BG66997B1 - Method for separation of hydrogen sulphide and sulphur dioxide from fluids - Google Patents

Method for separation of hydrogen sulphide and sulphur dioxide from fluids Download PDF

Info

Publication number
BG66997B1
BG66997B1 BG111701A BG11170114A BG66997B1 BG 66997 B1 BG66997 B1 BG 66997B1 BG 111701 A BG111701 A BG 111701A BG 11170114 A BG11170114 A BG 11170114A BG 66997 B1 BG66997 B1 BG 66997B1
Authority
BG
Bulgaria
Prior art keywords
fluids
sulfur
catalyst
soot
hydrogen sulfide
Prior art date
Application number
BG111701A
Other languages
Bulgarian (bg)
Other versions
BG111701A (en
Inventor
Джамал УЗУН
Мавродиев Петров Константин
Елена РАЗКАЗОВА-ВЕЛКОВА
Реджеп Узун Джамал
Константин ПЕТРОВ
Николаева Разказова-Велкова Елена
Венко БЕШКОВ
Николаев Бешков Венко
Original Assignee
Николаев Бешков Венко
Николаева Разказова-Велкова Елена
Реджеп Узун Джамал
Мавродиев Петров Константин
Институт По Инженерна Химия При Бан
Институт По Електрохимия И Енергийни Системи При Бан
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николаев Бешков Венко, Николаева Разказова-Велкова Елена, Реджеп Узун Джамал, Мавродиев Петров Константин, Институт По Инженерна Химия При Бан, Институт По Електрохимия И Енергийни Системи При Бан filed Critical Николаев Бешков Венко
Priority to BG111701A priority Critical patent/BG66997B1/en
Publication of BG111701A publication Critical patent/BG111701A/en
Publication of BG66997B1 publication Critical patent/BG66997B1/en

Links

Landscapes

  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

The invention represents a method for separation of hydrogen sulphide and sulphur dioxide from fluids, which comprises contacting of simultaneously fed two purified fluids with salt composition 18 g/l through a catalytic mass, consisting of teflonized high-dispersion coals and/or soot as a padding with coated catalyst, which represents chelate of the transition-metal series of iron, cobalt, vanadium or manganese and so forth. The process is conducted in a single-step at room temperature and normal atmospheric pressure, with values of pH in the range of 2 to 13.5. The quantitative ratio between the catalysts: teflonized coals/soot is within limits of 1:10 to 6:4. The used catalytic mass represents 10-60% teflonized coal/soot and the applied catalysts, which represents 2-40% chelate of transition metal ( such as iron, cobalt, vanadium or manganese,etc.). The catalytic mass is used, whereby the catalyst is applied on top of specially prepared through high-energy agitated pad, representing high-dispersion coal and/or soot with coated Teflon.

Description

Област на техникатаField of technology

Изобретението се отнася до метод за отделяне на сероводород и серен диоксид от флуиди, приложим за пречистване на отпадъчни води, промишлени отпадъчни газове вредни замърсители в атмосферата и на природни източници на замърсяване.The invention relates to a method for separating hydrogen sulfide and sulfur dioxide from fluids, applicable to the treatment of wastewater, industrial waste gases, harmful pollutants in the atmosphere and natural sources of pollution.

Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION

Наличието на серни съединения причиняват сериозна вреда за равновесието на околната среда. Серни съединения като серен диоксид (SO2) и сероводород (H2S) в атмосферата или отпадни води, в газови смеси и други флуидни потоци се считат за нежелани съединения. Освен природния газ, който може да съдържа нежелани серни съединения като карбонилсулфид, серовъглерод, моно и диалкил сулфиди, тиофени, добре известни са и вредните замърсители в газовите потоци, излъчвани от стационарни и мобилни източници като електроцентралите, автомобили, кораби, влакове и др. Серни оксиди с водна пара образуват силно корозионни пари, причиняващи дразнене на очите и лигавиците, увреждане на металсъдържащи структури и пр. вреди за околната среда - в т.ч. и за селското стопанство поради киселинен дъжд. Карбонилсулфид (COS) е друг токсичен замърсител, образуващ се като продукт на реакция между серосъдържащи съединения и въглероден монооксид в газови потоци или отпадни води. Сероводород (H2S) е корозивен и изключително токсичен газ, който се намира в природен газ с концентрации, вариращи от няколко ррт до 50% или дори по-високи. Хидроочистката на мазут и битум и газификация на въглища също произвеждат газови потоци, съдържащи сероводород като нежелан страничен продукт. Сероводород е страничен продукт или присъства като примес в суровини в значителен мащаб в редица важни промишлени производства, като петролната, генериране на електричество или при химически синтез и трябва да бъде отстранен от потоците преди те да могат да бъдат изпуснати в атмосферата или в реки и канали.The presence of sulfur compounds causes serious damage to the balance of the environment. Sulfur compounds such as sulfur dioxide (SO 2 ) and hydrogen sulfide (H 2 S) in the atmosphere or wastewater, in gas mixtures and other fluid streams are considered undesirable compounds. In addition to natural gas, which may contain unwanted sulfur compounds such as carbonyl sulfide, carbon disulfide, mono and dialkyl sulfides, thiophenes, harmful pollutants in gas streams emitted from stationary and mobile sources such as power plants, cars, ships, trains and others are well known. Sulfur oxides with water vapor form highly corrosive vapors, causing irritation of the eyes and mucous membranes, damage to metal-containing structures, etc. damage to the environment - incl. and for agriculture due to acid rain. Carbonyl sulfide (COS) is another toxic pollutant formed as a reaction product between sulfur-containing compounds and carbon monoxide in gas streams or wastewater. Hydrogen sulfide (H 2 S) is a corrosive and extremely toxic gas that is found in natural gas with concentrations ranging from a few ppm to 50% or even higher. Hydrotreating of fuel oil and bitumen and gasification of coal also produce gas streams containing hydrogen sulfide as an unwanted by-product. Hydrogen sulfide is a by-product or is present as an impurity in raw materials on a large scale in a number of important industrial industries, such as petroleum, electricity generation or chemical synthesis, and must be removed from streams before they can be released into the atmosphere or rivers and canals. .

