RU2046754C1

RU2046754C1 - Method of sulfur producing from so2-containing gases

Info

Publication number: RU2046754C1
Authority: RU
Inventors: Зинаида Петровна Пай; Анна Ермакова; Валерий Александрович Кириллов; Николай Николаевич Кундо; Борис Николаевич Лукьянов; Людмила Валентиновна Гогина; Светлана Ивановна Загородняя; Владимир Михайлович Богомазов; Борис Иванович Самойлов; Алексей Иванович Козюра
Original assignee: Институт катализа СО РАН
Priority date: 1991-02-28
Filing date: 1991-02-28
Publication date: 1995-10-27

Abstract

FIELD: chemical technology. SUBSTANCE: "strong" SO₂-gases were used for hydrogen sulfide producing followed its use for reduction of "weak" SO₂-containing gases in liquid phase. Reduction is carried out by cyclic operation at three regimes created by successive change of the ratio H₂S:SO₂ in feeding gases: 0.4-0.6; 0.9-1.1; 2-4, and its averaged meaning for all cycle is near 2. EFFECT: improved method of sulfur producing. 2 cl, 4 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к способам получения серы из газов, содержащих диоксид серы, и может быть использовано для комплексной очистки технологических газов и утилизации серы, главным образом, в металлургической промышленности, а также и на предприятиях других отраслей, где имеются "крепкие" содержащие диоксид серы до 40 объемн. и "слабые" содержащие до 7 объемн. газы. The invention relates to methods for producing sulfur from gases containing sulfur dioxide, and can be used for complex purification of process gases and sulfur utilization, mainly in the metallurgical industry, as well as in enterprises of other industries where there are "strong" sulfur dioxide containing 40 vol. and "weak" containing up to 7 vol. gases.

Существующие технологии для очистки газов от SO₂ с получением элементной серы предназначены либо для переработки "крепких", либо для переработки "слабых" газов.Existing technologies for gas purification from SO ₂ to produce elemental sulfur are intended either for processing "strong" or for processing "weak" gases.

Способ, применяющийся для одновременной (комплексной) переработки таких газов, неизвестен. The method used for the simultaneous (complex) processing of such gases is unknown.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ очистки кислородсодержащих газов от диоксида серы, рекомендованный для "слабых" газов, содержащих SO₂ до 7 об.Closest to the proposed invention is a method of purification of oxygen-containing gases from sulfur dioxide, recommended for "weak" gases containing SO ₂ up to 7 vol.

Суть процесса заключается в следующем: отходящий технологический газ, содержащий SO₂, поступает в скруббер Вентури для поглощения диоксида серы. Очищенный газ сбрасывается в атмосферу, а контактный раствор поступает на регенерацию в хемосорбер сероводорода колонно-барботажный аппарат газлифтного типа. Сероводород, поступающий из генератора, получают путем гидрирования элементной серы. Контактный раствор, содержащий серу, направляют на стадию флотации и декантации с последующим фильтрованием суспензии. Регенерированный раствор поступает на стадию хемосорбции SO₂. Процесс проводят при рН 4,2-6,5, температуре 20-70^оС и мольном отношении H₂S:SO₂, равном 1,5-4,0. В качестве контактного раствора используют буферный аммиачный раствор, представляющий собой раствор окиси или гидроокиси титана, или алюминия, или кремния во фтористоводородной кислоте (0,1-20.10^-2 моль/л).The essence of the process is as follows: the waste process gas containing SO ₂ enters the Venturi scrubber to absorb sulfur dioxide. The purified gas is discharged into the atmosphere, and the contact solution enters the gas lift column-bubbler apparatus for regeneration into the hydrogen sulfide chemisorber. Hydrogen sulfide coming from the generator is obtained by hydrogenation of elemental sulfur. The contact solution containing sulfur is sent to the flotation and decantation stage, followed by filtration of the suspension. The regenerated solution enters the chemisorption stage of SO ₂ . The process is carried out at a pH of 4,2-6,5, temperature of 20-70 ^C and a molar ratio H ₂ S: SO ₂ ratio _of 1.5-4.0. As a contact solution, a buffer ammonia solution is used, which is a solution of titanium oxide or hydroxide, or aluminum, or silicon in hydrofluoric acid (0.1-20.10 ^-2 mol / L).

