Способ очистки коксового газа от сероводорода

 

Изобретение относится к очистке коксового газа от сероводорода с применением в качестве поглотителя щелочного раствора, например соды или поташа, в котором может присутствовать переносчик кислорода. Циркулирующий в системе абсорбции или выводимый на переработку раствор после контакта с очищаемым газом вначале выдерживают в течение 0,5-5 ч при 60-120°С, а затем подвергают термической обработке в распыленном состоянии посредством инжектирования восстановительным газом в продукты неполного сгорания, причем перед выводом из системы реакционных продуктов их охлаждают холодным восстановительным газом или водяным паром до 600-750°С. Способ позволяет предотвратить преждевременное разрушение футеровки реактора за счет ускорения процесса восстановления нерегенерируемых солей активным водородом, образовавшимся при разложении формиатов в процессе термообработки раствора. Кроме того, достигается высокая степень превращения солей с образованием соды или поташа, возвращаемого в виде раствора в оборотный цикл. 4 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1494946 A 1 цц 4 В 01 D 53/!4

ЦЩЦР3., щт(щ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г .)Ill

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4ь сй

° М

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4258745/23-26 (22) 07.04.87

446) 23.07.89. Бюл. У 27 (71) Украинский научно-исследовательский углехимическии институт (72) В.В. Марков (53) 66.074.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 778755, кл. В О1 D 53/14, 1978. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ КОКСОВОГО ГАЗА

ОТ СЕРОВОДОРОДА (57) Изобретение относится к очистке коксового газа от сероводорода с применением в качестве поглотителя щелочного раствора, например соды или поташа, в котором может присутствовать переносчик кислорода. циркулирующий в системе абсорбции или выводимый на переработку раствор после контакта с очищаемым газом вначале

Изобретение относится к очистке газов от сероводорода и цианистого водорода и может быть использовано коксохимической и других отраслях промьппленйости.

Целью изобретен.;я является понижение KOpp03HOHYJY, агрессивной среды при термич ской обработке и повм шение степени восстановления солей.

Пример 1 . Коксовый газ в количестве 60 тыс.м /ч с содержанием

Н S -15 г/м и HCN 1,2 г/м промывают содовым раствором окситиомышья ковых солей по известной технологии.

2 выдерживают в течение 0,5-5 ч при

60-120 С, а затем подвергают термической обработке в распыленном сос тоянии посредством инжектирования восстановительным газом в продукты неполного сгорания, причем перед выводом иэ системы реакционных продуктов их охлаждают холодным восстановительным газом или водяным паром до 600-750 С. Способ позволяет предотвратить преждевременное разрушение футеровки реактора за счет ускорения процесса восстановления нерегенерируемых солей активным водородом, образовавшимся при разложении формиатов в процессе термообработки раствора. Кроме того, достигается высокая степень превращения солей с образованием соды или поташа, возвращаемого в виде раствора в оборотный цикл. 4 табл.

В поглотительном растворе в процессе очистки газа накапливаются балластные соли .до концентрации, г/л:

08 Na

Na гС03

Для поддержания постоянного состава из цикла непрерывно

3 выводят 2 м /ч поглотительного раст-! вора и после осаждения мьппьяка изФ . вестным способом раопыляют его двойным инжектированием в продукты горения коксового газа с коэффициентом расхода воздуха d = 0,7. Температуру смеси после распыления поддер3 149494 живают в пределах 900-950 С, а затем охлаждают смешением с частью исходного коксового газа с целью снижения температуры до 750 С. Полученную смесь газов орошают промывным раствором, избыток которого в количестве 3 м /н выводят и возвращают в цикл очистки газа от сероводорода, а реакционные газы отводят в общий 19 поток коксового газа перед стадией иэ. влечения сероводорода. Раствор, выводимый из цикла термической обработки, имеет состав, г/л: Na>CO<"

108,7, Na

7,6, Ба. ЯО 3,2.

Сера элементарная в реакционных газах отсутствует..