Правилата за контролиране на тези замърсители в атмосферата стават все по-строги и получаването на сяра и полисулфиди от SO2 и H2S се приема за желан продукт при очистването им.The rules for controlling these pollutants in the atmosphere are becoming more stringent and the production of sulfur and polysulphides from SO 2 and H 2 S is considered a desirable product in their purification.

Известни са редица методи за отстраняване на H2S от природен газ и от потока технологичен газ, за да го превърне в полезни или поне безвредни продукти. Повечето от тези методи са многостепенни процеси, които започват с химическа или физическа абсорбция на H2S.A number of methods are known for removing H 2 S from natural gas and from the process gas stream to make it useful or at least harmless products. Most of these methods are multi-step processes that begin with the chemical or physical absorption of H 2 S.

В редица случаи H2S се отстранява чрез контактуване на технологичния газ с тънък филм от органичен разтворител. Разтворителят се регенерира чрез нагряване, след това реагира с допълнителни стехиометрични количества H2S над катализатор алуминиев оксид, основана за производство на елементарна сяра, вода и топлина. Химическата реакция протича при 525-700°С.In many cases, H 2 S is removed by contacting the process gas with a thin film of organic solvent. The solvent was recovered by heating, then reacted with additional stoichiometric amounts of H 2 S over an alumina catalyst based to produce elemental sulfur, water and heat. The chemical reaction takes place at 525-700 ° C.

Съществуват различни методи за очистване на газове от серен диоксид и те могат да бъдат класифицирани в следните няколко групи: неутрализационни - конверсия на SO2 до CaSO4 [1]; втечняване на SO2 чрез адсорбция в сулфитен разтвор [2]; каталитични - окисление на SO2 върху Pt, V2O5 при t = 400-600°С до SO3 и разтварянето му във вода до H2SO4 [3].There are different methods for purification of sulfur dioxide gases and they can be classified into the following several groups: neutralization - conversion of SO 2 to CaSO 4 [1]; liquefaction of SO 2 by adsorption in sulfite solution [2]; catalytic - oxidation of SO 2 on Pt, V 2 O 5 at t = 400-600 ° С to SO 3 and its dissolution in water to H 2 SO 4 [3].

Очистването на сероводорода се извършва главно по тъй наречения „Claus process“, който представлява окисление на H2S с кислород от въздуха, протичащ на следните етапи:The purification of hydrogen sulfide is carried out mainly by the so-called "Claus process", which is the oxidation of H 2 S with oxygen from the air, which takes place in the following stages:

I етап: термично окисление на сероводород до серен диоксидStage I: thermal oxidation of hydrogen sulfide to sulfur dioxide

H;S+3/2O;^SO; + H;OH ; S + 3 / 2O ; ^ SO ; + H ; Oh

II етап: каталитично окисление на сероводорода и серния диоксид до сяра 2H2S + SO2 -+ 3/nSn + 2Н2О + (0,087-0,154) МДж/мол.Stage II: catalytic oxidation of hydrogen sulfide and sulfur dioxide to sulfur 2H 2 S + SO 2 - + 3 / nS n + 2H 2 O + (0,087-0,154) MJ / mol.

Широко разпространен е т.нар. процес Супсрклаус -99.Widespread is the so-called. process Supsrklaus -99.

Термично превръщане - три стадии на каталитично окисление с междинно отстраняване на получаващата се в процеса сяра. Известен е метод за очистване на отпадни газове от серен диоксид чрез директното му електрокаталитично окисление от кислорода на въздуха в присъствието на вода до сярна киселина при обикновена температура [4-6].Thermal conversion - three stages of catalytic oxidation with intermediate removal of sulfur obtained in the process. A method is known for the purification of waste gases from sulfur dioxide by its direct electrocatalytic oxidation from oxygen in the air in the presence of water to sulfuric acid at ordinary temperature [4-6].

Малки количества се адсорбират, обикновено върху активен въглен. Термично се редуцира серенSmall amounts are adsorbed, usually on activated carbon. Sulfur is thermally reduced

Описания на издадени патенти за изобретения № 01.1/15.01.2020 диоксид до сяра [7-9]. Има различни методи за подобряване на Клаус процеса, чрез контролиране на концентрацията с времето и/или намаляване на температурата в каталитичните секции [10, 11]. Клаус процесът може да се комбинира и с микробиологични процеси за редукция на серен диоксид и сероводород [12].Descriptions of issued patents for inventions № 01.1 / 15.01.2020 sulfur dioxide [7-9]. There are various methods for improving the Klaus process by controlling the concentration over time and / or reducing the temperature in the catalyst sections [10, 11]. The Klaus process can also be combined with microbiological processes to reduce sulfur dioxide and hydrogen sulfide [12].

Изброените по-горе методи се осъществяват при високи температури и високи концентрации. Известно е, че химичната кинетика не работи добре при концентрации на реагентите под 1.0% (об.), при това химичните реакции протичат много бавно. За преодоляване на този проблем се търсят специални катализатори и технологии.The methods listed above are performed at high temperatures and high concentrations. It is known that chemical kinetics do not work well at reagent concentrations below 1.0% (vol.), And chemical reactions are very slow. Special catalysts and technologies are being sought to overcome this problem.

