Hidrojen Sülfitin Azaltma İşlemleri

Bu makale, hidrojen sülfitin azaltılma işlemlerine ışık tutuyor. Azaltma işlemleri şunlardır: 1. Kuru İşlemler ve 2. Islak İşlemler.

Azaltma Süreci # 1. Kuru İşlemler :

H2S'nin bir atık gazdan çıkarılması için kuru işlem, H2S'nin aktifleştirilmiş ferrik oksit ile reaksiyona sokulması suretiyle gerçekleştirilir. Reaksiyon ürünü ferrik sülfürdür.

Fe 2 O 3 + 3 H 2 S —–> Fe 2 S 3 + 3 H 2 O …………… .. (5.51)

İşlem, sabit yataklı bir reaktörde veya akışkanlaştırılmış yataklı bir reaktörde gerçekleştirilebilir.

A. Sabit Yatak Süreci :

İşlem iki aşamada gerçekleştirilir. İlk aşamada H2S yüklü gaz, yaklaşık% 40 suyla nemlendirilmiş bazı lifli veya granül malzemelerle karıştırılmış reaktif ferrik oksit (a ve y formları) içeren bir yatak içinden ortam sıcaklığında geçirilir.

Ferrik oksidin önemli bir kısmı sülfite dönüştürüldüğünde, atık gaz akışı kesilir ve ikinci işlem aşaması başlar. Bu aşamada, ortam sıcaklığındaki hava yataktan geçirilir, bu da aşağıdaki reaksiyona göre ferrik oksidin yenilenmesi ve element sülfürün serbest kalması ile sonuçlanır:

2 Fe 2 S 3 + 3 O 2 —–> 2 Fe 2 O 3 + 6S …………… .. (5.52)

Serbest bırakılan element kükürt, çözücü özütlemesi ile geri kazanılabilir. Bu işlemin düzgün çalışması için en az iki yatak gerekir, böylece bir yatakta azaltma reaksiyonu gerçekleştiğinde diğer yatak yeniden oluşturulur.

B. Akışkan Yatak İşlemi :

Bu düzenekte iki adet dolaştırıcı akışkan yatak gereklidir. İlk yatakta H 2 S, yaklaşık 340-360 ° C'de akışkanlaştırılmış aktif ferrik oksit granülleri ile reaksiyona girer. Bu yataktan, ferrik sülfit ve reaksiyona girmemiş ferrik oksit içeren granüller, sülfür parçacıklarının ferrik oksidi yeniden oluşturmak ve S02'yi S02 olarak elde etmek için yaklaşık 800 ° C'de kavrulduğu ikinci yatağa akar. Ferrik oksit parçacıkları ilk yatağa geri döndürülür ve S02 bir asit tesisine gönderilir.

Azaltma Süreci # 2. Islak İşlemler :

H2S'nin atık gazdan uzaklaştırılması için pek çok ıslak işlem vardır. Bu işlemlerin bazıları aşağıda açıklanmaktadır.

A. Girbotol Süreci:

Bu işlem, H2'nin bir amin çözeltisinde emiliminden ve daha sonra çözünmüş H2'nin buharla çıkarılmasından oluşur. Belirli bir durumda kullanılacak olan amin, atık gazın H2S'nin yanı sıra COS ve / veya CO2 içermesine de bağlıdır.

COS, ısıya dayanıklı olan di-etanol üre oluşturduğundan, ovulacak gaz COS içermiyorsa, % 15-20'lik bir mono-etanol amin sulu çözeltisi kullanılabilir. Mono-etanol aminin yüksek buhar basıncına sahip olması nedeniyle, emdirilmiş çözeltinin dolaylı buharla ısıtılmasıyla rejenere edilen H2S tutulan aminin geri kazanılması için ovulmalıdır.

Fırçalama suyla yapılabilir, ancak H2S kuru gaz olarak alınacaksa, mono-etanol amin çözeltisi yerine fırçalama sıvısı olarak di-etilen glikol veya tri-etilen glikol kullanılmalıdır. Monoetanol amin ayrıca C02'yi de absorbe ettiğinden, C02'nin varlığında uygun bir emici değildir.