Пример 2. Коксовый газ в ко- 20 личестве 60 тыс. м /ч с содержанием

Н Я 15 г/м и HCN 1,2 г/мз промывают, как и в предыдущем примере, раствором окситиомышьяковых солей и выводят иэ цикла на термическую об- 25 работку 2 м З/ч раствора, который контактируют с исходным коксовым газом перед извлечением сероводорода в цикле: абсорбер, - подогреватель буферная емкость — насос — холодиль- 30 иик — абсорбер. В буферной емкости раствор выдерживают 1 ч при 90 С. В результате такой обработки ца тер мическую переработку в восстановительной среде выводят 2 м /ч раство3 ра состава, г/л: NagCOg 30; Na S О з

160, NaCNS 77,5, HCOONa 25,6, Na

Этот раствор распыляют двойным инжектнрованием в реактор и далее обрабатывают, как описано в примере 1 и получают 3 м /ч раствора состава, г/л: На СОз 107; NagS 382;

БаСМЯ 1,2; НааЯ Оз 1,8; Na

В реакционных газах элементарная сера отсутствует. Степень восстанов45 ления компонентов в обоих случаях составляет,X:

Без выдержки С выдержкой раствора в раствора в буферной буферной 50 емкости емкости

NaCNS 97 97,5 а Я,Оз 92 9 98,3

На ЯО 76 91 что значительно выше, чем в иэвест- 55 ноя способе.

40 где 1,36 — коэффициент пересчета

Na

Пример 3 Коксовый газ в количестве 60 тыс. м /ч с содержанием S сероводорода 18 г/мз н HCN 1,8 r/ з промывают в противоточных насадочных абсорберах раствором соды или поташа при этом в растворе накапливаются балластные соли, г/л: HCOONa 100

NaCNS 120; Na+ НагЯО

Na

Для поддержания постоянного солевого состава выводят 0,5 м /ч отработанного раствора. его упаривают под вакуумом до концентрации солей (HCOONa + БаСНЯ) 800 г/л и подвергают распылению коксовым газом в продукты неполного сгорания (a(0,8), Итоддерживая температуру после зоны смешения распыленного раствора с продуктом неполного сгорания около 950 С. Затем реакционные газы с пылью (туманом) солей охлаждают до

750 С путем смешения с холодным потоком коксового газа. Полученную смесь газов и пыли солей орошают промывочным раствором, избыток которого в количестве 0,5 мэ/ч возвращают в цикл поглотительного раствора, а редакционные газы отводят в общий поток коксового газа перед стадией извлечения сероводорода„

Раствор, выводимый нз цикла термической обработки, имеет состав, г/л:

Na CO> 148; Ja S 51,5; NaCNS 0,5; (. аИ Фз + Na SO ) 4; Na+Fe(CN) < отсутствует.

Степень регенерации соды,Е:

148 + 51 5 I 36 100 — 99 1

220

220 — ресурсы соды в отработанном растворе при IOOX-ной регенерации балластных солей.

Существенность указанных параметров температур обосновывается результатами следующих эксперкчентов .

В табл.. I приведены экспериментальные данные влияния температуры обработки смеси NaCNS u Na2ЯО в восстановительной атмосфере на степень разложения сульфата натрия н увеличения щелочности смеси (обработке подвергают смесь 90 мас.Е

NaCNS u IO мас.7 Na 504 щелочно< ть l

1494946

5 смеси после обработки пересчитывают на соду, время обработки во всех опытах 1 мин) .

Как следует из данных табл. 1, 5 скорость восстановления солей с ростом темйературы непрерывно растет, однако дальнейшее повышение тем. пературы связано с большим расходом тепла и пара и/или холодного восстановительного газа на охлаждение реакционной смеси.

»

Поглотительный раствор, выводимый на переработку после контакта с очищаемым газом, выдерживают в буферной емкости 0,5-5 ч при 60 — 120 С, после чего его подвергают термической обработке в распыпяемом состоянии.

При этой выдержке цианид натрия или калия в щелочном растворе омыляются с образованием формиатов. а Формиаты натрия или калия уже при температуре 400 С разлагаются в присутствии водяных паров с выде25 лением водорода, который в момент образования очень активен и быстро восстанавливает сульфаты и тиосульфаты, находящиеся в расплаве, О влиянии содержания формиата натрия на степень восстановления сульфата и увеличение щелочности смеси после обработки в восстановительной среде можно судить по экспериментальным данным, приведенным в табл. 2, (во всех опытах в исходной 35 смеси сульфата натрия берут 10 мас.7», а содержание формиата натрия изменяют за счет роданида, время обработки смеси во всех опытах 1 мин) .

Как следует из данных табл. 1 и

2, в присутствии формиата натрия скорость восстановления резко возрастает и заметно протекает уже при

800 С. Чем выше содержание формиата 45 натрия в смеси, тем процесс восстановления балластных солей (роданидов и сульфатов) протекает быстрее и при более низких температурах. Однако ресурсы HCN в коксовом газе и возможность его перевода в формиаты ограничены. В этой связи регулирование соотношения формиатов и других балластных солей в отработанном растворе предлагается производить температурой и временем выдерживания раствора после контакта его с исходным коксовым газом в специальной буферной емкости.