Недостатком рассмотренной технологии является то, что она не позволяет осуществить переработку "крепких" содержащих 8-40 объемн. SO₂газов.The disadvantage of this technology is that it does not allow the processing of "strong" containing 8-40 vol. SO ₂ gases.

Целью изобретения является разработка новой эффективной технологии комплексной переработки "крепких" и "слабых" газов. The aim of the invention is to develop a new effective technology for the integrated processing of "strong" and "weak" gases.

Поставленная цель достигается посредством использования "крепких" SO₂-содержащих газов для получения сероводорода путем взаимодействия SO₂с углеводородным газом в присутствии катализатора с последующим применением образующегося сероводородного газа для восстановления в жидкой фазе "слабых" SO₂-содержащих газов. Процесс осуществляется при трех режимах, создаваемых путем изменения соотношения Н₂S:SO₂ в подаваемых газах, а именно, 0,4-0,6, 0,9-1,1; 2-4.This goal is achieved through the use of "strong" SO ₂ -containing gases to produce hydrogen sulfide by reacting SO ₂ with a hydrocarbon gas in the presence of a catalyst, followed by the use of the resulting hydrogen sulfide gas to reduce the "weak" SO ₂ -containing gases in the liquid phase. The process is carried out under three modes created by changing the ratio of H ₂ S: SO ₂ in the supplied gases, namely, 0.4-0.6, 0.9-1.1; 2-4.

Восстановление диоксида серы сероводородом в жидкой фазе протекает по реакции Клауса. The recovery of sulfur dioxide by hydrogen sulfide in the liquid phase proceeds according to the Klaus reaction.

Согласно литературным данным и исследованиям, реакция Клауса в жидкой фазе проходит через следующие стадии:
15SO₂+15H₂S _→ 15HSO $\binom{-}{9}$ +15H⁺ (1)
4HSO $\binom{-}{9}$ +S₂O $\binom{2}{9}$ ^-+2H⁺_→ 2S₉O $\binom{2}{6}$ ^-+3H₂O (2)
4HSO $\binom{-}{9}$ +2H₂S _→ 3S₂O $\binom{2}{9}$ ^-+2H⁺+3H₂O (3)
6HSO $\binom{-}{9}$ +2H₂S+2H⁺_→ 2S₄O $\binom{2}{6}$ ^-+6H₂O (4)
S₄O $\binom{2}{6}$ ^-+HSO $\binom{-}{9}$ _→ S₉O $\binom{2}{6}$ ^-+S₂O $\binom{2}{9}$ ^-+H⁺ (5)
2S₄O $\binom{2}{6}$ ^-+2H₂S _→ 4S₂O $\binom{2}{9}$ ^-+4H⁺+2S (6)
2S₉O $\binom{2}{6}$ ^-+6H₂S _→ 2S₂O $\binom{2}{9}$ ^-+8S+6H₂O (7)
S₉O $\binom{2}{6}$ ^- +S₂O $\binom{2}{9}$ ^-_→ S₄O $\binom{2}{6}$ ^-+SO $\binom{2}{9}$ ^- (8)
SO $\binom{2}{9}$ ^-+2H₂S+2H⁺_→ 3S+3H₂O (9)
8S₂O $\binom{2}{9}$ ^-+16H₂S+16H⁺_→ 32S+24H₂O (10)
15SO₂+30H₂S _→ 45S+30H₂O (11)
Реакции (1, 2, 5, 8) могут протекать в хемосорбере SO₂ (1, рис. 1), причем, наличие тиосульфат-иона в растворе способствует связыванию растворенного SO₂ в комплексе [SO₂.S₂O₃ ^2-] Количество комплекса зависит от величины рН раствора [4] Реакции (3-10), в основном, протекают в хемосорбере Н₂S (2, черт. ). Лимитирующей стадией является стадия (10), завершение которой необходимо для полного протекания процесса в соответствии с реакцией Клауса (11).According to literature data and studies, the Klaus reaction in the liquid phase passes through the following stages:
15SO ₂ + 15H ₂ S _ → 15HSO $\binom{-}{9}$ + 15H ⁺ (1)
4HSO $\binom{-}{9}$ + S ₂ O $\binom{2}{9}$ ^- + 2H ⁺ _ → 2S ₉ O $\binom{2}{6}$ ^- + 3H ₂ O (2)
4HSO $\binom{-}{9}$ + 2H ₂ S _ → 3S ₂ O $\binom{2}{9}$ ^- + 2H ⁺ + 3H ₂ O (3)
6HSO $\binom{-}{9}$ + 2H ₂ S + 2H ⁺ _ → 2S ₄ O $\binom{2}{6}$ ^- + 6H ₂ O (4)
S ₄ o $\binom{2}{6}$ ^- + HSO $\binom{-}{9}$ _ → S ₉ O $\binom{2}{6}$ ^- + S ₂ O $\binom{2}{9}$ ^- + H ⁺ (5)
2S ₄ O $\binom{2}{6}$ ^- + 2H ₂ S _ → 4S ₂ O $\binom{2}{9}$ ^- + 4H ⁺ + 2S (6)
2S ₉ O $\binom{2}{6}$ ^- + 6H ₂ S _ → 2S ₂ O $\binom{2}{9}$ ^- + 8S + 6H ₂ O (7)
S ₉ o $\binom{2}{6}$ ^- + S ₂ O $\binom{2}{9}$ ^- _ → S ₄ O $\binom{2}{6}$ ^- + SO $\binom{2}{9}$ ^- (8)
SO $\binom{2}{9}$ ^- + 2H ₂ S + 2H ⁺ _ → 3S + 3H ₂ O (9)
8S ₂ O $\binom{2}{9}$ ^- + 16H ₂ S + 16H ⁺ _ → 32S + 24H ₂ O (10)
15SO ₂ + 30H ₂ S _ → 45S + 30H ₂ O (11)
Reactions (1, 2, 5, 8) can proceed in the SO ₂ chemisorber (1, Fig. 1), moreover, the presence of a thiosulfate ion in the solution promotes the binding of dissolved SO ₂ in the [SO ₂ .S ₂ O ₃ ^2- ] complex The amount of the complex depends on the pH of the solution [4] Reactions (3-10) mainly proceed in the chemisorber Н ₂ S (2, dash). The limiting stage is stage (10), the completion of which is necessary for the complete course of the process in accordance with the Claus reaction (11).