Di-etanol amin, buhar basıncı mono-etanol aminden daha düşük olduğundan mono-etanol aminden daha iyi bir emicidir. COS di-etanol üre oluşturmadığından, COS H2S ile birlikte olduğunda bile di-etanol amin kullanılabilir. Temizlenecek olan bir atık gaz hem H2S hem de C02 içeriyorsa, H2S'nin seçici absorpsiyonu için% 30'luk bir sulu tri-etanol amin veya metil-di-etanol amin çözeltisi kullanılmalıdır.

B. Potasyum Fosfat İşlemi:

C02, H2S ile birlikte mevcut olduğunda, % 40'lık bir sulu potasyum fosfat çözeltisi emici olarak kullanılabilir. Bu çözelti H 2 S'yi tercihen emer. Emprenye edilmiş çözeltiden H 2 S, canlı buharla sıyrılır.

C. Sodyum Karbonat İşlemi :

H2S, C02'ye eşlik etmediğinde, % 3 ila 3.5'lik bir sulu Na2C03 emici olarak kullanılabilir.

Emilim sırasında sodyum hidrojen sülfit ve sodyum bikarbonat oluşur:

Na2C03 + H2SNaHC03 + Na HS …………… .. (5.53)

Karbonatın yenilenmesi ve H2S'nin geri kazanılması için harcanan çözelti, vakum altında buharla soyulacaktır. Harcanan çözeltinin yeniden üretilmesi için alternatif bir yöntem, Na2C03'ün yeniden üretildiği ve elementel kükürtün çökeltildiği süspansiyon içinde yaklaşık yüzde 0.5 oranında ferrik oksit varlığında onu oksijenle oksitlemektir.

Alternatif bir proses (H 2S ile birlikte CO2 olduğunda) sodyum karbonat çözeltisi yerine absorpsiyon için amonyum karbonat çözeltisi kullanmaktır. Harcanan çözeltinin yenilenmesi için oksidasyon Fe203 varlığında oksijen ile gerçekleştirilir. Başka bir alternatif işlem (Thylox işlemi), emici olarak sodyum tiyoarsenat çözeltisini kullanır. Oksidasyon-rejenerasyon reaksiyonu için bu işlemlerde katalizör gerekmez.

Tepkimeler aşağıdaki gibi gösterilebilir:

Emilim Reaksiyonu :

Na 4 Olarak 2 S 5 O 2 + H 2 S —–> Na 4 Olarak 2 S 6 O + H 2 O …………… .. (5.55)

Rejenerasyon Reaksiyonu :

Na 4 Olarak 2 S 6 O + ½ O 2 —–> Na 4 Olarak 2 S 5 O 2 + S …………… .. (5.56)

D. Stretford Süreci :

Stretford işlemi bir H 2 S seçici işlemdir. Arıtılmış bir gazda kalan H2S içeriğini çok düşük bir seviyeye düşürebilir. Çalışma sıcaklığı nispeten düşük, yaklaşık 40 ° C'dir. H2S giderimi için bu işlemde kullanılan emici, pH'ı 8.5 ila 9.5 arasında olan antrakinon disülfonik asidin (ADA) sodyum karbonat, bikarbonat, vanadat ve sodyum tuzunu içeren sulu bir alkali likördür.

Muamele edilecek gaz, hemen hemen H2S'nin hemen hemen çıkarıldığı bir emici içinde çözelti ile ovulur. Kalıntı H2 içeriği 1 ppm'den daha az olabilir.

Emici maddeden, çözelti, emici rejenerasyonun ve elemental kükürt oluşumunun hava ile yakından karışmasından dolayı meydana geldiği bir oksitleyici (reaksiyon tankı) içine akar.

Oksitleyicide üretilen elementel kükürt, yüzdürmeyle ayrılır ve ağırlıkça yaklaşık% 10 katı olan bir köpük halinde çıkarılır. Sülfürün uzaklaştırılmasından sonra yenilenen çözelti emiciye geri pompalanır.

