SU615841A3 - Способ извлечени двуокиси серы из отход щих газов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области очистки отход щих газов от двуокиси серы. Известен способ извлечени  двуокиси серы из отход щих газов путем абсорб1ШИ ее раствором сульфата алюмини  в серной кислоте с последующим контактированием насыщенногоI абсорбента с серо водородом. Образующуюс  при этом серу отдел ют фильтрацией, а абсорбент возвра щают в голову процесса f i . Недостатком известного способа  вл етс  образование побочных продуктов, например тиосульфата , политионата, которые привод т к потере серы. Кроме того, наличие кислоты в абсорбенте оказывает силь ное корродирующее действие ,на аппаратуру . С -целые уменьшени  потерь серы пред ложен способ, в котором в качестве абсорбента используют раствор фосфата щелочного металла с соотношением щелочного металла к фосфату от 1:1 до с концентрацией 0,5-2 моль/л и абсорбцию ведут при 20-94°С и рН 2,5-5. При этом на стадию контактировани  аосорбента с сероводородом последний подают с избытком 1-ЗО% от стехиометрического . По предложенному способу в качестве фосфатных солей могут быть использованы фосфорнокислый калий, литий, рубидий, фосфаты цези , фторофосфаты натри , тиофосфаты натри  или их смесь. Термин фосфат щелочного металла в данном способе включает не только ортофосфаты, но также пирофосфаты, полифосфаты, тиофосфаты и фторофосфаты. По предложенному способу возможна очистка газов от 50 широком диапазоне концентраций, т.е. от 0,1-15% до 1О-50 ч./мин. Процесс осуществл ют следующим образом. Отход щий из реактора типа Клаус газ подают в абсорбционную зону, где контактируют его с водным раствором , содержащим фосфат щелочного металла при рН 2,5-5, предпочтительно 3-4, и при температуре 2О-94 С. Соотношение щелочной металл: фосфат вли ет на эффективность абсорбции. Наи . более предпочтительным  вл етс  соогношение 2:1 соответственно. Увеличение указаннстго соотношени  вызьшает образо вание сульфатионов. Концентраци  солей фосфата в абсорбционном растворе также вли ет на образсшание сульфатион(да. Предпочтительно концентраци  ионов щелочного металла по держиваетс  в пределах 0,5-5 моль/г, а бопее высокие концентрации вызьюают образование ионов сульфата. Насыщенный бО абсорбент небольшими порци ми вывод т из абсорбционнЫ зоны в реактор, где контактируют его с газообразным сероводородом. При этом скорость подачи HgS в реактор и врем  КЕЖтактировани  контролируютс , чтобы избежать наличи  Н-5в жидкости, возвра щаемой в абсорбер. Скорость подачи в реактор поддерживают между стехисадет рическим или окало ЗО% выше стехиомет рии, предпочтительно 5-2О%. Врем  пребывани  реакционной смеси в реакторе составл ет 1-2О мин. При указанных услови х получаетс  легко фильтрующа с  сера, которую передают в зону извлечени , например в автоклав. В последнем поддерживают тем пературу в пределах 13О-16О Ъ. Концентраии  серы в суспензии, поступающей в автоклав, колеблетс  от 10 до 50%. Серу удал ют из автоаклава как готсюый продукт, а фосфатсодержащую жидкость возвращают в абс(фбш1онную зону. Так как в системе с течением времени образуетс  сульфат, то может возникнуть необходимость его удалени  из рециркулирующей жидко;ти. Этого можно добитьс , впрыск ава  небольшую часть фосфатного потока или добавл   отработанный материал. Сульфат может быть отделен также путем химическсиго осаждени , т.е. добавке сульфата бари  и . фильтрацией нерастворимого сульфата. Пример. Этот пример иллюстр рует область рН, необходимую дл  взаимодействи  SOn-H S в фосфатном раст воре с образованием )шльтрующейс  серы Готов т следующие растворы, моль: , 2}ia.№0, 2} aJHPOJ, IN 1Nа2НР04, , lNaH2P04 и 0,5Na2HPO, 0.5NaH2P04 5 мл раствора 2 моль Я , 1 моль NaHjPOj, имеющего рН 6,8, обрабатывают газом, содержащим 1,5%SO2. Когда количество, абсорбированное раствором, достигает 1ОО гбОл/л, рН падает постепенно до 4,6. Затем подают HnS и образуетс  фильтрующа с  сера. рН далее падает до 3,3. Серу удал ют фильтрацией и фильтрат обрабатьшбоот S О2 до тех пор, пока рН не станет равным 3,3. Затем подают HgS и рН увеличиваетс  до .4,6 и образуетс  еще сера. Продолжительна  и избирательна  обработка ЗОл способствует образованию фильтрующейс  серы так долго , пока рН S Огобработанного раствора находитс  в пределах 2,, и обработанного сероводородом раствора между 3,8.,8. Необходимый рН обработанных бО и растворов зависит от концентрации и отношени  (WajH) /(WaH) в растворе. Когда проходит в любой из указанных растворов при рК более 5, но менее 7, то образуетс  коллоидна  сера. Дл  наблюдени  за фосфатным абсор- бентом при различных услсюи х 0,5 моль трикалийфсйфатиого раствора обрабатывают газовой смесью, содержащей около 1% SOj -и около 2% H2S . При этом рН раствора падает от 12 до 6 и никакой серы не образуетс . Однако подобный свежий раствор насыщаетс  отдельно HrtS до тех пор, пока рН не достигнет значени  лВ, и второй свеисий раствор насьпцаетс  также отдельно ЗОл до тех пор, пока рН нб достигнет значени  «3. Затем первый раствор смешивают со вторым. Образуетс  фильтрующа с  сера при объемном избытуке S О - насыщенного раствора и конезном рН смеси2;5. Если небольшой объемный избыток насыщенного HgS раствора смешать с 30лcoдe Jжaщим раствором, то образуетс  коллоидна  сера. Если большой избыток насьпденного сероводородом раствора смешать с S Qj-насьпценным растворе, рН конечной смеси больше 7 и никакой серы не образуетс . П р и м е р 2. 