Каталитическая переработка сероводорода в серу
Для переработки H2S, получающегося в результате его десорбции после очистки природного, нефтяного или иного промышленного газа,
используют метод Клауса, заключающийся в окислении H2S кислоро- дом воздуха в элементную серу:
2 H2S + O2 2S + 2H2O + 220 кДж.
В модифицированном варианте схемы (рис.7.2) окисление прово- дят в две стадии: термической и каталитической. В термической стадии
ведут пламенное окисление H2S со стехиометрическим количеством О2 при температурах в топке 900-1350 оС. Однако при этом часть H2S окисляется до SO2. В каталитической части идет реакция между H2S и SO2 на катализаторе - боксите или активной окиси алюминия при тем- пературе 220-250 оС:
2Н2S + SO2 2H2O + 3S.
Как правило, каталитический процесс проводят в две стадии, т.к. в результате реакции сильно повышается температура газов. Для уве- личения выхода серы после термической и каждой каталитической ступени реакционные газы охлаждают до 140-160 оС и из них выводят образовавшуюся элементную серу. Подогрев газа перед каталитиче- скими ступенями до 250 оС идет за счет тепла сгорания части H2S (15
%) в специальной топке. Продукты сгорания примешиваются к реак-
ционному газу.
В случае содержания H2S в газах менее 30 % переработка его в серу производится без термической ступени, для чего одна треть газов окисляется до SO2 полностью, а затем после смешения с остальными двумя частями газа перерабатывается на двух каталитических ступе- нях. Тепло реакции окисления H2S используют для получения водяно- го пара, который, как правило, передается на установки извлечения H2S из горючих газов.
Рис. 7.2. Схема установки для очистки газов от сероводорода методом Клауса
1 - аппарат пламенного окисления; 2,6 - холодильники; 3,7 - сепараторы; 4 - нагре- ватель; 5 - реактор с бокситом
Очистка газов от сероорганических соединений
В промышленных газах присутствуют в основном такие серни- стые соединения, как сероокись углерода (СОS), сероуглерод (СS2), низкомолекулярные меркаптаны и тиофен. Природный и нефтезавод- ской газы содержат главным образом меркаптаны, а в некоторых слу- чаях следы сероокиси углерода и тиофена. В каменноугольном и син- тез-газах органические сернистые соединения представлены СОS, СS2 и тиофеном. Содержание этих соединений изменяется в широких пре- делах и зависит от процессов переработки, которым газ предваритель- но подвергался. Органические сернистые соединения значительно ме- нее рекционноспособны, чем H2S; поэтому при обычных процессах из- влечения H2S содержание их не снижается или снижается незначитель- но. Некоторые адсорбционные и окислительные процессы, применяе- мые для удаления H2S, позволяют частично удалить и органическую серу, но, как правило, для удаления последних необходимо применять каталитические методы превращения при высоких температурах. При большинстве каталитических процессов удаления органической серы требуется, чтобы поступающий газ практически не содержал H2S. Од- нако при применении некоторых катализаторов присутствие сравни- тельно значительных количеств H2S не снижает их активности. Такие катализаторы имеют особенно важное экономическое значение при очистке синтез-газов, когда предварительная очистка от H2S для воз- можности последующего удаления органических сернистых соедине- ний вызывает необходимость охлаждения и повторного нагрева всего количества газа, поступающего на очистку.