Улавливание из коксового газа сероводорода.

Очистка коксового газа от сероводорода проводится двумя методами – вакуум-карбонатным и мышьяково-содовым.

1.Вакуум-карбонатный метод основан на поглощении сероводорода из газа водными растворами Na₂CO₃ или K₂CO₃. Регенерация осуществляется при нагревании насыщенного раствора под вакуумом. В процессе улавливания идут следующие реакции:

Na₂CO₃ + H₂S↔ NaHS + NaHCO₃

Na₂CO₃ +CO₂ +H₂O↔2NaHCO₃

Na₂ CО₃ +HCN↔NaCN +NaHCO₃

Кроме того, происходят вторичные необратимые реакции:

2NaHS +2O₂ → Na₂S₂O₃+H₂O

2NaCN + 2H₂S + O₂ →2NaCNS + 2H₂O

NaCN +Na₂S₂O₃ → NaCNS +Na₂SO₃

2Na₂SO₃ + O₂ → 2Na₂ SO₄

Так как нерегенерируемая часть соединений накапливается в растворе, часть раствора приходится выводить на регенерацию. Вместо соды для улавливания сероводорода можно использовать поташ K₂CO₃. Растворимость поташа выше, поэтому готовят 10-15% раствор поташа вместо 5% раствора соды. Использование более концентрированных растворов позволяет извлекать большее количество сероводорода единицей объема поглотительного раствора. Однако из-за высокой стоимости поташа в настоящее время используют либо раствор соды, либо смешанный раствор, содержащий одновременно поташ и соду.

2. Мышьяково-содовый метод.

Очистка коксового газа от сероводорода происходит за счет замещения серой кислорода в оксисульфомышьяковой соли натрия:

Na₄As₂S₅O₂ + H₂S ↔ Na₄As₂S₆O + H₂O

Na₄As₂S₆O + H₂S ↔ Na₄As₂S₇ + H₂O

Насыщенный сероводородом раствор подвергается регенерации кислородом воздуха:

Na₄As₂S₇ + O₂ ↔ Na₄As₂S₆O + S

Na₄As₂S₆O + O₂ ↔ Na₄As₂S₅O₂ + S

Сера выделяется в свободном состоянии в виде серной пены и служит для получения плавленой серы. Помимо основных реакций протекают те же побочные реакции, что и при использовании вакуум-карбонатного метода очистки.

Для вывода балластных солей из рабочего раствора его нейтрализуют серной кислотой. На нейтрализацию выводят насыщенный серой раствор, так как сульфосоль менее устойчива, чем оксисульфосоль. В процессе нейтрализации идут следующие реакции:

Na₄As₂S₇ + H₂SO₄ = 2Na₂SO₄ + As₂S₅ + H₂S

As₂S₅ = As₂S₃↓ + 2S

Выпавший осадок сульфида мышьяка и серу отфильтровывают и растворяют в содовом растворе, после чего возвращают в цикл, а фильтрат отводится на переработку для утилизации балластных солей. Количество раствора, выводимого на регенерацию, составляет 3-4 м³ на 1 т сероводорода. Состав раствора, выводимого на регенерацию: Na₂S₂O₃ – 200-250 г/л; NaCNS –

70-90 г/л; Na₂CO₃ – 18-20 г/л.

Переработка надсмольной воды

В состав надсмольной воды входят фенолы: летучие - до 3 г/л; многоатомные - 100-500 мг/л; аммиак до 1000 мг/л; родониты до 400 мг/л; сульфиды до 80 мг/л; смолы и масла до 300 мг/л; окисляемость до 2000 мгО₂/л. Для обесфеноливания используют 2 метода: пароциркуляционный и экстракционный.

1) Пароциркуляционный метод.

При использовании этого метода из надсмольной воды удаляются фенолы, аммиак, частично сероводород, цианистый водород. Надсмольная вода поступает в дефлегматор 1, где нагревается острым паром и затем перетекает в испарительную колонну 2. Стекая по колонны вниз, вода продувается на своем пути водяным паром, который, барботируя на тарелках колонны через надсмольную воду, нагревает ее и отгоняет аммиак, сероводород, и углекислый газ, которые направляются в сульфатное отделение для извлечения аммиака. Из колонны 2 сточная вода насосом подается на верх абсорбционной части обесфеноливающего скруббера 3. Циркулирующий через скруббер пар после отдувки из воды фенолов поступает в нижнюю часть скруббера, где фенол взаимодействует с NaOH с образованием фенолята натрия. Фенолят натрия периодически выводится из скруббера на склад. Надсмольная вода из скруббера направляется в реактор 4, туда же подается известковое молоко для разложения солей аммония.

Из реактора смесь подается в приколонок 5, где происходит окончательное разложение солей аммония и отгонка из воды паров выделившегося аммиака. Пары аммиака направляются в колонну 2, а суспензия из нижней части приколонка стекает в известковый отстойник 6, где происходит осаждение известкового шлама, который направляют в шламонакопитель, а вода поступает на очистные сооружения.

2)Экстракция.

При выборе экстрагента учитывают:

• коэффициент распределения;

• доступность;

• стоимость;

• полноту и скорость разделения фаз. Коэффициент распределения вычисляется по формуле:

k = y/x,

где у - концентрация извлекаемого вещества в экстрагенте;

х - концентрация извлекаемого вещества в воде

В качестве экстрагента используют бензол (k =2,2) и диизопропиловый эфир (k =45). Коэффициент распределения бензола меньше, чем диизопропилового эфира, однако бензол дешевле и является продуктом собственного производства. Кроме того, бензол извлекает гомологи бензола - крезолы, коэффициент распределения для которых составляет 9-12, а также многоатомные фенолы.

При использовании пароциркуляционного метода извлекается до 80% фенолов, остаточная концентрация - 250 мг/л. Экстракция имеет следующие преимущества:

1) более высокую степень извлечения фенолов, остаточная концентрация 50-60 мг/л;

2) практически полное удаление смол и масел;

3) более высокая степень извлечения крезолов и многоатомных фенолов.

Се­бестоимость очистки примерно одинаковая.