Quá trình khử khí của Hydrogen Sulphide
Bài viết này đưa ra ánh sáng về các quá trình khử của hydro sunfua. Các quy trình xử lý là: 1. Quy trình khô và 2. Quy trình ướt.
Quy trình xử lý số 1. Quy trình khô :
Quá trình khô để loại bỏ H 2 S khỏi khí thải được thực hiện bằng cách phản ứng H 2 S với oxit sắt hoạt hóa. Sản phẩm phản ứng là sắt sunfua.
Fe 2 O 3 + 3 H 2 S sân Tập> Fe 2 S 3 + 3 H 2 O từ tính .. (5.51)
Quá trình này có thể được tiến hành trong lò phản ứng cố định hoặc lò phản ứng tầng sôi.
A. Quy trình cố định trên giường :
Quá trình được thực hiện trong hai giai đoạn. Trong giai đoạn đầu tiên, khí H 2 S được truyền ở nhiệt độ môi trường qua một lớp chứa oxit sắt phản ứng (dạng a và y) trộn với một số vật liệu dạng sợi hoặc dạng hạt được làm ẩm với khoảng 40% nước.
Khi một phần đáng kể của oxit sắt đã được chuyển thành sunfua, dòng khí thải sẽ bị tắt và giai đoạn thứ hai của hoạt động được bắt đầu. Trong giai đoạn này, không khí ở nhiệt độ môi trường được truyền qua giường, dẫn đến sự tái sinh oxit sắt và giải phóng lưu huỳnh nguyên tố theo phản ứng dưới đây:
2 Fe 2 S 3 + 3 O 2 Điêu> 2 Fe 2 O 3 + 6S Đùi .. (5.52)
Lưu huỳnh nguyên tố được giải phóng có thể được thu hồi bằng cách chiết bằng dung môi. Để hoạt động trơn tru của quá trình này, ít nhất phải có hai giường, để khi ở trên một giường, phản ứng cắt giảm diễn ra, giường còn lại được tái sinh.
B. Quy trình tầng sôi :
Trong thiết lập này, hai giường tầng sôi được yêu cầu. Ở giường thứ nhất H 2 S phản ứng với các hạt oxit sắt đã hoạt hóa ở khoảng 340-360 ° C. Từ giường này, các hạt chứa sunfua sắt và oxit sắt không phản ứng chảy vào giường thứ hai nơi các hạt sunfua được rang ở khoảng 800 ° C để tái tạo oxit sắt và thu hồi S thành SO 2 . Các hạt oxit sắt được đưa trở lại giường đầu tiên và SO 2 được gửi đến nhà máy axit.
Quy trình xử lý # 2. Quy trình ướt :
Có nhiều quy trình ướt để loại bỏ H 2 S khỏi khí thải. Một số quy trình được nêu dưới đây.
A. Quá trình Girbotol:
Quá trình này bao gồm sự hấp thụ H 2 S trong dung dịch amin và sau đó tước H 2 S hòa tan bằng hơi nước. Amin được sử dụng trong một tình huống cụ thể phụ thuộc vào việc khí thải có chứa COS và / hoặc CO 2 bên cạnh H 2 S.
Có thể sử dụng dung dịch nước amin mono-etanol 15-20% nếu khí được lọc không chứa COS, vì COS tạo thành urê di-etanol bền với nhiệt. Do amin mono-etanol có áp suất hơi cao, H 2 S được tái sinh bằng cách đun nóng hơi nước gián tiếp của dung dịch đã ngâm tẩm phải được lọc để thu hồi amin bị cuốn vào.
Việc tẩy rửa có thể được thực hiện bằng nước, nhưng nếu H 2 S được thu hồi dưới dạng khí khô, thì nên sử dụng di-ethylene glycol hoặc tri-ethylene glycol làm chất lỏng tẩy rửa thay vì dung dịch amin đơn chất. Vì mono-etanol amin cũng hấp thụ CO 2, nên nó không phải là chất hấp thụ thích hợp khi có CO 2 .
