книги из ГПНТБ / Амелин А.Г. Производство серной кислоты из сероводорода по методу мокрого катализа
.pdfВследствие незначительной производительности некоторых газогенераторных установок выделение из газа сероводорода не всегда рентабельно. Поэтомупри определении количества серы, которая может быть извлечена из генераторного газа и использована для получения серной кислоты, следует умень шить вычисленное количество серы (0,14 млн. т) ориентировочно на 15%. С учетом ранее принятого суммарного коэффициента извлечения сероводорода из газа и использования серы из серо водородного газа (0,85), количество серной кислоты, которое можно будет получить из сероводорода генераторного газа, со ставит:
0,14 • 0,85 ■0,85 • 98 =0,31 млн. т в год 32
Перспективно также получение |
газа методом |
подземной га |
||||||
зификации |
угля. Успешные опыты, |
проведенные |
в |
Донбассе |
||||
(на Лисичанской станции подземной |
газификации углей) |
и |
в Куз |
|||||
бассе (на Южно-Абинской |
станции), |
а также опыт |
работы под |
|||||
московной |
промышленной |
станции |
|
позволяют |
сделать |
вывод |
о целесообразности применения этого метода получения газово го топлива. В настоящее время строится и проектируется ряд станций подземной газификации углей.
Плановая себестоимость газа подземной газификации (табл. 2) значительно ниже стоимости газа, получаемого в настоящее время
в генераторах.
Таблица 2
Технико-экономические показатели станций подземной газификации углей8
|
|
Годовая |
Теплотворная |
Себестоимость, |
руб. |
|
|
|
|
|
|
||
Станции |
производи |
способность |
1000 нм2 |
I |
мгкал |
|
тельность |
газа |
|||||
|
|
млн. нмЗ |
ккал/нмЪ |
газа |
|
тепла |
Подмосковная |
(действую- |
412 |
800 |
37,19 |
46,49 |
|
щая, данные |
1955 г .) . |
|||||
С т р о я щ и е с я |
|
900 |
21,95 |
25,61 |
||
Ш атская.......................... |
662,4 |
|||||
Ангренская....................... |
2320,0 |
1000 |
18,42 |
18,42 |
||
Каменская ....................... |
365,0 |
900 |
21,80 |
24,33 |
||
Южно-Абинская . . . . |
582,5 |
1100 |
20,09 |
15,35 |
||
П р о е к т и р у е мые |
7990 |
1200 |
5,88 |
|
4,90 |
|
Южно-Кузбасская . . . . |
|
|||||
Сталинская . . . . . . . |
3995 |
1200 |
3,72 |
|
4,77 |
|
Южно-Абинская (новая) . |
4575 |
1200 |
6,10 |
|
5,05 |
|
Грызловская ................... |
3140 |
900 |
10,12 |
11,24 |
||
Сёверо-Тульская . . . . |
493 |
900 |
21,40 |
23,78 |
||
Вс е г о ............... |
24 534,9 |
|
|
|
|
11
При дальнейшем развитии подземной газификации получае мый этим способом газ может стать существенным источником сероводорода для сернокислотного производства. Количество се роводорода в газе будет зависеть от состава газифицируемого угля. Например, для Ангренской станции подземной газифика ции выбран угольный пласт, содержащий 1,5% серы; количество получаемого газа составит 2320 млн. нм3 в год (табл. 2), что экви валентно добыче 700 тыс. т угля. Таким образом, в получаемом газе будет содержаться около 10 тыс. т сероводорода, из кото рого можно получить около 30 тыс. т серной кислоты в год.
При использовании сероводорода, извлекаемого из газов, которые будут получаться на станциях подземной газификации можно получить 200—300 тыс. т серной кислоты в год.
Себестоимость 1000 нм3 подмосковного газа подземной гази фикации составила в 1955 г. 37 руб. 19 коп., что на 24,3% ниже себестоимости газа Щекинского газового завода и на 25—35% ниже себестоимости газа Кохтла-Ярве и газа, получаемого Ле нинградом со сланцевого комбината. Однако при пересчете на 1 т условного топлива себестоимость газа подземной газификации пока еще на 33% выше себестоимости подмосковного угля8.
