щелочной среде легко окислять сероводород до серы, а при продувке раствора воздухом переходит из восстановленной формы в окислительную. В промышленности нашли применение такие вещества как гидрооксид железа, железо цеолиты, железный купароз и белый мышьяк. Процесс производства серы химическими методами состоит из стадий:

1.хемосорбция сероводорода из газа поглотительным раствором

2.каталитическое окисление сульфидных соединений образующихся в растворе при хемосорбции до серы.

3.регенерация поглотительного раствора продувкой его воздухом

4.отделение полученной серы от раствора и превращение её в товарный продукт.