Способ очистки выбросных газов металлургических производств от сероводорода

Авторы патента:

Черемисина Ольга Владимировна (RU)

Пономарева Мария Александровна (RU)

Болотов Виктор Андреевич (RU)

Баландинский Даниил Андреевич (RU)

B01J20/06 - содержащие оксиды или гидроксиды металлов, не отнесенных к рубрике B01J 20/04

B01J20/02 - содержащие неорганические материалы

B01D53/86 - каталитические способы

B01D53/74 - общие способы очистки отходящих газов; аппараты и устройства, специально предназначенные для этого (B01D 53/92 имеет преимущество)

B01D53/52 - сероводород

Владельцы патента RU 2761211:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский горный университет» (RU)

Изобретение относится к способам очистки газов от сероводорода, а именно к способам очистки газов от сероводорода с использованием железомарганцевого материала. Изобретение может быть использовано для очистки выбросных газов производств черной и цветной металлургии от сероводорода. Способ очистки выбросных газов металлургических производств от сероводорода включает пропускание газа, содержащего сероводород, через слой руды в сорбционном аппарате. В качестве руды используют железомарганцевую руду, очистку газовой смеси производят при температуре от -21 до 25 °С, скорости подачи в реакционную ячейку от 14 до 17 л/час и времени контакта фаз не более 60 секунд с получением очищенного технологического газа, который отправляют в атмосферу, и железомарганцевую руду, на поверхности которой произошло оседание элементарной серы, направляют на дальнейшую переработку. Данный способ позволяет произвести полную очистку газовой смеси за счет окисления сероводорода до элементарной серы. 2 ил., 1 табл., 2 пр.

Известен способ очистки природного газа от сероводорода (Патент РФ № 2179475, опубл. 20.02.2002), включающий очистку углеводородных газов от сероводорода и меркаптанов с использованием жидкого органического абсорбента, не смешивающегося с водой, при повышенном давлении с последующей регенерацией насыщенного абсорбента.

Основными недостатками указанного способа являются работа при высоком давлении и возможность использования сорбента только в жидком агрегатном состоянии, что спряжено с необходимостью введения дополнительных мест для хранения и использования жидкости.

Известен способ очистки отходящих газов процесса Клауса (авторское свидетельство SU № 1583350, опубл. 07.08.1990), в котором очистка технологических газов реализуется путем окисления на катализаторе при повышенной температуре.

Основными недостатками данного способа являются необходимость проведения очистки при высоких температурах 450-550°С.

Известен способ очистки газов (Патент WO №2013/187802, опубл. 19.12.2013), включающий очистку и кондиционирование воздуха от углеводородов, сероводорода, двуокиси углерода и др. с применением тепло-массобменных процессов в системе газ-жидкость. Для реализации способа применяют конденсат в качестве теплоносителя с дополнительным добавлением компонентов, для придания ему необходимых физико-химических свойств, а также используют его для насыщения паром газовой фазы.

Недостатком данного способа является необходимость добавления дополнительных компонентов, для возможности его использования в качестве теплоносителя, а также дополнительной стадии сепарации.

Известен способ комплексной подготовки углеводородного газа (патент WO № 2014/084756, опубл. 05.06.2014), который включает многостадийную очистку газов с предварительным смешением углеродного газа с со смесью газов регенерации и отходящего газа, а именно очистку от влаги, углеводородов С₅₊, меркаптанов и сероводорода.

Недостатком способа является необходимость дополнительной хемосорбционной очистки с получением органической фазы, воды и предварительного очищенного газа, который уже направляется на основную стадию очистки.

Известен процесс окисления сероводорода (патент RU № 2632014, опубл. 02.10.2017) с исходным содержанием сероводорода 0,3-15,0 об.% путем его окисления до элементарной серы при температурах 180-300 °С с применением железосодержащего катализатора в присутствии паров воды до 40 об.%. При окислении сероводорода до двуокиси серы температура процесса составляет более 350 °С и содержание водяных паров до 30 об.%.

Недостатками данного способа являются проведение процесса очистки при высоких значениях температуры 180-350 °С, необходимость использования предварительно синтезированного катализатора и использование газовой смеси с невысоким содержанием сероводорода (до 15 об.%).

Техническим результатом является очистка газовой смеси, содержащей высокие концентрации сероводорода.

Технический результат достигается тем, что в качестве руды используют железомарганцевую руду, очистку газовой смеси производят при температуре от -21 до 25 °С, скорость подачи в реакционную ячейку от 14 до 17 л/час и времени контакта фаз не более 60 секунд, с получением очищенного технологического газа, который отправляют в атмосферу и железомарганцевую руду на поверхности, которой произошло оседание элементарной серы направляю на дальнейшую переработку.

Способ поясняется следующими фигурами:

фиг. 1 - кинетические кривые сорбции сероводорода при температурах
-21, +25 и +50 °С на железомарганцевой руде;

фиг. 2 - выходные кривые сорбции сероводорода в динамическом режиме на железомарганцевой руде при температуре 25 °С.