Di-etanol amin là chất hấp thụ tốt hơn so với amin đơn chất vì áp suất hơi của nó thấp hơn so với amin đơn chất. Di-ethanol amin có thể được sử dụng ngay cả khi COS có mặt cùng với H 2 S, vì COS không tạo thành urê di-ethanol. Nếu một loại khí thải được lọc có chứa cả H 2 S và CO 2, nên sử dụng dung dịch nước tri-etanol hoặc metyl-di-etanol 30% để hấp thụ chọn lọc H 2 S.
B. Quá trình kali photphat:
Khi CO 2 có mặt cùng với H 2 S, dung dịch kali photphat 40% có thể được sử dụng làm chất hấp thụ. Dung dịch này hấp thụ H 2 S tốt hơn. Từ dung dịch đã ngâm tẩm H 2 S được tước bằng hơi nước sống.
C. Quá trình natri cacbonat :
Khi H 2 S không kèm theo CO 2, dung dịch Na 2 CO 3 có thể được sử dụng làm chất hấp thụ.
Trong quá trình hấp thụ natri hydro sunfua và natri bicarbonate được hình thành:
Na 2 CO 3 + H 2 S Na HCO 3 + Na HS Sân bóng .. (5.53)
Để tái sinh cacbonat và thu hồi H 2 S, giải pháp đã sử dụng là tách hơi trong chân không. Một phương pháp thay thế để tái sinh dung dịch đã sử dụng là oxy hóa nó bằng oxy với sự có mặt của khoảng 0, 5% oxit sắt trong huyền phù, theo đó Na 2 CO 3 được tái sinh và lưu huỳnh nguyên tố được kết tủa.
Một quá trình thay thế (khi có CO 2 cùng với H 2 S) là sử dụng dung dịch amoni cacbonat để hấp thụ thay vì dung dịch natri cacbonat. Để tái sinh quá trình oxy hóa dung dịch đã qua được thực hiện với oxy với sự có mặt của Fe 2 O 3 . Một quá trình thay thế khác (quy trình Thylox) sử dụng dung dịch natri thioarsenate làm chất hấp thụ. Trong các quá trình này cho phản ứng oxy hóa - tái sinh không cần chất xúc tác.
Các phản ứng có thể được trình bày như dưới:
Phản ứng hấp thụ :
Na 4 As 2 S 5 O 2 + H 2 S Lối Điện> Na 4 As 2 S 6 O + H 2 O phạm Từ .. (5.55)
Phản ứng tái sinh :
Na 4 As 2 S 6 O + ½ O 2 Mạnh Điện> Na 4 As 2 S 5 O 2 + Siêu Từ .. (5.56)
D. Quá trình Stretford :
Quá trình Stretford là một quá trình chọn lọc H 2 S. Nó có thể làm giảm hàm lượng H 2 S còn lại trong khí được xử lý xuống mức rất thấp. Nhiệt độ hoạt động tương đối thấp, khoảng 40 ° C. Chất hấp thụ được sử dụng trong quá trình loại bỏ H 2 S này là dung dịch kiềm kiềm chứa natri cacbonat, bicarbonate, vanadate và muối natri của axit anthraquinone disulphonic (ADA) có độ pH trong khoảng 8, 5 đến 9, 5.
Khí được xử lý được lọc ngược lại với dung dịch trong chất hấp thụ trong đó thực tế phần lớn H 2 S được loại bỏ. Hàm lượng H 2 S còn lại có thể nhỏ hơn 1 ppm.
Từ chất hấp thụ, dung dịch chảy vào chất oxy hóa (bể phản ứng), nơi tái sinh chất hấp thụ và hình thành lưu huỳnh nguyên tố diễn ra do trộn lẫn với không khí.
Lưu huỳnh nguyên tố được tạo ra trong chất oxy hóa được tách ra bằng cách thả nổi và được loại bỏ dưới dạng bọt có khối lượng rắn khoảng 10% tính theo trọng lượng. Dung dịch tái sinh sau khi loại bỏ lưu huỳnh được bơm trở lại chất hấp thụ.
E. Quá trình LO-CAT:
Quá trình này được tuyên bố là phù hợp nhất để loại bỏ H 2 S khi nó xuất hiện ở mức ppm trong dòng khí thải. Nó đã được phát triển để loại bỏ vấn đề mùi do sự hiện diện của H 2 S. Đây là quá trình oxy hóa khử pha lỏng dẫn đến chuyển H 2 S thành lưu huỳnh nguyên tố.