Известен е метод, който включва материал за абсорбиране на серни съединения като сероводород, или серни оксиди от флуиден поток и разлагането им до сяра. Той е приложим за отстраняване на сероводород и други серни съединения от кисел природен газ, или течни потоци, и превръщане на сярата до елементарна сяра. Същият метод може да се използва за отстраняване и на някои азотни и въглеродни оксиди от газови потоци, както и съединения като карбонилсулфида, серовъглерод, моно и диалкил сулфиди, дисулфиди алкил - тип, и тиофени. Процесът се осъществява при стайна температура. Адсорбиращият материал се регенерира чрез прилагане на топлина при повишена температура (в диапазона от 250°С до 600°С).A method is known which includes a material for absorbing sulfur compounds such as hydrogen sulfide or sulfur oxides from a fluid stream and decomposing them to sulfur. It is applicable for the removal of hydrogen sulfide and other sulfur compounds from acidic natural gas, or liquid streams, and the conversion of sulfur to elemental sulfur. The same method can be used to remove some nitrogen and carbon oxides from gas streams, as well as compounds such as carbonyl sulfide, sulfur carbon, mono and dialkyl sulfides, alkyl-type disulfides, and thiophenes. The process is carried out at room temperature. The adsorbent material is regenerated by applying heat at elevated temperature (in the range of 250 ° C to 600 ° C).

Известно е биологично пречистване, при който сулфат, сулфит и други серни съединения се трансформират от сулфат-редуциращи бактерии в анаеробни условия, за да се получи сулфид, който от своя страна може да се окислява до елементарна сяра. Предимството на този метод е, възможността за преработка на малки по обем и ниско концентрирани отпадъчни потоци. Въпреки това, негов недостатък е, че когато отпадъчните води не съдържат органично вещество, трябва да се добавят електронни донори. Най-важните електронни донори са метанол, етанол, глюкоза, водород и въглероден монооксид. Използването на тези или други донори на електрони, значително увеличават разходите за метода на отстраняване на сяра от отпадъчни потоци.Biological purification is known in which sulphate, sulphite and other sulfur compounds are transformed by sulphate-reducing bacteria under anaerobic conditions to give a sulphide which in turn can be oxidised to elemental sulfur. The advantage of this method is the possibility of processing small and low-concentrated waste streams. However, its disadvantage is that when wastewater does not contain organic matter, electronic donors must be added. The most important electron donors are methanol, ethanol, glucose, hydrogen and carbon monoxide. The use of these or other electron donors significantly increases the cost of the method of removing sulfur from waste streams.

Повишена температура може да се използва непрекъснато или почти непрекъснато, например когато е на разположение евтин източник на енергия, както в случая на горещи димни газове и/или на топло промивна течност. За предпочитане е анаеробната обработка да се извършва при повишена температура 55°С-100°С, за предпочитане 60°С-100°С. Като цяло, по-високата температура има по-добър ефект. Повишената температура може да се поддържа за период от няколко минути или часа до няколко дни. Нивото на този максимум, и времето, за което се поддържа тази максимална температура, могат да бъдат избрани в зависимост от естеството на отпадъчните води, които се третират, използваните микроорганизми и желаната степен и скорост на пречистване.Elevated temperature can be used continuously or almost continuously, for example when a cheap source of energy is available, as in the case of hot flue gases and / or hot flushing fluid. Preferably, the anaerobic treatment is carried out at an elevated temperature of 55 ° C-100 ° C, preferably 60 ° C-100 ° C. In general, a higher temperature has a better effect. The fever can be maintained for a period of several minutes or hours to several days. The level of this maximum, and the time for which this maximum temperature is maintained, can be selected depending on the nature of the wastewater to be treated, the microorganisms used and the desired degree and rate of treatment.

Известни са химични/електрохимични процеси като най-общо представляват галваничен елемент, състоящ се от основен метал и примес от друг метал, най-често по-благороден от основния. Двата електрода са електронно свързани през метала и осъществяват електролитна връзка през разтвора. Тези примеси могат да представляват отделна фаза или създават такава в процеса на корозия. Поради това повърхността на метала се разглежда като система от аноди (основен метал) и микроскопични катоди. По-благородните катоди и основния метал представляват серия от многочислени галванични елементи, свързани накъсо. Между катодите и анодите съществува определена потенциална разлика, която предизвиква протичането на електричен ток. Колкото е по-голяма потенциалната разлика между анодите и катодите, толкова по-голяма е силата на тока, протичащ в местните елементи и следователно скоростта на процеса. На повърхността на електрода не е задължително да съществуват само два типа аноди и катоди. Едновременното присъствие на няколко примеса води до образуването на система от много електродни елементи, характеризиращи се с наличието на няколко типа катоди и аноди с различни потенциали и поляризационни характеристики [13].Chemical / electrochemical processes are known and are generally a galvanic cell consisting of a parent metal and an impurity of another metal, most often nobler than the parent. The two electrodes are electronically connected through the metal and make an electrolytic connection through the solution. These impurities can be a separate phase or create one in the corrosion process. Therefore, the surface of the metal is considered as a system of anodes (base metal) and microscopic cathodes. The nobler cathodes and the parent metal are a series of numerous galvanically connected elements. There is a certain potential difference between the cathodes and the anodes, which causes an electric current to flow. The greater the potential difference between the anodes and the cathodes, the greater the current flowing in the local elements and therefore the speed of the process. Only two types of anodes and cathodes do not have to exist on the electrode surface. The simultaneous presence of several impurities leads to the formation of a system of many electrode elements, characterized by the presence of several types of cathodes and anodes with different potentials and polarization characteristics [13].