Способ реализуется следующим образом. Газовая смесь с объемной долей сероводорода в газовой фазе более 45 %, отход металлургического производства, подается при помощи перистальтического насоса в сорбционный аппарат. Газовая смесь пропускается через слой воздушно-сухой железомарганцевой руды фракцией от 1 до 1,6 мм в сорбционном аппарате при температуре от -21 до 25 °С. Время контакта газовой смеси с железомарганцевой рудой составляет не более 60 секунд при скорости подачи в реакционную ячейку от 14 до 17 л/час. В результате получают очищенный технологический газ, который отправляют в атмосферу и железомарганцевую руду на поверхности, которой произошло оседание элементарной серы, которую направляю на дальнейшую переработку.

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1. Из термостатированной ячейки объемом 260 мл, содержащей газовую смесь с концентрацией сероводорода более 45 об.%, отбирают аликвоту газа объемом 1 мл и помещают в термостатированные химические сосуды объемом 260 мл с навесками руды. Производят измерение концентрации сероводорода в каждом сосуде через различные интервалы времени от 15 сек до 1,5 часа.

На фигуре 1 представлены кинетические зависимости сорбции газовой смеси с исходной концентрацией сероводорода 0,02 моль/л, составляющей 45 об.%, на железомарганцевой руде при температурах -21, +7, +25, +30 и +50 °С.

Значение степени извлечения составило более 99,9%. При температуре 50 °С наблюдалось нагревание образцов железомарганцевой руды. Время полной сорбции составляет не более 60 секунд. Емкость руды составила при -21 °С - 99,4 моль/кг; 7°С - 114,9 моль/кг; 25 °С - 64,1 моль/кг; 30 °С - 58,3 моль/кг; 50 °С - 71,8 моль/кг. При увеличении температуры до 30 °С наблюдается сильное нагревание системы, при температуре выше 50 °С происходит воспламенение реакционной системы, содержащей сероводород, что затрудняет использование данного способа. При температуре ниже -21 °С наблюдается конденсация газовой смеси.

Пример 2. Из реактора сероводород направляют в сорбционную колонку диаметром 8 мм и высотой 100 мм, в которую помещена навеска руды 2,0-2,15±0,05 г. Сорбционный эксперимент проводили при температурах 25 °С и скорость подачи от 10 до 25 л/час. Концентрация сероводорода в реакторе составляла более 95 об.%. Емкость железомарганцевой руды при определенных параметрах представлена в таблице. Выходные кривые сорбции сероводорода представлены на фигуре 2.

Таблица 1 - Параметры сорбции сероводорода железомарганцевой рудой в динамических условиях при 25 °С и расходе от 10 до 25 л/час

Скорость подачи, л/час	Исходная концентрация H₂S, г/л	Емкость руды, г/кг	Масса руды до насыщений, г	Масса руды после насыщения, г	Вывод
10	40,1	1,12	2,03	2,41	Не целесообразно
14	36,9	7,44	2,07	2,72
17	41,9	5,98	2,18	3,06
25	39,4	Воспламенение	Не целесообразно

Экспериментальные результаты, представленные в таблице 1, характеризуют возможность эффективной утилизации сероводорода (не менее 99,99 %) из воздушной смеси с высоким содержанием Н₂S, путем сорбции на образцах железомарганцевой руды при температурах -21 до 25 °С, скорости подачи газовой смеси в реакционную систему от 14 до 17 л/час, времени контакта фаз не более 60 сек.

Данный способ позволяет произвести полную очистку газовой смеси, за счет окисления сероводорода до элементарной серы.

Способ очистки выбросных газов металлургических производств от сероводорода, включающий пропускание газа, содержащего сероводород, через слой руды в сорбционном аппарате, отличающийся тем, что в качестве руды используют железомарганцевую руду, очистку газовой смеси производят при температуре от -21 до 25 °С, скорости подачи в реакционную ячейку от 14 до 17 л/час и времени контакта фаз не более 60 секунд с получением очищенного технологического газа, который отправляют в атмосферу, и железомарганцевую руду, на поверхности которой произошло оседание элементарной серы, направляют на дальнейшую переработку.

Группа изобретений относится к поглотителю для удаления диоксида углерода из газовых смесей, способу его приготовления, а также к способу очистки газовых смесей от диоксида углерода. Предложен поглотитель диоксида углерода, содержащий карбонат калия, нанесенный на пористую матрицу из аэрогеля диоксида циркония в количестве 71-91 мас.%, остальное-карбонат калия.