Chất lỏng chà là dung dịch sắt chelated hữu cơ pha loãng. Sắt bị oxy hóa H 2 S trong khi bản thân nó bị khử. Dung dịch đã qua sử dụng từ máy chà sàn sau đó được oxy hóa bằng không khí nhờ đó chất hấp thụ được tái sinh để tái sử dụng và lưu huỳnh nguyên tố được sản xuất.
Quá trình này là H 2 S cụ thể. Nó không loại bỏ các hợp chất mang lưu huỳnh khác như COS, CS 2, mercaptans. Nó có thể giảm H 2 S xuống mức rất thấp trong khí được xử lý. Nó vượt trội so với các quá trình oxy hóa - khử khác vì hoạt tính xúc tác cao hơn và không độc hại.
Trong số các quy trình xử lý H 2 S khác nhau hiện có, quy trình này đã được phát hiện là khá kinh tế, đặc biệt là để xử lý dòng khí lớn có hàm lượng H 2 S thấp.
F. Quá trình Cataban :
Các tác nhân xúc tác được sử dụng trong quá trình này là một dung dịch nước chứa 2-4% sắt sắt chelated. Chelate có thể được sử dụng trong phạm vi rộng từ 1, 0 đến 11, 0 và phạm vi nhiệt độ từ dưới môi trường đến khoảng 130 ° C vì nó ổn định trong phạm vi đã đề cập ở trên. Trong quá trình ion sắt oxy hóa H 2 S thành lưu huỳnh nguyên tố và tự nó bị khử thành ion sắt. Đồng thời quá trình oxy hóa không khí của các ion sắt thành các ion sắt diễn ra.
Các phản ứng có thể được biểu diễn dưới dạng:
2 Fe 3+ + H 2 Siêu |> 2 Fe 2+ + S + 2 H + từ tính .. (5.57)
2 Fe 2+ + ½O 2 + H 2 O Mạnh> 2 Fe 3+ + 2 OH - Giả tính .. (5.58)
Quá trình này có thể được sử dụng đặc biệt để loại bỏ H 2 S ở nồng độ thấp nếu mục tiêu không phải là để thu hồi lưu huỳnh. Khi dòng khí có ảnh hưởng chứa oxy, sẽ không cần sục khí để oxy hóa các ion sắt.
Quy trình G. Giammarco-Vetrocoke :
Một dung dịch kali cacbonat chứa kali arsenate được sử dụng để hấp thụ H 2 S trong Quy trình Giammarco-Vetrocoke. Nó được sử dụng để loại bỏ H 2 S khỏi khí lò cốc, khí tổng hợp cũng như khí tự nhiên. Hàm lượng H 2 S của khí được xử lý có thể thấp tới 1 ppm ngay cả khi có CO 2 ở nồng độ cao và nhiệt độ hoạt động gần 150 ° C.
Để tái sinh rượu đã qua sử dụng, nó được oxy hóa bằng O 2 (không khí). Lưu huỳnh nguyên tố được sản xuất như là sản phẩm cuối cùng.
Các phản ứng hóa học diễn ra trong quá trình tái sinh hấp thụ có thể được tóm tắt như sau:
KH 2 AsO 3 + 3H 2 S -> KH 2 As S 3 + 3 H 2 O Khắc, .. (5.59)
KH 2 As S 3 + 3 KH 2 As O 4 lối đi> 3 KH 2 As O 3 S + KH 2 As O 3 trận lợi .. (5.60)
3 KH 2 Như O 3 S xông lên> 3 KH 2 Như O 3 +3 S từ tính .. (5.61)
3 KH 2 Như O 3 + 1 O 2 Mạnh Điện> 3 KH 2 Như O 4 Đầm .. (5.62)
Cơ chế và các bước phản ứng thực tế rất phức tạp và phản ứng tổng thể có thể được biểu thị bằng
3H 2 S + 1 O 2 Điêu> 3 S + 3 H 2 O từ tính .. (5.63)
Vai trò của carbonate là duy trì pH thích hợp.