Контролиране на емисиите от SO2 и осигуряване очистването на H2S предполага създаване на процес за едновременно очистване на H2S и SO2. Желателно е да се осигури метод за отстраняване на сероводород и серен диоксид, съдържащи се в различни флуиди при умерени температури и последващо превръщане на серните съединения в други екологично приемливи продукти на превръщане.Controlling SO 2 emissions and ensuring the purification of H 2 S implies creating a process for simultaneous purification of H 2 S and SO 2 . It is desirable to provide a method for removing hydrogen sulfide and sulfur dioxide contained in various fluids at moderate temperatures and subsequently converting the sulfur compounds into other environmentally friendly conversion products.

Описания на издадени патенти за изобретения № 01.1/15.01.2020Descriptions of issued patents for inventions № 01.1 / 15.01.2020

Техническа същност на изобретениетоTechnical essence of the invention

Изобретението представлява метод за отделяне на сероводород и серен диоксид от флуиди, който включва контактуване на едновременно подавани два пречиствани флуида със солеви състав 18 g/1 през каталитична маса, състояща се от тефлонизирани високодисперсни въглени и/или сажди като подложка е нанесен катализатор, който представлява хелат на преходните метали от реда на желязо, кобалт, ванадий или манган и др. Процесът се провежда едноетапно при стайна температура и нормално атмосферно налягане, при стойности на рН в интервал от 2 до 13.5. Количественото съотношение между катализатор : тефлонизирани въглени/сажди е в граници 1:10 до 6:4. Използваната каталитична маса представлява от 10-60 % тефлонизиран въглен/сажди и нанесен катализатор, който представлява 2-40 % хелати на преходен метал (като желязо, кобалт, ванадий или манган и др.).The invention is a method for separating hydrogen sulfide and sulfur dioxide from fluids, which comprises contacting simultaneously fed two purified fluids with a salt composition of 18 g / l through a catalytic mass consisting of Teflon-coated fine carbons and / or carbon black as a support. is a chelate of transition metals of the order of iron, cobalt, vanadium or manganese, etc. The process is carried out in one step at room temperature and normal atmospheric pressure, at pH values in the range from 2 to 13.5. The quantitative ratio between catalyst: Teflon carbon / carbon black is in the range of 1:10 to 6: 4. The catalyst mass used is 10-60% Teflon-coated carbon / carbon black and supported catalyst, which is 2-40% transition metal chelates (such as iron, cobalt, vanadium or manganese, etc.).

Използва се каталитична маса, при която катализаторът е нанесен върху специално подготвена чрез високоенергийно разбъркване подложка, представляваща високодисперсен въглен и/или сажди е нанесен тефлон.A catalytic mass is used in which the catalyst is applied on a substrate specially prepared by high-energy stirring, representing highly dispersed charcoal and / or carbon black, Teflon is applied.

Това изобретение представлява по същество нов метод фактически е химичен/електрохимичен механизъм на реакциите и катализатор за едновременно отделяне на серен диоксид и сероводород от флуиди и превръщането им до получаване на безвредни съединения.This invention represents a substantially new method is in fact a chemical / electrochemical reaction mechanism and a catalyst for the simultaneous separation of sulfur dioxide and hydrogen sulfide from fluids and their conversion to obtain harmless compounds.

Разработеният от нас метод се основава на Клаус реакцията, но при използването на специален катализатор и технология, в резултат на което не се получава сяра, а полисулфиди, сулфити и сулфати, които не тровят катализаторите. Сулфатите са екологично приемливи. Механизмът на реакциите е електрохимичен/химичен като се извършва върху разпръснати химични микрогалванични елементи по следните примерни реакции:The method we developed is based on the Klaus reaction, but using a special catalyst and technology, which does not result in sulfur, but polysulfides, sulfites and sulfates that do not poison the catalysts. Sulphates are environmentally friendly. The mechanism of the reactions is electrochemical / chemical and is performed on scattered chemical microgalvanic elements by the following exemplary reactions:

HS~ —S + H+2c~ Е = - 0.065 V (1)HS ~ —S + H + 2c ~ E = - 0.065 V (1)

SO2 (g) + 4Н++ 4е-θ 2Н2О + S E = + 0.451V (2)SO 2 (g) + 4H ++ 4e-θ 2H 2 O + SE = + 0.451V (2)

В резултат на протичащите реакции H2S и SO2 се очистват до концентрации CH2S = 0 и CSO2 = 0.As a result of the ongoing reactions, H 2 S and SO 2 are purified to concentrations C H2S = 0 and C SO2 = 0.

Методът позволява обработването на флуиди при периодичен, както и непрекъснат каталитичен процес в реакционната зона.The method allows the treatment of fluids in a batch as well as a continuous catalytic process in the reaction zone.

