Способ регенерации отработанного поглотителя сероорганических соединений на основе оксида цинка

 

Использование: в технологии регенерации поглотителей на основе цинка, для очистки газов от сероорганических соединений, на родственных предприятиях с целью утилизации сернистого газа, расширения области применения отработанного поглотителя как пигмента, наполнителя и др. Сущность изобретения: способ регенерации поглотителя окислением сульфида цинка кислородом воздуха в токе азота с воздухом позволяет увеличить степень окисления сульфида цинка до окиси цинка, расширить область применения отработанного поглотителя и утилизировать сернистый газ за счет проведения процесса в две стадии. На первой стадии регенерацию проводят при 260 - 300^oС в токе азота с расходом 30 - 20 ч^-1, на второй - при 800 - 300^oС в токе воздуха с расходом 400 - 500 ч^-1. 2 табл.

Изобретение относится к технологии регенерации поглотителя на основе окиси цинка, применяемого для очистки газов от сероорганических соединений.

Известен способ регенерации поглотителя, согласно которому ведут окисление сульфида цинка кислородом воздуха при 500-550^оС в токе азота с воздухом (начальная концентрация кислорода в смеси 0,5%) при скорости дутья 1000-2000 ч^-1.

Недостатками известного способа являются низкая степень окисления сульфида цинка, затруднена утилизация сернистого ангидрида при регенерации, ограничена область применения отработанного поглотителя.

Устранить указанные недостатки путем повышения температуры регенерации и замены азотовоздушной смеси на воздух невозможно, так как наблюдаются взрывные реакции, что создает опасные условия при регенерации.

Цель изобретения увеличение степени окисления сульфида цинка до окиси цинка, обеспечение условий для утилизации газа регенерации в производстве серной кислоты, расширение области применения отработанного поглотителя.

Цель достигается тем, что перед утилизацией отработанного поглотителя проводят регенерацию в две стадии на первой стадии регенерацию ведут путем нагрева поглотителя до 260-300^оС в токе азота с расходом 30-20 ч^-1, на второй стадии регенерацию ведут при 600-800^оС, в токе воздуха с расходом 400-500 ч^-1.

Подобранный режим регенерации на первой стадии обеспечивает полное устранение взрывных реакций окисления продуктов десорбции при регенерации, на второй стадии достигается более глубокое окисление сульфида цинка до окиси цинка, а замена азотовоздушной смеси на воздух и подбор количества дутья обеспечивает получение состава газа регенерации, близкого по составу и концентрации технологическому газу производства серной кислоты, что устраняет ограничения при его утилизации. Этим обеспечивается предлагаемое количество воздуха на вторую стадию.

П р и м е р 1. Отработанный поглотитель на основе окиси цинка (ГИАП-10), применявшийся для тонкой очистки природного газа от сероорганических соединений в цехах по производству аммиака, в количестве 100 г помещают в трубку из кварцевого стекла диаметром 20 мм и нагревают в трубчатой печи до 260^оС в токе азота с расходом 30 ч^-1. При достижении заданной температуры отходящий газ анализируют на хроматографе с пламенно-ионизационным детектором. Результаты анализа приведены в табл.2.

После выполнения анализа подачу азота прекращают, поглотитель нагревают до 600^оС в токе воздуха с расходом 400 ч^-1. При достижении заданной температуры отходящий газ анализируют на хроматографе. Результаты анализа газа приведены в табл. 2.

Поглотитель охлаждают и анализируют его состав. Результаты анализа приведены в табл.1.

Отработанный поглотитель ГИАП-10 ТУ 113-03-2002-86 перед регенерацией имел следующий состав, мас. Окись цинка 57,8 Сульфид цинка 33,47 Хлориды в пересчете на хлор 0,01 Остаток, нерастворимый в соляной кислоте 3,54 Органические соединения в пересчете на углерод 5,18 Металлический цинк Отсутствует Соединения свинца То же Соединения мышьяка -"- П р и м е р 2. Аналогично примеру 1. Температура поглотителя на первой стадии 280^оС; расход азота 25 ч^-1; температура поглотителя на второй стадии 700^оС, расход воздуха 450 ч^-1. Результаты анализов регенерированного поглотителя и отходящего газа приведены в табл. 1 и 2.