Проведение процесса в соответствии со схемой (1-10) осуществляется при трех режимах:
Первый режим "обратный Клауc" связан с наработкой необходимого количества тиосульфата в растворе в соответствии с реакцией (3), оптимальное соотношение для которой Н₂S:SO₂ 1:2.The process in accordance with the scheme (1-10) is carried out under three modes:
The first “reverse Claus” mode is associated with the production of the required amount of thiosulfate in solution in accordance with reaction (3), the optimal ratio for which is H ₂ S: SO ₂ 1: 2.

Второй режим "полу-Клаус" характеризуется одновременным образованием тиосульфат-иона и элементной серы. Описывается уравнениями (1-9), сумма которых дает стехиометрию Н₂S:SO₂ 1:1.The second semi-Claus mode is characterized by the simultaneous formation of a thiosulfate ion and elemental sulfur. It is described by equations (1-9), the sum of which gives the stoichiometry of H ₂ S: SO ₂ 1: 1.

Третий режим "прямой Клаус" реализуется по реакции (11) с образованием элементной серы. Оптимальное соотношение Н₂S:SO₂ для данного режима 2:1.The third “direct Klaus” regime is realized by reaction (11) with the formation of elemental sulfur. The optimal ratio of H ₂ S: SO ₂ for this mode 2: 1.

Как "обратный Клаус", так и "полу-Клаус" приводят к дрейфу состава раствора и величины рН. Следовательно, данные режимы не могут быть реализованы как угодно долго. В среднем за цикл длительностью τ среднее соотношение Н₂S: SO₂ должно быть равно 2.Both the “reverse Klaus” and the “semi-Klaus” lead to a drift in the composition of the solution and the pH value. Therefore, these modes cannot be implemented for as long as desired. On average, for a cycle of duration τ, the average H ₂ S: SO ₂ ratio should be 2.