Необходимо е минимално количество катализатор в каталитична маса, за да катализира процесите на превръщане на серните съединения в екологично приемливи продукти. В зависимост от това дали са само въглени/сажди или имаме нанесен върху тях катализатор ефективността на процесите се променя значително. При смесване на двата флуида върху катализаторната маса при избраните от нас реакционни условия се образуват спонтанно микрогалванични елементи, върху които протичат реакции 1 и 2. Това се дължи, както на разликата между електрохимичните потенциали на реакциите, така и на създадените многобройни места за осъществяване на трифазната граница газ - течност - твърдо тяло (катализатор) в оригинално разработената каталитична маса.A minimum amount of catalyst in the catalytic mass is required to catalyze the processes of conversion of sulfur compounds into environmentally friendly products. Depending on whether they are only coal / soot or we have a catalyst applied to them, the efficiency of the processes changes significantly. When the two fluids are mixed on the catalyst mass under the reaction conditions chosen by us, microgalvanic elements are formed spontaneously, on which reactions 1 and 2 take place. This is due both to the difference between the electrochemical potentials of the reactions and to the numerous places created for the three-phase gas-liquid-solid interface (catalyst) in the originally developed catalytic mass.

Скоростта на флуидите се определя от съдържанието на серните съединения в пречистваните флуиди. Стойността на рН не се поддържа в определен диапазон, тъй като методът работи както в кисела, така и в алкална среда в зависимост от пречиствания флуид. Постига се приблизително 99 % очистване. Съотношението количество катализатор (каталитична маса) спрямо концентрациите на получените серни съединения е 6:1 mg/mg/h. За 24 h съотношението е 1:4. Съотношението количество катализатор (кобалтов фталоцианин), добре разпределен във въглена, респективно - в саждите и количеството на превърнатите сулфиди и сулфити до безвреден продукт приблизително е 1:3 mg/mg/h. За 24 h е приблизително 1:80. Тъй като при разработения метод не се достига до елементарна сяра, а до сулфати, катализаторът може да се използва дългосрочно.The velocity of the fluids is determined by the content of sulfur compounds in the purified fluids. The pH value is not maintained in a certain range, as the method works in both acidic and alkaline environments depending on the purified fluid. Approximately 99% purification is achieved. The ratio of catalyst (catalytic mass) to concentrations of sulfur compounds obtained was 6: 1 mg / mg / h. For 24 h the ratio is 1: 4. The ratio of the amount of catalyst (cobalt phthalocyanine), well distributed in the coal, respectively - in the soot and the amount of converted sulfides and sulfites to a harmless product is approximately 1: 3 mg / mg / h. For 24 h it is approximately 1:80. Since the developed method does not reach elemental sulfur, but sulfates, the catalyst can be used for a long time.

Разработеният метод има следните предимства:The developed method has the following advantages:

- приложим, както за алкална, неутрална, така и за кисела среда;- applicable for both alkaline, neutral and acidic environments;

- осигурява пълно отделяне на серен диоксид и сероводород от пречистваните флуиди;- provides complete separation of sulfur dioxide and hydrogen sulfide from the purified fluids;

- работи при ниски концентрации под 0,1% -(1000 ррш), при които концентрации химичната кинетика не работи;- works at low concentrations below 0.1% - (1000 ppm), at which concentrations the chemical kinetics do not work;

- работи при стайна температура;- works at room temperature;

- работи в кисела и алкална среда при стойности на рН в граници приблизително от 2 до 13.5 иoperates in acidic and alkaline environments at pH values ranging from approximately 2 to 13.5 and

Описания на издадени патенти за изобретения № 01.1/15.01.2020 води до пълно превръщане (очистване) на изходните вещества.Descriptions of issued patents for inventions № 01.1 / 15.01.2020 leads to complete conversion (purification) of the starting materials.

Разработеният от нас метод и протичащият процес на отстраняване на серен диоксид и сероводород може да бъде представен по следния начин и схема (Схема 1, Приложение), където са представени условията за спонтанно образуване на микрогалванични елементи (2 и 3, 4), върху които протичат реакциите в трифазната граница газ - течност (електролит-4) - твърдо тяло (2-хидрофобен материал въглен/сажди е нанесена каталитична маса (катализатор)) при процеса на едновременно очистване на флуиди от серен диоксид и сероводород при периодичен режим на работа.The method developed by us and the ongoing process of removal of sulfur dioxide and hydrogen sulfide can be presented in the following way and scheme (Scheme 1, Annex), which presents the conditions for spontaneous formation of microgalvanic elements (2 and 3, 4), on which the reactions take place in the three-phase boundary gas - liquid (electrolyte-4) - solid (2-hydrophobic material carbon / soot catalytic mass (catalyst) is applied) in the process of simultaneous purification of fluids from sulfur dioxide and hydrogen sulfide in periodic operation.

Изобретението се илюстрира със следните примери по отношение на новостта, режима на работа и възможностите на разработения от нас метод, които не са ограничителни.The invention is illustrated by the following examples with respect to the novelty, the mode of operation and the possibilities of the method developed by us, which are not limiting.

Пример 1 за алкална среда.Example 1 for alkaline medium.

В реактор е така описаната по-горе каталитична маса, представляваща (25 % кобалтов фталоцианин и 40 % тефлонизиран въглен/сажди в съотношение 1:3.5) се подават два флуида, всеки със съдържание на соли 18 g/Ι - флуид 1, съдържащ сулфидни йони е концентрация 400 mg/1 и флуид 2 - сулфити е концентрация 200 mg/1 и pH на разтвора рН=11,3. След 4 h съдържанието на сулфидни йони се е изчерпило, т.е. не се откриват, а на сулфитни е 145 mg/1.Two fluids were fed to the reactor as described above, representing the above catalytic mass (25% cobalt phthalocyanine and 40% Teflon carbon / carbon black in a ratio of 1: 3.5), each with a salt content of 18 g / / - fluid 1 containing sulfide ions is a concentration of 400 mg / l and fluid 2 - sulfites is a concentration of 200 mg / l and pH of the solution pH = 11.3. After 4 hours the content of sulfide ions is depleted, ie. not detected, and the sulfite is 145 mg / l.

