Спосіб очищення сірководневмісного газу від сірководню

Реферат: Спосіб очищення сірководневмісного газу від сірководню включає підготовку водного розчину пероксиду водню, подачу його в контактний апарат і подачу сірководневмісного газу для окислення сірководню з подальшим відведенням очищеного газу та води. Отримання водного розчину сірководню здійснюють шляхом циркуляції води через мінімально один блок окислювальних каталізаторів і мінімально один блок енергетичного каталізатора. Подачу водного розчину пероксиду водню здійснюють у верхню частину контактного апарату. Подачу сірководневмісного газу здійснюють у нижню частину контактного апарату протитечією з подальшим утворенням дисперсного середовища розчиненого сірководню з пероксидом водню і відведенням очищеного газу з верхньої частини контактного апарату і сірчаної та/або сульфідсульфітної пульпи і води з нижньої частини контактного апарату. UA 89777 U (54) СПОСІБ ОЧИЩЕННЯ СІРКОВОДНЕВМІСНОГО ГАЗУ ВІД СІРКОВОДНЮ UA 89777 U UA 89777 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі хімічної, нафтохімічної та коксохімічної промисловості і може бути застосована при оснащенні даних виробництв технологією очищення газових потоків від сірководню. Спосіб вилучення сірковмісних сполук з сірководневмісних газів заснований на каталітичному окисленні сірководню на потоці у газових середовищах. Відомо багато аналогів - способів очищення сірководневмісного газу від сірководню, серед яких близькими за сукупністю суттєвих ознак є наступні. Відомий аналог - спосіб очищення сірководневмісного газу від сірководню, який включає стадію поглинання сірководню і діоксиду вуглецю розчином етаноламіну в контактному вихровому апараті (патент України № 34095, опубл. 25.07.2008, бюл. № 14). Також відомий аналог - спосіб очищення сірководневмісного газу від сірководню шляхом абсорбції поглинювальним лужним розчином, що містить пероксид водню як окислювач (патент Франції № 2271862, опубл. 23.01.76). Недоліком аналога є відносно висока вартість лужного розчину і досить складний спосіб подачі його для проведення реакції окислення. За найближчий аналог взято спосіб очищення сірководневмісного, а саме коксового газу від сірководню, в якому здійснюють підготовку водного розчину пероксиду водню, подачу його в контактний апарат і подачу сірководневмісного газу для окислення сірководню з подальшим відведенням очищеного газу та води, що складається з пероксиду водню і води. При цьому використовують 20-50 %-ний водний розчин пероксиду водню (патент ФРН № 3151133, опубл. в 1983 р.). Недоліком найближчого аналога є відносно низька ступінь вилучення сірководню з сірководневмісного газу за допомогою пероксиду водню і, відповідно, збільшення викиду діоксиду сірки в димових газах коксової батареї і когенераційної установки, а також відсутність забезпечення одержання пероксиду водню, необхідного для процесу окислення, безпосередньо в технологічному процесі очищення коксового газу від сірководню. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ступеня вилучення сірководню з сірководневмісного газу, наприклад коксового газу, за допомогою пероксиду водню і, відповідно, скорочення викиду діоксиду сірки в димових газах коксової батареї і когенераційної установки при одночасному забезпеченні отримання пероксиду водню, необхідного для процесу окислення, безпосередньо в технологічному обладнанні очищення коксового газу від сірководню шляхом активації води під час проходження її через каталізаторні блоки з подальшою подачею отриманого водного розчину пероксиду водню і сірководневмісного коксового газу в контактний апарат для каталітичного окислення сірководню на потоці в газових середовищах. Поставлена задача вирішується тим, що в способі очищення сірководневмісного газу від сірководню, який включає підготовку водного розчину пероксиду водню, подачу його в контактний апарат і подачу сірководневмісного газу для окислення сірководню з подальшим відведенням очищеного газу та води, відповідно до корисної моделі, отримання водного розчину сірководню здійснюють шляхом циркуляції води через мінімально один блок окислювальних каталізаторів, виконаний з можливістю ініціації іонізації (дисоціації) води, і мінімально один блок енергетичного каталізатора, виконаний з можливістю збільшення частоти коливань структури води з подальшим утворенням водного розчину пероксиду водню з продуктів іонізації води, подачу водного розчину пероксиду водню здійснюють у верхню частину контактного апарату, а подачусірководневмісного газу здійснюють у нижню частину контактного апарату протитечією з подальшим утворенням дисперсного середовища розчиненого сірководню з пероксидом водню і відведенням очищеного газу з верхньої частини контактного апарату і сірчаної та/або сульфід-сульфітної пульпи і води з нижньої частини контактного апарату. Збільшення частоти коливань структури води оптимально здійснювати до 104…106 Гц. При цьому додатково можуть здійснювати аерацію води перед подачею води на блок окислювальних каталізаторів. При цьому посилення коливань структури води можуть здійснювати шляхом створення акустичного тиску і бароударів певної частоти в блоці енергетичного каталізатора. При цьому можуть здійснювати подачу водного розчину пероксиду водню в контактний апарат в дрібнодисперсному стані. При цьому можуть здійснювати подачу водного розчину пероксиду водню в контактний апарат з насадкою через зрошувальну тарілку. При цьому можуть очищений газ перед відведенням з верхньої частини контактного апарату можуть пропускати через вологорозділювач. При цьому додатково можуть здійснювати рециркуляцію води, яка відводиться з нижньої частини контактного апарату, на блок окислювальних каталізаторів. 