Таким образом, для осуществления жидкофазной стадии процесса необходимо циклическое изменение режимов, позволяющее, с одной стороны, поддерживать концентрацию тиосульфат-иона необходимой величины, а с другой, обеспечивать уровень высокой очистки газов от диоксида серы. Такое циклическое изменение режимов процесса является принципиальным и существенным, позволяющим также исключить операцию добавления тиосульфата аммония на стадии приготовления контактного раствора, а нарабатывать его в ходе осуществления процесса очистки. Следует отметить, что тиосульфат аммония является дешевым, но дефицитным реактивом, выпускаемым промышленностью в виде водного 33%-ного раствора в ограниченном количестве. Thus, for the implementation of the liquid-phase stage of the process, a cyclic change of the regimes is necessary, which allows, on the one hand, to maintain the concentration of the thiosulfate ion of the required value, and on the other hand, to ensure the level of high purification of gases from sulfur dioxide. Such a cyclic change in the process modes is fundamental and essential, which also allows to exclude the operation of adding ammonium thiosulfate at the stage of preparation of the contact solution, and to produce it during the cleaning process. It should be noted that ammonium thiosulfate is a cheap but scarce reagent produced by industry in the form of an aqueous 33% solution in a limited amount.

Режимы проведения процесса с созданием соотношения Н₂S:SO₂ в подаваемых газах на жидкофазную стадию равным 0,5; 1,0; 2,0 позволяют упростить проведение процесса получения сероводорода из "крепких" SO₂-содержащих газов, используемых в предлагаемой технологии. Процесс проводят при температуре 650-800^оС и времени контакта 2-7 с, осуществляя его так, что при этом происходит полное (12) или частичное (например, по уравнению (13)) восстановление SO₂ до сероводорода.Modes of the process with the creation of the ratio of H ₂ S: SO ₂ in the supplied gases to the liquid phase stage equal to 0.5; 1.0; 2.0 make it possible to simplify the process of producing hydrogen sulfide from "strong" SO ₂ -containing gases used in the proposed technology. The process is carried out at a temperature of 650-800 ^C and contact time 2.7 s, carrying it so that thus there is full (12) or partial (e.g., according to equation (13)) restoration of hydrogen sulfide to SO _2.

4SO₂+3CH₄_→ 4H₂S+3CO₂+2H₂O (12)
4SO₂+15CH₄_→ 2H₂S+1,5CO₂+H₂O+2SO₂ (13) "Крепкие" SO₂-содержащие газы, как правило, содержат кислород до 15 объемн. В связи с этим, для получения необходимого количества Н₂S регулировка процесса восстановления SO₂ осуществляется за счет изменения количества подаваемого метана или природного газа. Т. е. чтобы получить меньшее количество Н₂S, для создания режимов "обратного Клауса" и "полу-Клауса", нужно уменьшить подачу газа восстановителя (метана или природного газа) в 3 и 2 раза, соответственно, относительно режима "прямого Клауса". Таким образом, использование режима "обратного Клауса" и "полу-Клауса" позволяет сократить расход восстановителя (метана или природного газа) примерно в 1,5 раза относительно режима "прямого Клауса".4SO ₂ + 3CH ₄ _ → 4H ₂ S + 3CO ₂ + 2H ₂ O (12)
4SO ₂ + 15CH ₄ _ → 2H ₂ S + 1,5CO ₂ + H ₂ O + 2SO ₂ (13) "Strong" SO ₂ -containing gases, as a rule, contain oxygen up to 15 vol. In this regard, in order to obtain the required amount of H ₂ S, the SO ₂ reduction process is adjusted by changing the amount of methane or natural gas supplied. That is, in order to obtain a smaller amount of H ₂ S, to create the “reverse Klaus” and “half-Klaus” regimes, it is necessary to reduce the supply of a reducing agent gas (methane or natural gas) by 3 and 2 times, respectively, relative to the “direct Klaus” regime " Thus, the use of the “reverse Klaus” and “half-Klaus” regimes allows reducing the consumption of the reducing agent (methane or natural gas) by about 1.5 times relative to the “direct Klaus” regime.

П р и м е р 1 (для режима "прямой Клаус"). В реактор загружается катализатор активная окись алюминия (А-1). На вход в реактор на разогретый катализатор подается смесь газов: диоксида серы (1,0-30 об.), метана (1,25-38 об. ), кислорода (0,5-15 об.) и азота (остальное). Время контактирования газа с катализатором составляет 2-7 с; температура процесса 650-800^оС. При этом происходит восстановление диоксида серы до сероводорода.PRI me R 1 (for the "direct Klaus"). Active alumina (A-1) catalyst is loaded into the reactor. At the entrance to the reactor, a heated catalyst is fed with a mixture of gases: sulfur dioxide (1.0-30 vol.), Methane (1.25-38 vol.), Oxygen (0.5-15 vol.) And nitrogen (the rest). The contact time of the gas with the catalyst is 2-7 s; process temperature of 650-800 ° ^C. Thus there is a sulfur dioxide to hydrogen sulphide recovery.