В |
газе, получаемом газификацией сланцев, содержится до |
24% |
H2S, что соответствует исключительно высокому содержа |
нию |
серы9 (350 г/нм3). |
ГАЗЫ НЕФТЕПЕРЕРАБОТКИ
Содержание серы в нефти различных месторождений колеб лется в широких пределах. Ниже приведены средние данные для различных месторождений нефти1' 9> 10:
|
Содержание |
|
серы |
|
% |
Бакинское....................... |
0,13 |
Эмбенское....................... |
0,26 |
Ухтинское....................... |
1,05 |
Средняя Азия ................... |
0,87 |
Сибирь и Сахалин . . . |
0,36 |
Урало-Волжская нефтенос |
. 2, 5 3 |
ная область................... |
Учитывая удельный вес месторождений в общей добыче нефти, можно принять содержание серы в нефти в среднем 1,2 %. К та кому же выводу приходят и другие авторы11.
В соответствии с намечаемым к концу 1965 г. уровнем добычи нефти в количестве примерно 235 млн. т в год общее содержание серы в добываемой нефти составит 2,82 млн. т. Для подсчета общего количества серы в газах нефтепереработки можно при нять, что 25% содержащейся в нефти серы переходит в газы, образующиеся при термической переработке нефтяного сырья. Содержание сероводорода в этих газах—около 20 г/нм3. Таким
12
образом, количество серы в газах нефтеперерабатывающих заводов составит:
2,82- 0,25 = 0,71 млн', т в год
Газы нефтепереработки используются главным образом для синтеза органических продуктов и для бытовых нужд. В обоих случаях содержание сероводорода в газах не должно превышать 20 мг/нм3 (ГОСТ 5542—50), поэтому очистка газов нефтепере работки необходима и производится на большинстве действую щих заводов. На вновь проектируемых предприятиях сероочистка газов предусматривается как обязательная.
Пользуясь приведенным ранее значением коэффициента извле чения сероводорода из газов и использования H2S при перера ботке на серную кислоту, подсчитаем количество серной кислоты, которое может быть получено из серы, содержащейся в нефти:
|
|
0,71 |
• 0,85 • 98 = 1,87 млн. т в год |
|
||
|
|
|
32 |
|
|
|
Содержание серы в газах нефтепереработки, возможно, будет |
||||||
более |
высоким. |
Удельная |
доля |
нефти Урало-Волжской |
нефте |
|
носной области |
в |
общем |
балансе добычи нефти будет |
непре |
||
рывно |
возрастать. |
Содержание |
серы в этих нефтях |
колеб |
||
лется |
от 0,3 до 4,5% вес. Если |
среднее содержание в них серы |
||||
принять за 2,5%, а долю серы, |
переходящей из нефти в обра |
|||||
зующиеся газы за 25%, общее количество серы в газах |
перера |
|||||
ботки |
нефти указанного месторождения составит более 1 млн. т |
в год. Следует отметить, что в большинстве случаев при пере работке нефти в состав газов переходит значительно более 25% серы.
ПОПУТНЫЕ НЕФТЯНЫЕ И ПРИРОДНЫЕ ГАЗЫ
Почти постоянным спутником нефти является газ, добывае мый попутно, вместе с нефтью, или самостоятельно из так назы ваемых сухих скважин. Добычу и производство газа в нашей стране в течение ближайших 10—15 лет предполагается увели чить примерно в 13—15 раз12. К концу 1965 г. общее количество получаемого газа намечено довести до 150 млрд. м3.
