RU2245897C1 - Method of treating of process gases to remove hydrogen sulfide - Google Patents
Method of treating of process gases to remove hydrogen sulfide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2245897C1 RU2245897C1 RU2003130246/15A RU2003130246A RU2245897C1 RU 2245897 C1 RU2245897 C1 RU 2245897C1 RU 2003130246/15 A RU2003130246/15 A RU 2003130246/15A RU 2003130246 A RU2003130246 A RU 2003130246A RU 2245897 C1 RU2245897 C1 RU 2245897C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen sulfide
- gas
- gases
- absorber
- contact
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title claims abstract description 70
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 56
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 42
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 10
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 2
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 abstract description 27
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 abstract description 9
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 abstract description 9
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 abstract description 3
- 150000008044 alkali metal hydroxides Chemical class 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 150000005325 alkali earth metal hydroxides Chemical class 0.000 abstract 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 3
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 229910001860 alkaline earth metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 2
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 2
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 150000007514 bases Chemical class 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000007380 fibre production Methods 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000009854 hydrometallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 description 1
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 description 1
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- HYHCSLBZRBJJCH-UHFFFAOYSA-M sodium hydrosulfide Chemical compound [Na+].[SH-] HYHCSLBZRBJJCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 1
- 238000009489 vacuum treatment Methods 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Gas Separation By Absorption (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области очистки от сероводорода СО2-содержащих технологических газов, в частности отходящих газов производств, осуществляющих термическую обработку в восстановительной среде серусодержащих горючих полезных ископаемых (коксование и газификация углей и др.).The invention relates to the field of purification from hydrogen sulfide of CO 2 -containing process gases, in particular off-gas from plants producing heat treatment in a reducing medium of sulfur-containing combustible minerals (coking and gasification of coal, etc.).
Известны способы очистки СО2-содержащих технологических газов от сероводорода путем контакта газов с водными растворами основных соединений - гидроксида железа (+3), соды, аминов (J.H.Currey. Iron Steel Eng. 72, 10, 1995, Р.10; З.Р.Исмагилов, М.А.Керженцев, С.Р.Хайрулин, В.В.Кузнецов. Одностадийные каталитические методы очистки кислых газов от сероводорода. Химия в интересах устойчивого развития, 7, 1999, с.376).Known methods for purification of CO 2 -containing process gases from hydrogen sulfide by contacting gases with aqueous solutions of the main compounds - iron hydroxide (+3), soda, amines (JHCurrey. Iron Steel Eng. 72, 10, 1995, P.10; Z. P Ismagilov, M. A. Kerzhentsev, S. R. Khairulin, V. V. Kuznetsov. One-stage catalytic methods for the purification of acid gases from hydrogen sulfide. Chemistry for Sustainable Development, 7, 1999, p. 376).
Известен способ очистки от сероводорода газов коксохимических производств, являющийся одновременно прототипом предлагаемого изобретения (М.С.Литвиненко. Очистка коксового газа от сероводорода. Вакуум-карбонатный метод. Харьков. Металлургиздат, 1959). Способ включает три стадии. На первой из газа улавливают сероводород путем противоточного контакта с 5%-ным водным раствором Na2CО3 в оросительной башне-абсорбере при расходе абсорбента 2-4 дм3 на 1 м3 газа, продолжительности пребывания газа в зоне абсорбции башни 3 секунды и температуре 30-45°С. При содержании сероводорода в исходном газе 19-20 г/м3 (около 1,3 об.%) степень извлечения Н2S в абсорбент составляет 83,5-93,2%, а содержание Н2S в абсорбенте достигает 5,4-9,9 г/дм3. Вместе с сероводородом в абсорбент частично извлекается сопутствующий ему диоксид углерода; степень его извлечения из газа в описанных условиях составляет 3-4% при исходном содержании около 60 г/м3 (3 об.%). На второй стадии насыщенный сероводородом абсорбент подвергают вакуумной обработке при разрежении 595-645 мм рт. ст. и температуре 60-84°С. В процессе этой обработки поглощенный сероводород на 98% переходит в газовую фазу. В нее переходят также сопутствующие H2S компоненты. В результате газовая фаза имеет состав, об.