П р и м е р 2 (для режима "полу-Клаус"). Так же, как и в примере 1, но на вход в реактор подается смесь газов, в которой метана 1,0-30 об. PRI me R 2 (for the mode of "semi-Claus"). As in example 1, but at the entrance to the reactor a mixture of gases in which methane is 1.0-30 vol.

П р и м е р 3 (для режима "обратный Клаус"). PRI me R 3 (for the regime of "reverse Klaus").

Так же, как и в примере 1, но на вход в реактор подается смесь, в которой метана 0,7-20 об. As in example 1, but at the entrance to the reactor is fed a mixture in which methane 0.7-20 vol.

П р и м е р 4(полная технология). На вход в установку (абсорбер SO₂) подается смесь газов с содержанием диоксида серы 5% на вход в генератор получения сероводорода смесь газов, как в примере 3. Через 8-10 часов режим работы генератора сероводорода переключается на вариант, приведенный в примере 2. По достижении 20-25 часов непрерывной работы установки генератор сероводорода переключается на режим, приведенный в примере 1.PRI me R 4 (full technology). At the entrance to the installation (SO ₂ absorber) a mixture of gases with a sulfur dioxide content of 5% is supplied to the entrance to the generator for producing hydrogen sulfide, a mixture of gases, as in example 3. After 8-10 hours, the operating mode of the hydrogen sulfide generator switches to the variant shown in example 2. Upon reaching 20-25 hours of continuous operation of the installation, the hydrogen sulfide generator switches to the mode shown in example 1.

Таким образом, подводя итог вышеописанному, можно сделать следующий вывод: использование "крепких" SO₂-содержащих газов для получения сероводорода и последующего его использования в процессе жидкофазной очистки от SO₂ "слабых" газов, в одной технологии комплексной очистки приводит к необходимости осуществления процесса в циклическом режиме.Thus, summing up the above, we can draw the following conclusion: the use of "strong" SO ₂ -containing gases to obtain hydrogen sulfide and its subsequent use in the process of liquid-phase purification of SO ₂ "weak" gases, in one complex purification technology leads to the need for the process in cyclic mode.

Рекомендуемые циклические режимы работы были проверены для генератора Н₂S на лабораторной и укрупненной лабораторной установке производительностью 100 л/ч.Recommended cyclic operating modes were tested for the H ₂ S generator in a laboratory and enlarged laboratory setup with a capacity of 100 l / h.

Для жидкофазной стадии эксперимент проводился на опытно-промышленной установке производительностью 1000 м³/ч.For the liquid phase stage, the experiment was conducted at a pilot plant with a capacity of 1000 m ³ / h.

Результаты экспериментов по одному из опытных пробегов приведены в табл. 1. Во время пробега расходы технологического и сероводородного газов при постоянной скорости циркуляции раствора в контуре выбирались такими, чтобы можно было последовательно реализовать режимы "обратного Клауса", "полу-Клауса" и "прямого Клауса". The experimental results for one of the experimental runs are given in table. 1. During the run, the flow rates of the process and hydrogen sulfide gases at a constant rate of circulation of the solution in the circuit were chosen so that it was possible to sequentially implement the modes of “reverse Klaus”, “semi-Klaus” and “direct Klaus”.

Как следует из таблицы 1, полученный устойчивый режим работы установки наблюдается при среднем за пробег соотношении Н₂S:SO₂ равном

2,01, где τ общее время пробега, ч;
τ_i время работы установки в одном из режимов, ч;
а_i величина отношения Н₂S:SO₂ за время τ_i.As follows from table 1, the obtained stable operating mode of the installation is observed with an average mileage ratio of H ₂ S: SO ₂ equal

2.01, where τ is the total travel time, h;
τ _i installation operation time in one of the modes, h;
and _i is the ratio of H ₂ S: SO ₂ over time τ _i .

Отметим, что во время опытного пробега (50 ч) величина рН контактного раствора сохранялась на постоянном уровне и была равна ≈ 4,2. Note that during the test run (50 h), the pH of the contact solution was kept constant and was ≈ 4.2.

