Файл: Софронов А.Л. Технология связанного азота курс лекций.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.07.2024
Просмотров: 83
Скачиваний: 1
- 44 -
Регенерация отработанного угля производится обработкой его перегретым водяным паром при 350—400°С. Существенное влияние на активность сорбента оказывает относительная влажность очищенного газа, которая должна находиться в пределах 50-60?. Способ дает хорошие результаты при очистке от сероокиси углерода.
Адсорбционные способы
Сущность способов заключается в поглощении сероорганических соел"тений твердыми поглотителями. Процесс может осуществляться без подогрева и с подогревом очищаемого газа.
I- Адсорбция активированным углем. При пропускании холодного газа через активированный уголь происходит обратимая адсорбция ор ганических соединений серы. Десорбция их и регенерация угля осу ществляется посредством продувки угля водяным паром при І20-І50°С. Процесс очистки осуществляется циклически и состоит из следующих стадий: адсорбция (пропускание газа через уголь), десорбция и ре-
*зкерация уѵгя (продувка водяного пара через уголь), сушка угля, ллаждение углт.
Различные органичес те |
сое.щнения серы га |
ѵ. инаково сдссрби- |
гсп п*.-ьированным углем. |
Плохо сорбируется |
~ероокись углероде., |
лучше сероуглерод, еще лучше тиофены. Поэтому способ малоэффекти вен для очистки генераторных газов, содержащих, главным образом, сероокись углерюда, коксовый газ может быть очищен от органичес кой серы на 75-60?.
Достоинством способа является возможность полной очистки га за от тиофена, труднодостижимой другими способами.
2. Очистка железо-содовой массой. Этот поглотитель состоит из активной окиси железа (болотная рзуда) и соды в количестве до 30?. Зелезо-содовая масса активна в области температур І60-250°С при ма лых объемных скоростях газа. Поглощению подвергается серюокись уг лерода, сероуглерод, меркаптаны; тиофен не сорбируется. Сероемкость массы не велика и составляет 3-8? от ее веса, что является одним из основных недостатков этого поглотителя. Кроме того, железо-содовая масса очень чугчтвительна к смолообр&зущим веществам. В их присут ствии степень очистки газа снижается и резко сокращается срок служ бы адсорбента.
3. Очистка поглотителем ШАП-10. Этот поглотитель готовят из цинкосодержащих отходов прюизводства гидросульфита натрия. В отли
- 45 -
чие от железо-содовой массы поглотитель ГИАП-ІО обладает высокой серое’Костью (не менее 30$ от веса сорбента), дает возможность вести процесс при высоких объемных скоростях и, кроме того,легко регенерируется. Рабочая температура очистки находится в пределах 350-400°С. Из газа полностью удаляются примеси сероводорода,сероокиси углерода, сероуглерода и меркаптанов. Тиофен и органические сульфиды поглощаются хуже.
В процессе очистки окись цинка, содержащаяся в поглотителе, превращается в сульфид. Регенерация поглотителя производится пу тем окисления Z n S в Zn О смесью воздуха с азотом или водяным паром при 500-550°С.
После каждого цикла регенерации сероемкость и активность по глотителя восстанавливается лишь на 90-95$.
Во избежание выделения углерода при очистке углеводородных газов рекомендуется низкотемпературный поглотитель ГИАП-ІО-2, из готовленный на основе окиси цинка, содержащей 10$ окиси меди. Очистка этим поглотителем производится при температурах 250-280ьС
4. Очистка марганцевой рудой. В качестве поглотителя исполь зуется марганцевая руда, содержащая Мп02. Для' очистки от органи ческой серы требуется предварительное восстановление четнрехвалентного марганца до МпО- При пропускании смеси газа с водяным парок через восстановленную руду сероорганические соединения в интерва ле температур 370-500°С конвертируется в сероводород, который по глощается окисью марганца:
С0в + Нг 0 = H2S +сог , |
(10) |
cs2 +2Н20 ~2HsS * СОг , |
(II) |
МпО + H2S - MnS + Нг О. |
(12) |
Реакция (12) обратима, что позволяет проводить регенерацию отра ботанной масса паровоздушной смесью при 600-700°С. Сероемкость марганцевой руды 14-17$.
