Патент на изобретение №2160152
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ УДАЛЕНИЯ СЕРОВОДОРОДА ИЗ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ
(57) Реферат: Изобретение относится к области очистки газов от сероводорода, в частности к области обессеривания газов с использованием жидких поглотителей, и может найти применение в нефтегазодобывающей и перерабатывающей отраслях промышленности. Способ заключается в окислении сероводорода раствором, образующимся в прианодном пространстве электролизера в результате электролитического разложения воды. Способ позволяет осуществить очистку газов от сероводорода с высокой селективностью с получением серы высокой чистоты. 1 табл. Изобретение относится к области очистки газов от сероводорода, в частности к области обессеривания газов с использованием жидких поглотителей, и может найти применение в нефтегазодобывающей и перерабатывающей отраслях промышленности. Известен ряд способов, в которых для удаления сероводорода используют химические соединения – поглотители сероводорода. Наиболее часто для этих целей применяют щелочные соединения – гидроокиси и карбонаты щелочных и щелочноземельных металлов /1. Патент США N 4198378, 2. Патент США N 3941875, 3. А. с. СССР N 314414/. Процесс удаления сероводорода с помощью щелочей может быть представлен реакциями:  Эти процессы хорошо изучены и широко применяются. Полнота извлечения сероводорода в таких равновесных процессах не превышает 85,95%, что является недостатком способов. Также к недостаткам относится низкая селективность по сероводороду, т.к. вместе с сероводородом щелочные растворы поглощают также другие кислые газы (SO2, CO2, HCN). К серьезным недостаткам относится и обратимость процесса. Известен и наиболее близок по технической сущности к заявляемому способ непрерывного удаления сероводорода методом непрямого электролиза /4. Заявка Японии N 62-89887/. Схематически названный процесс может быть представлен реакциями H2S+2FeCl3—>2FeCl2+FeCl2+ 2HCl+S   Недостатком данного процесса является высококоррозионная среда, в которой протекают реакции окисления сероводорода и электролиза FeCl2. Также недостатком является загрязнение конечного продукта – серы – солями железа, что требует введения дополнительной стадии промывки серы и, как следствие, образования сточных вод, требующих, в свою очередь, утилизации. Указанных недостатков лишен предлагаемый способ удаления сероводорода из газовых смесей посредством процесса окисления сероводорода анолитом (раствор, образующийся на аноде в процессе электролиза), образовавшимся на аноде в результате электролитического разложения воды в электролизере с пористой мембраной. Выделяющийся в процессе электролиза кислород также может быть использован для окисления сероводорода. Схематически процесс может быть представлен следующим образом:  В катодном пространстве в результате присоединения электронов протонами образуется водород. Электролит, образующийся в анодном пространстве, содержит OH–-ионы, создающие слабо щелочную среду, и атомарный кислород, образующийся в результате рекомбинации OH–-ионов. Наличие мембраны, разделяющей анодное и катодное пространства, позволяет отделить анолит от католита, что, в свою очередь, дает возможность проводить окисление сероводорода не в электролизере, а в отдельном сосуде. Это решает вопрос защиты аппаратуры, в частности электродов и корпуса электролизера с электрооснащением, от сероводородной коррозии. В выведенном из электролизера анолите происходят следующие реакции: H2S+OH–—>HS–+H2O; HS–+O—>S  +OH–;H2S+O—>H2O+S  ;Поглощенный аналитом сероводород окисляется присутствующим в растворе атомарным кислородом до элементной серы H2S+OH–—>HS–+H2O; H2S+O—>H2O+S  .
Поскольку окислительная активность кислорода по мере превращения из атомарного состояния в молекулярное резко падает, наиболее эффективно раствор может быть использован в течение нескольких секунд после процесса электролиза, что и достигается непрерывным отводом анолита из электролизера в реактор для контакта с сероводородом.
Элементная сера выпадает в осадок и, после фильтрования, представляет собой чистый продукт. Вода возвращается в цикл электролиза. Процесс, таким образом, безотходен, экологически чист; не требует для исполнения химических реагентов.
Процесс осуществляется в электролизере мембранного типа в динамическом режиме. Вода подается с определенной скоростью в электролизер, а анолит, содержащий окислители, с той же скоростью постоянно выводится из электролизера в сосуд, где происходит контактирование анолита с сероводород-содержащим газом. Отработанный анолит выводится из сосуда через фильтр, на котором остается продукт – сера, и возвращается в электролизер, либо сбрасывается в виде чистой воды в канализацию.
Контроль за содержанием сероводорода в газе осуществляется на входе в реактор хроматографически, на выходе – с помощью газоанализатора “Рикэн Кэйки” (Япония) с точностью 0,5 мг/м3.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Через электролизер с пористой мембраной подавалась вода со скоростью 0,1-0,05 час-1, при плотности тока 0,17 А/мм2 и расстоянием между электродами 10 мм, анолит и выделяющийся кислород постоянно выводились из электролизера и подавались в сосуд для окисления сероводорода. Через сосуд для окисления сероводорода пропускали углеводородный газ, содержащий, об.%:Углеводороды – 60 Сероводород – 35 Углекислый газ – 5 с объемной скоростью 1,0 час-1. Объем пропущенного газа 15 л. Состав газа на выходе из сосуда после очистки, об.%: Углеводороды – 94,74 Углекислый газ – 5,26 Сероводород – 0 Элементная сера, выделенная из раствора, имела степень чистоты 99,9%. Примеры 2-4 выполнены аналогично примеру 1 и сведены в таблицу. Представленные примеры показывают, что заявляемый способ обеспечивает высокую степень очистки газов от сероводорода, полную селективность очистки по сероводороду (отсутствие удаления CO2). Новизна метода в непрерывном отводе образующегося водного раствора, содержащего одновременно щелочную среду (выполняющую функцию физико-химического абсорбента газообразного H2S) и окислитель – атомарный кислород, активный относительно S—– и HS–-ионов. Поскольку окислительная активность кислорода по мере превращения из атомарного состояния в молекулярное резко падает, эффективно раствор может быть использован в течение нескольких секунд после процесса электролиза, что и достигается непрерывным отводом анолита из электролизера в сосуд для контакта с H2S. Таким образом, использование заявляемого способа позволяет осуществить очистку газов от сероводорода с высокой селективностью, с получением серы высокой чистоты. Достоинствами процесса являются отсутствие контакта электролизера с коррозионно-активным сероводородом, что дает возможность избежать коррозии электрооборудования; отсутствие реагентов и, следовательно, необходимости их утилизации; надежность и простота исполнения. Список использованной литературы 1. Патент США N 4198378, 15.04.1980. 2. Патент США N 3941875, 02.03.1976. 3. А.с. СССР N 814414, 03.01.1979. 4. Заявка Японии N 62-89887 от 16.10.1985. Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 08.10.2001
Номер и год публикации бюллетеня: 12-2003
Извещение опубликовано: 27.04.2003
|
||||||||||||||||||||||||||
