Способ очистки коксового газа от сероводорода
Изобретение относится к очистке коксового газа от сероводорода с применением в качестве поглотителя щелочного раствора, например соды или поташа, в котором может присутствовать переносчик кислорода. Циркулирующий в системе абсорбции или выводимый на переработку раствор после контакта с очищаемым газом вначале выдерживают в течение 0,5-5 ч при 60-120°С, а затем подвергают термической обработке в распыленном состоянии посредством инжектирования восстановительным газом в продукты неполного сгорания, причем перед выводом из системы реакционных продуктов их охлаждают холодным восстановительным газом или водяным паром до 600-750°С. Способ позволяет предотвратить преждевременное разрушение футеровки реактора за счет ускорения процесса восстановления нерегенерируемых солей активным водородом, образовавшимся при разложении формиатов в процессе термообработки раствора. Кроме того, достигается высокая степень превращения солей с образованием соды или поташа, возвращаемого в виде раствора в оборотный цикл. 4 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„Я0„„1494946 A 1 цц 4 В 01 D 53/!4
ЦЩЦР3., щт(щ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г .)Ill
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
4ь сй
° М
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 4258745/23-26 (22) 07.04.87
446) 23.07.89. Бюл. У 27 (71) Украинский научно-исследовательский углехимическии институт (72) В.В. Марков (53) 66.074.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Р 778755, кл. В О1 D 53/14, 1978. (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ КОКСОВОГО ГАЗА
ОТ СЕРОВОДОРОДА (57) Изобретение относится к очистке коксового газа от сероводорода с применением в качестве поглотителя щелочного раствора, например соды или поташа, в котором может присутствовать переносчик кислорода. циркулирующий в системе абсорбции или выводимый на переработку раствор после контакта с очищаемым газом вначале
Изобретение относится к очистке газов от сероводорода и цианистого водорода и может быть использовано коксохимической и других отраслях промьппленйости.
Целью изобретен.;я является понижение KOpp03HOHYJY, агрессивной среды при термич ской обработке и повм шение степени восстановления солей.
Пример 1 . Коксовый газ в количестве 60 тыс.м /ч с содержанием
Н S -15 г/м и HCN 1,2 г/м промывают содовым раствором окситиомышья ковых солей по известной технологии.
2 выдерживают в течение 0,5-5 ч при
60-120 С, а затем подвергают термической обработке в распыленном сос тоянии посредством инжектирования восстановительным газом в продукты неполного сгорания, причем перед выводом иэ системы реакционных продуктов их охлаждают холодным восстановительным газом или водяным паром до 600-750 С. Способ позволяет предотвратить преждевременное разрушение футеровки реактора за счет ускорения процесса восстановления нерегенерируемых солей активным водородом, образовавшимся при разложении формиатов в процессе термообработки раствора. Кроме того, достигается высокая степень превращения солей с образованием соды или поташа, возвращаемого в виде раствора в оборотный цикл. 4 табл.
В поглотительном растворе в процессе очистки газа накапливаются балластные соли .до концентрации, г/л:
08 Na
Na гС03
Для поддержания постоянного состава из цикла непрерывно
3 выводят 2 м /ч поглотительного раст-! вора и после осаждения мьппьяка изФ . вестным способом раопыляют его двойным инжектированием в продукты горения коксового газа с коэффициентом расхода воздуха d = 0,7. Температуру смеси после распыления поддер3 149494 живают в пределах 900-950 С, а затем охлаждают смешением с частью исходного коксового газа с целью снижения температуры до 750 С. Полученную смесь газов орошают промывным раствором, избыток которого в количестве 3 м /н выводят и возвращают в цикл очистки газа от сероводорода, а реакционные газы отводят в общий 19 поток коксового газа перед стадией иэ. влечения сероводорода. Раствор, выводимый из цикла термической обработки, имеет состав, г/л: Na>CO<"
108,7, Na
7,6, Ба. ЯО 3,2.
Сера элементарная в реакционных газах отсутствует..