1 UA 89777 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Отримання водного розчину сірководню шляхом циркуляції води через мінімально один блок окислювальних каталізаторів, виконаний з можливістю ініціації іонізації (дисоціації) води, і мінімально один блок енергетичного каталізатора, виконаний з можливістю збільшення частоти коливань структури води, з подальшим утворенням водного розчину пероксиду водню з продуктів іонізації води, дозволяє забезпечити отримання окислювача для проведення каталітичного окислення сірководню безпосередньо в технологічному обладнанні. + Активація води з утворенням Н3О іонів відбувається при проходженні води через блок окислювальних каталізаторів і блок енергетичного каталізатора. У блоці окислювальних каталізаторів забезпечують ініціацію дисоціації і іонізації молекул води шляхом контакту води, яка подається, з високополярною поверхнею каталізатора. Після цього в блоці енергетичного каталізатора виконують генерацію хвильових коливань, забезпечуючи у воді акустичний тиск понад 104 Па, що призводить до активації води і утворення в ній нелінійно пульсуючою фази, що супроводжується сонолюмінесценцією, акустичними шумами і бароударами силою до 108 Па. В результаті, це призводить до посилення коливань структури води, зокрема, до 104…106 Гц, та багаторазового посилення процесів дисоціації і іонізації молекул води, що почалися в блоці окислювальних каталізаторів. При цьому приграничні плівки переходять в рівноважні суміші з продуктами реакції Н 2, О2, + О¯, Н3О , ОН¯, в результаті чого в приграничних зонах відбувається утворення необхідної концентрації пероксиду водню за схемою: 3Н2О=Н3О+ОН¯+2Н+О¯ Н3О+ОН¯+О¯=Н2О2+Н2О Н2О+О¯=Н2О2. Після цього здійснюють подачу сірководневмісного газу в нижню частину контактного апарату протитечією і наступне утворення дисперсного середовища розчиненого сірководню з пероксидом водню. При цьому реакція каталітичного окислення сірководню активується зв'язуванням пероксиду водню сірководнем з виділенням продуктів реакції у вигляді сірки і води за схемою: H2S+Н2О2=S+2Н2О. При цьому шляхом відведення очищеного газу з верхньої частини контактного апарату і сірчаної та/або сульфід-сульфітної пульпи і води з нижньої частини контактного апарату здійснюють відведення газу, очищеного від сірководню, у діюче виробництво, утилізацію сірчаної та/або сульфід-сульфітної пульпи і здійснення подачі води на рециркуляцію, наприклад, в блок окислювальних каталізаторів для подальшої її активації. Додатково за допомогою аерації води перед подачею її на блок окислювальних каталізаторів досягають підтримання окисного потенціалу для більш ефективного процесу окислення сірководню. Досягнення посилення коливань структури води шляхом утворення акустичного тиску і бароударів певної частоти в блоці енергетичного каталізатора дозволяє підвищити ефективність процесу активації води і, як наслідок, утворення окислювача. Здійснення подачі водного розчину пероксиду водню в контактний апарат в дрібнодисперсному стані дозволяє забезпечити елементарне дисперсне середовище для проходження реакції окислення пероксиду водню та розчиненого сірководню з сірководневмісного газу. При цьому подача водного розчину пероксиду водню в контактний апарат з насадкою через зрошувальну тарілку підвищує ефективність процесу утворення елементарного дисперсного середовища. Таким же чином за допомогою подачі очищеного газу перед відведенням з верхньої частини контактного апарату через вологорозділювач (каплевловлювач) забезпечують видалення надлишкової вологи. Здійснення рециркуляції води, яка відводиться з нижньої частини контактного апарату, на блок окислювальних каталізаторів, додатково робить спосіб більш енергоефективним. Корисна модель пояснюється кресленням, де представлена загальна схема установки очищення сірководневмісного газу, а саме коксового газу, від сірководню, в якій реалізований заявлений спосіб. Заявлена корисна модель пройшла етапи конструкторського проектування і промислового впровадження на одному з коксохімічних заводів України, з чим можна ознайомитися на інтернет-сайті ТОВ ""Компанія" ЛН"" за адресою http://www.company-ln.com. Установка очищення коксового газу від сірководню, в якій реалізований заявлений спосіб, включає контактний апарат 1, блок окислювальних каталізаторів 2, блок енергетичного каталізатора 3, циркуляційні насоси 4 і ємність 5 для подачі води для реалізації способу. 