Способ очистки водных растворов от сероводорода

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ь&ь

perm%

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3822081/24-26 (22) 10.12.84 (46) 07.09.86. Бюл. У 33 (71) Государственный научно-исследо.вательский энергетический институт им. Г.М. Кржижановского (72) В.П. Трусов и Ф.А. Ромм (53) 661.183.12 (088.8) (56) Патент США Ф 4388194, кл. С 02 С 1/40, 1983.

Авторское свидетельство СССР

9 234595, кл. С 10 К 1/20, 1967. (54) (57)1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДНЫХ

РАСТВОРОВ ОТ СЕРОВОДОРОДА, включающий их контактирование с пористым среднеосновным полифункциональным анионитом с последующей его регенерацией и утилизацией образующихся в. 80 12 Д1? Д1 (50 4 В 01 Р 53/14 В 01 д 41/04 процессе очистки серусодержащих продуктов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки растворов в присутст-. вии углекислоты и снижения затрат на регенерацию, контактирование ведут с анионитом в бисульфитной форме, а его регенерацию — двуокисью серы, при этом часть образующейся на этих стадиях элементарной серы подвергают окислению до двуокиси, которую направляют на стадию регенерации.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что окислению подвергают серу в количестве, необходимом для получения ее двуокиси в соответствии со стехиометрнческой реакцией регенерации.

1255177

Изобретение относится к области очистки сточных и природных вод, конкретно к способу переработки водного раствора сероводорода, и может быть использовано в очистных схемах химических, нефтехимических и энергетических предприятий.

Цель изобретения — повышение эффективности очистки водных растворов от сероводорода анионообменным методом в присутствии углекислоты и снижение затрат на регенерацию.

На чертеже представлена аппаратурная схема для осуществления способа переработки водного раствора сероводорода.

Схема включает анионообменник 1, подключенный к отстойнику 2, реактор 3 для окисления сероводорода до серы, также подключенный к отстойнику 2, который подключен к анионообменнику;4, который подключен к отстойнику 5, подключенному к анионообменнику б, который подключен к отстойнику 7, причем отстойники 2, 5, 7 подключены к печи 8 для сжигайия серы, подключенной к котлу-утилизатору 9, который подключен к аппарату 10 для регенерации анионообменной смолы, подключенному к анионообменнику 1. В принципе аппаратов с анионитами может быть установлено от одного до трех.

Способ осуществляется посредством окисления сероводорода в анионообменниках 1, 4, 6 по реакции:

10!

25

35

K Н50 +ЗН 5 КцН5+354+ЗН О (1) В присутствии углекислоты в воде ре- 40 акция между компонентами раствора имеет вид:

К„Н50 +2Н 5+СО КаНСО +ЗЯ+2Н. О (2), 45 где Ка — обозначение анионообменного носителя — смолы; выделившаяся сера отделяется в отстойниках 2, 5, 7 и окисляется в печи 8, причем образуется сернистый гаэ, используемый в 50 качестве окислителя в анионообменной смоле в виде КаНбО

Для осуществления предлагаемого способа необходимо искусственно повысить концентрацию окислителя по 55 сравнению со стехиометрической, что достигается первоначально поглощением сернистого газа на анионообменной смоле в виде бисульфит-анионов. Возможно применять один анионообменник, но в этом случае невозможно добиться того, чтобы прореагировал весь окислитель вследствие неравномерности поступления обрабатываемого раствора к разным участкам смолы, причем по мере исчерпания окислителя возврастает проскок сероводорода через анионообменник.

Применение двух последовательно соединенных анионообменников позволяет значительно снизить нежелательные эффекты, но к моменту исчерпания окислителя в первом по ходу серо-водородного раствора анионообменнике, во втором анионообменнике остается недостаточно окислителя, чтобы предотвратить проскок сероводорода.

Используя три последовательно соединенных анионообменника, можно исключить проскок сероводорода, так как начало проскока сероводорода через второй анионообменник ненамного опережает по времени с исчерпанием окислителя в первом анионообменнике, а проскочивший сероводород окисляется в третьем анионообменнике. Периодически меняя местами анионообменники, можно добиться полного использования окислителя, причем на место анионообменника на позицию I ставится анионообменник с позиции II куда поступает анионообменник с позиции III, куда поступает анионообманник из аппарата 10 для регенерации анионообменной смолы, а в аппарат 10 направляют анионообменник с позиции I.

Период смены анионообменников равен отношению среднего количества сероводорода, окисляемого всем окислителем одного анионообменника, к расходу сероводорода. Для немедленного удаления серы, образовавшейся по реакцни "(1) или (2), во избежание засорения анионообменника раствор пропускают после прохождения очередного анионообменника через отстойник, где взвесь серы удаляют с осадком.

Увеличение числа анионообменников в каскаде свыше трех нецелесообразно, так как это не может привести к заметному улучшению качества очистки раствора от сероводорода, а затраты энергии на перемещение анионообменной смолы между анионообменниками и аппаратом 10 возрастают ли1255177 4 обменник 1, после чего оставшиеся газы обрабатывают раствором щелочи и выбрасывают. Регенерированную анионообменную смолу подают в анионообменник 6, смолу иэ которого предварительно направляют в анионообменник 4, а иэ анионообменника 4 смолу подают в анионообменник 1, смола из которого поступает в аппарат 10. Се-

10 ру, выделившуюся в аппарате 10 по реакции (3), подают в печь 8.

