Способ очистки газа от сероводорода

 

Изобретение относится к способам очистки газов от сероводорода и может быть использовано для очистки от сероводорода природных газов, газов нефтепереработки, хвостовых газов процесса Клауса, а также в химической, газовой и металлургической промышленности. Способ состоит в том, что газовоздушную смесь, содержащую сероводород, пропускают через карбонилсодержащее хемосорбционное волокно на основе гидразидированного полиакрилнитрила (марка ВИОН КН-1), содержащее сульфиды переходных металлов: Mn, Co, Cu, Fe и др. Способ позволяет улавливать до 1000 1500 мг/г волокна при концентрациях сероводорода в газе до 10% объемных. Время защитного действия при концентрациях сероводорода 1 3 об. и скоростях протока 3 10 л/ч при 100% степени очистки достигает 50 60 ч, что в десятки раз превышает известные. Высокая эффективность поглотителя достигается благодаря каталитическому окислению сероводорода до серы на сульфидсодержащем хемосорбционном волокне в интервале температур от + 10 до + 80°С.

Изобретение относится к поглотителям сероводорода и может быть использовано в процессах очистки от сероводорода природных газов, газов нефтепереработки, хвостовых газов процесса Клаусса, а также в химической, газовой и металлургической промышленности.

Известен способ очистки газов от сернистых соединений, в частности сероводорода, путем пропускания через ионообменный сорбент, в качестве которого используют структуpированное волокно на основе галоидсодержащих карбоцепных полимеров и алифатических аминов. Этот поглотитель обеспечивает практически 100% степень очистки при концентрации сероводорода до 0,01 г/л (или 10 г/м³) и имеет динамическую обменную емкость 40-68 мг Н₂S/г. Время работы до проскока 120 мин [1] Основной недостаток этого способа низкая эффективность очистки из-за недостаточной обменной емкости и соответственно небольшого времени защитного действия слоя адсорбента.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемoму результату является способ очистки газов от кислых примесей (в том числе сероводорода) катионитом в форме переходного металла, предварительно насыщенного аммиаком. При этом используют катионит в медной и никелевой формах. Время защитного действия достигает 140-175 мин при концентрации газа 0,5 г/м³ [2] адсорбционная емкость составляет 175 мг/г.

Предлагаемый способ позволяет повысить адсорбционную емкость и время защитного действия.

Предлагаемый способ состоит в том, что газ, содержащий сероводород, пропускают через карбонилсодержащее хемосорбционное волокно, содержащее сульфиды переходных металлов.

Предлагаемый способ отличается тем, что в качестве катионита используют карбонилсодержащее хемосорбционное волокно, содержащее сульфиды переходных металлов.

Карбонилсодержащее хемосорбционное волокно, полученное из гидразидированного полиакрилнитрила, с поверхностью 150-180 м²/г, статической обменной емкостью 5-7 мг-экв./г имеет высокую механическую и химическую устойчивость и обладает высокой проницаемостью, что обеспечивает высокие скорости сорбции. Высокая гидролитическая устойчивость обеспечивает сохранение адсорбционных свойств волокон после ста циклов сорбция-регенерация.

Карбонилсодержащее хемосорбционное волокно имеет промышленную марку ВИОН КН-1, что делает его легкодоступным и позволяет упростить технологию процесса.

В качестве сульфидов могут быть использованы сульфиды переходных металлов: меди, кобальта, марганца, железа и др.

Высокие результаты достигаются благодаря каталитическому окислению сероводорода до серы на сульфидсодержащих хемосорбционных волокнистых материалах при температурах от +10 до +80^оС.

Предлагаемый способ позволяет улавливать до 1000-1500 мг Н₂S/г волокна при концентрациях сероводорода в газе до 10% объемных. Время защитного действия при концентрации сероводорода 35-49 г/м³ (2,5-3,5 об.) достигает 50-60 ч, что в десятки раз превышает известные. Катионит может быть регенерирован 0,5%-ным раствором щелочи.

П р и м е р 1. 5 г волокна ВИОН КН-1 обрабатывают 250 мл раствора соли СоSO₄х х7H₂O (рН=4-5) с концентрацией 2,5 ˙ 10^-2 моль/л, содержание кобальта на волокне составляет при этом 72,75 мг/г. Для получения сульфида кобальта образец обрабатывают сероводородом в течение 15 мин в щелочной среде рН>10. Сульфидсодержащее волокно ВИОН КН-1, содержащее CoS, помещают в трубчатый реактор, через который пропускают смесь сероводорода с воздухом при 15^оС. Проскок сероводорода определяют по образованию сульфида меди в поглотительной склянке, помещенной на выходе из реактора (растворимость сульфида меди равна 10^-15 мг/л). При скорости протока 5 л/ч и содержании сероводорода 2,5 об. время защитного действия слоя составляет 56 ч. Степень очистки 100% Продуктом реакции является элементарная сера высокой степени чистоты.

П р и м е р 2. 5 г волокна ВИОН КН-1 обрабатывают 250 мл раствора соли MnSO₄х хH₂O с концентрацией 5,0 ˙ 10^-2 моль/л. Содержание адсорбированного иона марганца составляет 126,5 мг/г. Для получения сульфида марганца образец обрабатывают в щелочной среде рН>10 в течение 20 мин при 80^оС. При скорости протока 6,3 л/ч (5,3 об. Н₂S) время защитного действия слоя при 100% улавливании составляет 11 ч. Продукт окисления элементарная сера.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет по сравнению с прототипом в десятки раз повысить эффективность очистки газов от сероводорода, увеличить время защитного действия слоя от 120-160 мин до 50-60 ч, обеспечивая 100% степень очистки. Предлагаемый способ позволяет получить в качестве продукта окисления сероводорода элементарную серу высокой степени чистоты.

Формула изобретения

СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ СЕРОВОДОРОДА, включающий пропускание его через катионит, отличающийся тем, что в качестве катионита используют карбонилсодержащее хемосорбционное волокно, содержащее сульфид переходного металла.