Пример 2. Коксовый газ в ко- 20 личестве 60 тыс. м /ч с содержанием
Н Я 15 г/м и HCN 1,2 г/мз промывают, как и в предыдущем примере, раствором окситиомышьяковых солей и выводят иэ цикла на термическую об- 25 работку 2 м З/ч раствора, который контактируют с исходным коксовым газом перед извлечением сероводорода в цикле: абсорбер, - подогреватель буферная емкость — насос — холодиль- 30 иик — абсорбер. В буферной емкости раствор выдерживают 1 ч при 90 С. В результате такой обработки ца тер мическую переработку в восстановительной среде выводят 2 м /ч раство3 ра состава, г/л: NagCOg 30; Na S О з
160, NaCNS 77,5, HCOONa 25,6, Na Этот раствор распыляют двойным инжектнрованием в реактор и далее обрабатывают, как описано в примере 1 и получают 3 м /ч раствора состава, г/л: На СОз 107; NagS 382; БаСМЯ 1,2; НааЯ Оз 1,8; Na В реакционных газах элементарная сера отсутствует. Степень восстанов45 ления компонентов в обоих случаях составляет,X: Без выдержки С выдержкой раствора в раствора в буферной буферной 50 емкости емкости NaCNS 97 97,5 а Я,Оз 92 9 98,3 На ЯО 76 91 что значительно выше, чем в иэвест- 55 ноя способе. 40 где 1,36 — коэффициент пересчета Na Пример 3 Коксовый газ в количестве 60 тыс. м /ч с содержанием S сероводорода 18 г/мз н HCN 1,8 r/ з промывают в противоточных насадочных абсорберах раствором соды или поташа при этом в растворе накапливаются балластные соли, г/л: HCOONa 100 NaCNS 120; Na Na Для поддержания постоянного солевого состава выводят 0,5 м /ч отработанного раствора. его упаривают под вакуумом до концентрации солей (HCOONa + БаСНЯ) 800 г/л и подвергают распылению коксовым газом в продукты неполного сгорания (a(0,8), Итоддерживая температуру после зоны смешения распыленного раствора с продуктом неполного сгорания около 950 С. Затем реакционные газы с пылью (туманом) солей охлаждают до 750 С путем смешения с холодным потоком коксового газа. Полученную смесь газов и пыли солей орошают промывочным раствором, избыток которого в количестве 0,5 мэ/ч возвращают в цикл поглотительного раствора, а редакционные газы отводят в общий поток коксового газа перед стадией извлечения сероводорода„ Раствор, выводимый нз цикла термической обработки, имеет состав, г/л: Na CO> 148; Ja S 51,5; NaCNS 0,5; (. аИ Фз + Na SO ) 4; Na+Fe(CN) < отсутствует. Степень регенерации соды,Е: 148 + 51 5 I 36 100 — 99 1 220 220 — ресурсы соды в отработанном растворе при IOOX-ной регенерации балластных солей. Существенность указанных параметров температур обосновывается результатами следующих эксперкчентов . В табл.. I приведены экспериментальные данные влияния температуры обработки смеси NaCNS u Na2ЯО в восстановительной атмосфере на степень разложения сульфата натрия н увеличения щелочности смеси (обработке подвергают смесь 90 мас.Е NaCNS u IO мас.7 Na 504 щелочно< ть l 1494946 5 смеси после обработки пересчитывают на соду, время обработки во всех опытах 1 мин) . Как следует из данных табл. 1, 5 скорость восстановления солей с ростом темйературы непрерывно растет, однако дальнейшее повышение тем. пературы связано с большим расходом тепла и пара и/или холодного восстановительного газа на охлаждение реакционной смеси. » Поглотительный раствор, выводимый на переработку после контакта с очищаемым газом, выдерживают в буферной емкости 0,5-5 ч при 60 — 120 С, после чего его подвергают термической обработке в распыпяемом состоянии. При этой выдержке цианид натрия или калия в щелочном растворе омыляются с образованием формиатов. а Формиаты натрия или калия уже при температуре 400 С разлагаются в присутствии водяных паров с выде25 лением водорода, который в момент образования очень активен и быстро восстанавливает сульфаты и тиосульфаты, находящиеся в расплаве, О влиянии содержания формиата натрия на степень восстановления сульфата и увеличение щелочности смеси после обработки в восстановительной среде можно судить по экспериментальным данным, приведенным в табл. 2, (во всех опытах в исходной 35 смеси сульфата натрия берут 10 мас.7», а содержание формиата натрия изменяют за счет роданида, время обработки смеси во всех опытах 1 мин) . Как следует из данных табл. 1 и 2, в присутствии формиата натрия скорость восстановления резко возрастает и заметно протекает уже при 800 С. Чем выше содержание формиата 45 натрия в смеси, тем процесс восстановления балластных солей (роданидов и сульфатов) протекает быстрее и при более низких температурах. Однако