Пример. Из конденсатора выделятся конденсат с содержанием сероводорода 1 ммоль при расходе раствора 300 кг/с. Конденсат пропускают через элементы схемы согласно тому, как описано. B каждом из анионообменников 1, 4, 6 находится 6-8 т набухшего анионита ЭДЭ-10П, причем каждая колонна имеет 2 м высоты и

4 м в сечении. Постоянство скорог сти протекания раствора через смолу обеспечивается поддержанием водяного столба над смолой, для чего анионообменники помещают в колонны высотой до 10 м с сужающейся нижней частью, вследствие чего анионообменник закрывает нижнее отверстие колонны аналогично пробке. Смена анионообменной

30 смолы производится периодически каждые 80 ч перестановкой ионообменных колонок со смолой механическим подьемником с электрическим приводом.

В котле-утилиэаторе 9 нагреваемая вода приобретает энергию при мощности до 75 кВт, что значительно превышает суммарную мощность, необходимую для перемещения растворов и сорбента в колоннах, которая не превышает

300 Вт. 3а счет этого и обеспечиванейно с ростом числа анионообменников в каскаде.

Водный раствор сероводорода подают в анионообменник 1, где проводят реакцию (1) или (2), а оттуда в отстойник 2, где удаляют остаток серы. На стадии запуска устройства, когда отсутствует запас сернистого газа, для получения исходной серы используют реактор 3 для окисления сероводорода до серы перекисью водорода.

Из источника 2 раствор подают в анионообменник 4, где проходят те же реакции, оттуда — в отстойник 5, где отделяют образовавшуюся взвесь серы, затем раствор пропускают через анионообменник 6, где концентрация сероводорода снижается до минимально возможного предела вследствие протекания реакции (1), затем отделяют остаток взвеси серы в отстойнике 7, после чего очищенную воду удаляют.

Выделившуюся в отстойниках 2, 5, 7 (а также на стадии регенерации в аппарате 10) серу подают в печь 8 для сжигания серы, где серу плавят и делят на две части в соотношении

2:1, причем две трети ее охлаждают, кристаллизуют и направляют на склад, а треть (в соответствии со стрхиометрическим количеством, необходимым для последующей регенерации анионита обратно в бисульфитную форму) сжигают в токе воздуха при 5001200 С. Такой интервал температур свя зан с тем, что при температуре ниже о

500 С сера плавится недостаточно о быстро, а при 1.200 С и вьппе образует-4О ся серный ангидрид. Образующиеся в печи газы подают в котел-утилизатор

9, где охлаждают до 50-100 С, во избежание термической деструкции анионообменных смол при дальнейшей их обработке сернистым газом, затем направляют в аппарат 10 для регенерации, где ими обрабатывают анионообменную смолу, поданную из анионообменника 1, причем протекает реакция: 2KaH5+350 2КаН50 + В (3) и частично КаНСО +50 KaH50 +CO (4).

Так как в аппарате 10 возможно выделение сероводорода вследствие вытеснения его из смолы сернистой кислотой беэ окисления, то выделяющиеся газы удаляют иэ верхней части аппарата 10 и подают на вход в анионоется технико-экономическое преимущество предлагаемого способа.

По сравнению с известным способом, в котором используют анионит

ЭДЭ-10П в ОН-форме, предлагаемый способ позволяет обеспечить эффективную очистку растворов от сероводорода в реальных условиях, когда в сточных водах наряду с сероводородом присутствует и углекислота в количествах, в 10-12 раэ превышающих содержание сероводорода.

Так как сернистая кислота значительно сильнее угольной, то анионит в 50эН вЂ” форме мало чувствителен к ее присутствию, в то время как в ОНформе он предпочтительно поглощает карбонат-ионы по механизму анионного

1255

Составитель Р. Пензии

Техред Л.Сердюкова Корректор В. Бутяга

Редактор С. Патрушева

Тираж 663 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 4741/6

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 обмена, вследствие чего очистка раствора от сероводорода не происходит.

Кроме того, так как вся сера, поступающая как из отстойников, так и из аппарата для регенерации анионита плавится, делится в отношении

1:2 и частично сжигается, частично кристаллизуется и направляется на склад, то весь исходный сероводород ,утилизуется в качестве элементарной серы, а общее количество сернистого ангидрида, циркулирующего в системе, остается неизменным и может колебаться только в зависимости от

177 6 колебаний расхода сероводорода с водным раствором. Этим самым зна:чительно упрощается весь процесс утилизации сернистого водорода в сравнении с известным способом, в котором после регенерации сорбента щелочными растворами (в которых анионит к тому же частично дезаминируется, т.е. теряет свои анионоьбменные свойства), последние обрабатывают солями бария (или других тяжелых металлов) для выделения труднорастворимых сульфидов, являющихся ядовитыми соединениями.