%: H2S 83,5-86; СО2 10,3-10,8; HCN 1,55-2,56; воздух 1,65-3,60. На третьей стадии получаемый богатый сероводородный газ перерабатывают на серную кислоту или элементарную серу известными методами.A known method of purification of hydrogen sulfide gases of coke production, which is simultaneously the prototype of the invention (M. S. Litvinenko. Purification of coke oven gas from hydrogen sulfide. Vacuum-carbonate method. Kharkov. Metallurgizdat, 1959). The method includes three stages. On the first of the gas, hydrogen sulfide is captured by countercurrent contact with a 5% aqueous solution of Na 2 CO 3 in an irrigation absorber tower at an absorbent flow rate of 2-4 dm 3 per 1 m 3 of gas, the gas stays in the absorption zone of the tower for 3 seconds and the temperature 30-45 ° C. When the content of hydrogen sulfide in the feed gas is 19-20 g / m 3 (about 1.3 vol.%), The degree of extraction of H 2 S in the absorbent is 83.5-93.2%, and the content of H 2 S in the absorbent reaches 5.4 -9.9 g / dm 3 . Together with hydrogen sulfide, the accompanying carbon dioxide is partially extracted into the absorbent; the degree of its extraction from gas under the described conditions is 3-4% with an initial content of about 60 g / m 3 (3 vol.%). In the second stage, the absorbent saturated with hydrogen sulfide is subjected to vacuum treatment at a vacuum of 595-645 mm RT. Art. and a temperature of 60-84 ° C. During this treatment, the absorbed hydrogen sulfide 98% goes into the gas phase. Concomitant H 2 S components also pass into it. As a result, the gas phase has a composition, vol.%: H 2 S 83.5-86; CO 2 10.3-10.8; HCN 1.55-2.56; air 1.65-3.60. In the third stage, the resulting rich hydrogen sulfide gas is processed into sulfuric acid or elemental sulfur by known methods.
Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:
- низкая степень очистки газов от сероводорода;- low degree of purification of gases from hydrogen sulfide;
- многостадийность технологического процесса.- multi-stage process.
В основу изобретения поставлены технические задачи повышения степени очистки газов от сероводорода и упрощения технологической и аппаратурной схем очистки.The basis of the invention is the technical task of increasing the degree of purification of gases from hydrogen sulfide and simplifying the technological and equipment purification schemes.
Для решения поставленных задач в известном способе очистки технологических газов от сероводорода, включающем противоточный контакт газов с жидким основным поглотителем, абсорбцию сероводорода поглотителем, отделение сероводорода от сопутствующего диоксида углерода и перевод сероводорода в утилизируемые продукты, согласно изобретению в качестве поглотителя используют водные растворы или суспензии гидроксидов или оксидов щелочных или щелочноземельных металлов, а сероводород отделяют от диоксида углерода на стадии контакта газов с поглотителем, извлекая ими лишь сероводород, за счет проведения контакта в вихревых камерах с вращающимся газожидкостным слоем при продолжительности пребывания газов в слое от 0,001 до 0,1 сек.To solve the problems in the known method of purification of process gases from hydrogen sulfide, including countercurrent contact of gases with a liquid primary absorber, absorption of hydrogen sulfide by an absorber, separation of hydrogen sulfide from associated carbon dioxide and conversion of hydrogen sulfide to utilized products, according to the invention, aqueous solutions or hydroxide suspensions are used as an absorber or oxides of alkali or alkaline earth metals, and hydrogen sulfide is separated from carbon dioxide at the stage of gas contact with absorber, removing only hydrogen sulfide by them, due to contact in the vortex chambers with a rotating gas-liquid layer with a residence time of gases in the layer from 0.001 to 0.1 sec.
Поставленная техническая задача повышения степени очистки газов от сероводорода решается благодаря переходу к более активным поглотителям и снижению времени пребывания газов в зоне контакта до величины, недостаточной для перехода диоксида углерода из газовой фазы в жидкую, но превышающей время поглощения сероводорода, что достигается интенсификацией контакта газов с поглотителями, а именно проведением контакта в вихревых камерах с вращающимся газожидкостным слоем.The stated technical problem of increasing the degree of gas purification from hydrogen sulfide is solved by switching to more active absorbers and reducing the residence time of gases in the contact zone to a value insufficient for the transition of carbon dioxide from the gas phase to liquid, but exceeding the absorption time of hydrogen sulfide, which is achieved by intensifying the contact of gases with absorbers, namely, conducting contact in the vortex chambers with a rotating gas-liquid layer.
