NL1006200C2 - Werkwijze en systeem voor het selectief verwijderen van verontreinigingen uit gasstromen. - Google Patents

Werkwijze en systeem voor het selectief verwijderen van verontreinigingen uit gasstromen. Download PDF

Info

Publication number
NL1006200C2
NL1006200C2 NL1006200A NL1006200A NL1006200C2 NL 1006200 C2 NL1006200 C2 NL 1006200C2 NL 1006200 A NL1006200 A NL 1006200A NL 1006200 A NL1006200 A NL 1006200A NL 1006200 C2 NL1006200 C2 NL 1006200C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
metal
gas
gas stream
sulfate
solution
Prior art date
Application number
NL1006200A
Other languages
English (en)
Inventor
Geert Frederik Versteeg
Hendrik Ter Maat
Original Assignee
Procede Twente B V
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 Procede Twente B V filed Critical Procede Twente B V
Priority to NL1006200A priority Critical patent/NL1006200C2/nl
Priority to AU77914/98A priority patent/AU7791498A/en
Priority to EP98925979A priority patent/EP0986432B1/en
Priority to PCT/NL1998/000312 priority patent/WO1998055209A1/en
Priority to DE69828784T priority patent/DE69828784T2/de
Priority to AT98925979T priority patent/ATE287758T1/de
Application granted granted Critical
Publication of NL1006200C2 publication Critical patent/NL1006200C2/nl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/20Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/48Sulfur compounds
    • B01D53/50Sulfur oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46Removing components of defined structure
    • B01D53/48Sulfur compounds
    • B01D53/52Hydrogen sulfide
    • B01D53/526Mixtures of hydrogen sulfide and carbon dioxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/02Preparation of sulfur; Purification
    • C01B17/04Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides
    • C01B17/05Preparation of sulfur; Purification from gaseous sulfur compounds including gaseous sulfides by wet processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B17/00Sulfur; Compounds thereof
    • C01B17/20Methods for preparing sulfides or polysulfides, in general
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B15/00Obtaining copper
    • C22B15/0063Hydrometallurgy
    • C22B15/0084Treating solutions
    • C22B15/0089Treating solutions by chemical methods
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Description

