Класифікація методів очищення від сірководню

Для вилучення сірководню із газів і перероблення його в сірку або інші сірковмісні продукти застосовують різні фізико-хімічні способи, які відрізняються природою поглинача H₂S, його фізичним станом, технологічними умовами здійснення. Незважаючи на розмаїття способів, їх можна поділити на дві великі групи: сухі та мокрі.

Сухі методи полягають у поглинанні сірководню із газів твердими речовинами – сорбентами (інколи у розплавленому стані). При тому адсорбція може бути суто фізичною (сухі фізичні методи) або одночасно з адсорбцією сірководень вступає у хімічну взаємодію (сухі фізико-хімічні методи). У першій підгрупі сухих методів сорбентами є силікагель, активоване вугілля, природні і синтетичні цеоліти, оксиди та гідроксиди заліза тощо. Процес складається із стадії адсорбції H₂S із газу (як правило цю стадію здійснюють за звичайних температур і підвищених тисків) і регенерації сорбента (десорбції H₂S) шляхом його оброблення гарячим інертним газом, перегрітою водяною парою або підігрітою водою. При тому одержують не чистий сірководень, а його суміш з газом-десорбентом або у вигляді розчину.

У мокрих методах поглиначем сірководню є рідини, розчини або суспензії. Залежно від сутності процесів, які при тому відбуваються, ці методи поділяють на:

• Фізичні;

• Фізико-хімічні;

• Хімічні або рідинно-окисні.

Фізичні методи очищення газів від сірководню ґрунтується на різній його розчинності у рідинах залежно від парціального тиску Н₂S над ними і температури.

Фізико-хімічні методи ґрунтуються на оборотності процесів хемосорбції сірководню із газів різними хімічними речовинами або розчинами, передбачає фізичне поглинання сірководню, хімічну взаємодію його з рідким абсорбентом і подальше виділення сірководню із розчину.

Хімічні методи (рідинно-окисні) полягають у хемосорбції сірководню із газів різними розчинами лужної природи і окисненні хемосорбованого Н₂S до сірки різними окисниками, які перебувають у розчиненому стані або у формі суспензії.

До відомих хімічних методів належать арсено-содовий, хінонні та ін.

Хінонні методи очищення газів від сірководню

Найбільше розповсюдження в промисловості отримали процеси Перокс, Стретфорд, Такахакс, Фумакс-Родакс і ін. [1-3].

Перевагами цих методів є:

• висока селективність;

• високий ступінь очищення газів від сірководню (98% і більше) в присутності СО₂;

• незначний вихід пари завдяки тому, що регенерація розчину здійснюється за звичайних температур;

• можливість одержання товарного продукту – сірки безпосередньо в процесі очищення газу (без спеціальної установки для перероблення сірководневого газу);

• сірка не містить шкідливих домішок і має високу дисперсність.

Очищення газів від сірководню хінонними методами включає три основні стадії. Перша стадія процесу – хемосорбція сірководню із газу поглинальним розчином

Na₂CO₃ + H₂S ↔ NaHS + NaHCO_3. (2.1)

На другій стадії натрій гідрогенсульфід вступає в реакцію з окисненою формою органічного каталізатора, в результаті чого відбувається виділення елементарної сірки, регенерація соди і відновлення каталізатора

N aHS+NaHCO₃+ O= =О → Na₂CO₃+ HO- -OH +S. (2.2)

Третя стадія процесу включає регенерацію поглинального розчину, тобто переведення каталізатора з відновленої форми в окиснену, і відділення одержаної сірки. Регенерацію розчину здійснюють продуванням його повітрям. Під час цього відбувається флотація сірки, яка у вигляді «піни» збирається у верхній частині, а каталізатор з відновленої форми переходить в окиснену. Схематично цей процес можна представити так

C₆H₆O₂ + 0,5O₂ → C₆H₄O₂ + H₂O. (2.3)

Регенерований розчин повертається знову у процес очищення газу від сірководню. Під час процесу очищення, крім основних реакцій, відбувається побічна, яка призводить до утворення натрію тіосульфату за рівнянням

2NaHS + 2O₂ → Na₂S₂O₃ + H₂O. (2.4)

З накопиченням у розчині продуктів побічних реакцій зростає густина і в’язкість розчину, в результаті чого знижується його поглинальна здатність і ефективність очищення.

Газ надходить на очищення в абсорбер, де піддається протитечійному промиванню поглинальним розчином, в результаті чого сірководень практично повністю поглинається. Утворений натрію гідрогенсульфід частково окиснюється в абсорбері хіноном з утворенням елементарної сірки. Для повного завершення цієї реакції насичений розчин із абсорбера надходить в спеціальну реакційну ємність, об’єм якої розрахований на певний час перебування розчину[1-4].