По прототипу для очистки газов от сероводорода в качестве поглотителей используют водные растворы Na2CO3. В процессе очистки H2S переходит в поглотители по реакции:According to the prototype for the purification of gases from hydrogen sulfide as absorbers use aqueous solutions of Na 2 CO 3 . During the cleaning process, H 2 S goes into absorbers according to the reaction:
Реакция является обратимой и при постоянной концентрации Na2CО3 смещается влево по мере накопления в поглотителе NaHCO3 и NaHS. Это препятствует глубокой очистке газов от сероводорода. Степень очистки может быть увеличена путем увеличения концентрации Nа2СО3 в поглотителе, однако при этом снижается степень отгонки H2S из поглотителя на стадии его регенерации. С учетом этих обстоятельств в прототипе выбрана компромиссная концентрация Na2CO3 (0,5 мол/дм3), при которой глубокая очистка газов от сероводорода не может быть достигнута.The reaction is reversible and, at a constant concentration of Na 2 CO 3, it shifts to the left as NaHCO 3 and NaHS accumulate in the absorber. This prevents the deep cleaning of gases from hydrogen sulfide. The degree of purification can be increased by increasing the concentration of Na 2 CO 3 in the absorber, however, the degree of H 2 S distillation from the absorber at the stage of its regeneration decreases. Given these circumstances, in the prototype a compromise concentration of Na 2 CO 3 (0.5 mol / dm 3 ) was chosen, at which a deep gas purification from hydrogen sulfide cannot be achieved.
По изобретению очистка протекает по реакциям типа:According to the invention, the purification proceeds by reactions of the type:
Эти реакции смещены вправо в гораздо большей степени, чем реакция (1), поскольку необходимые для образования H2S протоны в воде удерживаются гидроксилионами более прочно, чем протоны в NaHCO3 карбонат-ионами (рК2 Н2СО3=10,24; рК Н2О≈14 (И.М.Кольтгоф, В.А.Стенгер. Объемный анализ, т.1. Госхимиздат, 1950, с.23, 307). В результате при использовании поглотителей на основе гидроксидов (оксидов) щелочных или щелочноземельных металлов в сравнимых условиях достигают более полной очистки газов от сероводорода и более полного насыщения поглотителей сероводородом, чем в случае содовых поглотителей.These reactions are shifted to the right to a much greater extent than reaction (1), since the protons necessary for the formation of H 2 S in water are held more strongly by hydroxylions than the protons in NaHCO 3 by carbonate ions (pK 2 H 2 CO 3 = 10.24; pK Н 2 О≈14 (I.M. Koltgof, V.A. Stenger. Volumetric analysis, v.1. Goskhimizdat, 1950, p.23, 307). As a result, when using absorbers based on alkali hydroxides (oxides) or alkaline earth metals under comparable conditions achieve a more complete purification of gases from hydrogen sulfide and more complete saturation of the absorbers with hydrogen sulfide than in the case of soda absorbers.
Однако использование для очистки газов от сероводорода упомянутых поглотителей в условиях по прототипу - продолжительность пребывания газов в зоне контакта (τконт) не менее 3 секунд - практически невозможно из-за мешающего влияния диоксида углерода. Содержание СО2 в подлежащих очистке газах обычно находится на уровне не ниже 3 об.%, что выше содержания H2S (0,1-1 об.%). В этих условиях СO2 интенсивно улавливается гидроксидными (оксидными) поглотителями, что резко ухудшает показатели очистки газов от сероводорода, снижая степень очистки, уровень насыщения поглотителей сероводородом и увеличивая расход гидроксидов (оксидов).However, the use of the aforementioned absorbers for gas purification from hydrogen sulfide under the conditions of the prototype — the residence time of gases in the contact zone (τ cont ) for at least 3 seconds — is practically impossible due to the interfering effect of carbon dioxide. The content of CO 2 in the gases to be cleaned is usually at least 3 vol.%, Which is higher than the content of H 2 S (0.1-1 vol.%). Under these conditions, CO 2 is intensively captured by hydroxide (oxide) absorbers, which sharply worsens the performance of gas purification from hydrogen sulfide, reducing the degree of purification, the level of saturation of the absorbers with hydrogen sulfide and increasing the consumption of hydroxides (oxides).