2 UA 89777 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Контактний апарат 1 виконаний у вигляді вертикального циліндричного апарату з розташованою усередині контактною зоною 6 з абсорбційною насадкою. Нижня частина контактного апарату 1 забезпечена сорочкою 7 і для підведення і відведення охолоджуючої води, засобом 8 подачі сірководневмісного коксового газу, а також засобом 9 виведення сірчаної та/або сульфід-сульфітної пульпи з контактного апарату 1 і засобом 10 виведення води з контактного апарату 1. Верхня частина контактного апарату 1 містить насадку 11 з зрошувальною тарілкою для подачі водного розчину пероксиду водню і вологорозділювач 12 для відведення очищеного газу з верхньої частини контактного апарату 1. При цьому контактна зона 6 всередині контактного апарату 1 розташована між засобом 8 для подачі сірководневмісного коксового газу і насадкою 11 для подачі водного розчину пероксиду водню. Заявлений спосіб очищення сірководневмісного газу від сірководню на прикладі очистки коксового газу здійснюють наступним чином. Активацію води забезпечують шляхом циркуляції води з ємності 5 через трубопроводи на блок окислювальних каталізаторів 2 і далі на блок енергетичного каталізатора 3. При цьому попередньо здійснюють аерацію води перед подачею на блок окислювальних каталізаторів 2. У зазначених блоках відбувається активація води до вмісту пероксиду водню в оброблюваному об'ємі води, необхідному для проведення реакції окислення сірководню, відповідно до раніше описаних процесів. При цьому масову кількість пероксиду водню у водному розчині забезпечують відповідно до кількості сірководню, який міститься у газі, та швидкості його подання, що обумовлене технологією виробництва, для якого застосовують зазначений спосіб. Зокрема, при промисловому впровадженні заявленого способу на коксохімічному виробництві, отримували 2 % водний розчин пероксиду водню. Далі отриманий водний розчин пероксиду водню подають через насадку 11 і зрошувальну тарілку в дрібнодисперсному стані шляхом верхнього зрошення у верхню частину контактного апарату 1. Так же чином сірководневмісний коксовий газ з відповідним тиском і температурою подають через засіб 8 в нижню частину контактного апарату 1 протитечією по відношенню до подачі водного розчину пероксиду водню. У контактній зоні 6 відбувається змішування газу з водним розчином пероксиду водню з утворенням елементарного дисперсного середовища - реакція розчиненого сірководню з пероксидом водню відповідно до раніше зазначених схем та отримання сірки і води в результаті реакції окислення. Далі очищений коксовий газ через вологорозділювач 12 відводять з верхньої частини контактного апарату 1 і по трубопроводу подають у виробництво. Сірчану і/або сульфідсульфітну пульпу відводять самопливом з нижньої частини контактного апарату 1 через засіб 9 в пластикові контейнери і по мірі накопичення відправляють на переробку. Таким же чином воду відводять з нижньої частини контактного апарату 1 через засіб 10 і подають рециркуляцією на блок каталізаторних окислювачів 2 для її подальшої активації. Таким чином, застосування заявленої корисної моделі дозволяє досягти ступеня очищення 99 % і скорочення викиду діоксиду сірки до 0,5 % в димових газах коксової батареї і 3 когенераційної установки до 0,5 г/м при вмісті сірководню в коксовому газі до очищення в 3 межах 9,0…18,0 г/нм . При цьому заявлений спосіб дозволяє використовувати в якості енергетичної сировини тільки воду питну і стисле повітря, що дозволяє зробити цикл очищення коксового газу від сірководню більш енергоефективним з можливістю підключення до існуючих енергоджерел на коксохімічному підприємстві. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб очищення сірководневмісного газу від сірководню, що включає підготовку водного розчину пероксиду водню, подачу його в контактний апарат і подачу сірководневмісного газу для окислення сірководню з подальшим відведенням очищеного газу та води, який відрізняється тим, що отримання водного розчину сірководню здійснюють шляхом циркуляції води через мінімально один блок окислювальних каталізаторів, виконаний з можливістю ініціації іонізації води, і мінімально один блок енергетичного каталізатора, виконаний з можливістю збільшення частоти коливань структури води з подальшим утворенням водного розчину пероксиду водню з продуктів іонізації води, подачу водного розчину пероксиду водню здійснюють у верхню частину контактного апарату, а подачу сірководневмісного газу здійснюють у нижню частину контактного апарату протитечією з подальшим утворенням дисперсного середовища розчиненого сірководню з пероксидом водню і відведенням очищеного газу з верхньої частини контактного апарату і сірчаної та/або сульфід-сульфітної пульпи і води з нижньої частини контактного апарату. 3 UA 89777 U 5 10 15 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що забезпечують збільшення частоти коливань структури води до 104…106 Гц. 3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що здійснюють аерацію води перед подачею води на блок окислювальних каталізаторів. 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що посилення коливань структури води здійснюють шляхом створення акустичного тиску і бароударів певної частоти в блоці енергетичного каталізатора. 5. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що здійснюють подачу водного розчину пероксиду водню в контактний апарат в дрібнодисперсному стані. 6. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що здійснюють подачу водного розчину пероксиду водню в контактний апарат з насадкою через зрошувальну тарілку. 7. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що очищений газ перед відведенням з верхньої частини контактного апарату пропускають через вологорозділювач. 8. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що здійснюють рециркуляцію води, яка відводиться з нижньої частини контактного апарату, на блок окислювальних каталізаторів. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4