Получените продукти са полисулфиди и сулфати, наличието на които се определя качествено. Съдържанието на сулфиди се определя фотометрично, а това на сулфити йодометрично. При смесване на двата флуида е концентрации 200 mg/1 сулфид и съответно, 100 mg/1 сулфит. Общата им концентрация след смесване и по време на експеримента се определя йодометрично, а само на сулфида чрез маскиране на сулфита е формалин. Индикация за получаване на полисулфиди е промяната на цвета на разтвора в жълто-зеленикав. При прибавяне на солна киселина той се избистря и се появява утайка от сяра (качествена реакция за полисулфиди). Наличието на опалесценция при добавяне на бариев хлорид, показва наличието на сулфати (качествена реакция за сулфати), при намаляване на pH до 10,90, което също определя наличието на сулфати. Съдържанието на полисулфиди и сулфати по баланс е еквивалентно на 82 mg/1 сулфид. Останалото количество от сулфида се е окислило до сулфити и то е еквивалентно на 18 mg/1, е което се обяснява повишената концентрация на сулфит спрямо изходното количество при смесване.The obtained products are polysulphides and sulphates, the presence of which is determined qualitatively. The content of sulphides is determined photometrically and that of sulphites iodometrically. When mixing the two fluids, the concentrations are 200 mg / l sulfide and, respectively, 100 mg / l sulfite. Their total concentration after mixing and during the experiment is determined iodometrically, and only the sulfide by masking the sulfite is formalin. An indication for obtaining polysulfides is the change of the color of the solution to yellow-greenish. When hydrochloric acid is added, it clarifies and a precipitate of sulfur appears (qualitative reaction for polysulphides). The presence of opalescence with the addition of barium chloride indicates the presence of sulfates (qualitative reaction for sulfates), with a decrease in pH to 10.90, which also determines the presence of sulfates. The content of polysulphides and sulphates in balance is equivalent to 82 mg / l sulphide. The remaining amount of sulfide was oxidized to sulfites and it was equivalent to 18 mg / l, which explains the increased concentration of sulfite relative to the initial amount when mixed.

От получените продукти се вижда, че имаме пълно превръщане на сероводорода (до 100 %) и последващо продължение на превръщане на продуктите на сулфитите до сулфати.From the obtained products it can be seen that we have a complete conversion of hydrogen sulfide (up to 100%) and a subsequent continuation of the conversion of the products of sulfites to sulfates.

Пример 2 за алкална среда.Example 2 for alkaline medium.

В реактор е така описаната по-горе каталитична маса (10 % кобалтов фталоцианин и 30 % тефлонизиран въглен/сажди в съотношение 1:10 се подават двата флуида, които са със соленост 18 g/Ι. Флуид 1 съдържа сулфидни йони е концентрация 400 mg/1, и флуид 2 - сулфити е концентрация 3250 mg/1, рН=12,7. След 4 h съдържанието на сулфидни йони се е изчерпило и сулфитни е 1470 mg/1. Съдържанието на сулфиди е определено фотометрично, а това на сулфитите йодометрично. Резултантната концентрация и pH на разтвора при смесване на двата флуида е съответно 200 mg/1 сулфид, 1625 mg/1 сулфит. Общата им концентрация след смесване и по време на експеримента се определя йодометрично, а само на сулфида чрез маскиране на сулфита е формалин. Получените продукти са полисулфиди и сулфати, наличието на които се определя качествено. Индикация за получаване на полисулфиди е промяната на цвета на разтвора в жълто-зеленикав. При прибавяне на солна киселина той се избистря и се появява утайка от сяра (качествена реакция за полисулфиди). Наличието на опалесценция при добавяне на бариев хлорид, показва наличието на сулфати (качествена реакция за сулфати).The reactor is the catalytic mass described above (10% cobalt phthalocyanine and 30% Teflon carbon / carbon black in a ratio of 1:10), the two fluids are fed, which have a salinity of 18 g / Ι. Fluid 1 contains sulfide ions is a concentration of 400 mg / 1, and fluid 2 - sulfites is a concentration of 3250 mg / 1, pH = 12.7 After 4 hours the content of sulfide ions is depleted and sulfite is 1470 mg / 1.The content of sulfides is determined photometrically, and that of sulfites The resultant concentration and pH of the solution when mixing the two fluids is 200 mg / l sulfide, 1625 mg / l sulfite, respectively.Their total concentration after mixing and during the experiment is determined iodometrically, and only the sulfide by masking the sulfite is formalin.The products obtained are polysulphides and sulphates, the presence of which is determined qualitatively.Indication for the production of polysulphides is the change in color of the solution to yellow-greenish.When adding hydrochloric acid it clarifies and a precipitate of sulfur appears (qualitative reaction for polysulphides). The presence of opalescence when adding barium chloride indicates the presence of sulfates (qualitative reaction for sulfates).

Резултатното pH намалява до 11.80, което също определя наличието на сулфати. Съдържанието на полисулфиди и сулфати по баланс е еквивалентно на изчерпването на 200 mg/1 сулфиди и 155 mg/1 сулфити.The resulting pH decreases to 11.80, which also determines the presence of sulfates. The balance of polysulphides and sulphates in balance is equivalent to the depletion of 200 mg / l sulphides and 155 mg / l sulphites.

От получените продукти се вижда, че имаме пълно превръщане на сероводорода (до 100 %) и последващо продължение на превръщане на продуктите на сулфитите до сулфати.From the obtained products it can be seen that we have a complete conversion of hydrogen sulfide (up to 100%) and a subsequent continuation of the conversion of the products of sulfites to sulfates.