5. Каталитическое разложение сероорганических соединений. Сущность способа заключается в каталитическом превращении орга нических соединений серы при высоких температурах в H2S ѵт 30г , которые удаляются из газа обычными способами.
-46 -
Бпроцессе очистки возможны следующие реакции-
с кислородом |
* |
COS +/,50, =СОг |
+SÜ2 , |
CS2 +50г = СОг г |
; |
с водяным паром |
|
CQS+Hz O=COg +HsS, |
|
CS2+2H20= COe +2H,S-, |
|
с водородом |
|
COS гHZ =H2S +СО, |
|
СЗг +4Нг +2HZS tCHJf/ |
Каталитическая очистка проводится на никелевом, железохромовом, жедезохроымоднои, елшохромовом, бокситном и других катализаторах при температуре 200—450 С и атмосферном и і ’і повышенном давлении,
Очищаемый газ предварительно нагревается путем внешнего обогрева или другими способами.
Эффективность каталитического способа неодинакова дтя газов различного состава. Лучшие результаты достигаются при очистке га зов, содержащих водород, так как реакции гидрирования протекают наиболее полно. В присутствии некоторых катализаторов сероокись углерода, сероуглерод, меркаптаны сравнительно легко превращают ся в сероводород. Наиболее стоек тиофен, почти не вступающий в реакциюразложения.
6* Абсорбция органическими растворителями. Очистка от орга нической серн происходит одновременно с очисткой от H2S и СОг Способ описан ранее.
Сравнение способов сероочистки
При выборе способа очистки газа от серн большое значение имеет химический состав сернистых примесей и другие факторы.
Сухие способы очистки от сероводорода (болотной рудой,акти вировании углем) применяются при невысокой концентрации H.S в газе.
'- 47 -
Основное достоинство этих способов - высокая степень очистки. Очистка активированным углем может быть рекомендована для крупных установок - окупаются затраты на устройство н эксплуатацию систе мы регенерации угля и получения серы и достигается рентабельность процесса. Очистка болотной рудой более целесообразна для установок с небольшой производительностью.
Иокрыѳ способы очистки применяются при высоких начальных кон центрациях сероводорода (20-40 г/м8). Преимущество этаноламиновоЬ очистки перед мышьяково-содовым способом состоит в том, что этаноляиии менее токсичен, чем мышьяк. Но при этаноламиновом способе необходима переработка вндедяпцѳгося в процессе регенерации серо водорода в серную кислоту или серу. Кроме того,этот способ предъ являет более высокие требования к составу очищаемого газа (в га зе не долины содержаться кислород, сернистый ангидрид, сероокись углерода, нафталин и т.д.).
Если требуется высокая степень очистки газа, ее проводят по многоступенчатой схеме: основное количество сероводорода удаляют
по мокрому способу, затем очищают газ от остатков H2S |
сухим спо |
собом. |
|
Выбор метода очистки газа от органических соединений серы за |
|
висит от характера этих примесей. Сероокись углерода, |
сероуглерод |
и меркаптаны сравнительно легко превращаются в сероводород в при сутствии катализаторов. Эти же примеси могут быть полностью удале ны из газа с помощью поглотителя ГИАД-10.
При наличии в газе тиофена рекомендуется адсорбционный способ с применением активированного угля. От сероокиси углерода газ хо рошо очищается путем окисления на активированном угле.
Очистка газа от углекислоты Физические метода
Основаны на повышенной растворимости ее в жидкостях или кон денсации при умеренном охлаждении. Почти все способы удаления двуокиси углерода из газа дают возможность получить в качестве побочного продукта углекислый газ, используемый в производстве соды, карбамида и т.д.
