Введение в технологию сухой газоочистки сероводородного комплекса, процесс обессеривания железа

Thread Content

В сложном процессе десульфурации железа ионы железа используются в качестве катализатора для прямого преобразования сероводорода в элементарную серу посредством жидкофазной окислительно-восстановительной реакции. Степень удаления сероводорода достигает более 99%. Основными преимуществами этого нового процесса десульфурации являются простота эксплуатации, высокая производительность по сере и экологичность процесса. Его можно использовать для удаления сероводорода из любого газового потока (например, нефтеперерабатывающего газа, природного газа, сернокислотного газа, хвостового газа Клауса, аминного процесса, хвостового газа селексола и т. д.), при этом на эффект десульфурации не влияет содержание серы в диоксиде углерода и концентрация сероводорода в газовом потоке. Это предпочтительный процесс переработки сернокислотного газа с выходом серы 0,2-20 тонн/день. Принцип процесса следующий: Этот процесс улучшает реакцию Клауса и обеспечивает недорогой метод удаления сероводорода при постоянной температуре.: H2S + 1/2 O2 → H2O + S (1) Эта реакция протекает в водном растворе и осуществляется за счет добавления водорастворимых ионов металлов. Потому что в воздухе или кислом газе водорастворимые ионы металлов легко окисляются кислородом, а стабильный электрод окисляет ионы серы в элементарную серу. Другими словами, поскольку реакция проводится в водном растворе, водный раствор, содержащий ионы металлов, легко высвобождает электроны из двухвалентной серы (HS-) с образованием элементарной серы и передает электроны кислороду во время процесса регенерации. Хотя существует множество ионов металлов, которые могут завершить вышеуказанную реакцию, для процесса выбираются ионы железа из-за их низкой стоимости и нетоксичности. Основные химические реакции процесса десульфурации можно разделить на две части: абсорбцию и регенерацию, как показано ниже.: Абсорбционная часть: Дозирующий раствор поглощает газообразный H2S.: H2S (газовый сероводород) + H2O (жидкая вода) ↔ H2S (водный сероводород) + H2O (вода) (2) Ионизация: H2S (жидкий сероводород) ↔ H+ + HS- (3) Ионы высоковалентного железа (Fe3+) окисляют двухвалентную серу: HS- + 2Fe3+ → 2Fe2+ + H+ + S0 (4) Суммарное уравнение абсорбционной части (суперпозиция уравнений 2, 3, 4) H2S (газовый сероводород) + 2Fe3+ → 2H+ + S°+ 2Fe2+ (5) Регенерационная часть: Дозирующий раствор поглощает кислород: 1/2 O2 (газ) + H2O ↔ 1/2 O2 (жидкость) + H2O (6) Реакция регенерации ионов железа (Fe2+) 1/2 O2 (жидкость) + H2O+ 2Fe2+ → 2OH- + 2Fe3+ (7) Регенерационная часть общего уравнения (суперпозиция уравнений 6, 7) 1/2 O2 (газ) + H2O + 2Fe2+ → 2OH- + 2Fe3+ (8) Суперпозиция уравнений 5 и 8 дает улучшенное уравнение реакции Клауса, как показано в (1). В общей реакции роль ионов железа заключается в высвобождении электронов, образующихся в реакции поглощения, в реакцию регенерации. Поскольку для производства каждой элементарной серы требуется потребление двух атомов железа, в ходе реакции образуются по меньшей мере два атома железа. Таким образом, в качестве реагентов используются ионы железа. Однако ионы железа не расходуются в общей реакции и служат катализатором реакции между сероводородом и кислородом. Из-за этой двойной функции комплексы ионов железа обычно определяют как каталитические реагенты. В растворах на водной основе не могут стабильно существовать ни ионы железа (Fe2+), ни ионы железа (Fe3+). Обычно легко образовать осадок гидроксида или сульфида железа по следующей реакции:: Fe3+ + 3OH- → Fe(OH)3 (твердый) (9) Fe2+ + S2- → FeS (твердый) (10) Чтобы предотвратить вышеупомянутое осаждение, в системе используется хелатирующий агент, позволяющий ионам железа оставаться стабильными в дозирующем растворе в широком диапазоне pH.