Пример 3 за кисела среда.Example 3 for an acidic environment.

В реактор е така описаната по-горе каталитична маса (40 % кобалтов фталоцианин и 20 % тефлонизиран въглен/сажди в съотношение 6:4 се подават двата флуида, които са със соленост 18 g/Ι. ФлуидIn the reactor is the catalytic mass described above (40% cobalt phthalocyanine and 20% Teflon carbon / carbon black in a ratio of 6: 4 are fed the two fluids, which have a salinity of 18 g / Ι. Fluid

Описания на издадени патенти за изобретения № 01.1/15.01.2020 съдържа сулфидни йони с концентрация 194 mg/Ι и флуид 2 - сулфити с концентрация 2560 mg/1. рН=4,3. След 4 h съдържанието на сулфидни йони се е изчерпило, а на сулфитни е 1430 mg/Ι. Съдържанието на сулфиди е определено фотометрично, а това на сулфитите йодометрично. Резултантната концентрация на разтвора при смесване на двата флуида е съответно 97 mg/Ι сулфид, 1260 mg/Ι сулфит. Общата им концентрация след смесване и по време на експеримента се определя йодометрично, а само на сулфида чрез маскиране на сулфита с формалин. Получените продукти са сяра и сулфати, наличието на които се определя качествено. Получаване на сяра се определя визуално, на сулфати по наличието на опалесценция при добавяне на бариев хлорид (качествена реакция за сулфати). Резултантното pH достига до 6,5. Количествено сулфида се е окислил до сулфити, с което се обяснява повишената концентрация на сулфит спрямо изходното количество при смесване.Descriptions of issued patents for inventions № 01.1 / 15.01.2020 contains sulfide ions with a concentration of 194 mg / Ι and fluid 2 - sulfites with a concentration of 2560 mg / l. pH = 4.3. After 4 hours the content of sulfide ions was depleted and of sulfite ions was 1430 mg / Ι. The content of sulfides is determined photometrically, and that of sulfites iodometrically. The resulting concentration of the solution when mixing the two fluids is 97 mg / Ι sulfide and 1260 mg / Ι sulfite, respectively. Their total concentration after mixing and during the experiment is determined iodometrically, but only on the sulfide by masking the sulfite with formalin. The products obtained are sulfur and sulphates, the presence of which is determined qualitatively. Sulfur production is determined visually, of sulfates by the presence of opalescence with the addition of barium chloride (qualitative reaction for sulfates). The resulting pH reaches 6.5. Quantitatively, the sulfide has been oxidized to sulfites, which explains the increased concentration of sulfite relative to the initial amount of mixing.

От получените продукти се вижда, че имаме пълно превръщане на сероводорода (до 100 %) и последващо продължение на превръщане на продуктите на сулфитите до сулфати.From the obtained products it can be seen that we have a complete conversion of hydrogen sulfide (up to 100%) and a subsequent continuation of the conversion of the products of sulfites to sulfates.

Пример 4 за неутрална среда.Example 4 for a neutral medium.

В реактор с така описаната по-горе каталитична маса (30 % кобалтов фталоцианин и 60 % тефлонизиран въглен/сажди в съотношение 1:3.5 се подават двата флуида, които са със соленост 18 g/1. Флуид 1 съдържа сулфидни йони с концентрация 160 mg/Ι, и флуид 2 - сулфити с концентрация 1500 mg/Ι. рН=7.4. След 4 h съдържанието на сулфидни йони се е изчерпило и сулфитни е 850 mg/Ι. Съдържанието на сулфиди е определено фотометрично, а това на сулфитите йодометрично. Резултантната концентрация на разтвора при смесване на двата флуида е съответно 80 mg/Ι сулфид, 750 mg/Ι сулфит. Общата им концентрация след смесване и по време на експеримента се определя йодометрично, а само на сулфида чрез маскиране на сулфита с формалин. Получените продукти са полисулфиди и сулфати, наличието на които се определя качествено. Индикация за получаване на полисулфиди е промяната на цвета на разтвора в жълто-зеленикав. При прибавяне на солна киселина той се избистря и се появява утайка от сяра (качествена реакция за полисулфиди), а на сулфати по наличието на опалесценция при добавяне на бариев хлорид (качествена реакция за сулфати). Част от сулфидите са се окислили до сулфити еквивалентно на половината от сулфидите (40 mg/1), а другата част се е преобразувала до полисулфиди и сулфати, pH достига до 7.1.In a reactor with the catalytic mass described above (30% cobalt phthalocyanine and 60% Teflon carbon / carbon black in a ratio of 1: 3.5), the two fluids with a salinity of 18 g / l are fed. Fluid 1 contains sulfide ions with a concentration of 160 mg / Ι, and fluid 2 - sulfites with a concentration of 1500 mg / Ι pH = 7.4 After 4 hours the content of sulfide ions is depleted and sulfite is 850 mg / Ι The content of sulfides is determined photometrically and that of sulfites iodometrically. The resulting concentration of the solution when mixing the two fluids is 80 mg / Ι sulfide, 750 mg / Ι sulfite, respectively, and their total concentration after mixing and during the experiment is determined iodometrically, and only of the sulfide by masking the sulfite with formalin. Polysulphides and sulphates, the presence of which is qualitatively determined.Indication for the production of polysulphides is the change in color of the solution to yellow-greenish.When adding hydrochloric acid it clarifies and a precipitate of sulfur appears (qualitative reaction for poly sulphides) and sulphates in the presence of opalescence with the addition of barium chloride (qualitative reaction for sulphates). Some of the sulphides have been oxidised to sulphites equivalent to half of the sulphides (40 mg / l) and the other part has been converted to polysulphides and sulphates, the pH reaching 7.1.