Мешающее влияние СО2 по изобретению устраняют, проводя контакт очищаемых газов с поглотителями при величине τконт, меньшей времени установления равновесий гидратации СО2 (τгидр):The disturbing effect of CO 2 according to the invention is eliminated by contacting the gases to be cleaned with absorbers at a value of τ cont , less than the time of establishing equilibrium of hydration of CO 2 (τ hydr ):
В чистой воде величина τгидр составляет 20-60 с (М.С.Литвиненко. Очистка коксового газа от сероводорода. Вакуум-карбонатный метод. Харьков. Металлургиздат, 1959, с.108). В присутствии основных соединений, в частности гидроксидов (оксидов) щелочных и щелочноземельных металлов, протекает реакция связывания (нейтрализации) протонов реакций (6), (7) гидроксидами (оксидами) в воду, что приводит к сдвигу равновесий вправо. Степень сдвига возрастает с ростом основности гидроксидов (оксидов). По изобретению величина τконт не превышает 0,1 с. В соответствии с результатами, описанными в примерах, это практически исключает переход СО2 из газовой фазы в жидкую.In pure water, the value of τ hydr is 20-60 s (M.S. Litvinenko. Purification of coke oven gas from hydrogen sulfide. Vacuum-carbonate method. Kharkov. Metallurgizdat, 1959, p. 108). In the presence of basic compounds, in particular alkali and alkaline earth metal hydroxides (oxides), the reaction protons are bonded (neutralized) of reactions (6), (7) with hydroxides (oxides) into water, which leads to a shift of equilibria to the right. The degree of shear increases with increasing basicity of hydroxides (oxides). According to the invention, the value of τ cont does not exceed 0.1 s. In accordance with the results described in the examples, this virtually eliminates the transition of CO 2 from the gas phase to the liquid.
Уменьшение величины τконт в сравнимых условиях должно приводить к снижению степени извлечения сероводорода. Это снижение по изобретению компенсируется интенсификацией контакта газов с поглотителями, а именно проведением контакта в вихревых камерах с вращающимся газожидкостным слоем (Патент РФ №2084269, В 01 D 47/06, 1993). Такой слой характеризуется большой удельной межфазной поверхностью, обусловленной высокой дисперсностью и плотным расположением капель жидкости, высокой скоростью обновления поверхности контакта, связанной с каскадным процессом дробления/слияния капель, и однородностью микроструктуры, связанной с цикличностью движения слоя. Все это вместе определяет высокую эффективность контакта газа и жидкости, в частности, высокую скорость массопередачи. Для низкомолекулярных газов типа сероводорода значения объемного коэффициента массопередачи в газовой фазе составляют 103-104 1/с. Это означает, что характерное время захвата молекул сероводорода из газа межфазной поверхностью не превышает 10-4-10-3 с. В отличие от диоксида углерода, поглощение которого лимитируется реакциями гидратации (4)-(7), для сероводорода все реакции на межфазной границе и в жидкой фазе для выбранных по изобретению поглотителей являются быстрыми. Описанные ниже примеры показывают, что продолжительность контакта порядка 10-3 c является достаточной для процесса поглощения сероводорода в целом. Таким образом при проведении контакта газов, содержащих H2S и СО2, с растворами гидроксидов (оксидов) щелочных и щелочноземельных металлов во вращающемся газожидкостном слое существует интервал времен контакта 10-3-10-1 с, в котором обеспечивается селективное извлечение лишь сероводорода.A decrease in the value of τ cont under comparable conditions should lead to a decrease in the degree of extraction of hydrogen sulfide. This decrease according to the invention is compensated by the intensification of the contact of the gases with the absorbers, namely, the contact in the vortex chambers with a rotating gas-liquid layer (RF Patent No. 2084269, 01 D 47/06, 1993). Such a layer is characterized by a large specific interfacial surface, due to the high dispersion and dense arrangement of liquid droplets, a high rate of updating of the contact surface associated with a cascade process of crushing / merging of the droplets, and the uniformity of the microstructure associated with the cyclical motion of the layer. All this together determines the high efficiency of gas and liquid contact, in particular, the high mass transfer rate. For low molecular weight gases such as hydrogen sulfide, the values of the volumetric mass transfer coefficient in the gas phase are 10 3 -10 4 1 / s. This means that the characteristic time for the capture of hydrogen sulfide molecules from gas by the interphase surface does not exceed 10 -4 -10 -3 s. Unlike carbon dioxide, the absorption of which is limited by hydration reactions (4) - (7), for hydrogen sulfide, all reactions at the interface and in the liquid phase for the absorbers selected according to the invention are fast. The examples described below show that a contact time of the order of 10 −3 s is sufficient for the process of absorption of hydrogen sulfide as a whole. Thus, when gases containing H 2 S and CO 2 are in contact with solutions of alkali and alkaline earth metal hydroxides (oxides) in a rotating gas-liquid layer, there is a contact time interval of 10 -3 -10 -1 -1 s, in which selective extraction of only hydrogen sulfide is ensured.