П р и м е р 3. Аналогично примеру 1. Температура поглотителя на первой стадии 300^оС; расход азота 20 ч^-1; температура поглотителя на второй стадии 800^оС; расход воздуха 500 ч^-1.

Результаты анализов приведены в табл. 1 и 2.

П р и м е р 4. Аналогично примеру 1. Температура поглотителя на первой стадии 260^оС; расход азота 20 ч^-1; температура на второй стадии 800^оС; расход воздуха 500 ч^-1. Результаты анализов приведены в табл. 1 и 2.

П р и м е р 5. Аналогично примеру 1. Температура поглотителя на первой стадии 300^оС; расход азота 30 ч^-1; температура на второй стадии 600^оС; расход воздуха 400 ч^-1. Результаты анализов приведены в табл. 1 и 2.

П р и м е р 6 (прототип). Аналогично примеру 1. Нагрев поглотителя в токе азота с воздухом до температуры 550^оС; расход азота с воздухом 2000 ч^-1; начальная концентрация кислорода в смеси 0,5 об. Результаты анализов регенерируемого поглотителя и отходящего газа приведены в табл. 1 и 2.

П р и м е р 7 (контрольный). Аналогично примеру 1. Нагрев поглотителя проводят в токе воздуха в одну стадию до 800^оС. При 600-800^оС наблюдаются взрывные реакции.

П р и м е р 8 (контрольный). Аналогично примеру 1. Нагрев поглотителя в токе азота с воздухом (концентрация кислорода в смеси 0,5 об.) до 800^оС; расход азота с воздухом 2000 ч^-1. Концентрация ZnO в регенерированном поглотителя не превышала 80 мас.

Как видно из примеров, использование предлагаемого способа позволяет увеличить содержание ZnO в регенерированном катализаторе до 95,0-99,6 мас. (табл.1 примеры 1-5) по сравнению с прототипом 75,6 мас. (табл.1, пример 6). В результате регенерированный отработанный поглотитель ГИАП-10 соответствует требованиям ГОСТ 202-84 на цинковые белила.

Краска, полученная на основе регенерированного поглотителя, по качеству не уступает краске, полученной на основе товарных цинковых белил.

Попытка достичь глубины регенерации до содержания в поглотителе ZnO не менее 95,0 мас. путем поднятия температуры в известном способе до 800^оС не приводит к желаемому результату, так как содержание ZnO в регенерированном поглотителе не превышает 80 мас. (пример 8).

Если же заменить смесь азота с воздухом на воздух и поднять температуру регенерации до 800^оС, то при 600-800^оС наблюдаются взрывные реакции, что создает опасные условия при регенерации.

Как видно из примеров, ведение первой стадии регенерации в токе азота полностью устраняет взрывные реакции, отходящих газов образуется меньше и они менее загрязнены, чем в прототипе, следовательно облегчается их утилизация (табл.2, примеры 1-5).

Окончательная регенерация на второй ступени при 600-800^оС в токе воздуха с расходом 400-500 ч^-1 обеспечивает не только глубину регенерации поглотителя до содержания окиси цинка не менее 95,0 мас. но и состав отходящих газов (табл.2, примеры 1-5) приближается к составу технологического газа в производстве серной кислоты (содержание SO₂ 9,2-11,2 об.).

Формула изобретения

СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННОГО ПОГЛОТИТЕЛЯ СЕРООРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ НА ОСНОВЕ ОКСИДА ЦИНКА, включающий окисление сульфида цинка кислородом в токе азотно-воздушной смеси, отличающийся тем, что окисление осуществляют в две стадии, на первой из них при 260 300^oС в токе азота с расходом 20 30 ч^-1, а на второй при 600 800^oС в токе воздуха с расходом 400 500 ч^-1.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2