В табл ..3 приведены экспериментальные данные о влиянии температуры и времени выдерживания содового раствора NaCN на степень его омыления до формиата натрия.

Из табл. 3 следует, что повышение температуры и увеличение времени выдерживания NaCN в шелочном растворе практически пропорционально увеличивает степень омыления его до формиата.однако более 120 С температуру повышать нецелесообразно, так как необходимо будет применять повышенное давлейие, растет корроэионная активность раствора. Что касается времени выдерживания раствора при высокой температуре, то оно также ограничено технико-экономическими показателями, так как количество циркулирующего

1pacтвора значительно (3-10 л/м з газа), р значит для потока коксового газа с ,100 тыс . м /ч потребуются емкости

1объемом более 1500 м з. Кроме того, с увеличением времени вьщерживания раствора в буферной емкости при повышенной температуре растут и потери теп1ла в окружающую среду.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить скорость восстановления балластных солей до карбонатов и сульфидов за счет тонкого распыления раствора инжектированием в зону высоких температур, повышением температуры в зоне реакции и изменением состава балластных солей.

При этом исключается образование коррозионно активного расплава, который в известном способе определяет химическую активность среды и вызывает быстрый выход из строя реактора, а также существенно повышается степень восстановления сульфата натрия.

Эффективность предлагаемого способа и его преимущества перед известным приведены в табл. 4.

Формула изобретения

Способ очистки коксового газа от сероводорода, включающий его контактирование с водным раствором соды или поташа, регенерацию насыщенного раствора и рециркуляцию его на очистку, при этом часть регенерированного раствора выводят иэ цикла, подверга-. ют термической обработке в восстано-, вительной газовой среде, а образовавшиеся при этом соли — карбонаты

1494946 и сульфиды — выделяют из газовой фазы и раствор возвращают на очистку, отличающийся тем, что, с целью понижения агрессивности среды

5 при термической обработке и повышения степени восстановления солей, выводимый на термическую обработку поглотительный раствор после контак1 тирования с газом выщелкивают в течение 0,5-5, ч при 60-120ОС, инжектируют его холодным восстановительным газом в горячие продукты неполного сгорания топлива и образовавшуюся смесь охлаждают до 600-750 С смешением с холодным коксовым газом.

Таблица I

Степень разло кения

Ма 80г, Х

Щелоч нос ть полученной смеси солей, Е

Остаточное содержание

На БО в смеси, Х

Температура обработки, оС

1200

8,92

7,57

1,28

0,4 (11

24,3

87,2

13

43,6

96

108"

При пересчете щелочности На Я в Na

Т а б л и ц а 2

Ф

Температура обработки, оС

Еелочность

Остаточное

Степень

Содержание в исходной смеси формиата натрия, X смеси после обработки в пересчете на

Иа. С(X разложения сульфата натрия, Х содержание

Na S0< в полученной смеси, Х

Щелочность Na S в пересчете на ?,"а СО 1363, так как граммэквивалент Na S меньше.

Таблица 3

Температ омыления, oC

900

7,7

5,2

2,6

l,3

0,8

0,0

0,3

0,5

3,0

5,0

5,5

0,3

0,5

3,0

° 5,0

5,5

23

48

74

87

92

100

0,4

l,l

4,8

ll,4

12,6

0,8

1,8

5,8

l3,0

13,8

54

78

87,4

100

1494946 10

Продолжение табл.3

Таблица 4

Показатель

Значение показателя при т использовании способа известного предлагаемого

Наличие сточных вод

Выход товарной серы, Х

Расход соды на 1 т серы, кг

Содержание Иа ЯО+ в плаве после термической обработки, 7.

Содержание элементарной серы в газе после реактора, г/м "3

Степень восстановления сульфата натрия за одну ступень обработки,Ж

Наличие насадки и расплава солей

Нет

Нет

Нет .-1 00

Нет

3,8

Нет

90 (50

Нет

Есть

Составитель Е. Корниенко

Редактор И. Горная Техред А.Кравчук Корректор Л. Бескид

Заказ 41 46/4 Тираж 600 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. ° д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101

l 20

I 20

l 20

125

0,3

0,5

3,0

5,0

5,5

0,3

0,5

3,0

5,0

5,5

0,3

0,5

3,0

5,0

5,5

l,6

3,1

18, 32

1,8

6,5

21

40,8

42,1

1,9

6,7

21,6

42,4

43,2