Хемосорбция сероорганических соединений

Хемосорбция основана на непосредственном связывании СОС твердыми поглотителями. Принципиальная схема процесса состоит из двух стадий: нагревания газа и поглощения серы. Тепло газа может быть использовано при его дальнейшей переработке. Для приготовле- ния поглотителей используются оксиды цинка, железа, меди.

Поглощение СОС оксидом цинка описывается следующими реак- циями:

2ZnO + CS₂ = 2ZnS + CO₂; ZnO + COS = ZnS + CO₂;

ZnO + C₂H₅SH = ZnS + C₂H₅OH.

Термодинамические расчеты показывают, что реакции поглоще- ния СОС оксидом цинка при 400-450 ^оС практически необратимы, сле- довательно, возможна полная очистка газов от этих соединений.

Разработанный на основе оксида цинка поглотитель ГИАП-10 не требует предварительной подготовки (восстановления, активации и др.). На его сероемкость не влияет содержание серы в газе. Полнота

очистки зависит лишь от характера этих соединений. H₂S, СОS, СS₂ и меркаптаны полностью удаляются поглотителем ГИАП-10; хуже по- глощается тиофен и органические сульфиды. Для протекания процесса очистки не обязательно содержание водорода в газе, при его наличии возможна еще более тонкая очистка за счет гидрирования высших ор- ганических соединений серы.

Регенерация поглотителя заключается в окислении сульфида цин- ка кислородом при 500 ^оС. Сероемкость поглотителя после регенера- ции снижается на 2-3 %. Степень очистки регенерированным поглоти- телем такая же, как свежим.

Разработан низкотемпературный поглотитель ГИАП-10-2 на ос- нове оксида цинка с активирующей добавкой оксида меди, что позво- ляет снизить температуру процесса очистки до 300^о. При этом умень- шается возможность зауглероживания поглотителя при очистке газов с повышенным содержанием тяжелых УВ.

Для тонкой очистки водяного газа в качестве поглотителя СОС применяют железосодовую массу, приготовленную на основе активно- го оксида железа с добавлением 30 % соды.

Железосодовая масса поглощает СОS, СS₂, меркаптаны (тиофен не поглощается). При этом образуются сульфаты, сульфиды и эле- ментная сера, одновременно выделяется углерод.

Учитывая малую сероемкость и невозможность регенерации по- глотителя, этот метод целесообразно применять для очистки газов с невысоким содержанием органической серы.

3. Абсорбционные методы очистки сероорганических соединений

В ранее рассмотренных процессах физической абсорбции (спосо- бы“Пуризол”, “Селексол”, “Ректизол”), а также совместно химически- ми и физическими абсорбентами (процесс “Сульфинол”) предусмотре- на комплексная очистка от сероводорода, диоксида углерода и сероор- ганических соединений.

Рассмотрим некоторые процессы абсорбционной очистки газов от сероорганических соединений.

Щелочная очистка от меркаптанов

Очистка от меркаптанов водным раствором щелочей основана на реакции:

NaOH + RSH  NaRS + H₂O.

При длительном контакте со щелочью, особенно в присутствии кислорода и СО₂, образуются и другие продукты. Например, меркапта-

ны могут окисляться до дисульфидов и полисульфидов, плохо раство- римых в щелочи:

4RSH + O₂  2 R-S-S-R + 2H₂O.

При дальнейшем окислении меркаптанов образуются сульфокис- лоты R-О₂S- ОН.

В присутствии СО₂ при нагревании могут образовываться тио- карбоновые кислоты O= RC- SH.

Низшие меркаптаны хорошо растворяются в щелочи, но с увели- чением их молекулярного веса растворимость уменьшается.

Технологическая схема щелочной очистки от меркаптана в ос- новном не отличается от схемы МЭА очистки от СО₂.

Десорбция этилмеркаптана обеспечивается отдувкой паром при

кипячении или каким-либо газом при нагревании, а также воздухом без дополнительного нагрева. Регенерация сорбента выполняется в наса- дочных башнях или тарельчатых аппаратах.

При правильном выборе аппарата процесс щелочной очистки экономичен. Однако, если концентрация СО₂ в газе выше 0,1-0,3 %, чрезмерно возрастает расход щелочи. Для больших концентраций СО₂ рекомендуется двухступенчатая схема: первая ступень - МЭА очистка, вторая - щелочное поглощение меркаптана. В этом случае расход соды не превышает 0,16 кг на 1000 м³ природного газа.

Процесс эффективен также при тонкой очистке других газов, на- пример, коксового.

Известен также процесс абсорбции СОS и СS₂ щелочным раство-

ром:

CS₂ + 2NaOH  COS + Na₂S + H₂O; COS + 4NaOH  Na₂S + Na₂CO₃ + 2H₂O.

Реакции необратимы, но протекают медленно, поэтому в отличие

от меркаптанов для увеличения скорости реакции процесс необходимо вести при температуре 60-80 ^оС.

Таким образом, при наличии в газе разнообразных сернистых со- единений, необходима двухступенчатая - холодная и горячая очистка.

Недостатком процесса является невозможность удаления дисуль- фидов и тиофена.