В табл. 2 приведен пример работы установки в запредельных режимах, когда нарушалось условие Σ_τia_i/τ ≈ 2,0. На основании представленных результатов

1,14.In the table. Figure 2 shows an example of the operation of the installation in transcendental regimes when the condition Σ _τi a _i / τ ≈ 2.0 was violated. Based on the results presented

1.14.

Т. е. среднее стехиометрическое соотношение Н₂S:SO₂ за пробег меньше 2. Это привело к снижению степени поглощения и, в связи с этим, к дальнейшему прекращению эксперимента.That is, the average stoichiometric ratio of H ₂ S: SO ₂ per run is less than 2. This led to a decrease in the degree of absorption and, therefore, to further termination of the experiment.

На основании полученных результатов предлагается следующая технологическая схема одновременной комплексной очистки "крепких" и "слабых" газов, содержащих диоксид серы, которая приведена на черт. В соответствии со схемой очищенный от пыли "крепкий" SO₂-содержащий газ (1) после электрофильтров поступает в генератор (3, черт.), сюда же в качестве восстановителя подается метан (11) или продукты его конверсии (СО₂ + Н₂), или другой углеводородный газ в соотношении к SO₂, равном 1,0-1,25 (табл. 3). Реакция получения сероводорода протекает в слое катализатора, в качестве которого используется активная окись алюминия, а также может применяться стандартный алюмо-кобальт-молибденовый катализатор, или любой другой, применяющийся в процессах гидрообессеривания нефти.Based on the results obtained, the following flow chart is proposed for the simultaneous complex purification of "strong" and "weak" gases containing sulfur dioxide, which is shown in hell. In accordance with the scheme, the “strong” SO ₂ -containing gas (1), cleaned from dust, enters the generator (3, dash) after electrostatic precipitators, methane (11) or its conversion products (СО ₂ + Н ₂ ) are also supplied here as a reducing agent ), or another hydrocarbon gas in a ratio to SO ₂ equal to 1.0-1.25 (table. 3). The hydrogen sulfide production reaction proceeds in a catalyst bed, which uses active alumina, and a standard aluminum-cobalt-molybdenum catalyst, or any other one used in oil hydrodesulfurization processes, can also be used.

При этом кислород, присутствующий в "крепких" металлургических газах в количестве от 3 до 15 об. также реагирует с метаном:
O₂+

CH₄_→

CO₂+H₂O. (14)
Следует отметить, что в процессе получения Н₂S для случаев осуществления режимов "полу-Клауса" и "обратного Клауса" наряду с Н₂S могут образовываться СOS, CS₂. В связи с этим, процесс получения Н₂S необходимо проводить при температуре 550^оС и времени контакта 2-7 с. В результате, нежелательные примеси будут подвергаться каталитическому гидролизу
COS+H₂O _→ H₂S+CO₂ (15)
CS₂+2H₂O _→ 2H₂S+CO₂ (16) В процессе нет ограничений на концентрацию подаваемого SO₂.In this case, the oxygen present in the "strong" metallurgical gases in an amount of from 3 to 15 vol. also reacts with methane:
O ₂ +

CH ₄ _ →

CO ₂ + H ₂ O. (14)
It should be noted that in the process of obtaining H ₂ S for cases of the implementation of the regimes of "semi-Claus" and "reverse Klaus" along with H ₂ S can form COS, CS ₂ . In this regard, the process for obtaining H ₂ S must be carried out at a temperature of 550 ^C and a contact time of 2-7 seconds. As a result, unwanted impurities will undergo catalytic hydrolysis.
COS + H ₂ O _ → H ₂ S + CO ₂ (15)
CS ₂ + 2H ₂ O _ → 2H ₂ S + CO ₂ (16) In the process there are no restrictions on the concentration of the supplied SO ₂ .