WERKWIJZE EN SYSTEEM VOOR HET SELECTIEF VERWIJDEREN VAN VERONTREINIGING UIT GASSTROMEN
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het uit gasstromen verwijderen van verontreinigingen, in het bijzonder het selectief uit gasstromen· verwijderen van zwavel en zwavelbevattende 5 verbindingen. Voorts heeft de uitvinding betrekking op een systeem van apparatuur voor het uitvoeren van dit proces, en op een proces en systeem omvattende dit proces, waardoor zwavelzuur wordt verschaft.
Veel industriële gassen zijn verontreinigd met 10 zwavelwaterstof (H2S) . De aanwezigheid van H2S maakt de directe toepassing en/of het gebruik van deze gassen (bijvoorbeeld) aardgas, kolengas of biogas (onmogelijk of op zijn minst) zeer gevaarlijk. H2S moet worden verwijderd omdat het extreem giftig is, na verbranding milieuveront-15 reiniging veroorzaakt en problemen, bijvoorbeeld kataly-satorvergiftiging, oplevert bij vervolg in industriële processen. Dit betekent dat een gasreinigingsstap noodzakelijk is om H2S vooraf te verwijderen, voordat de resulterende gassen gebruikt kunnen worden.
20 Gasscheidingsprocessen zijn niet alleen van belang voor de opwerking -af zuivering van gassen om ze zodoende geschikt te maken voor daaropvolgende processtappen of (consumenten)-gebruik, maar in toenemende mate voor het reinigen van (afval)gasstromen die na behande-25 ling in de atmosfeer kunnen worden gespuid. In verband met de grote schadelijkheid van H2S voor zowel het milieu als in eventuele vervolgprocesstappen (katalysatorvervui-ling, corrosie) wordt al lange tijd aandacht besteed aan de verwijdering van dit gas, wat in veel gasstromen in 30 lage concentratie aanwezig is. Afhankelijk van de in de processtroom aanwezige H2S concentratie, de gestelde verwijderingseis, de procescondities waarop het gas wordt 1 006200 2 aangeboden (druk, temperatuur, debiet) en moet worden afgeleverd (druk, temperatuur, debiet) en de aanwezigheid van andere componenten in het gas zijn er verschillende alternatieven voor deze gasscheiding of zuivering ontwik-5 keld. Deze processen kunnen globaal worden ingedeeld in gas-vast en gas-vloeistofprocessen. Deze processen kunnen verder worden onderverdeeld in reversibele en irreversibele processen. Bij de reversibele processen wordt de vaste stof of vloeistof die gebruikt wordt om H2S te 10 verwijderen (het absorbens), in een aparte processtap geregenereerd waardoor er netto geen absorbens aan het proces hoeft te worden toegevoegd. Bij irreversibele processen vindt er wel netto consumptie van het absorbens plaats, waardoor het continu moet worden toegevoerd.
15 Wanneer processen worden uitgevoerd bij hoge temperaturen kan in veel gevallen geen gebruik worden gemaakt van gas-vloeistof processen in verband met de verdamping van het absorbens.· Voor de toepassing bij lagere temperaturen (25-80°C) zijn zij echter uitermate geschikt door de 20 relatief hoge absorptiecapaciteit en absorptiesnelheid. Deze gas-vloeistof processen worden veelvuldig toegepast voor het verwijderen van H2S uit aardgas, biogas of kolengas welke op omgevingstemperatuur worden aangeleverd. Afhankelijk van de bron waaruit het afkomstig is, bevat 25 het gas aanwezig in deze verschillende stromen gehaltes van H2S van 0.1-10 volume%. Aangezien H2S een zuur gas is, worden "vaak (regenereerbaïe) basische waterige oplossingen van bijvoorbeeld (alkananol)-amines of (niet regene-reerbare) NaOH oplossingen gebruikt. Bij het gebruik van 30 een het regenereerbare (alkanol)amine luiden de reacties: H2S(g) - H2S(L) H2S(L) + Amine « HS' + AmineH* HS~ + Amine « S2' + AmineH* 35
Hierbij kan de regeneratie worden verzorgd door een, in een aparte processtap uit te voeren, temperatuur-verhoging of een drukverlaging. Bij deze regeneratie 1006200 3 ontstaat geconcentreerd H2S, wat vervolgens in een bekende Claus unit omgezet kan worden in verkoopbare elementaire zwavel.
Bij gebruik van het niet regenereerbare NaOH 5 zijn de reactie vergelijkingen: H2S (g) - H2S(L) H2S(L) + NaOH - HS' + Na" + H20 10 Bij deze route is regeneratie onmogelijk en zal er een waterige afvalstroom van NaHS ontstaan.
Een nadeel van het gebruik van basische was-vloeistoffen is dat het eveneens zure kooldioxide (C02) , wat in zowel aardgas, biogas als kolengas in aanzienlijke 15 hoeveelheden aanwezig is, tevens wordt geabsorbeerd volgens gelijksoortige zuur-base reacties als voor H2S optreden. Deze zogenaamde co-absorptie leidt tot een daling van de efficiency van het absorptieproces. Om deze reden wordt er dan ook wel gebruik gemaakt van redoxpro-20 cessen waar deze co-absorptie van C02 niet zal kunnen optreden. Een voorbeeld van dit type processen is het ijzer-chelaat proces waarbij H2S direct wordt omgezet in elementaire zwavel, waarbij de oxidatie van het bij de H2S absorptie gereduceerde ijzercomplex in een aparte proces-25 stap moet worden gerealiseerd: absorptie: 2 Fe3* .Ligand + H2S · 2 Fe 2‘ .Ligand + S + 2H* regeneratie: 3 0 2 Fe2* .Ligand + M02 + 2H* * 2 Fe3* . Ligand + H20
Degeneratie van dit complex treedt tijdens de regeneratie van het ijzercomplex op, waardoor het, afhankelijk van de degeneratiesnelheid, toch nog continu moet 35 worden toegevoerd. Een ander nadeel ten opzichte van een regenereerbaar basisch absorbens is dat de zwavel wat met deze procesroute kan worden geproduceerd een lagere 1 006200 4 kwaliteit heeft dan in het Clausproces kan worden bereikt .
Het doel van de onderhavige uitvinding is een verbeterd proces voor het verwijderen van verontreinigin-5 gen uit gasstromen te verschaffen.
Volgens een eerste aspect van de onderhavige uitvinding wordt er een werkwijze voor het selectief verwijderen van ongewenste verontreiniging verschaft, in het bijzonder in de vorm van zwavel bevattende verbindin-10 gen uit gasstromen, omvattende de stap van: - het in contact brengen van de te reinigen gasstroom met een vooraf gekozen metaalion onder omstandigheden waarbij het metaalion en de te verwijderen verontreinigingen samen reageren teneinde een metaalzout 15 van de verontreinigingen te vormen, die uit de gasstroom neerslaat.
Bij de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding kunnen aldus selectief in hoofdzaak de gevaarlijke en ongewenste verontreinigingen uit de gasstroom neerge-20 slagen worden, waarbij in hoofdzaak geen andere gascomponenten samen met het metaalion reageren, waardoor een zeer efficiënt systeem wordt verschaft.
Bij voorkeur zijn de gasstromen zwavel bevattende gasstromen, dat wil zeggen bevattende zwavelwater-2 5 stof H2S en COS, bij voorbeeld. De uitvinders hebben aangetoond, dat via de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding, zwavel bevattende verbindingen ten opzichte van hoofdzakelijk niet gevaarlijke gascomponenten, in hoofdzaak op selectieve wijze verwijderd kunnen worden.
30 Bij voorkeur is het metaalion dusdanig gekozen, dat de overeenkomstige metaalsulfide daarvan, in hoofdzaak niet oplosbaar is, waarbij het metaal bij voorkeur wordt gekozen uit de groep bestaande in hoofdzaak uit Zn, Fe, Cu, Ag, Pb, Cd, CO, Mg, Mn, Ni, Sn, en bij voorkeur 35 Fe, Zn of Cu is, waarbij het de voorkeur heeft dat het metaalion in contact wordt gebracht met de gasstroom in de vorm van een waterige zoutoplossing.
1006200 5
Wanneer een waterige oplossing met daarin CuS04 bij voorbeeld in contact wordt gebracht met een H2S bevattend gas, treden de volgende reacties op: 5 H2S(g) - H2S(L) H2S(L) + H20 - HS' + H30+ HS' + H20 ** S2' + H30+