Содержание сероводорода в природных и. попутных нефтяных газах различно. Например, в природных газах месторождений Западной Украины, Северо-Ставропольского и др. сероводород отсутствует. Из некоторых месторождений добывается газ, со держащий несколько процентов сероводорода10' 13' 14:
|
Содержание |
H2S |
Месторождения |
% |
г/нмЗ |
Андижанское........................... |
3,6 |
55 |
Косч а г ы л .............................. |
0,95 |
12 |
Баби-Эйбатское....................... |
14 |
|
Елтано-Курдюмское............... |
0,03 |
U,5 |
Тепловское ............................... |
’ 1, 1 |
17 |
13
Особенно велико содержание сероводорода в газах УралоВолжской нефтеносной области:
|
Содержание H2S |
|
С ы зрань............... . . . |
% |
г/нмЪ |
1,4 |
21 |
|
Кинель ................ . . . |
2,5 |
33 |
Ишимбай................ . . . |
2,8 |
43 |
Туймаза................ . . . |
2,0 |
30 |
Некоторое |
представление об общем |
количестве |
серы в |
||||||||||
этих |
газах |
можно составить |
на основании следующих данных. |
||||||||||
Количество |
попутных |
газов |
составляет 5—6% от |
общего коли |
|||||||||
чества добываемой нефти. В |
соответствии |
с приведенными |
ра |
||||||||||
нее |
цифрами |
нефтедобычи |
в Урало-Волжской нефтеносной |
||||||||||
области (содержание |
сероводорода10 |
в |
попутных |
газах—2,5%) |
|||||||||
общее содержание серы в попутных |
газах |
этого |
месторождения |
||||||||||
составит более 0,1 млн. т в год. |
|
|
|
|
|
|
се |
||||||
Имеются природные газы, |
содержащие до 10 и даже 30% |
||||||||||||
роводорода13. |
данные |
о содержании |
сероводорода |
в |
попутных |
||||||||
Надежные |
|||||||||||||
и природных газах и о количестве |
газов, |
которое будет |
под |
||||||||||
вергнуто очистке |
к |
концу |
1965 г., |
отсутствуют. |
Попытаемся |
||||||||
ориентировочно |
определить |
количество |
серной |
кислоты, кото |
рое может быть получено из сероводорода попутных и природных газов.
Примем, что только 30% иопутных и природных газов будет подвергнуто очистке и что содержание сероводорода в очищаемых га зах составит 1%. Тогда общее количество серы, которое можно будет
извлечь |
путем очистки попутных и природных газов, составит: |
|||||
|
1,5 • Юч . о,3 |
• 0,01 |
■32 |
= 0,6 млн. т в год |
|
|
|
|
22,4 • |
10» |
|
|
|
При |
общем |
коэффициенте |
извлечения сероводорода из |
газов |
||
и использования серы при производстве серной кислоты из H2S, |
||||||
равном |
0,85, |
из сероводорода |
природных и попутных |
газов |
к концу 1965 г. можно будет получить следующее количество серной кислоты:
0,6 • 0,85 • 98
1,58 млн. т в год
32
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОИЗВОДСТВА СЕРНОЙ КИСЛОТЫ ИЗ СЕРОВОДОРОДА
ГОРЮЧИХ ГАЗОВ
Данные табл. 3, составленной на основании произведенных расчетов, позволяют получить ориентировочное представление о возможностях увеличения в ближайшие годы ресурсов сырья для производства серной кислоты за счет использования серо водорода горючих газов.
14
|
|
|
|
Т а б л и ц а 3 |
Характеристика горючих газов как источника сырья для производства H2SOi |
||||
|
|
|
|
Возможный |
|
Общее коли |
Доля газа, |
Содержание , |
объем выра |
Газы |
чество серы |
очищаемого |
ботки серной |
|
в газе |
от серы |
H2S в газе |
кислоты |
|
|
млн. т в год |
/о |
г/нмЪ |
из серы |
|
|
горючих газов |
||
|
|
|
|
млн. т в год |
Коксовый ....................... |
0,45 |
100 |
19 |
1,18 |
Генераторный ............... |
0,14 |
85 |
7,3 |
0,31 |
Газы нефтепереработки . |
0,71 |
100 |
20 |
1,87 |
Попутные и природные |
0,6 |
30 |
|
1,58 |
|
|
|
|
4,94 |
Как указывалось ранее, на основе использования сероводорода |
||||
горючих газов к концу |
1965 г. намечено получать 1,2—1,3 млн. т |
|||
серной кислоты в год. |
|
|
|
|
Присутствие сероводорода в горючих газах является недо пустимым, поэтому очистка их от H2S в большинстве случаев будет производиться независимо от его использования. В связи с этим следует наиболее рационально организовать очистку го рючих газов от сероводорода и возможно более полно использо вать его преимущественно для производства серной кислоты, так как в этом случае достигается наиболее высокий экономи ческий эффект.
