2.5 Регенерация поглотительного раствора, оборудование

Регенерация поглотительного раствора является неотъемлемой стадией кругового процесса сероочистки, имеющей целью выделение поглощенного сероводорода в газообразном виде и его использование в качестве сырья для производства кислоты, а также восстановление свойств поглотительного раствора для повторного использования в качестве абсорбента сероводорода.

Процесс основан на смещении равновесия реакции поглощения сероводорода, протекающий в растворе, в обратную сторону при повышении температуры и снижении давления газовой фазы.

Применяемые для этой цели аппараты должны обеспечивать возможно полное выделение сероводорода из раствора до остаточного содержания не более 1,5-2,0 г/л. При более высоком содержании сероводорода в регенерированном растворе, подаваемом в абсорберы, степень очистки коксового газа соответственно снижается, а потери сероводорода с очищенным газом превышают значения, установленные технологическими и санитарными нормами.

Расход тепла на регенерацию раствора в значительной мере зависит от температуры кипения раствора в нижней части регенератора и, следовательно, от остаточного давления в нем. С помощью вакуум-компрессоров вверху регенератора поддерживается вакуум 600 – 620 мм рт.ст., при котором температура кипения поглотительного раствора составляет 59 – 61С. В кубе регенератора вакуум падает на величину гидравлического сопротивления аппарата, поэтому температура кипения существенно повышается. На большинстве коксохимических заводов Украины для регенерации поглотительного раствора сероочистки применяются тарельчатые аппараты, гидравлическое сопротивление которых достигает 70 – 100 мм рт. ст., а температура кипения раствора достигает 69 – 71С, что влечет соответствующее увеличение расхода тепла. Поэтому совершенствование и разработка новых конструкций регенераторов является актуальной задачей

Процесс регенерации карбонатных растворов основан на смещении равновесия реакций

Me₂CO₃ + H₂S MeHCO₃ + MeHS (1)

Me₂CO₃ + CO₂ + H₂O 2 MeHCO₃ (2)

Me₂CO₃ + HCN MeHCO₃ + MeCN (3),

протекающих с выделением тепла и уменьшением объема справа налево. В соответствии с принципом Ле - Шателье это может быть достигнуто при повышении температуры раствора, снижении парциального давления сероводорода в газовой фазе путем продувания раствора воздухом, инертными газами, водяным паром или проведение процесса под вакуумом.

Исследования показали, что регенерация карбонатных растворов путем продувания воздухом, доменным газом или продуктами горения при обычной температуре является малоприемлемой из-за низкой концентрации сероводорода в отходящих газах и трудностей дальнейшей переработки его. Регенерация растворов путем нагревания до температуры кипения при атмосферном давлении также оказалась малоэффективной, так как с ростом температуры скорость разложения бикарбоната по реакции (2) увеличивается быстрее, чем скорость разложения гидросульфида по реакции (1), и вследствие этого количество бикарбоната в растворе оказывается недостаточным для протекания реакции (1) в полном объеме.

Наиболее эффективным оказался метод регенерации растворов соды или поташа путем их нагревания до температуры кипения под вакуумом. Проведенными в УХИНе исследованиями установлено, что оптимальная температура регенерации, при которой обеспечивается максимальная скорость и степень десорбции сероводорода, составляет 55-60С, что соответствует температуре кипения растворов при вакууме 600-650 мм рт.ст.[1].

При регенерации раствора наряду с основными реакциями, сопровождающимися выделением кислых газов (H₂S, HCN, CO₂):

MeHCO₃ + MeHS Me₂CO₃ + H₂S (1а)

2 MeHCO₃ Me₂CO₃ + CO₂ + H₂O (2а)

MeHCO₃ + MeCN Me₂CO₃ + HCN (3а),