Cu2+ + S2' ** CuS«- 10 Wanneer het metaalsulfide zeer slecht oplosbaar is, kunnen deze reacties praktisch als irreversibel worden beschouwd, waardoor een zeer effectief H2S verwij-deringsproces wordt gerealiseerd. Daar het metaalsulfide wordt gekozen zodat deze zeer slecht oplosbaar is, zal 15 een proces efficiëntie vermindering in de pH in hoofdzaak niet optreden, doordat de metaalionen in oplossing nagenoeg volledig geconsumeerd worden.
Bij voorkeur wordt de waterige metaalzoutoplos-sing gekozen uit de groep bestaande in hoofdzaak uit 20 metaalnitraten, sulfaten, fosfaten, sulfieten en nitrie-ten en meest bij voorkeur een metaalsulfaat is.
Een zeer goede verwijdering van zwavel bevattende verbindingen uit gasstromen, wordt met kopersulfaat verkregen.
25 Bij voorkeur wordt het proces uitgevoerd waar bij een pH· van ongeveer 7 of minder wordt aangehouden.
De uitvinders hébben aangetoond dat de concentraties van S2 en C032' in de vloeistof fase afhankelijk van de pH is, waarbij een goede selectieve verwijdering 30 van S2' ten opzichte van C032' optreedt met een pH van minder dan 7.
Wanneer bijvoorbeeld het metaalion zink is, kan een pH van 6 of minder, bij voorkeur 5 of minder en het meest bij voorkeur in het gebied van tussen 0,23 en 4,37 35 pH aangehouden worden teneinde H2S op zeer selectieve wijze ten opzichte van C02 uit de gasstroom te verwijderen .
1006200 6
Wanneer bijvoorbeeld het metaalion ijzer is, kan een pH van ongeveer 6,7 of minder gekozen worden, teneinde een zeer goede verwijdering van H2S te verschaffen, en kan tussen ongeveer 2,5 tot 4,5 liggen indien een 5 zeer goede verwijdering van H2S ten opzichte van C02 gewenst wordt.
De werkwijze kan de verdere stap omvatten van het regenereren van een of meer van de volgende specii bijvoorbeeld: 10 - het metaal, - de metaaloxide, - de metaalsulfaat, waarbij deze geregenereerde specii teruggeleid kunnen worden in het proces.
15 Regeneratie van het metaal kan uitgevoerd worden door het bij hogere temperatuur met waterstof behandelen van de sulfideneerslag, waarbij het zuivere metaal en H2S worden gevormd. De H2S kan bijvoorbeeld vervolgens in een Clausunit behandeld worden, bijvoor-20 beeld onder de vorming van elementaire zwavel, waarbij deze zwavel vervolgens in sulfaat omgezet kan worden, wat op zijn beurt terug in het proces kan worden geleid.
Verder kan ongebruikte metaalzoutoplossing tevens terug in het proces worden geleid, waarbij, alvo-25 rens het terugleiden van deze ongebruikte metaalzoutop-lossing, deze met een additionele metaalion aangevoerd kan worden.
Bij voorkeur wordt het tijdens het neerslaan van de metaalsulfide gevormde zuur geneutraliseerd, ten-30 einde het proces goed te laten verlopen.
Bij voorkeur wordt de metaalzoutoplossing aangevoerd door middel van een of meer van de volgende stappen: i) het oplossen van het metaal door middel van 35 een elektrische stroom.
In de opmaakeenheid, bijvoorbeeld, bevinden zich een me-taalelectrode en een inerte electrode. Ze worden aangesloten op een stroomkring. De metaalelectrode wordt de 1006200 7 positieve pool, de inerte electrode de negatieve pool. De volgende reacties zullen optreden. De metaalelectrode zal langzaam oplossen t.g.v.: 5 Me-Me2*+ 2 e'
En aan de inerte electrode zal waterstof ontstaan volgens : 2H*+2e~~H2\ Of 2H20+2e~-*H2\ + 2ΟΗΓ
Bij deze methode wordt zuur geconsumeerd, terwijl er metaal in oplossing wordt gebracht.
Deze methode kent het volgende theoretisch door 15 de uitvinders bepaalde kritische aspect :
Er zal 198 mol/hr van een tweewaardig metaalion in oplossing moeten worden gebracht. Dit betekent dat de totale stroom 198 * 2 * 96500/3600 = 10600 Ampère moet bedragen. Bij een te hoge stroomdichtheid [A/m2] 20 kan de volgende ongewenste reactie optreden aan de inerte electrode.
Mez*+ 2e' - Mei 25 De stroomdichtheid waarbij dit verschijnsel optreedt is bepalend voor het totaal benodigd electro-deoppervlak.
Verder zal een drijvende kracht nodig zijn voor het in oplossing brengen van het metaal. De standaardpo-30 tentialen voor koper zink en ijzer zijn +0.34, -0.76 resp. -0.44 V. Zink en ijzer zullen vanzelf in oplossing gaan, voor koper is het aanleggen van een spanning noodzakelijk. Om de oplossnelheid van zink en ijzer te verhogen kan eventueel een spanning worden aangelegd. Bij een 35 aangelegde spanning van 1 V is het stroomverbruik 53.6 kWh/kmol.
1006200 8 ii) het toevoegen van een metaalzoutoplossing, bijvoorbeeld het toevoegen van metaalsulfaat en het neutraliseren van het zuur apart.
In de opmaakeenheid wordt het weggereageerde 5 metaal aangevuld door metaalsulfaat op te lossen. Het gevormde zuur zal dan geneutraliseerd moeten worden met b.v. natronloog.
iii) het oplossen van een metaaloxide of hydroxide, bijvoorbeeld het oplossen van Me(OH)2.
10 In de opmaakeenheid wordt het weggereageerde metaal aangevuld door Me(OH)2 op te lossen. Het gevormde zuur zal dan geneutraliseerd worden.
Bij deze stappen wordt zowel tijdens het proces geproduceerd zwavelzuur geconsumeerd, terwijl metaal in 15 oplossing wordt gebracht.
Volgens een tweede aspect heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een systeem van apparatuur voor het uitvoeren van de bovengenoemde werkwijze.
Volgens een derde aspect van de onderhavige 20 uitvinding, wordt er respectievelijk een werkwijze en systeem van apparatuur voor het verschaffen van zwavelzuur verschaft.
De onderhavige uitvinding zal thans beschreven worden aan de hand van de hierna volgende beschrijving en 25 figuren.
Theoretische achtergrond van de chemie van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding
Het is bekend dat de sulfiden van de metalen 30 zink, ijzer, koper, zilver, lood, cadmium, kobalt, magnesium, mangaan, nikkel en tin zeer slecht oplosbaar zijn. Hiervan kan gebruik worden gemaakt van de verwijdering van H2S uit gasstromen. Een voorbeeldreactie is: 3 5 Zn2* + S2' « ZnS (1) 1006200 9
De overallreactie, inclusief de dissociatie van H2S is:
Zn2* + H2S + 2 H20 « ZnSi + 2 H30* (2) 5
Een reactie waarbij H2S met Zn2* reageert onder de vorming van zinksulfide en zuur.
Vloeistofevenwichten 10 Als H2S of C02 in water is opgelost, gedraagt het zich als een tweewaardig zuur. In de oplossing zullen aanwezig zijn H2S, HS', S2', C02, HC03 en C032". De volgende evenwichtsreacties zullen optreden. De evenwichtsconstan-ten van deze reacties zijn gegeven bij 25°C (Kw, K3, K4) of 15 180C (Kx en K2) (4) .
2H20 o H3CT + OH" Kw =[H30+]*[0H~] = 10‘14 (3) 20 K ,[H3Q+]nHS-]_91 1q-8 H2S + H20 o H30+ + HS" 1 [H2S] (4) , K,=i^tó = LM0^ HS* + H20 o H30+ + S2“ ” [HS*] (5) 25 κ =[η3ο-]-Μ=43,10.7 C02 + 2H20<» H30+ + HC03 [C02] (6) JH3O*1.1coii = .610,„ 30 HC05 + H20 O H30+ + CO5* [HC03] (7)
Neerslaaevenwichten 3 5 Wanneer nu een metaal in ionvorm aanwezig is in de oplossing kan de volgende neerslagreactie optreden als het oplosbaarheidsproduct Kgp wordt overschreden.
1006200 10 m Mn+ + nXm~~ p Mm/pXn/p Ksp=PJ [ ΜηΊ m* [X*-] n
De drijvende kracht voor deze reactie AGr (Het 5 verschil in Gibbs energie tussen uitgangsstoffen en producten) ‘ kan worden berekend met: g AGr=RTCDOTln ————— [PJ[ Mn*)m*[Xm-]
\ 9 J
10 In tabel 1 is het oplosbaarheidsproduct Ksp bij 25°C (4) is gegeven voor een aantal combinaties van anionen en metalen waarop het onderzoek zich verder toe zal spitsen.
15 Tabel 1. ’ oplosbaarheidsproducten xm-
Mn+ S2- C032· OH'
Fe2* 1.6*10'19 (FeS) 3.1*10'11 (FeC03) 4.9*10'17 Fe(0H)2
Zn2* 2.9*10'25 (ZnS) 1.2*10'10 (ZnC03) 4.1*10'17 Zn(OH)2 20 Cu2* 1.3* 10'36 (CuS)
Voor CuC03 en Cu(OH)2 zijn oplosbaarheden bekend van 0.03 wt% resp. 0.0059 g/1 bij 20°C.
25 Met behulp van het voorgaande kan berekend worden of de neerslagreactie weergegeven in reactieverge-lijking (8) kan verlopen.