В большинстве случаев очистка горючих газов от сероводо рода и получение из него серной кислоты являются побочными процессами, вследствие чего проблема использования H2S за частую недооценивается. Между тем опыт работы промышленных установок по очистке горючих газов подтверждает, что при су ществующих способах очистки горючих газов и переработки
сероводорода |
на |
серную кислоту стоимость |
ее |
приближается |
||||
к стоимости |
кислоты, получаемой |
из |
колчедана |
и |
элементар |
|||
ной серы, |
даже при отнесении всех |
затрат по очистке газа на |
||||||
стоимость |
серной |
кислоты. Следует, однако, |
отметить, что про |
|||||
цессы извлечения |
сероводорода |
из горючих |
газов |
и перера |
ботки его в серную кислоту могут быть упрощены и удешев лены.
Возможности |
получения |
серной |
кислоты |
из серы |
горючих |
||
газов реализуются |
еще не |
полностью. Так, |
например, |
в 1955 г. |
|||
только 33,1% коксового газа было подвергнуто очистке |
от |
серо |
|||||
водорода (табл. |
4) |
с последующим |
использованием |
H2S |
для |
получения серы и серной кислоты (по данным М. С. Литвиненко). Остальной сероводород был сожжен вместе с коксовым газом, а затем в виде сернистого ангидрида выведен с отходя
щими газами в атмосферу.
, 15
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
4 |
|
|
|
|
Баланс использования серы |
коксового газа |
(за 1955 г.) |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Количество серы |
|
||
|
|
|
Направления использования серы |
|
|
тыс. |
т |
/о |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Извлечено с получением серной |
кисло |
|
79,5 |
33,1 |
|
|||||
|
|
ты и элементарной серы ................... |
|
|
||||||||
|
|
Сожжено в виде сероводорода с коксо |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
вым газом: |
|
|
|
|
|
64,5 |
26,9 |
|
||
|
|
|
в металлургических печах . . . |
|
|
|||||||
|
|
|
при обогреве коксовых печей |
|
|
67,7 |
28,2 |
|
||||
|
|
|
прочими потребителями . . . . |
|
|
28,3 |
11,8 |
|
||||
|
|
|
|
И т о г о . . . |
|
|
240,0 |
100,0 |
|
|||
|
В последнее время доля коксового |
газа, |
используемого для |
|||||||||
получения серной кислоты, |
возросла. |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
ЛИТЕРАТУРА |
|
|
|
|
|
|||
1. Техническая энциклопедия. Справочник физ.-хим. величин, |
т. 3, 1929. |
|||||||||||
2. |
Н. |
Н. |
Е г о р о в, |
М. М. |
Д м и т р и е |
в, |
Д. |
Д. 3 ы к о в, |
Очистка |
|||
3. |
С. |
от серы коксовального и других горючих |
газов, Металлургиздат, 1950. |
|||||||||
Г. |
А р о н о в, |
Сера, извлечение из промышленных |
и отбросных га |
|||||||||
4. |
|
зов, Металлургиздат, Харьков—Москва, |
1940. |
1955. |
|
|||||||
Информационный бюллетень |
№ |
3, |
Гипрогазоочистка, |
|
||||||||
5. |
А. |
К- |
Ш и л к о в, |
Кокс |
и химия, |
№ |
1, |
5 (1955). |
|
|
6. |
С. И. В о л ь ф к о в и ч, А П. Е г о р о в , Д. А. Э п ш т е й н , |
||
7. |
Общая химическая технология, т. |
I, Госхимиздат, 1953. |
|
Ю. В. |
В о л о н и х и н, Газификации твердых топлив—широкий размах. |
||
8. |
Промышленно-экономическая газета |
от 29 марта 1957 г. |
|
Г. Д. |
Б а к у л е в , Экономический |
анализ подземной газификации |
|
|
углей, Изд. АН СССР, 1957. |
|
9.Н. И: Р я б ц е в , Естественные и искусственные газы, изд. Министерст ва коммунального хозяйства РСФСР, 1956.