Решение технической задачи упрощения технологической и аппаратурной схем очистки газов от сероводорода по изобретению достигается путем снижения массогабаритных характеристик абсорберов (за счет снижения времени контакта) и ликвидации стадий вакуумной отгонки сероводорода из насыщенного поглотителя и переработки обогащенного при вакуумной отгонке газа на серную кислоту или элементарную серу. В результате вместо трех стадий процесса очистки газов от H2S и перевода его в утилизируемую форму согласно изобретению остается лишь одна стадия - извлечение сероводорода из газов поглотителями с одновременным их насыщением.The solution to the technical problem of simplifying the technological and apparatus circuits for cleaning gas from hydrogen sulfide according to the invention is achieved by reducing the mass and size characteristics of absorbers (by reducing contact time) and eliminating the stages of vacuum distillation of hydrogen sulfide from a saturated absorber and processing the gas enriched during vacuum distillation into sulfuric acid or elemental sulfur. As a result, instead of the three stages of the process of purifying gases from H 2 S and converting it into a utilizable form according to the invention, there remains only one stage - the extraction of hydrogen sulfide from gases by absorbers with their saturation.
Образующиеся по предлагаемому способу конечные продукты - растворы бисульфидов щелочных (щелочноземельных) металлов - могут быть использованы в качестве сульфидизаторов в гидрометаллургических процессах, в частности, при флотационном обогащении руд, а также в других традиционных областях применения (производство искусственного волокна, кожевенная промышленность и др.).The final products formed by the proposed method — solutions of alkali (alkaline earth) metal bisulfides — can be used as sulfidizing agents in hydrometallurgical processes, in particular, in flotation processing of ores, as well as in other traditional applications (artificial fiber production, leather industry, etc. )
Сущность изобретения иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.
Пример 1.Example 1
Три вихревых камеры (ВК) с вращающимся газожидкостным слоем производительностью по 5 м3 газа в минуту с продолжительностью пребывания газа в зоне контакта каждой вихревой камеры (вращающемся слое ВС) 0,1 секунды соединяют последовательно в соответствии со схемой. Схема предусматривает последовательное противоточное пропускание подлежащего очистке газа через ВК 1-2-3 и поглотителя через ВК 3-2-1. Кроме противотока в схеме реализуют рециркуляцию поглотителя через каждую ВК с помощью промежуточных баков Б1-3. Постоянный по времени и одинаковый для всех ступеней контакта проток поглотителя обеспечивают поддержанием постоянного уровня жидкости в Б1-3. В соответствии со схемой на выходе из ВК3 получают очищенный от H2S газ, который сбрасывают в атмосферу. В бак Б3 подают свежий поглотитель, на выходе из Б1 получают насыщенный сероводородом поглотитель.Three vortex chambers (VK) with a rotating gas-liquid layer with a capacity of 5 m 3 gas per minute with a gas stay in the contact zone of each vortex chamber (rotating BC layer) for 0.1 seconds are connected in series in accordance with the diagram. The scheme provides sequential countercurrent transmission of the gas to be cleaned through VK 1-2-3 and an absorber through VK 3-2-1. In addition to the counterflow, the absorber is recycled in the circuit through each VK using intermediate tanks B1-3. Constant in time and identical for all contact stages, the absorber duct ensures that the liquid level in B1-3 is constant. In accordance with the scheme, at the outlet of VK3, a gas purified from H 2 S is obtained, which is discharged into the atmosphere. Fresh absorber is supplied to tank B3, and an absorber saturated with hydrogen sulfide is obtained at the exit from B1.