При алкална среда имаме полисулфиди и сулфати.In alkaline environments we have polysulfides and sulfates.

От получените продукти се вижда, че имаме пълно превръщане на сероводорода (до 100 %) и последващо продължение на превръщане на продуктите на сулфитите до сулфати.From the obtained products it can be seen that we have a complete conversion of hydrogen sulfide (up to 100%) and a subsequent continuation of the conversion of the products of sulfites to sulfates.

В редица случаи отделянето на флуиди бе направено с използване на включени катализатори в каталитичната маса на хелати на желязо, манган и др. преходни метали.In many cases, the separation of fluids was done using catalysts included in the catalytic mass of chelates of iron, manganese and others. transition metals.

Резултатите показаха близки по стойност резултати на отделяне на сероводород и серен диоксид.The results showed similar results in the evolution of hydrogen sulfide and sulfur dioxide.

Claims (2)

Патентни претенцииPatent claims 1. Метод за отделяне на сероводород и серен диоксид от флуиди, характеризиращ се с едновременно подаване на два пречиствани флуида през каталитична маса, състояща се от 10-60 % тефлонизирани високодисперсни въглени и/или сажди, като подложка с нанесен 2-40 % катализатор, който представлява хелати на преходните метали като Fe, Co, Μη, при стайна температура и нормално атмосферно налягане, стойности на pH в интервал от 2 до 13.5 и с количествено съотношение между катализатор : тефлонизирани въглени/сажди в граници 1:10 до 6:4.Method for separating hydrogen sulfide and sulfur dioxide from fluids, characterized by the simultaneous feeding of two purified fluids through a catalytic mass consisting of 10-60% Teflon-coated fine coal and / or carbon black, as a support with 2-40% catalyst applied. , which represents chelates of transition metals such as Fe, Co, Μη, at room temperature and normal atmospheric pressure, pH values in the range from 2 to 13.5 and with a quantitative ratio between catalyst: Teflon-coated / carbon black in the range 1:10 to 6: 4. 2. Метод за отделяне на сероводород и серен диоксид от флуиди съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че хелатът на преходния метал е кобалтов фталоцианин.Process for separating hydrogen sulfide and sulfur dioxide from fluids according to claim 1, characterized in that the transition metal chelate is cobalt phthalocyanine.
BG111701A 2014-02-13 2014-02-13 Method for separation of hydrogen sulphide and sulphur dioxide from fluids BG66997B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG111701A BG66997B1 (en) 2014-02-13 2014-02-13 Method for separation of hydrogen sulphide and sulphur dioxide from fluids

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BG111701A BG66997B1 (en) 2014-02-13 2014-02-13 Method for separation of hydrogen sulphide and sulphur dioxide from fluids

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BG111701A BG111701A (en) 2015-08-31
BG66997B1 true BG66997B1 (en) 2019-12-16

Family

ID=56847648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BG111701A BG66997B1 (en) 2014-02-13 2014-02-13 Method for separation of hydrogen sulphide and sulphur dioxide from fluids

Country Status (1)

Country Link
BG (1) BG66997B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
BG111701A (en) 2015-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
De Crisci et al. Hydrogen from hydrogen sulfide: towards a more sustainable hydrogen economy
US7713399B2 (en) Process for treating a sulfur-containing spent caustic refinery stream using a membrane electrolyzer powered by a fuel cell
De Angelis Natural gas removal of hydrogen sulphide and mercaptans
US7655205B2 (en) Process for the removal of SO2, HCN and H2S and Optionally COS, CS2 and NH3 from a gas stream
Chan et al. Hydrogen sulfide (H2S) conversion to hydrogen (H2) and value-added chemicals: Progress, challenges and outlook
CA3059554C (en) Systems and processes for removing hydrogen sulfide from gas streams
EP2804692B1 (en) Method for removing sulfur containing compounds from fluid fuel streams
Busca et al. Technologies for the abatement of sulphide compounds from gaseous streams: a comparative overview
KR20110095294A (en) Method and apparatus for treating an off-gas stream
CA2713265A1 (en) Method and apparatus for biological treatment of spent caustic
Spatolisano et al. Middle scale hydrogen sulphide conversion and valorisation technologies: a review
JP6802171B2 (en) Gas treatment method
CN102218260B (en) Absorbent used for removing sulfides in malodorous gases
CN102266711B (en) Absorbent for removing sulfide and ammonia in malodorous gas
Roman Biotechnological removal of H2S and thiols from sour gas streams under haloalkaline conditions
Mohammadi et al. Analysis and evaluation of the biogas purification technologies from H2S
BG66997B1 (en) Method for separation of hydrogen sulphide and sulphur dioxide from fluids
CA2361210C (en) Method for continuously producing thiosulfate ions
CN104073288A (en) Method removing sulphur from fluid
EP0409480A2 (en) Method of removing hydrogen sulfide from a gas
CN104307360A (en) Gas-phase desulfurization oxidant and application thereof as well as method for removing hydrogen sulfide
Janssen et al. Development of a family of large-scale biothechnological processes to desukphurise industrial gases
CN1158133C (en) Biochemical iron-alkali solution catalyzing process for desulfurizing gas
CN1171661C (en) Method for desulfurizing the exhaust gas containing sulfureted hydrogen and organic sulfur
Gómez et al. Hydrogen sulfide removal from gaseous effluents