10.Советская нефть, под ред. А. С. Великовского и С. Н. Павловой, Гостоп-
11. |
С. |
техиздат, 1947. |
|
Вестник АН КазССР, |
8, 34 |
(1956). |
||||
Р. |
С е р г и е н к о , |
|||||||||
12. |
Н, |
С. |
Х р у щ е в, |
Сорок лет |
Великой Октябрьской |
социалистической |
||||
|
|
революции. Доклад на Юбилейной сессии |
Верховного Совета СССР |
|||||||
13. |
В. |
6 ноября 1957 г., Госполитиздат, 1958. |
|
|
|
|||||
А. |
С о к о л о в , |
Миграция |
газа и нефти, Изд. АН СССР, 1956. |
|||||||
14. |
А. |
А. |
Б р и с к м а н, |
А. |
К- |
И в а н о в |
и др., Добыча и транспорт |
|||
15. |
А. |
газа, |
Гостоптехиздат, |
1955. |
Т а т и щ е в , |
Саратовский природный |
||||
И. |
Д в о р е ц к и й , |
С. |
В. |
|||||||
|
|
газ и рациональные методы сжигания его в топках котлов, Гостоптех |
||||||||
|
|
издат, 1947. |
|
|
|
|
|
|
|
Г Л А В А II
ИЗВЛЕЧЕНИЕ СЕРОВОДОРОДА ИЗ ГАЗОВ
Многочисленные способы очистки горючих газов от сероводо рода можно разделить на две группы: сухие методы, основанные на применении различных поглотителей или катализаторов в су хом виде, и мокрые методы, предусматривающие применение жидких поглотительных растворов1.
СУХИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ СЕРОВОДОРОДА
При сухих методах связывание сероводорода различными ве ществами происходит в результате химических или физико-хи мических процессов. В первом случае между поглотителем и се роводородом происходит прямое взаимодействие, во втором— адсорбция сероводорода из газа поверхностью какого-либо ад сорбента, а иногда одновременное каталитическое воздействие сорбента на сероводород.
Разнообразные газоочистительные массы, применяемые при сухой очистке газа, содержат в качестве основного компонента гидроокись железа, преимущественно Fe2(OH)6 (Fe20 3-3H20).
При поглощении сероводорода протекают следующие реакции:
Fe2(OH)e + 3H,S = Fe,S3 + 6Н20
Fe3(OH)6 + 3H2S = 2FeS + S + 6H20
Одновременно протекают побочные реакции с иным соотно шением реагирующих компонентов и реакции связывания других вредных примесей горючих газов.
По мере накопления серы поглотительная способность газо очистительной массы уменьшается, вследствие чего ее подвер гают регенерации. При этом выделяется элементарная сера:
2Fe.?S3 + 302 + 6H20 = 2Fea(OH)e + 6S
4FeS + 302 + 6H20 = 2Fe2(OH)0 + 4S
Различные твердые адсорбенты, благодаря хорошо развитой активной поверхности, обладают способностью поглощать серо водород из газа и задерживать его в своих порах. Такие высоко активные адсорбенты как активный уголь и силикагель одновре-
2 A . Г. Амелнн |
17 |
менно являются катализаторами; при наличии в газовой смеси кислорода они способствуют реакции окисления H2S. Эта реак ция в общем виде выражается уравнением Клауса:
2HaS + 0 2 = 2НаО + 2S
Кроме основного процесса окисления сероводорода по этой реакции, очень часто одновременно протекают побочные реакции, в результате которых образуется сернистый ангидрид.
Сухие методы очистки газов от сероводорода требуют при менения громоздкой аппаратуры, но зато они обеспечивают весьма высокую степень очистки газов от H2S. Поэтому в промышлен ности эти методы обычно применяются для окончательной очистки, газов в сочетании с другими более дешевыми способами.
МОКРЫЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ СЕРОВОДОРОДА
Существенное достоинство мокрых методов очистки газов состоит в простоте и непрерывности процесса, причем в боль шинстве случаев по мокрым методам достигается достаточная степень очистки газа от сероводорода. Поэтому за последние годы мокрые методы получили преимущественное распростране ние.
Очистка газа от сероводорода мокрыми методами проводится в две стадии. В первой стадии газ обрабатывают раствором погло тителя, который циркулирует в системе и абсорбирует серово дород из газа. По мере поглощения HaS раствор насыщается, теряет абсорбционную способность по отношению к сероводороду, частично выводится из цикла и заменяется свежим. Во второй стадии производится обработка раствора поглотителя для восста новления его абсорбционной способности (регенерация). Реге нерированный поглотитель снова возвращается на очистку газа. В процессе регенерации из раствора поглотителя выделяется сероводород (или продукты взаимодействия сероводорода с погло тителем), а также некоторые другие примеси, поглощаемые рас твором. Выделяющийся сероводородный газ освобождается от
увлекаемых им брызг |
раствора и передается на использование. |
В последние годы |
опубликованы многочисленные предложе |
ния по оформлению процесса очистки газов от сероводорода мокрым методом. Основной смысл их сводится к изменению со става поглотительного раствора. Описанные в литературе мокрые методы очистки газов от сероводорода настолько разнообразны и характер протекающих при очистке процессов столь различен,
что их изложение должно явиться темой |
специального |
труда. |
В данной главе кратко рассматриваются |
только методы, |
полу |
чившие широкое распространение в Советском Союзе. Известные способы мокрой очистки газов от сероводорода
можно разделить на две группы. Для первой характерны хими
18
ческие изменения сероводорода, в результате которых получается элементарная сера, сульфат аммония и другие денные продукты. Ко второй группе относятся такие процессы очистки, в которых сероводород никаких превращений не претерпевает и получается
в газообразном состоянии в |
смеси с другими газами. |
Из способов первой группы |
в Советском Союзе широкое рас |
пространение получил мышьяково-содовый способ, из способов второй группы—вакуум-карбонатный и моноэтаноламиновый.
При очистке газов мышьяково-содовым способом сероводород восстанавливается до элементарной серы, которая является по бочным продуктом процесса очистки, но не предназначена для произ водства серной кислоты методом мокрого катализа, описанию которого и посвящена настоящая работа. Несмотря на это, мышья ково-содовый способ кратко рассматривается здесь как широко распространенный и отличающийся достаточно высокими техни ко-экономическими показателями. В дальнейшем, при сравни тельной оценке различных процессов очистки, приводятся дан ные и по мышьяково-содовому способу.
При очистке газов мокрыми способами, при которых серово дород не претерпевает изменений и получается в газообразном состоянии, достигаются наиболее высокие технико-экономические показатели. Аппаратурное оформление этих способов отличается простотой, высокой произЕодительност! ю и надежно в эксплуатации.
Получение газообразного сероводорода целесообразно еще и потому, что переработка его на серную кислоту осуществляется по весьма простым схемам с получением концентрированной кислоты; одновременно можно получить и использовать значи тельное количество тепла.
ДОышьякогс-содоеый способ
Для поглощения сероводорода из газов по мышьяково-содовому способу применяют раствор оксисульфомышьяковой соли Na4As2S;02Этот поглоти
тель готовят растворением |
мышьяковистого ангидрида As20 3 в содовом рас |
||||
творе. |
Вначале получается |
кислая соль |
мышьяковистой |
кислоты, которая |
|
в присутствии |
сероводорода |
и кислорода |
превращается в |
оксисульфомышья- |
|
ковую |
соль. |
процесс поглощения H2S из газа протекает по реакции: |
|||
Основной |
N?4As2S60 2 + H2S = Na,As2S60 + Н20
Образовавшийся раствор регенерируется кислородом воздуха в башнерегенераторе, куда подается воздух под давлением 4—5 ата. В процессе реге нерации выделяется элементарная сера и снова образуется оксисульфомышьяковая соль:
2Na4As2S60 + 0 2 = 2Na4As2S A + 2S
Выделяющаяся сера флотируется воздухом на поверхность раствора е образованием серной пасты, которую затем обезвоживают на вакуум-фильтре, плавят в автоклаве острым паром и разливают в формы. Значительное коли чество серной пасты подвергается специальной обработке и используется в
виде коллоидной серы—препарата для уничтожения вредителей в сельском хозяйстве.
