CZ10081U1

CZ10081U1 - Adsorpční materiál pro odstraňování sulfanu z plynů

Info

Publication number: CZ10081U1
Application number: CZ200010505U
Authority: CZ
Inventors: Karel Doc Ing Csc Ciahotny
Original assignee: Vs Chemicko Technologicka V Pr
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2000-03-15
Publication date: 2000-06-13

Description

Adsorpční materiál pro odstraňování sulfanu z plynů

Oblast techniky

Technické řešení se týká problematiky čištění plynů od sulfanu a dalších simých organických sloučenin za použití speciálního adsorpčního materiálu na bázi impregnovaného aktivního uhlí.

Dosavadní stav

Sulfan (H₂S) je častou složkou nejrůznějších plynných směsí. Bývá přítomen zejména v různých energeticky využitelných plynech, jako jsou např. koksárenský plyn, svítiplyn, generátorový plyn, bioplyn a někdy i zemní plyn. Kromě toho se vyskytuje v různých technických odpadních plynných směsích, jako jsou např. odpadní plyny z hydrogenační rafinace ropných frakcí, odpadní plyny z výroby viskosové střiže, odpadní plyny z čistící technologie Rectisol, apod.

Přítomnost sulfanu v energeticky využitelných plynech je nežádoucí pro jeho vysoké korosivní účinky a také proto, že při spalování sulfanu vznikají oxidy síry a následně až kyselina sírová, která korosivně silně poškozuje spalinový trakt daného zařízení. V odpadních plynech, které se vypouštějí do ovzduší, je přítomnost sulfanu rovněž nežádoucí pro jeho intensivní zápach a velmi vysokou toxicitu.

K odstraňování sulfanu z plynných směsí se využívají různé čistící technologie, pracující zejména na principu absorpce sulfanu ve vhodné prací kapalině (tzv. mokré metody čištění), jeho adsorpce na povrchu vhodného adsorbentu (tzv. suché metody čištění) nebo na principu katalytické přeměny sulfanu na jiné produkty (tzv. katalytické metody).

Pro čištění menších objemů plynných směsí od sulfanu (jednotky až tisíce m³/hod.) jsou velmi vhodné metody pracující na adsorpčním principu, protože jsou ze všech metod nejjednodušší. Jako adsorbenty se nejěastěji používají uhlíkaté adsorpční materiály (aktivní uhlí), zeolity nebo adsorbenty na bázi oxidů železa (tzv. plynárenská hmota).

Při použití posledně jmenovaného adsorpčního materiálu reaguje sulfan s oxidy železa za vzniku sulfidů a polysulfidů železa. Tato odsiřovací reakce nepůsobí technické problémy. Ty vznikají až při výměně adsorpčního materiálu po vyčerpání jeho adsorpční kapacity, protože polysulfidy železa jsou látky snadno reagující s kyslíkem a na vzduchu dochází k jejich samovolnému vznícení a úniku oxidů síry do ovzduší.

Syntetické zeolity jsou adsorpční materiály s přiměřenou adsorpční kapacitou vůči sulfanu (pohybující se v jednotkách procent). Nevýhodou jejich použití k danému účelu je vysoká cena, která je příčinou vysokých provozních nákladů čistící technologie zejména při vyšších množstvích odstraňovaného sulfanu, kdy je potřebná častější výměna adsorbentu.

Adsorpční kapacita aktivních uhlí vůči sulfanu není příliš vysoká a pohybuje se rovněž v jednotkách procent. Proto se pro zvýšení této kapacity někdy dávkuje k čištěnému plynu amoniak, který katalyzuje oxidaci sulfanu adsorbovaného na povrchu aktivního uhlí na elementární síru. Aby tato oxidace mohla úspěšně probíhat, musí být v plynné směsi zároveň přítomen kyslík, Není-li tomu tak, je nutné přimíchat rovněž malé množství vzduchu.