Aangenomen dat gas en vloeistoffase met elkaar in evenwicht zijn kunnen de concentraties S2- en C032- 30 berekend worden m.b.v. vergelijking (3) t/m (7).
1006200 11
De uitvinders hebben verrassenderwijs gevonden dat deze concentraties sterk afhankelijk blijken te zijn van de pH.
Wanneer de concentratie [Mn+] op 1 mol/1 wordt 5 gesteld kan met behulp van (9) berekend worden of de neerslagreactie (8) kan verlopen (AGr<0).
Neerslaoreacties van koper en zink
In Figuur 1 is de AGr als functie van de pH 10 weergegeven van de reacties die de vorming van koper(I-I)sulfide, zink(II)sulfide zink(II)carbonaat en zink(I-I)hydroxyde tot gevolg hebben.
Conclusies: 15 Op basis van voornoemde uitgangspunten blijkt dat kopersulfide altijd gevormd kan worden zinksulfide gevormd kan worden als de pH hoger is d^n 0.23
20 - zinkcarbonaat gevormd kan worden als de pH
hoger is dan 4.37 zinkhydroxyde gevormd kan worden als de pH hoger is dan 5.80
Indien 0.23<pH<4.37 blijkt dat er wel zinksul-25 fide, maar geen zinkcarbonaat kan ontstaan.
Neerslaqreacties van iizer
In Figuur 2 is de AGr als functie van de pH weergegeven van de reacties die de vorming van ijzer(I-30 I)sulfide ijzer(II)carbonaat en ijzer(II)hydroxyde tot gevolg hebben.
Conclusies:
Op basis van voornoemde uitgangspunten blijkt 3 5 dat ijzersulfide gevormd kan worden als de pH hoger is dan 3.10 1006200 12 ij zercarbonaat gevormd kan worden als de pH hoger is dan 4.03 ijzerhydroxyde gevormd kan worden als de pH hoger is dan 5.85 5 Indien 3.10<pH<4.03 blijkt dat er wel ijzersul- fide, maar geen ijzercarbonaat kan ontstaan.
Experimenteel
Er zijn een aantal experimenten uitgevoerd met 10 metaalsulfaten, als modelstoffen zijn gekozen kopersul-faat, ijzersulfaat en zinksulfaat. Experimenten zijn uitgevoerd om de neerslagreacties met H2S (sulfide) en C02 (carbonaat) te bestuderen. Tevens is er een referentie-experiment met natronloog uitgevoerd.
15
Experimentele opstelling
In Figuur 3 is een flowsheet van een opstelling weergegeven. Het hart van de opstelling wordt gevormd door een bellenkolom 2 (Figuur 4). In de bellenkolom be-20 vindt zich een waterige oplossing van het metaalsulfaat. De temperatuur van de bellenkolom wordt op 20°C gehouden d.m.v. een thermostaatbad.
Door de bellenkolom 2 wordt een gasstroom geleid die waterstofsulfide bevat. Een gedeelte van het 25 waterstofsulfide reageert, na dissociatie in water, met het metaalion tot een onoplosbaar sulfide.
Nadat het behandelde gas de bellenkolom 2 verlaat, wordt een gedeelte (stroom A) naar een analyse-eenheid 4 geleid. De rest (stroom B) wordt, nadat een 30 scrubber (niet getoond) is gepasseerd, afgevoerd naar een afzuiging._
Voordat de gasstroom wordt geanalyseerd, wordt deze in een 1: 1 verhouding opgemengd met lucht. Daarna wordt de gasstroom door een buisvormige reactor 6 geleid. 35 De buisvormige reactor bevindt zich in een oven. De temperatuur van de oven is 400°C.
In deze buisvormige reactor wordt het H2S met het in de lucht aanwezige 02 omgezet in S02. De gasstroom 1006200 13 wordt daarna door een Maihak UNOR 610 IR S02 analyser gevoerd.
De absorptievloeistof in de bellenkolom wordt per experiment ververst.
5 De samenstelling en hoeveelheid van het toege voerde gasmengsel kan door middel van massaflowcontrol-lers worden ingesteld.
Tabel 2. Dimensies bellenkolom 2 10 __
Diameter 0,03 m
Hoogte 0,62 m 15
Resultaten 1) H2S verwijdering met kopersulfaat:
Er is een hoeveelheid 1M CuS04, 200ml, oplossing 20 in de bellenkolom gebracht.
De experimenten werden uitgevoerd met een superficiële gassnelheid van 2 cm/s.
Bij de start van het experiment is 1% H2S aan de ingaande gasstroom toegevoegd. Gedurende het experiment 25 is de gassamenstelling tussen 1 en 4 % H2S gevarieerd.
Tijdens het experiment bleek er in de bellenkolom schuimvorming te ontstaan. Om de voortgang van het experiment niet te belemmeren is herhaaldelijk antischuim (siliconenolie/water emulsie) toegevoegd, na het toevoe-30 gen van het antischuimmiddel blijkt de werking van de kolom enige tijd te verbeteren.
Na 41 minuten bleek dat de het gehalte aan CuS dermate hoog (± 1 W%) , dat de CuS/CuS04 slurry de vorming van kleine gasbellen verhinderde. Na 80 minuten is het 35 experiment beëindigd, 22 % van het in oplossing aanwezige kopersulfaat is dan omgezet in kopersulfide.
In Figuur 5 is de H2S conversie te zien als functie van de tijd.
1006200 14
Discussie
Met een 1M CuS04 oplossing was het goed mogelijk om alle H2S af te vangen uit een gasstroom die initieel l % of 2 % H2S bevat, de pH van de oplossing varieert tussen 5 3.2 en 1.4.
Het gevormde CuS had de neiging om te gaan floteren en schuimvorming te veroorzaken. Een hoog gehalte (>1W%) aan vast CuS in de kolom doet de werking hiervan achteruit gaan, de oorzaak hiervan ligt waarschijn-10 lijk in het kleiner wordende uitwisselend oppervlak. Uit een experiment waarbij bij de start van het experiment is 4% H2S aan de ingaande gasstroom toegevoegd blijkt dat is het goed mogelijk om alle H2S af te vangen uit een gasstroom met behulp van een 1M CuS04 oplossing.
15 Figuur 5 toont de H2S absorptie in kopersulfaat.
2) H2S verwijdering met zinksulfaat:
Er is een hoeveelheid 1M ZnS04 (zie figuur 6) oplossing in de kolom gebracht. Daarna werd een gasstroom 20 door de kolom geleid. De superficiële gassnelheid was 2 of 4 cm/s. Bij de start van het experiment is 10 mmol NaOH aan de oplossing toegevoegd.De pH van de oplossing is dan 5.8. Daarna werd een bepaalde concentratie H2S aan de ingaande gasstroom toegevoegd. De pH van de vloeistof 25 daalt, naarmate meer Zn2+ ionen vervangen worden door H* ionen. De pH van de ZnS04 oplossing in de bellenkolom bleek van grote invloed op de werking van de gaswasser.
Bij het bereiken van een pH van ± 2 is opnieuw NaOH aan de oplossing toegevoegd om de pH weer op 5.8 te brengen.
30 Daarna werd een andere concentratie H2S aan de ingaande gasstroom toegevoegd.
Op die manier is het percentage H2S in het gas tussen 1 en 4 % gevarieerd.
In Figuur 6 is de H2S conversie te zien als 35 functie van de pH.
1006200 15
Discussie
Met een 1M ZnS04 oplossing is het goed mogelijk om meer dan 99 % van de H2S af te vangen uit een gasstroom die initieel 1 tot 4 % H2S bevat, mits de pH niet lager is 5 dan 5.8.
De pH van de ZnS04 oplossing in de bellenkolom is van grote invloed op de werking van de gaswasser.
3) H2S verwijdering met ijzersulfaat: 10 Er is een hoeveelheid 1M FeS04 oplossing in de kolom gebracht. Daarna werd een gasstroom door de kolom geleid. De superficiële gassnelheid was 2 cm/s. Bij de start van het experiment is 10 mmol NaOH aan de oplossing toegevoegd. De pH van de oplossing is dan ± 7. Daarna 15 werd een bepaalde concentratie H2S aan de ingaande gasstroom toegevoegd. De pH van de vloeistof daalt, naarmate meer Fe2* ionen vervangen worden door H* ionen. De pH van de FeS04 oplossing in de bellenkolom bleek van grote invloed op de werking van de gaswasser.Bij het bereiken van 2 0 een pH van ± 4 is opnieuw NaOH aan de oplossing toegevoegd om de pH weer omhoog te brengen. Daarna werd een andere concentratie H2S aan de ingaande gasstroom toegevoegd
Op die manier is het percentage H2S in het gas 25 tussen 1 en 4 % gevarieerd.
In Figuur 7 is de H2S conversie te zien als functie van de pH.
Discussie 30 Met een 1M FeS04 oplossing is het goed mogelijk om meer dan 99 % H2S af te vangen uit een gasstroom die initieel tussen 1 % en 4 % H2S bevat, mits de pH niet lager is dan 6.7.
De pH van de FeS04 oplossing in de bellenkolom 35 is van grote invloed op de werking van de gaswasser.
'006200 16 4) H2S verwijdering met natronloog als controle:
Er is een hoeveelheid 0.1M NaOH oplossing in de kolom gebracht. Daarna werd een gasstroom door de kolom geleid. De superficiële gassnelheid was 2 cm/s. Bij de 5 start van het experiment was de pH van de oplossing 13. Daarna werd een bepaalde concentratie H2S aan de ingaande gasstroom toegevoegd. De pH van de vloeistof daalt met de tijd. De pH van de oplossing in de bellenkolom bleek van grote invloed op de werking van de gaswasser.Bij het 10 bereiken van een pH van ± 8 is opnieuw NaOH aan de oplossing toegevoegd om de pH weer omhoog te brengen. Daarna werd een andere concentratie H2S aan de ingaande gasstroom toegevoegd.
Op die manier is het percentage H2S in het gas 15 tussen 1 en 4% gevarieerd.
In Figuur 8 is de H2S conversie te zien als functie van de pH.
Discussie 20 Met een 0.1M NaOH oplossing is het goed moge lijk om meer dan 99% H2S af te vangen uit een gasstroom die initieel tussen 1% en 4% H2S bevat, mits de pH niet lager is dan ± 10. Bij een pH groter dan 12 blijkt de conversie geen functie van de pH.
25 5) C02 absorptie in metaalsulfaten: i) Kopersulfaat
Er is 200 ml 1M CuS04 in de kolom gebracht.
3 0 Daarna werd een gasstroom van 14 ml/s C02 door de kolom geleid. Er blijkt geen neerslag te ontstaan.
ii) Zinksulfaat
Er is 200 ml 1M ZnS04 in de kolom gebracht.
3 5 Daarna werd een gasstroom van 14 ml/2 C02 door de kolom geleid. De pH van de oplossing bedraagt 4.2, er ontstaat geen neerslag. Na toevoeging van 2 mmol NaOH bedraagt de pH 5, er ontstaat lokaal een neerslag die weer op blijkt 1006200 17 te lossen. Door meer NaOH toe te voegen werd de pH op 5.8 gebracht. Nu ontstaat er lokaal een neerslag die niet weer oplost.
De ontstane suspensie is gefiltreerd, en aan 5 het residu (vast ZnC03 of Zn(OH)2) wordt 2 M H2S04 toegevoerd. Het. residu blijkt op te lossen onder de vorming van een gas. Hieruit kan geconcludeerd worden dat de neerslag hoogst waarschijnlijk bestaat uit zinkcarbonaat.
10 iii) IJzersulfaat
Er is 200 ml 1M FeS04 in de kolom gebracht. Daarna werd een gasstroom van 14 ml/s C02 door de kolom geleid. Er blijkt geen neerslag te ontstaan. De pH van de oplossing bedraagt 3.4. Door NaOH toe te voegen werd de 15 pH op 4.9 gebracht. Nu ontstaat er lokaal een neerslag die niet weer oplost.
Systeem van apparatuur volgens de onderhavige uitvinding:
Een systeem 1 voor het reinigen van gasstromen 20 volgens de onderhavige uitvinding wordt tevens schematisch getoond in figuur 9.
Dit systeem 1 bestaat uit een gaswasser 2, een filter 4 en een metaalzoutopmaakeenheid 6.
Het te reinigen gas wordt onder (stroom A) in 25 de gaswasser 2 (bellenkolom) ingevoerd, en wordt in de gaswasser 2 in contact gebracht met de reinigingsvloei-stof. Het gereinigde gas verlaat vervolgens de gaswasser 2. Het metaalsulfaat stroomt (stroom C) in tegenstroom met het gas. De zwavelwaterstof reageert met het metaal-30 sulfaat volgens de neerslagreactie :
Me2*+SOl~+H2S=>MeSl+2H*+SOl~
Waarbij naast metaalsulfide ook zwavelzuur 35 wordt gevormd. Het gevormde metaalsulfide wordt afgescheiden (stroom D) in een filter 4.
1006200 18
De pakking, kolomhoogte, kolomdiameter en andere aspecten van het systeem volgens de onderhavige uitvinding werden theoretisch bepaald als volgt: 5 Pakking
De kolomdiameter D van de bellenkolom 2 wordt geschat op 0.41 m. Voor kolomdiameters kleiner dan 0.6 m wordt een gestorte pakking aanbevolen. Voor kolomdiameters tussen 0.3 en 0.9 m wordt een pakkingdiameter tussen 10 25 en 38 mm aanbevolen. In verband met een zo hoog mogelijk bevochtigd oppervlak wordt gekozen voor polypropy-leen Pali ringen met een diameter van 25 mm. Enkele eigenschappen van deze Pali ringen staan vermeld in Tabel 3 .
15
Tabel 3. Eigenschappen Pali ringen
Pali ringen (polypropyleen) 20 Diameter dp Oppervlak a Packing fac- [mm] [m2/m3] tor Fp 16 341 97 25 207 52 38 128 40 25 51 102 25
Kolomhoogte
De kolomhoogte kan worden bepaald met ν' Γ Cr e Z=—-G-in g>e 30 L G,uic (10) i '006200 19
De parameters kG en aw worden bepaald met correlaties zoals gepubliceerd door Onda (3) (11 en 12) Γ Ί0.75Γ .· Ί0.1Γ . 2 "|*0·°3Γ , ι >0.2 _| 45ι £c_ LW tyy a j Lyy _ I ’ la^Lj L PC-g J i_Pi,'ai'a] (11) a 5 • O.lr η| /-» _k-g. _ K vw _j£v__' J r . 72·0 n 7 x
aDv ^ja-pyj Lpv-DyJ I? dpJ
Waarin de diffusiecoêfficiënt Dv van H2S in de gasfase wordt afgeschat met een correlatie gepubliceerd door 10 Fuller:
Γ 1 i T'2 ίο-7 -τ'75 —+-L
n - -Ma Mb v ~ T ---ψ ΡίΣΥΓ+ίΣ^)''3 .A β J (13)
Waarin Σ V. de sommatie is van de diffusie volumes voor 15 componenten A en B.
Tabel 4. Diffusie volume toename per atoom 20 Diffusie volume toename per atoom C 16.5 S 17.0 25 Η’ 1.98 1006200 20 Σ V. van H,S is dus 17.0 + 2 * 1.98 = 20.96. De diffusiecogfficiënt van H2S in methaan bij kamertemperatuur is dus 1.8*10‘s m2/s. Voor de viscositeit μν van het te reinigen gas is de viscositeit van methaan genomen. De 5 viscositeit μν wordt 1.23*10'5 Pa.s, Voor de soortelijke massa pv van het te reinigen gas is de soortelijke massa van een methaan/kooldioxyde mengsel genomen. De soortelijke massa pv wordt 1.1 kg/m3. De gasmassaflow Vw [ 2.7 kg/m2s] is nu te berekenen.
10 De kritische oppervlaktespanning ac bedraagt 33 mN/m voor polypropyleen. Voor de fysische constanten van de wasvloeistof zijn de fysische constanten van water genomen.
De oppervlaktespanning oL wordt dan 72 mN/m, de 15 viscositeit μη wordt 10'3 Pa.s, de soortelijke massa pL wordt dan 1000 kg/m3.
Teneinde de drukval over de kolom zo laag mogelijk te houden wordt voor de wasvloeistofmassaflow Lw een lage waarde gekozen. Aanbevolen wordt niet lager te 20 gaan dan 2.7 kg/m2s. Deze waarde wordt gekozen.
Dit levert voor k„ een waarde van 0.045 m/s, en voor a/aw een waarde van 0.297. Het specifiek bevochtigd oppervlak aw wordt dan 61.5 m2/m3. De concentratie zwavelwaterstof in de te reinigen gasstroom is 10000 ppm, de 25 ontwerp-specificatie van de gaswasser bedraagt 180 ppm.
De benodigde kolomhoogte van de gaswasser kan berekend worden met (10) en blijkt 1.52 m te bedragen.
Voor een ontwerpspecificatie van de gaswasser van 50 en 10 ppm H2S. blijkt benodigde kolomhoogte 2.01 resp. 2.62 m 30 te bedragen.
Kolomdiameter
De kolomdiameter D hangt af van de drukval over de kolom. De drukval moet hoog genoeg zijn om een goede 35 verdeling van gas- en vloeistofstromen te garanderen. Een richtlijn voor de drukval over gepakte kolommen gebruikt als absorber is 15 tot 50 mm waterkolom per meter pak- 1006200 21 king. In geval van schuimvorming moeten deze waarden worden gehalveerd.
Coulson (3) geeft een verband tussen drukval, gas- en vloeistofhoeveelheden en fysische eigenschappen 5 van gas en vloeistof samengevat in figuur 10, waarin j: 42.9-(1£)2-Ρρ(μ£/ρ^)°
Pv(pL~Pv> (14) en r * _ LW Pv ^LV Z\ n
VtfN PL (15) 10
Het invullen van 5.6 en 5.7 geeft K4=0.68 en FT =0.077, de drukval wordt grafisch bepaald en blijkt 21 mm waterkolom per meter pakking te bedragen. De kolomdia-meter van 0.41 m blijkt goed gekozen.
15
Kritische aspecten
Naast het bepalen van de hoofdafmetingen is bij het ontwerpen van de gaswasser tevens het volgende gecontroleerd : 20 - Uitputting van de vloeistoffase - Vloeistoffaselimitering - pH daling door H2S ^absorptie
Uitputting van de vloeistoffase 25 Er moet voldoende Me2* in de vloeistof aanwezig zijn om alle H2S af te vangen. De gasdoorzet bedraagt 500 Nm3/hr. De samenstelling van het te reinigen gas is 1 V% H2S, de H2S specificatie voor het gereinigde gas bedraagt 18 0 ppm. De hoeveelheid af te vangen H2S is dan te bereke-30 nen met: 1006200 22 Φ * ρ ®h2s~ * ^h2s, e~^H2s, uit) RT (16) ΦΗ25 = 198 mol/hr 5 De hoeveelheid Me2* die in met de vloeistof wordt aangevoerd volgt uit
Lw *π D" CÖ, v = —-*C.. 2+