ресурсы HCN в коксовом газе и возможность его перевода в формиаты ограничены. В этой связи регулирование соотношения формиатов и других балластных солей в отработанном растворе предлагается производить температурой и временем выдерживания раствора после контакта его с исходным коксовым газом в специальной буферной емкости. В табл ..3 приведены экспериментальные данные о влиянии температуры и времени выдерживания содового раствора NaCN на степень его омыления до формиата натрия. Из табл. 3 следует, что повышение температуры и увеличение времени выдерживания NaCN в шелочном растворе практически пропорционально увеличивает степень омыления его до формиата.однако более 120 С температуру повышать нецелесообразно, так как необходимо будет применять повышенное давлейие, растет корроэионная активность раствора. Что касается времени выдерживания раствора при высокой температуре, то оно также ограничено технико-экономическими показателями, так как количество циркулирующего 1pacтвора значительно (3-10 л/м з газа), р значит для потока коксового газа с ,100 тыс . м /ч потребуются емкости 1объемом более 1500 м з. Кроме того, с увеличением времени вьщерживания раствора в буферной емкости при повышенной температуре растут и потери теп1ла в окружающую среду. Таким образом, предлагаемый способ позволяет увеличить скорость восстановления балластных солей до карбонатов и сульфидов за счет тонкого распыления раствора инжектированием в зону высоких температур, повышением температуры в зоне реакции и изменением состава балластных солей. При этом исключается образование коррозионно активного расплава, который в известном способе определяет химическую активность среды и вызывает быстрый выход из строя реактора, а также существенно повышается степень восстановления сульфата натрия. Эффективность предлагаемого способа и его преимущества перед известным приведены в табл. 4. Формула изобретения Способ очистки коксового газа от сероводорода, включающий его контактирование с водным раствором соды или поташа, регенерацию насыщенного раствора и рециркуляцию его на очистку, при этом часть регенерированного раствора выводят иэ цикла, подверга-. ют термической обработке в восстано-, вительной газовой среде, а образовавшиеся при этом соли — карбонаты 1494946 и сульфиды — выделяют из газовой фазы и раствор возвращают на очистку, отличающийся тем, что, с целью понижения агрессивности среды 5 при термической обработке и повышения степени восстановления солей, выводимый на термическую обработку поглотительный раствор после контак1 тирования с газом выщелкивают в течение 0,5-5, ч при 60-120ОС, инжектируют его холодным восстановительным газом в горячие продукты неполного сгорания топлива и образовавшуюся смесь охлаждают до 600-750 С смешением с холодным коксовым газом. Таблица I Степень разло кения Ма 80г, Х Щелоч нос ть полученной смеси солей, Е Остаточное содержание На БО в смеси, Х Температура обработки, оС 1200 8,92 7,57 1,28 0,4 (11 24,3 87,2 13 43,6 96 108" При пересчете щелочности На Я в Na Т а б л и ц а 2 Ф Температура обработки, оС Еелочность Остаточное Степень Содержание в исходной смеси формиата натрия, X смеси после обработки в пересчете на Иа. С(X разложения сульфата натрия, Х содержание Na S0< в полученной смеси, Х Щелочность Na S в пересчете на ?,"а СО 1363, так как граммэквивалент Na S меньше. Таблица 3 Температ омыления, oC 900 7,7 5,2 2,6 l,3 0,8 0,0 0,3 0,5 3,0 5,0 5,5 0,3 0,5 3,0 ° 5,0 5,5 23 48 74 87 92 100 0,4 l,l 4,8 ll,4 12,6 0,8 1,8 5,8 l3,0 13,8 54 78 87,4 100 1494946 10 Продолжение табл.3 Таблица 4 Показатель Значение показателя при т использовании способа известного предлагаемого Наличие сточных вод Выход товарной серы, Х Расход соды на 1 т серы, кг Содержание Иа ЯО+ в плаве после термической обработки, 7. Содержание элементарной серы в газе после реактора, г/м "3 Степень восстановления сульфата натрия за одну ступень обработки,Ж Наличие насадки и расплава солей Нет Нет Нет .-1 00 Нет 3,8 Нет 90 (50 Нет Есть Составитель Е. Корниенко Редактор И. Горная Техред А.Кравчук Корректор Л. Бескид Заказ 41 46/4 Тираж 600 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям н открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб. ° д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101 l 20 I 20 l 20 125 0,3 0,5 3,0 5,0 5,5 0,3 0,5 3,0 5,0 5,5 0,3 0,5 3,0 5,0 5,5 l,6 3,1 18, 32 1,8 6,5 21 40,8 42,1 1,9 6,7 21,6 42,4 43,2
+ НагЯО