Для очистки используют искусственную газовую смесь, содержащую, об.%: Н2S - 0,2; СО2 - 3; воздух - остальное. Смесь готовят дозированной подачей Н2S и СO2 из отдельных баллонов в поток воздуха, поступающий в ВК1. В качестве поглотителя используют водную суспензию гидроксида кальция Са(ОН)2 с исходным содержанием 3 мол/дм
Очистку проводят с непрерывным йодометрическим контролем содержания H2S в газовой смеси на выходе из ВК3. Процесс продолжают до стабилизации состава поглотителя в Б1-3. Систему останавливают, йодометрически определяют содержание H2S в жидкой части содержимого бака Б1 и комплексометрически - содержание кальция в ней.The purification is carried out with continuous iodometric control of the content of H 2 S in the gas mixture at the outlet of VK3. The process continues until the stabilization of the composition of the absorber in B1-3. The system is stopped, the content of H 2 S in the liquid part of the contents of tank B1 is determined iodometrically and the calcium content in it is complexometric.
Согласно полученным результатам газ после очистки на выходе из ВКЗ содержал не более 0,0015 мол/м3 H2S (не более 50 мг/м3), степень очистки составила более 98%. Содержание H2S в Б1 (на выходе из абсорбера) равнялось 5,85 мол/дм3, а кальция - 2,90 мол/дм3. Это означает, что H2S поглощается в форме кислой соли Ca(HS)2, a Са(ОН)2 насыщен только этой солью, конкурентный переход в поглотитель СО2 в виде СаСО3 практически не имеет места.According to the results obtained, the gas after cleaning at the exit from the refinery contained no more than 0.0015 mol / m 3 H 2 S (no more than 50 mg / m 3 ), the degree of purification was more than 98%. The content of H 2 S in B1 (at the outlet of the absorber) was 5.85 mol / dm 3 , and calcium 2.90 mol / dm 3 . This means that H 2 S is absorbed in the form of an acid salt Ca (HS) 2, a Ca (OH) 2 saturated with this salt only, Competitors transition in the CO 2 absorber in the form of CaCO 3 has virtually no space.
Пример 2.Example 2
То же, что в примере 1, но продолжительность пребывания газовой смеси в зоне контакта каждой из вихревых камер равна 0,002 секунды. Полученные результаты по составу поглотителя на выходе аналогичны приведенным в примере 1. Степень очистки от сероводорода составляет около 97%.The same as in example 1, but the duration of the gas mixture in the contact zone of each of the vortex chambers is 0.002 seconds. The results obtained on the composition of the absorber at the outlet are similar to those shown in example 1. The degree of purification from hydrogen sulfide is about 97%.
Пример 3.Example 3
То же, что в примере 2, но число ступеней контакта равно пяти, а расход поглотителя в каждом из контуров рециркуляции - 0,5 дм3 на 1 м3 газа. Полученные результаты аналогичны приведенным в примере 2.The same as in example 2, but the number of contact steps is five, and the consumption of the absorber in each of the recirculation circuits is 0.5 dm 3 per 1 m 3 of gas. The results obtained are similar to those in example 2.
Пример 4.Example 4
То же, что в примере 3, но продолжительность пребывания газовой смеси в зоне контакта каждой из вихревых камер равна 0,001 секунды. Состав поглотителя на выходе аналогичен приведенному в примерах 1-3. Степень очистки от сероводорода - приблизительно 95%.The same as in example 3, but the duration of the stay of the gas mixture in the contact zone of each of the vortex chambers is 0.001 seconds. The composition of the absorber at the output is similar to that shown in examples 1-3. The degree of purification from hydrogen sulfide is approximately 95%.
Пример 5.Example 5
То же, что в примере 4, но в качестве поглотителя используют 6 мол водный раствор NaOH. Полученные результаты аналогичны приведенным в примере 4.Same as in example 4, but using a 6 mol aqueous NaOH solution as an absorber. The results obtained are similar to those in example 4.