Me" 4 Me (17) 10 <&me2+ = 0.35 mol/s = 1283 mol/hr bij een metaalsulfaatcon-centratie van 1 kmol/m3. De concentratie Me2* bij het verlaten van de reactor is dan 850 mol/m3.
Vloeistoffaselimitering 15 Er moet voldoende Me2* door de vloeistof fase worden aangevoerd om alle door de gasfase aangevoerde H2S weg te laten reageren. De maximale hoeveelheid H2S door de gasfase aangevoerd bedraagt: JHS=kGCHS =kG*^= 0.045* °·01*105 =0.018 mol/m2s 20 H*s G H*s’€ G RT 8.314*298 ' (18)
De maximale hoeveelheid Me2* door de vloeistof-fase aangevoerd bedraagt: 25 (19)
De parameters kx wordt afgeschat met een correlatie zoals gepubliceerd door Onda (3) 30 1006200 23
De parameters k1 wordt afgeschat met een correlatie zoals gepubliceerd door Onda (3) -|I/3 Γ » T2/3r η. 1/2 kL-^~ .0.0051--^ -üt- tdDf·4 l^L-gJ U'HlJ LPl-DlJ P-* (20) 5
Waarin de diffusiecoëfficiënt DT van Me2* in de vloeistoffase wordt afgeschat met een correlaties gepubliceerd door Wilke Chang: n _ 1.17 3 CDOT10 ~16 CDOT.
L η V0·6 10 η m (21)
Het molair volume van het metaal (in dit geval zink) bedraagt 0.0204 m3/kmol. De associatiefactor φ bedraagt 2.6 voor water. De molmassa van zink is 63 15 jgram/mol.
De dif fusiecoëf f iciënt DL van Zn2* in de vloeistof wordt dan 2.24.10'9 m2/s. De waarde voor kL bedraagt dan 1.24.10'4 m/s. De molmassa1 s van Cu2*, Fe2* en Zn2* komen redelijk overeen zodat verwacht mag worden dat de diffu-20 siecoëfficiënten niet al te veel afwijken. Bij een C^^ van 850 mol/m3 bedraagt de maximale hoeveelheid Zn2* door de vloeistoffase aangevoerd 0.105 mol/m2s, dit is ruimschoots meer dan de maximale hoeveelheid H2S door de gasfase aangevoerd.
25 Uit het bovengenoemde werd geconcludeerd dat met een gasdoorzet van 500 Nm3/hr een samenstelling van het te reinigen gas van 1V% H2S, 30 V% C02 en 69 V% CH4, waarbij de H2S specificatie van het gereinigde gas varieert tussen 10 en 180 Vppm H2S, hebben de volgende 30 afmetingen van de gaswasser 2 de voorkeur: 1006200 24
Kolomdiameter 0.41 m
Pakking 25 mm Pall ringen (gestort) k„ 0.045 m/s a 61.5 m2/m3 5 drukval 21 mm waterkolom/meter pakking
Met gebruik van het bovengenoemde systeem werd berekend dat per uur in totaal 198 mol H2S in 1.28 m3 metaalsulfaat wordt geabsorbeerd. Volgens reactieverge-10 lij king 5.1 ontstaat hierbij 198 mol H2S04. De oplossing die de gaswasser verlaat zou dan een pH hebben van ongeveer 0.5.
Pomp 15 Per uur zal 198 mol MeS geproduceerd worden Bij een molgewicht van 63 voor het metaal betekent dit dat er 19 kg MeS per uur geproduceerd wordt. De pomp zal dat een oplossing moeten verpompen die 1.5 W% MeS bevat. Verwacht wordt dat dit geen problemen zal geven.
20
Filter
Het filter zal 19 kg MeS per uur moet afscheiden uit 1.283 m3 oplossing. Afhankelijk van het bezinkge-drag van het metaalsulfide zal kunnen worden volstaan met 25 een bezinkbak.
Een andere uitvoeringsvorm (figuur 11) van het systeem’volgens de onderhavige uitvinding bestaat uit een gaswasser 10, een filtereenheid 12 en een opmaakeenheid 14, waarin metaalsulfaat/zwavelzuuroplossing wordt ver-3 0 werkt om weer in de gaswasser 10 te kunnen worden teruggeleid .
In gebruik wordt de te reinigen gasstroom (A) in de gaswasser 10 geleid, waarbij deze een kopersulfaat-tegenstroom (B) bijvoorbeeld tegenkomt.
35 De kopersulfaat/zwavelzuuroplossing (C) die de gaswasser 10 verlaat, wordt vervolgens in de filtereenheid 12 van kopersulfide gescheiden. Vervolgens wordt deze kopersulfaat/zwavelzuuroplossing (stroom D) in de 1006200 25 opmaakeenheid 14 teruggeleid. Hier kan ofwel koperoxide (G) opgelost worden in het tijdens de absorptiestap gevormde zuur, of koper (G) met gebruik van elektrische stroom. In dit laatste geval wordt waterstof (stroom E) 5 gemaakt.
Het kopersulfide (stroom E) dat de filtereen-heid 12 verlaat kan in hetzij koperoxide, hetzij metallisch koper worden omgezet.
De geschoonde gasstroom F wordt uit de gaswas-10 ser geleid.
Nog een andere uitvoeringsvorm van het systeem volgens de onderhavige uitvinding (figuur 12) bevat een eerste gaswasser 20, een tweede gaswasser 22, een eerste filtereenheid 24, een tweede filtereenheid 26, en een 15 opmaakeenheid 28.
In gebruik wordt de te reinigen gasstroom (A) in gaswasser 20 en vervolgens in gaswasser 22 geleid, waarna geschoonde gasstroom (B) uit deze gaswasser 22 vloeit.
20 Een tegenstroom (C) van metaalsulfaatoplossing, bijvoorbeeld kopersulfaatoplossing wordt door zowel gaswasser 22 als gaswasser 20 geleid.
De kopersulfaat/zwavelzuuroplossing dat de gaswassers 20, 22 verlaat (stroom D) wordt gescheiden van 25 kopersulfide in filtereenheid 26, teneinde een zwavel-zuurkopersulfaatoplossingstroom (E) en een kopersulfide-stroom (F) te geven.
Het zwavelzuur en het neergeslagen kopersulfide wordt uit gaswasser 20 in een tweede filtereenheid 24 30 geleid (stroom G).
In deze filtereenheid 24 wordt zwavelzuur (stroom H) van kopersulfide (stroom I) gescheiden.
Stroom E wordt vervolgens in de opmaakeenheid 28 geleid waarin het kopersulfaat opgelost wordt in water 35 (stroom J) terwijl het zwavelzuur wordt geneutraliseerd.
Vervolgens wordt stroom C uit deze opmaakeenheid 28 teruggeleid in de gaswassers 22 en 20.
1006200 26
Bij deze uitvoeringsvorm van het systeem volgens de onderhavige uitvinding wordt zwavelzuur verschaft (stroom H).
Bij het systeem volgens de onderhavige uitvin-5 ding kan aldus op twee manieren een continu absorptie-proces (H2S verwijderingsproces) worden verkregen door hetzij een metaaloxide-, hetzij een metaalhydroxidestroom toe te voegen (zie stroom G, figuur 11 bijvoorbeeld), waardoor zowel de bij de H2S-absorptie optredende H+ 10 generatie als de bij de neerslagreactie optredende me-taalionconsumptie precies worden gecompenseerd. Het neergeslagen metaalsulfide kan periodiek verwijderd worden en extern via een roestproces met waterstof worden omgezet in. geconcentreerd H2S en het elementaire metaal 15 (stroom E, figuur 11, stroom 1, figuur 12 bijvoorbeeld) .
Bij een tweede methode kan een blok van het elementaire metaal in de opmaakeenheid gehangen worden die als elektrode dient. Een tegenelektrode van bijvoorbeeld platina kan tevens in het systeem aangebracht 20 worden waardoor, door het aanleggen van een tegenspanning over beide elektroden, de volgende reacties in het geval van koper als voorbeeldmetaal verlopen:
Cu =► Cu2* + 2e metaalelektrode 25 2H* + 2e ✓ H2Ï platinaelektrode
Door beide (gekoppelde) reacties wordt zowel de met de neerslagvorming gepaard gaande concentratiedaling van Cu2* teniet gedaan als de met de absorptie van H2S gepaard 30 gaande pH-daling. Door variatie van het potentiaalverschil over de elektroden kan de pH van de oplossing en daarmee de S2-concentratie worden geregeld, waardoor er tevens de mogelijkheid bestaat de evenwichtsconcentratie van H2S in de vloeistof te regelen. Door het instellen van 35 het potentiaalverschil over de elektroden kan dan ook de (gemiddelde) drijvende kracht voor H2S-absorptie vanuit de gasfase naar de vloeistoffase worden bepaald, wat weer de performance van de H2S-verwijdering beïnvloedt. Bij deze 1006200 • 27 continue operatie dient na enige tijd het metaalblok vervangen worden, en het gevormde metaalsulfide verwijderd worden. Wanneer het proces op grote schaal via deze weg wordt uitgevoerd is het mogelijk om het gevormde 5 metaalsulfide met het gevormde waterstof on-site te regenereren, waarbij dan weer het elementaire metaal wordt gevormd dat weer gebruikt kan worden als elektrode.
De onderhavige uitvinding is niet beperkt tot de bovenstaande beschrijving, de rechten worden bepaald 10 door de navolgende conclusies.
1006200