2* |
19 |
При поглощении сероводорода в растворе протекают, кроме основных, побочные реакции.
Содержащаяся в поглотительном растворе избыточная сода реагирует с сероводородом, образуя гидросульфид натрия
Na2C03 + H2S = NaHS + NaHC03
который в процессе регенерации частично окисляется кислородом воздуха в гипосульфит:
2NaHS + 2.0-2 = Na2S20 3 -f Н20
В случае присутствия в газе цианистоводородной кислоты она поглощает ся раствором и, реагируя с содой и серой, образует роданистый натрий:
2HCN + Na2C03 + 2S = 2NaCNS + Н20 + С02
Протеканием побочных реакций объясняется низкий выход элементарной серы при мышьяково-содовом способе очистки (всего 75—85%).
При очистке газов, содержащих до 10 г/лг® H2S, концентрацию As20 3 в поглотительном растворе поддерживают в пределах 5—7 г/л, концентрацию Na.2C03—в пределах 6—8 г/л. В случае очистки газов с более высоким содер жанием сероводорода концентрация As20 3 и Na2C03 поддерживается соответ ственно 10—14 г/л и 12—16 г/л.
Количество поглотительного раствора рассчитывают таким образом, чтобы на 1 г H2S приходилось не менее 10 г As20 3.
Удельный вес поглотительного раствора и его вязкость в процессе очист ки газа постепенно повышаются в результате накопления гипосульфита и ро данистого натрия (если в газе присутствует HCN); вследствие этого полнота очистки газа от сероводорода ухудшается. Поэтому по достижении 20— 25%-ной концентрации Na2S20 3 в поглотительном растворе часть его выводят из цикла и нейтрализуют серной кислотой для перевода мышьяка из раствори мой формы в нерастворимую. При нейтрализации выпадают в осадок As3S3', As2S5 и некоторое количество серы, образующейся при частичном разложении гипосульфита серной кислотой, избыток которой (0,5 г/л) необходим для пол ноты осаждения сернистого мышьяка.
Выпавший в осадок сернистый мышьяк растворяют в соде и возвращают в цикл, а освобожденный от большей части мышьяка раствор подвергают вто ричной нейтрализации щелочью с добавлением солей железа и сливают в ка нализацию. В присутствии солей железа оставшиеся после первой нейтрали зации растворимые соли мышьяка превращаются в нерастворимые соединения FeAs03 и FeAsC>4. Содержание мышьяка в сточных водах колеблется в пре
делах 0,01—0,05 г/л.
Мышьяково-содовый способ применяется для очистки газов с различным содержанием сероводорода. Например, имеются установки очистки генератор ного газа, содержащего 3 г/.«® H2S, и попутного нефтяного газа, содержащего
до 60 г!м8 H2S.
Если в газе содержится S02 (например, в генераторном газе), необходимо проводить предварительную щелочную промывку газа (перед мышьяково-со довой очисткой), так как иначе образуется сульфит натрия, окисляющийся в сульфат натрия, что нарушает процесс очистки.
Присутствующие в газе смолы также нарушают процесс его очистки, отрицательно влияя на регенерацию раствора. Поэтому перед мышьяково-содо вой очисткой смолы должны быть удалены из газа при помощи электрофильтра.
Остаточное содержание сероводорода в газе после мышьяково-содовой очи
стки практически снижается до 0,2—0,3 г/м3.
Это достигается последовательной обработкой газа в двух и даже в трех поглотительных башнях, в зависимости от содержания H2S в газе. Практика некоторых заводов показала возможность очистки газа до содержания H2S 20 мг/нм3 путем установки дополнительного абсорбционно-регенерационного оборудования, что, однако, связано с удорожанием очистки газа.
20