Как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ позволяет повысить степень очистки газов от сероводорода и упростить схему очистки и может найти широкое применение для очистки от сероводорода СО2-содержащих технологических газов, в частности, отходящих газов производств, осуществляющих термическую обработку в восстановительной среде серусодержащих горючих полезных ископаемых (коксование и газификация углей и др.)As can be seen from the above examples, the proposed method allows to increase the degree of purification of gases from hydrogen sulfide and to simplify the purification scheme and can be widely used for purification of hydrogen sulfide from CO 2 -containing process gases, in particular, waste gases from plants that perform heat treatment in a reducing medium of sulfur-containing fuels minerals (coking and gasification of coal, etc.)
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003130246/15A RU2245897C1 (en) | 2003-10-10 | 2003-10-10 | Method of treating of process gases to remove hydrogen sulfide |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003130246/15A RU2245897C1 (en) | 2003-10-10 | 2003-10-10 | Method of treating of process gases to remove hydrogen sulfide |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2245897C1 true RU2245897C1 (en) | 2005-02-10 |
Family
ID=35208769
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003130246/15A RU2245897C1 (en) | 2003-10-10 | 2003-10-10 | Method of treating of process gases to remove hydrogen sulfide |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2245897C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2445255C2 (en) * | 2010-03-12 | 2012-03-20 | Закрытое акционерное общество Производственная компания "Лаборатория импульсной техники" (ЗАО ПК "ЛИТ") | Method of recycling hydrogen sulphide contained in gases |
RU2792383C1 (en) * | 2022-07-26 | 2023-03-21 | Александр Дмитриевич Рязановский | Method for cleaning flue gases |
-
2003
- 2003-10-10 RU RU2003130246/15A patent/RU2245897C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
М.С.ЛИТВИНЕНКО, Очистка коксового газа от сероводорода, Вакуум-карбонатный метод, Харьков, Металлургиздат, 1959, с.108. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2445255C2 (en) * | 2010-03-12 | 2012-03-20 | Закрытое акционерное общество Производственная компания "Лаборатория импульсной техники" (ЗАО ПК "ЛИТ") | Method of recycling hydrogen sulphide contained in gases |
RU2792383C1 (en) * | 2022-07-26 | 2023-03-21 | Александр Дмитриевич Рязановский | Method for cleaning flue gases |
RU2824351C1 (en) * | 2023-11-08 | 2024-08-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" | Method of cleaning gas from hydrogen sulphide |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110732227B (en) | Method and device for treating acid gas | |
RU2241527C2 (en) | Gas desulfurization process | |
CN102225816B (en) | Method for recovering secondary salts from desulfurization liquid and recycling desulfurization liquid | |
US4491461A (en) | Method of desulfurization of flue gases | |
US4820391A (en) | Exhaust gas clean up process | |
CN113856441B (en) | Ammonia desulfurization method and ammonia desulfurization apparatus | |
AU2013257463B2 (en) | A method of recovering sulfur dioxide and heavy metals from metallurgical flue gas | |
US3944649A (en) | Multistage process for removing sulfur dioxide from stack gases | |
EA026535B1 (en) | Method for removing impurities from flue gas condensate | |
US3883639A (en) | Method of removing sulfur-containing gases from waste gas | |
CN105505480A (en) | Desulfurization purification system applicable to coke oven gas | |
EP1089939A1 (en) | Method of processing sulfur-containing materials derived from flue gas desulfurization or other sources | |
CN1895741A (en) | Preparation of dense alkali by flue gas and method for removing sulfur dioxide | |
CN105441140A (en) | Coke oven gas purifying system | |
RU2245897C1 (en) | Method of treating of process gases to remove hydrogen sulfide | |
CN111792651B (en) | Device and method for preparing sulfite | |
US4021202A (en) | Apparatus for removing sulfur dioxide from stack gases | |
CN218944751U (en) | Coal-fired flue gas treatment system | |
US5215728A (en) | Method and apparatus for removal of h2s from a process gas, including thiosulfate and/or cyanide salt decomposition | |
CN105542873A (en) | A purification process system for coke oven gas | |
US4937057A (en) | Method for removing sulphur in elemental form from gases containing sulphur dioxide or sulphur dioxide and hydrogen sulphide | |
CN105567341A (en) | Wet purification apparatus for coke oven gas | |
CN1351898A (en) | Process for treating waste gas containing SO2 | |
EA010000B1 (en) | Improved configurations for removing sulphur and method for treating effluent gas | |
CN111097273B (en) | Method and device for treating FCC (fluid catalytic cracking) regenerated flue gas |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051011 |