Claims (20)

1. Werkwijze voor het selectief verwijderen van ongewenste verontreiniging uit gasstromen, omvattende de stap van: - het in contact brengen van de te reinigen 5 gasstroom met een vooraf gekozen metaalion onder omstandigheden waarbij het metaalion en de te verwijderen verontreinigingen samen reageren teneinde een metaalzout van de verontreinigingen te vormen, die uit de gasstroom neerslaat.
2. Werkwijze volgens conclusie 1 voor het behandelen van zwavelbevattende gasstromen, bijvoorbeeld H2S en/of COS bevattende gasstromen.
3. Werkwijze volgens conclusies 1 of 2 waarbij het metaal dusdanig is gekozen, dat de overeenkomstige 15 metaalsulfide daarvan, in hoofdzaak niet oplosbaar is.
4. Werkwijze volgens conclusie 3 waarbij het metaal wordt gekozen uit de groep bestaande in hoofdzaak uit Zn, Fe, Cu, Ag, Pb, Cd, CO, Mg, Mn, Ni, Sn, en bij voorkeur Fe, Zn of Cu is.
5. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies waarbij het metaal in contact wordt gebracht met de -gasstroom in de vorm van een waterige zoutoplossing .
6. Werkwijze volgens conclusie 5 waarbij de 25 waterige metaalzoutoplossing wordt gekozen uit de groep bestaande in hoofdzaak uit metaalnitraten, sulfaten, fosfaten, sulfieten en nitrieten en meest bij voorkeur een metaalsulfaat is.
7. Werkwijze volgens conclusie 6 waarbij de 30 metaalsulfaat kopersulfaat is.
8. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies, waarbij een pH van ongeveer 7 of minder wordt aangehouden. 1006200
9. Werkwijze volgens conclusie 8 waarbij, wanneer het metaal zink omvat, een pH van ongeveer 6 of minder, bij voorkeur ongeveer 5 of minder wordt aangehouden .
10. Werkwijze volgens conclusie 9 waarbij de pH ligt in het gebied van tussen ongeveer 0,23 en ongeveer 4,37.
11. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies waarbij, wanneer het metaal ijzer omvat, een 10 pH dan ongeveer 6,7 of minder wordt aangehouden waarbij bij voorkeur de pH ligt in het gebied van tussen ongeveer 2,5 en ongeveer 4,5.
12. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies waarbij een buffer toegevoegd wordt.
13. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies omvattende de verdere stap van het regenereren van een of meer van de volgende specii: - het metaal, - de metaaloxide, 20. de metaalsulfaat.
14. Werkwijze volgens conclusie 13 omvattende de verdere stap van het terugleiden van een of meer van de geregenereerde specii in de gasstroom.
15. Werkwijze volgens een der voorafgaande 25 conclusies waarbij in hoofdzaak ongebruikte metaalzoutop-lossing teruggeleid wordt in de gasstroom.
16. Werkwijze volgens een der conclusies 13-15 waarbij regeneratie plaatsvindt door middel van ten minste een van de volgende stappen: 3. i) het oplossen van het metaal door middel van een elektrische stroom, ii) het toevoegen van een metaalzoutoplossing, iii) het oplossen van een metaaloxide of hydroxide .
17. Werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies waarbij zwavelzuur verschaft wordt. 1006200 ' 30
18. Systeem van apparatuur voor het uitvoeren van de werkwijze volgens een der voorafgaande conclusies omvattende’: - een gaswasserkolom waarin de te reinigen 5 gasstroom in contact brengbaar is met een metaalzoutop-lossing, en - een filtereenheid voor het scheiden van neergeslagen metaalsulfide.
19. Systeem volgens conclusie 18 verder omvat-10 tende een regeneratieeenheid waarin metaal regenereerbaar is.
20. Systeem volgens conclusies 18 of 19 voor het verschaffen van zwavelzuur. 1006200
NL1006200A 1997-06-02 1997-06-02 Werkwijze en systeem voor het selectief verwijderen van verontreinigingen uit gasstromen. NL1006200C2 (nl)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1006200A NL1006200C2 (nl) 1997-06-02 1997-06-02 Werkwijze en systeem voor het selectief verwijderen van verontreinigingen uit gasstromen.
AU77914/98A AU7791498A (en) 1997-06-02 1998-05-29 Method and system for selective removal of contamination from gas flows
EP98925979A EP0986432B1 (en) 1997-06-02 1998-05-29 Method and system for selective removal of contamination from gas flows
PCT/NL1998/000312 WO1998055209A1 (en) 1997-06-02 1998-05-29 Method and system for selective removal of contamination from gas flows
DE69828784T DE69828784T2 (de) 1997-06-02 1998-05-29 Verfahren und anlage zur selektiven beseitigung von verunreinigung aus gasströmen
AT98925979T ATE287758T1 (de) 1997-06-02 1998-05-29 Verfahren und anlage zur selektiven beseitigung von verunreinigung aus gasströmen