Способ получения гранулированного неорганического сорбента // 2756163

Изобретение относится к химической технологии, а именно к способу получения гранулированного неорганического сорбента, состоящего из твердого раствора оксидов титана и циркония, предназначенного для работы в высокотемпературных и агрессивных средах. Описан способ получения гранулированного неорганического сорбента, состоящего из твердого раствора оксидов титана и циркония, заключающийся в смешивании исходных компонентов, диспергировании полученной смеси в гелирующую среду, промывке образовавшихся частиц, сушке и прокаливании, отличающийся тем, что в качестве исходных компонентов используют гексахлортитановую кислоту и оксихлорид циркония в мольном соотношении Ti/Zr (0,5-0,99)/(0,01-0,5) с добавлением водного раствора поливинилового спирта до получения концентрации его в конечной смеси 50-200 г/л, перед диспергированием полученный раствор выдерживают при комнатной температуре в течение 1-7 дней, сушку гелевых частиц проводят на воздухе в течение 1-24 часов при температуре 25-80°C, а прокаливание проводят на воздухе при температуре 300-450°C.

Способ получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода на основе гидроксида циркония // 2755541

Изобретение относится к способу получения регенерируемого поглотителя диоксида углерода на основе гидроксида циркония и может быть использовано в технологии получения регенерируемых поглотителей диоксида углерода для систем концентрирования диоксида углерода, для очистки от диоксида углерода атмосферы герметичных объектов, там где необходимо получение очищенных свободных от диоксида углерода газов.

Способ переработки гидроминерального литийсодержащего сырья // 2751948

Изобретение относится к гидрометаллургии лития, в частности к сорбционному выделению лития из природных рассолов и сточных вод, технологических растворов и сточных вод различных производств. Способ включает подачу исходного литийсодержащего рассола в сорбционно-десорбционный обогатительный модуль, представляющий собой по меньшей мере одну вертикально установленную колонну, заполненную неорганическим гранулированным сорбентом, в качестве которого используют хлорсодержащий двойной гидроксид алюминия и лития.

Способ получения гётита // 2748801

Изобретение может быть использовано при получении сорбентов. Способ получения гётита включает обработку кристаллогидрата хлорида железа (III) при атмосферном давлении сверхвысокочастотными волнами мощностью 300 Вт в течение 3-4 мин.

Способ очистки от газообразных загрязнителей приточного воздуха помещений // 2747863

Изобретение относится к способам очистки от газообразных загрязнителей приточного воздуха помещений зданий, в частности очистки воздуха помещений жилых и административных зданий в различных приточных системах вентиляции зданий, в приточных клапанах зданий, находящихся вблизи с автомагистралями с высокой интенсивностью движения автотранспорта, а также в районах с повышенным загрязнением атмосферного воздуха от внешних источников выброса.

Способ синтеза отрицательно заряженного фероксигита марганца для селективного удаления ртути из воды // 2744898

Изобретение относится к области химической инженерии, в частности к технологии очистки воды твердыми адсорбентами. В частности, изобретение относится к способу синтеза абсорбирующего материала, состоящего из фазового четырехвалентного фероксигита марганца δ-Fe(1-x)MnxOOH с отрицательно заряженной поверхностью гранулы, в которой от 0,05 до 25% железа изоморфно замещено атомами марганца.

Способ получения магнитоуправляемого сорбционного материала // 2744806

Изобретение относится к способу получения магнитоуправляемого сорбционного материала, который может найти применение там, где образуются большие количества водных растворов, содержащих тяжелые металлы: в процессах обработки и нейтрализации химических стоков в гальванических производствах, в металлургии, в кожевенном производстве, органическом синтезе, производстве антикоррозионных красок и других.

Способ получения адсорбента для удаления низших сернистых соединений из жидкого углеводородного сырья // 2738720

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности. Изобретение касается способа получения адсорбента для удаления низших сернистых соединений из жидкого углеводородного сырья и включает нанесение модификатора на поверхность носителя методом пропитки.

Полимерный сорбционный композиционный материал для очистки воды от ионов тяжелых металлов и способ его получения // 2734712

Изобретение относится к области прикладной экологии, в частности к способу получения композиционного сорбента на основе полититаната калия и поливинилбутираля, предназначенного для очистки промышленных сточных вод от ионов тяжелых металлов. Предложен полимерный сорбционный композиционный материал для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов, состоящий из 50-70% мас.

Композиционный магнитосорбент для удаления нефти, нефтепродуктов и масел с поверхности воды // 2757811

Изобретение относится к области очистки промышленных сточных вод. Предложен композиционный магнитосорбент для удаления нефти, нефтепродуктов и масел с поверхности воды, представляющий собой пористую матрицу на основе шелухи целлюлозосодержащих отходов растениеводства с размерами пор 0,5-1,3 мм, характеризующийся тем, что он дополнительно содержит пыль газоочистки стальную незагрязненную с размером частиц 5-10 мкм, распределенную в шелухе как на внешней поверхности матрицы, так и в ее порах, при этом тонкоизмельченная шелуха подсолнечника составляет 35-50 мас.%, пыль газоочистки стальная незагрязненная - 25-40 мас.% и связующее парафин - 10-40 мас.%.