I. Промывка газа водой под давлением. Процесс основан на зна чительно большей растворимости углекислоты в воде по сравнению с водородом и другими газами (кроме сероводорода). Очистку ведут
- 48 -
обычно под давлением 10-35 ат' • при этом степень насщения воды углекислоты газом составляет 70—75#,, Более высокое давление не применяется по экономическим соображениям. Поглощение двуокиси углерода осуществляют в скруббере с насадкой из колец Рашита. Во да должна быть предварительно очищена от кислорода, чтобы техно логический газ не загрязнялся вследствие диффузионного обмена. Обычно очистку проводят на оборотном цикле. Регенерация насыщен ной углекислотой воды производится путем сброса давления жидкое— та и ее дегазации.
При давлении промывки 27-28 ат регенерацию часто осуществ ляют в 3 ступени:
1) насыщенная вода дросселируется до 4 ат с использовани ем в турбине ее потенциальной энергии;
2)давление сбрасывается до 1,04-1,05 ат;
3)продувка воздухом.
£результате регенерации подучается газ с содержанием до 99% С0о который собирается в сборники (экспанзерн) и направляется на ис пользование.
Втехнологическом газе после очистки остается 0,5-1%СОг . Поглощение углекислоты органическими раотнпритйляитг (ректи-
зольный процесс). В последние года за рубежом предложены и внед рены в промышленность метода удаления углекислоты из газов промыв кой их метанолом, ацетоном и такими органическими растворителями, как пропилѳнкарбонат, триацетнн и другие при низких температурах. Отличительной особенностью этих растворителей является резкое уве личение их поглотительной способности с ростом давления. Эта осо бенность позволяет проводить регенерацию насыщенных по СОг раство ров без подогрева путем простого снижения давления.
Технико-экономические расчеты ВНИИпромгаз, проведенные для процесса очистки природного газа промывкой пропилѳнкарбонатом с тонкой доочисткой моноэтаноламиновым раствором, показали,что сто имость такого процесса на 45# ниже стоимости моноэтаноламиновой очистки.
Химические методы
I. Очистка газа растворами атяямгяминовСущность это про цесса рассмотрена ранее. Особенностью очистки от углекислоты по сравнению с очисткой от сероводорода является то, что регенера ция карбонатов моноэтанолаг-Етга посредством кипячения при I ат
- 49 -
проходит неполно. Поэтому для регенерации применяют повышенное давление в пределах 2,5-3 ат .
2. Поглощение углекислоты растворами карбонатов. При погло щении двуокиси углерода растворами карбонатов натрия или калия карбонат превращается в бикарбонат по реакции
Мег С03 ^СОг +Нг О = 2MeHCOj.
Раньше для очистки газа применяли холодные растворы карбо натов и проводили ее под давлением, близким к атмосферному, а регенерацию раствора при температуре выше І00°С. В этих условиях абсорбция С0г проходила медленно и степень очистки была невелика. Поэтому очистка холодными растворами карбонатов была заменена дру гими, более эффективными способами. В дальнейшем с внедрением про цессов получения технологических газов под давлением снова верну лись к способу очистки газов растворами карбонатов, в частности поташа, и абсорбцию стали осуществлять горячим раствором Кг С03 под давлением. Для регенерации горячего раствора поташа (ІІ2°С) достаточно снизить давление до атмосферного. Раствор можно пода вать на абсорбцию без охлаждения.
Свежий поглотительный раствор готовят путем растворения по таша в конденсате, иногда добавляют тетраборат натрия Иаа В4 а? •
•10Нг 0, являющийся катализатором очистки газа, а также антикорро зионным агентом. На некоторых очистных установках в раствор для его активации вводят белый мышьяк fls2 Os . При очистке газа раство ром поташа, активированным мышьяковистым ангидридом,идут следующие
реакции:
'KHz /ts03 +СОг +Нг О= КНС03 +H3As03 ,
H3 As03 С03 = KHCOj +KH2/is03 ■
В промышленности используют раствор примерно следующего состава: 200 г/л Кг О и 150 г/л As2 03 . Остаточное содержание Щ в очищенном конвертированном газе составляет 0,05$. Для снижения концентрации углекислоты до допустимых норм газ подвергается дополнительной ще
лочной очистке.
Очистка растворами карбонатов позволяет, наряду с углекисло той, улавливать из очищаемого газа сероводород.