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1006200 1997-06-02
NL1006200A NL1006200C2 (nl) 1997-06-02 1997-06-02 Werkwijze en systeem voor het selectief verwijderen van verontreinigingen uit gasstromen.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL1006200C2 true NL1006200C2 (nl) 1998-12-03

Family

ID=19765074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1006200A NL1006200C2 (nl) 1997-06-02 1997-06-02 Werkwijze en systeem voor het selectief verwijderen van verontreinigingen uit gasstromen.

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP0986432B1 (nl)
AT (1) ATE287758T1 (nl)
AU (1) AU7791498A (nl)
DE (1) DE69828784T2 (nl)
NL (1) NL1006200C2 (nl)
WO (1) WO1998055209A1 (nl)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1907101A1 (en) * 2005-07-22 2008-04-09 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for producing a gas stream depleted of hydrogen sulphide and of mercaptans
ES2641640T3 (es) * 2011-02-08 2017-11-10 Neste Oyj Método de lavado de gas en dos etapas
WO2012164467A1 (en) * 2011-05-27 2012-12-06 Frames Biogas Processing B.V. Method for regenerating absorption liquid
ES2666417T3 (es) * 2011-08-31 2018-05-04 Neste Oyj Método de lavado de gas en dos etapas aplicando precipitación de sulfuro y absorción alcalina
ES2661830T3 (es) * 2012-08-08 2018-04-04 Neste Oyj Método de purificación de las corrientes de gas derivadas de la hidrogenación, la hidrodesoxigenación o el hidrocraqueo de ácidos grasos, sus ésteres y glicéridos
EP2808079B1 (en) 2013-05-27 2016-12-14 King Saud University Adsorbent material, process for its preparation and use thereof
CN103432872B (zh) * 2013-09-10 2015-05-27 南京大学 一种湿式选择性脱硫系统及其脱硫方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1225628A (fr) * 1956-07-18 1960-07-01 Pintsch Bamag Ag Procédé et dispositif pour la purification des gaz
DE2304497A1 (de) * 1973-01-31 1974-08-08 Norddeutsche Affinerie Verfahren zum entfernen von schwefelwasserstoff aus diesen enthaltenden gasen
US4202864A (en) * 1978-09-01 1980-05-13 Deuterium Corporation Process for controlling environmental pollution from steam containing hydrogen sulfide
DE3300402A1 (de) * 1983-01-07 1984-10-11 Hoechst Ag, 6230 Frankfurt Verfahren zur entfernung von schwefelwasserstoff aus gasen oder fluessigkeiten sowie mikroorganismus zur durchfuehrung des verfahrens
US5147620A (en) * 1989-06-08 1992-09-15 Linko Enterprises, Inc. Process for the purification of gaseous streams
EP0628339A1 (en) * 1993-06-14 1994-12-14 VESTERAGER, Niels Ole Method for extraction of undesirable substances in a gas

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4192854A (en) * 1976-09-03 1980-03-11 Eic Corporation Process for removing hydrogen sulfide and ammonia from gaseous streams

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1225628A (fr) * 1956-07-18 1960-07-01 Pintsch Bamag Ag Procédé et dispositif pour la purification des gaz
DE2304497A1 (de) * 1973-01-31 1974-08-08 Norddeutsche Affinerie Verfahren zum entfernen von schwefelwasserstoff aus diesen enthaltenden gasen
US4202864A (en) * 1978-09-01 1980-05-13 Deuterium Corporation Process for controlling environmental pollution from steam containing hydrogen sulfide
DE3300402A1 (de) * 1983-01-07 1984-10-11 Hoechst Ag, 6230 Frankfurt Verfahren zur entfernung von schwefelwasserstoff aus gasen oder fluessigkeiten sowie mikroorganismus zur durchfuehrung des verfahrens
US5147620A (en) * 1989-06-08 1992-09-15 Linko Enterprises, Inc. Process for the purification of gaseous streams
EP0628339A1 (en) * 1993-06-14 1994-12-14 VESTERAGER, Niels Ole Method for extraction of undesirable substances in a gas

Also Published As

Publication number Publication date
DE69828784D1 (de) 2005-03-03
AU7791498A (en) 1998-12-21
EP0986432A1 (en) 2000-03-22
EP0986432B1 (en) 2005-01-26
DE69828784T2 (de) 2006-04-06
ATE287758T1 (de) 2005-02-15
WO1998055209A1 (en) 1998-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2267565C (en) A method for removing mercury and sulphur dioxide from gases
EP3434353B1 (en) Control of mercury emissions
Ter Maat et al. The removal of hydrogen sulfide from gas streams using an aqueous metal sulfate absorbent: Part I. The absorption of hydrogen sulfide in metal sulfate solutions
NO148962B (no) Fremgangsmaate ved ekstraksjon og utvinning av kvikksoelv fra gasser.
CN106868544B (zh) 一种从硫酸体系电解液中选择性去除一价阴离子杂质的方法
CN112755764B (zh) 一种用于脱除烟气中汞的稳定悬浮体系及其回收方法
CN104692579A (zh) 一种冶炼烟气制酸废水资源化深度处理的方法
CS277304B6 (en) Process of microbiological conversion of sulfur-containing noxious substances in waste gases
CN106731629A (zh) 一种利用铜冶炼厂尾矿渣浆液脱硫脱砷汞的方法
NL1006200C2 (nl) Werkwijze en systeem voor het selectief verwijderen van verontreinigingen uit gasstromen.
CN102676835B (zh) 从含铂族溶液回收Ir的回收方法
WO2017105245A2 (en) Removal of sulfur compounds from gas streams via precipitation
CN115652114A (zh) 一种含铊溶液中铊的资源化回收工艺
JPH08206452A (ja) 水銀を含むガス中の水銀を同時に捕集、沈殿させる連続処理方法
AU775117B2 (en) Process for removing selenium and mercury from aqueous solutions
CN106076083A (zh) 一种协同催化氧化体系脱除硫化氢回收硫磺的工艺
WO1996030299A1 (en) Method of regeneration of iron chelates in nitric oxide scrubbing
CN103877840A (zh) 一种烧结烟气污染物的一体化净化工艺
CN107381705B (zh) 一种相变调控分离回收水中多种阳离子重金属的方法
US20050211631A1 (en) Method for the separation of zinc and a second metal which does not form an anionic complex in the presence of chloride ions
EP0409480A2 (en) Method of removing hydrogen sulfide from a gas
KR101758495B1 (ko) 이온교환 스크러버의 폐액을 이용한 코발트 및 니켈의 황화물 제조방법
PL146522B1 (en) Method of recovering elementary sulfur from sulfur dioxide or sulfur dioxide and hydrohen sulfide containing gases
CN105582759A (zh) 一种工业烟气除尘脱硫脱砷一体化方法
RU2804317C2 (ru) Способ удаления сероводорода

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up
VD1 Lapsed due to non-payment of the annual fee

Effective date: 20070101