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky odstraňuje adsorpční materiál na bázi impregnovaného aktivního uhlí, do jehož vnitřní porézní struktury jsou nanesena oxidační činidla. Jedná se o oxidanty šestimocného chrómu doprovázené dalšími kationty mědi a stříbra. Obsah mědi v adsorbentu se pohybuje do 8 % hmotn., obsah šestimocného chrómu do 4 % hmotn. a obsah stříbra do 0,5 % hmotn. Hlavní část materiálu tvoří uhlík. Tyto impregnační složky zajišťují oxidaci sulfanu a dalších organických simých sloučenin na elementární síru.

-1 CZ 10081 Ul

Chemismus odstraňování sulfanu z plynů za použití tohoto adsorbentu je možné popsat následující rovnicí:

H₂S + 2 Cr⁶⁺ -> 6 H+ + 3 S (+ SO₂ + SO₃) + 2 Cr³⁺

SO₂ + 2 Cr⁶⁺ -> 3 SO₃ + 2 Cr³⁺

SO₃ + H₂O -> H₂SO₄.

Použití tohoto adsorpčního materiálu pro odstraňování sulfanu z plynných směsí zjednodušuje čistící proces, protože není nutné k čištěnému plynu přimíchávat další látky. Zjednoduší se tím celé čistící zařízení a čistící proces se tak stává nezávislým na složení plynné směsi.

Použitím výše uvedeného adsorbentu se dosáhne dalšího zvýšení adsorpční kapacity vůči sulfanu ío ve srovnání s dosud používanými čistícími technologiemi.

Čistící proces používající výše uvedený adsorpční materiál vykazuje ve srovnání s procesy používajícími běžné adsorbenty nižší investiční i provozní náklady, k čemuž přispívá i fakt, že se jedná o odpadní materiál pocházející ze strategických rezerv, který byl původně vyroben jako náplň ochranných filtrů dýchacích masek.

Příklad použití

Výše uvedený adsorpční materiál byl použit v provozním měřítku k čištění bioplynu produkovaného anaerobním rozkladem čistírenských kalů na jedné čistírně městských odpadních vod s následujícím výsledkem (viz tabulka).

Koncentrace H₂S v bioplynu	účinnost odsíření	množství prošlého bioplynu od začátku provozu
před adsorbérem	za adsorbérem
(mg/m³)	(mg/m³)	(%)	(m³)
32	0	100	64
24	0	100	18 695
197	0	100	48 320

Průmyslová využitelnost

Adsorpční materiál na bázi impregnovaného aktivního uhlí lze aplikovat např. při čištění malých a středních objemů topných plynů (do 10 000 m³/hod.) od sulfanu. Jedná se např. o bioplyn, skládkový plyn, koksárenský plyn, svítiplyn, hydrogenační odplyny zrafinačních procesů, odpadní energetický plyn z procesu Rectisol a další topné plyny obsahující sulfan.

Další oblastí použití může být např. čištění odpadních plynů a odpadního vzduchu z různých chemických výrob od sulfanu. Jedná se např. o odpadní vzduch z výroby viskosové střiže, výroby některých anorganických pigmentů, odpadní plyn z procesu Rectisol s vysokým obsahem CO₂, apod.

Adsorpční materiál na bázi impregnovaného aktivního uhlí se může využívat také při čištění technických plynů od sulfanu. Jedná se např. o CO₂ vyráběný ze surovin ropného původu a podobné technické plyny.

Další oblastí použití tohoto adsorbentu může být např. čištění odpadního vzduchu a odpadních plynů od intensivního zápachu. Jedná se např. o vzduch z aerobního stupně čištění odpadních vod, odpadní vzduch z kompostování a podobných biologických rozkladných procesů.

Claims

NÁROKY NA OCHRANU

1. Adsorpční materiál na bázi aktivního uhlí pro odstraňování sulfanu a dalších simých organických sloučenin z plynů, vyznačující se tím, že obsahuje do 8 % hmotn. mědi, do 4 % hmotn. šestimocného chrómu a do 0,5 % hmotn. stříbra.

ío Konec dokumentu