E. LO-CAT İşlemi:

Bu işlemin, bir egzoz gazı akışında ppm seviyesinde mevcut olduğunda H2S'nin uzaklaştırılması için en uygun yöntem olduğu iddia edilmektedir. H2S varlığından dolayı koku problemini ortadan kaldırmak için geliştirilmiştir. Bu, H2S'nin elementer kükürt haline dönüşmesine neden olan bir sıvı faz indirgeme-oksidasyon işlemidir.

Ovma sıvısı seyreltik bir sulu organik şelatlı demir solüsyondur. Demir, H2'yi okside eder, kendisi ise azalır. Temizleyiciden harcanan çözelti daha sonra hava ile oksitlenir, böylece emici yeniden kullanım için rejenere edilir ve elementel kükürt üretilir.

Bu işlem H 2 S'ye özgüdür. COS, CS2, merkaptanlar gibi diğer kükürt içeren bileşikleri çıkarmaz. H 2 S'yi arıtılmış gazda çok düşük bir seviyeye düşürebilir. Yüksek katalitik aktivitesi ve toksik olmaması nedeniyle diğer oksidasyon azaltma işlemlerinden üstündür.

Şu anda mevcut olan farklı H2S azaltma işlemlerinden, bunun, özellikle düşük H2S içeriğine sahip büyük bir gaz akışının arıtılması için oldukça ekonomik olduğu bulunmuştur.

F. Cataban İşlemi :

Bu işlemde kullanılan katalitik madde% 2-4 şelatlı ferrik demir içeren sulu bir çözeltidir. Şelat, yukarıda belirtilen aralıkta kararlı olduğu için, geniş bir pH 1.0 ila 11.0 aralığında ve ortam sıcaklığı ila yaklaşık 130 ° C arasında bir sıcaklık aralığında kullanılabilir. İşlem sırasında ferrik iyon H 2 S'yi element sülfüre okside eder ve kendini ferröz iyona indirgenir. Eş zamanlı olarak demir iyonlarının demir iyonlarına hava oksidasyonu gerçekleşir.

Tepkimeler şu şekilde temsil edilebilir:

2 Fe 3+ + H 2 S —–> 2 Fe 2+ + S + 2 H + …………… .. (5.57)

2 Fe 2+ + + 2 + H 2 O —–> 2 Fe 3+ + 2 OH - …………… .. (5.58)

Bu işlem özellikle, H 2 S'nin düşük bir konsantrasyonda azaltılması için, eğer amaç sülfürü geri kazanmamak için kullanılabilir. Akan gaz akımı oksijen içerdiğinde, demir iyonlarının oksidasyonu için havalandırma gerekmez.

G. Giammarco-Vetrocoke Süreci :

Potasyum arsenat içeren bir potasyum karbonat çözeltisi, Giammarco-Vetrocoke İşleminde H2S'nin emilmesi için kullanılır. H2S'nin kok fırını gazından uzaklaştırılması, doğal gazın yanı sıra sentez gazı için kullanılır. İşlem görmüş gazın H2S içeriği, yüksek konsantrasyonda ve 150 ° C'ye yakın çalışma sıcaklığında CO2 varlığında bile 1 ppm kadar düşük olabilir.

Harcanan likörün yenilenmesi için O 2 (hava) ile oksitlenir. Elemental kükürt son ürün olarak üretilir.

Absorpsiyon-rejenerasyon işlemi sırasında meydana gelen kimyasal reaksiyonlar aşağıdaki gibi özetlenebilir:

KH2 AsO3 + 3H2S -> KH2S3 + 3H2O olarak …………… .. (5.59)

KH 2 S 3 + 3 KH 2 O 4 —–> 3 KH 2 O 3 S + KH 2 O 3 …………… .. (5.60)

3 KH 2 As O 3 S —–> 3 KH 2 As O 3 +3 S …………… .. (5.61)

3 KH 2 As O 3 + 1 2 O 2 —–> 3 KH 2 As O 4 …………… .. (5.62)

Gerçek reaksiyon mekanizması ve adımlar karmaşıktır ve genel reaksiyon şu şekilde ifade edilebilir:

3H 2 S + 1 ½ O 2 —–> 3 S + 3 H 2 O …………… .. (5.63)

Karbonatın rolü uygun pH'yi korumaktır.