1О л раствора ( 0,5 моль ,5мопьЫаН О), полученного растворением 600 г гидроокиси натри  и 150 г сиропа фос орной кислоты в воде, обрабатывают газом , содержащим 1,5% SOj до тех пор, пока рН не снизитс  от 6,3 до 4. Содержание SO в растворе при этом составл ет 28-ЗО г/л. Далее указанный раствор подают насосом в реактор, который представл ет собой трехгорлую п ти литровую колбу с мешалкой и нагревательным кожухом. Газообразный Hj Э подают ,на дно реактора через вплавленный стекл нный диск. Образующа с  в реактОре суспензи  серы стекает в отстойник. где образуютс  более крупные частицы серы. Основной жидкий поток вытекает снизу в Бюхнеровскую воронку, где он фильтруетс  в отсасьтающей колбе и тверда  сера собираетс  на фильтроваль ной бумаге. Чистый раствор проходит в подн тую емкость, п тилитрова  круглодонна  колба нагреваетс  с помощью кожуха. Раствор затем подают насосом в верхнюю часть абсорбера. Абсорбер представл ет собой двухдюймовую (внут ренний диаметр) стекл нную колонку с теплоизол 1шей. Абсорбционна  зона на высоту 18 дюймов заполнена 1/4-дюймовыми керамическими элементами наcaдкиЙмiq .2oк. Затем обогащенный вО, раствор подают в реактор, где он вступает в реакцию с HnS. Образующуюс  серу выдел ют из абсорбционного раствора , который возвращают в абсорбер. Услови  процесса приведены ниже. Температура, С45 Скорость подачи, W2О,47 ,07 HgS0,025 Врем  пребывани , минЮ Скорость жидкого потока; мл/мин34О Концентраци  соли 1,5 мольМш мо После п тикратного рецикла абсорбци SO в абсорбере составл ет 81%. Жид кость, покидающа  абсорбер, содержит около 5,5 г/лЗОл. После удалени  серы из реактора с помощью он содержит менее, чем около 0,2 г на литр 2. Концентраци  тиосульфата в течение цик держитс  на уровне около 14 г/л и поли тионата около 1 г/п. Концентраци  серы около 2 г/л. Сера имеет желтый цвет и содержит незначительное количество фос фатов . I П р и м.е р ы 3-6. Провод т серию испытаний с использованием системы, описанной в примере 2, причем темпера туру циркулирующей жидкости варьируют дл  того, чтобы изучить вли ние этого параметра на эффективность абсорбции, концентрации тиосульфата и сульфата на качество серы. Реакционные услови  иде ти Гны услови м, примененным в предыду щих услови х. Результаты приведены в табл. 1. Данные показывают, что процесс предполагает существенные изменени  в температуре подаваемого газа. Во все приме рак качество среды удовлетворительн Примеры7и8. В другой серии испытаний наблюдают вли ние концентрации ионов натри  при посто нном отношении РО| , равном 1,5:1,0 в растворе. Используют услови  примера 2. Результаты приведены в табл. 2. Эти результаты показьшают, что процесс проходит с успехом в целой области концентраций фосфата натри  в растворе. Пон тно, что оптимальные услови  температуры и концентраций будут использоватьс , чтобы достичь максимумл абсорб- щи .при миннм ме образовани  сульфата. ПримерЭ.В этомпримере услови  одинаковы с примером 2. Однако ис- пользуемый здесь фосфат - фторофосфат натри , полученный из гидроокиси натри  и фосфорофтористоводородной кислоты. Результаты подобны результатам примера 2 . Пример 10. Услови , как в примере 2. Раствор в этом примере получен из гидроокиси кали  и фосфорной кислоты с получением смеси 0,5 моль и 0,5 моль . Примеры 11-14, Серию испытаний провод т при услови х, идентичных услови м примера 6 дл  иЪучени  вли ни , сульфата на эффективность абсорбции. Результаты показаны в табл. 3. Из этого  сно, что в то врем , как процесс все еще проходит при повышенных концентраци х сульфата, эффективность абсорбции ЗОлуменьшаетс  с образованием сульфата. Однако при увеличении высоты абсорбционной колонны или при увеличении от11ошени  жидкого потока к газовому потоку эффективность абсорбции можно улучшить. Пример 14 повторен с использованием скорости жидкого потока 390 мл/мин. Эффективность абсорбции увеличилась с 42 до 48%. Примеры 15-17. Чтобы продемонстрировать трименимость процесса к различным количествам вход щего SOg были проведены испытани , где измен лись концентрации SO- в подаваемом газе и эффективность абсорбции в колонне . Все услови  были такие, как в примере 4. Результаты даны в табл. 4. . Данные указывают, что этот раствор фосфорнокислого натри  может абсорбировать б Ort в газе в широкой области концентраций. Прим ер 18. В этом примере процесс провод т в следующем оборудовании. Абсорбер представл ет собой четырехдюймовую (внутренний диаметр) стекл нную колот1у, заполненную 1/2-дюймовыми наполнител ми BehB. Имеютс  три перераспределител , расположенные с интервалом в 4 фута.

