1. Каталитическое гидрирование сероорганических соединений

Гидрирование применяют в тех случаях, когда в газе присутству- ют соединения, недостаточно полно удаляемые с помощью поглотите- лей. К таким соединениям относятся СS₂, тиофен и дисульфиды. Очи- стка газов методом гидрирования основана на каталитическом взаимо- действии сероорганических соединений (СОС) с водородом или водя- ным паром. Процесс взаимодействия с водяным паром обычно назы- вают гидролизом, или конверсией СОС.

Гидрирование и гидролиз СОС сводятся к реакциям образования H₂S и соединений, не содержащих серу. Образующийся H₂S удаляют из газа известными методами.

Установлено, что гидрирование тиофенов происходит труднее, чем остальных сернистых соединений, а способность индивидуальных

соединений серы к реакции гидрирования увеличивается в следующей последовательности: тиофен, меркаптаны жирного ряда, СS₂, меркап- таны бензольного ряда, СОS:

С₄Н₄S  CH₃SH  CS₂  C₆H₅SH  COS.

Наиболее распространенными катализаторами являются соедине- ния на основе железа, кобальта, никеля, молибдена, меди и цинка. Из- вестны также катализаторы на основе благородных металлов.

Состав катализаторов, их активность и другие свойства опреде- ляются содержанием в реакционной смеси сернистых соединений и водорода. Все катализаторы, независимо от их исходного состава, в процессе очистки сульфидируются в результате взаимодействия при- сутствующих в газе сернистых соединений с компонентами катализа- тора. При этом образуются сульфиды железа, кобальта, никеля и т.п. Установлено, что активность катализатора зависит от наличия в них сульфидов и растворенной серы.

Методами гидролиза и гидрирования термодинамически возмож- но осуществить тонкую очистку газов от СОС. На практике удается достигнуть 90-99,9 % степени превращения.

Рассмотрим схему очистки природного газа от СОС, применяе- мую в сочетании с адсорбционным методом.

Газ, содержащий до 40 мг/м³ СОС и 20 мг/м³ H₂S, сжатый до дав- ления 40-45.10⁵ Па (40-45 кгс/см²) нагревается до температуры 400 ^оС в огневом подогревателе, в котором сжигается топливный природный

газ. Перед поступлением в подогреватель к газу примешивают водород в виде азот-водородной смеси в количестве до 15 %. В контактном ап- парате на алюмокобальтмолибденовом катализаторе при температуре 400 ^оС происходит превращение СОС в H₂S. После аппарата гидриро-

вания газ направляют в адсорбер для очистки от Н₂S. Содержание СОС после гидрирования не превышает 1 мг/м³. Контактный аппарат может быть полочного и радиального типа.

2. Адсорбционная очистка сероорганических соединений

Кроме каталитического преобразования СОС часто применяют адсорбционные методы. Различают чистую адсорбцию, т.е. адсорбцию без химической реакции и хемосорбцию, основанную на непосредст- венном связывании СОС при 200-400 ^оС твердыми поглотителями.

Адсорбция на активированном угле

На применении активированного угля основаны два способа очи- стки: адсорбционный и окислительный, преимущество которых заклю- чается в том, что для их проведения не требуется подогрев газа.

Адсорбционный способ заключается в обратимой адсорбции сер- нистых соединений из газа с последующей их десорбцией путем про- пускания пара при 120-150 ^оС. Легче других адсорбируется тиофен, СS₂, плохо адсорбируются СОS, дисульфиды.

Исследованы различные марки активированных углей, как отече- ственного, так и зарубежного производства. Изучены равновесие и ди-

намика многих адсорбционных процессов.

Высокая степень очистки коксового газа от СОС может быть дос- тигнута комбинированием адсорбционного метода с очисткой от СОS (например, каталитическим или поглотительным методом).

Преимуществом адсорбционного метода является возможность практически полного удаления тиофена. Одновременно с соединения- ми серы удаляются остатки тяжелых УВ (нафталина и др.), затруд- няющих адсорбцию серосодержащих примесей.

Обработка угля водяным паром при 120-150 ^оС обеспечивает его

регенерацию, однако, от цикла к циклу емкость угля постепенно сни- жается вследствие накопления на его поверхности продуктов осмоле- ния и полимеризации. В присутствии H₂S в коксовом газе количество недесорбируемых веществ на угле увеличивается, поэтому необходимо предварительная очистка газа от H₂S.

Активированный уголь был применен также для очистки природ-

ного и генераторного газов.

Для удаления меркаптана и СОS предложено использовать акти- вированный уголь с добавками металлов (никель, железо) или оксидов металла.

Адсорбция активированным углем находит широкое применение в области очистки отходящих газов вискозных производств.