Реактор имеет полный объем в 6 галлонов; перемешивание обеспечиваетс  двум  четырехдюймовыми шестилопастными турбинными мешалками, вращающимис  со скоростью 1160 об/мин; предусмотрены отбойные перегородки. Реактор сде лан из Hasi в 2Воч С с нержавеющей стальной мешалкой 316. Серов-одород поступает через распределительную трубку . Кроме того, примен ют центрифугу типа5ирес-1)-СО п1€нБирда с шестидюймовой корзиной. Исходный газ представл ет собой охлажденный после сжигани  поток, отводимый из процесса Клауса.

Услови  абсорбции приведены в табл. 5 Пример 2О. Устройство, которое описано в примере 2, используют дл 

определени  эффективности абсорбционной композиции при осуществлении нового способа, Готов т раствор фосфата натри  и определ ют величину соотношени  натрий/фосфор, а также мол рность. В эту систему добавл ют 74 г/л сульфата натри . Этот, раствор непрерывно циркулирует через абсорбер в контакте с газовым потоком, который содержит 1,22 об.% сернистого ангидрида, при 60°С. Раствор, который отвод т из абсорбера, ввод т в контакт с сероводородом при 60°С. По истечении последующих 4 ч отбирают пробы из раствора , который подают в абсорбер, и раствора , который подают в реакционный аппарат и далее подвергают их анализу. Результаты проведенных испытаний указаны в табл, 6.

«Это испытание подобно примеру 4, но с

Т а б л и ц а l,v

Т а 6 л и ц а 3 подачей газа, содержащего , Таблицей

SO в подаваемом газе,%

0,29 0,68

2,20

Врем  прохожденва, ч

Ксюцентраци  РО . , моль/  4

Отношение На : Р

Температура жидкости на входе, С

Температура жидкости на выходе,

Температура газа на входе, С

Температура газа на эыходе, С

л

Скорость газа, м /мин

Скорость жидкоств, л/мин

Средн   конаентраци  б О

в подаваемом газе,%

Средн   кониентрашш вО

в выход щем газе, ррт

Услови  операшга

Реактор; Температура, С

Врем  пребььани ; мин

Сксфость HgS , /Г/мкв Избыток (при 1% S О2. )%

Автоклав. Температура, С Врем  нагревани , ч Подача шламма, % ;

Таблииа4

Эффективность абсорбции,

%

79 79

61

Таблица 5.

45

0,5-0,6 1.5 : 1,0 74-76 66-71 65-66 66-71 8,6 0,44

1,0 5О

62-66 13,5

0,19-0,21 30-4О

21-196

3

15-5О

11

Сумма аналитических данных

Общее врем , ч

Уровень

вО, г/л

S 0 , г/л

SO обычно образуютс  от 1,5 до 17. Сульфат натри  затем добавл ют, чтобы достигнуть 27,6 г/л по мере того, как 50 будет еще абсорбироватьс .

615841

12

Продолжение табл. 5

664

1,5-17-27,5 2,5-21

13

14

15615841Ig

Claims (1)

1. Формула изобретени 1:1 до 2,5-1с концентрацией 0,5-2 моль/п

   1, Способ извлечени  двуокиси серы2,5-5.

   из отход щих газов путем абсорбции2. Способ по п. 1, о т л и ч а юс последующим контактирсванием насы-щ и и с   тем, что на стадию контакщенного абсорбента с серсюодородс с тировани  абсорбента с сероводородом,

   образованием элементарной серы, о т л и-последний подают с избытком 1-30%

   чающийс  тем, что, с цельюот стехиометрическс го. уменьшени  потерь серы, в качествеИсточники информации, прин тые во

   абсорбента используют водный растворвнимание при экспертизе фосфата щелочного металла с соотноше- 1. Патент США № 2563437,

   нием щелочного металла к фосфату откл. 23-165, 1946.

   и абсорбцию ведут йри 20-94°С и рН