Характерно, что в одном аппарате происходит полная переработка SO₂, содержащегося в "крепких" газах. Газовый поток из генератора сероводорода, содержащий 15-30 об. Н₂S (III), поступает на стадию жидкофазной каталитической очистки в хемосорбер Н₂S (2), где контактирует с потоком раствора (YII), поступающего из хемосорбера SO₂ и содержащего абсорбированный диоксид серы из "слабых" газов. В хемосорбере Н₂S протекает реакция Клауса с образованием элементной серы. Раствор (YIII), содержащий серу, поступает в емкость (5), где происходит его декантация; осветленный раствор (ХII) возвращается в бак подготовки контактного раствора (4); суспензия серы (IX) подается на фильтр (6).It is characteristic that in one apparatus there is a complete processing of SO ₂ contained in "strong" gases. A gas stream from a hydrogen sulfide generator containing 15-30 vol. Н ₂ S (III), enters the phase of liquid-phase catalytic purification in the chemisorber Н ₂ S (2), where it is in contact with the flow of a solution (YII) coming from the chemisorber SO ₂ and containing absorbed sulfur dioxide from “weak” gases. In the H ₂ S chemisorber, the Claus reaction proceeds with the formation of elemental sulfur. The solution (YIII) containing sulfur enters the container (5), where it is decanted; clarified solution (XII) is returned to the contact solution preparation tank (4); a suspension of sulfur (IX) is fed to the filter (6).

В схеме жидкофазной стадии очистки имеется узел совмещенной очистки газа. Газовый поток (IY), содержащий остаточные количества сероводорода, подается не в печь дожига, как это предусмотрено в прототипе, а направляется в аппарат хемосорбер SO₂. Это позволяет повысить степень использования сероводорода и, соответственно, степень очистки газа, достигая при этом санитарных норм как по SO₂, так и по Н₂S. Данные по совместной очистке газа в хемосорбере SO₂ (I) приведены в табл. 4. Анализ этих данных показывает, что при использовании хемосорбера SO₂ (I) в качестве узла совмещенной очистки газов от SO₂ и H₂S можно достичь существенного эффекта по степени использования сероводорода, а именно: при режиме "обратный Клаус" с 92,2% до 83,2% при режиме "полу-Клаус" с 81% до 98,9% при режиме "прямой Клаус" с 64% до 97,5%
Особо важное значение получаемый положительный эффект имеет при осуществлении режима "прямой Клаус", что отражают полученные значения колонки 9 табл. 4. Все значения, приведенные в табл. 4, являются средними за рассматриваемые временные циклы работы установки: 8, 4, 6 ч.In the scheme of the liquid phase purification stage, there is a combined gas purification unit. The gas stream (IY) containing residual amounts of hydrogen sulfide is not supplied to the afterburner, as provided for in the prototype, but is sent to the chemisorber SO ₂ apparatus. This allows you to increase the degree of use of hydrogen sulfide and, accordingly, the degree of gas purification, while achieving sanitary standards for both SO ₂ and H ₂ S. The data on the joint gas purification in the chemisorber SO ₂ (I) are given in Table. 4. An analysis of these data shows that when using the SO ₂ (I) chemisorber as a unit for combined gas purification from SO ₂ and H ₂ S, a significant effect can be achieved in terms of the degree of use of hydrogen sulfide, namely: in the “Claus” mode with 92, 2% to 83.2% with the semi-Claus mode from 81% to 98.9% with the direct Claus mode from 64% to 97.5%
Of particular importance is the resulting positive effect in the implementation of the direct Klaus regime, which is reflected in the obtained values of column 9 of the table. 4. All values given in table. 4 are the average for the considered time cycles of the installation: 8, 4, 6 hours

Во всех приведенных примерах (табл. 2-4) при испытаниях предлагаемой технологии использовался водный контактный раствор на основе фосфатов аммония, содержащий тиосульфат аммония и катализатор ИК-27-1 на основе соединений кремния [5]
Наличие катализатора, специальный подбор циклических режимов проведения процесса в сочетании с изменением последовательности направления потоков газа обеспечивают полное поглощение диоксида серы и сероводорода, позволяя тем самым решить проблему комплексной очистки "крепких" и "слабых" металлургических газов с переработкой их в элементную серу.In all the examples (Table 2-4), when testing the proposed technology, an aqueous contact solution based on ammonium phosphates containing ammonium thiosulfate and an IR-27-1 catalyst based on silicon compounds was used [5]
The presence of a catalyst, a special selection of cyclic modes of the process, combined with a change in the sequence of directions of the gas flows ensure complete absorption of sulfur dioxide and hydrogen sulfide, thereby solving the problem of complex purification of "strong" and "weak" metallurgical gases with their processing into elemental sulfur.

Предлагаемый способ одновременной комплексной переработки газов имеет ряд отличительных признаков:
1. Одновременная комплексная очистка от диоксида серы "крепких" (концентрация SO₂ 8-40 об.) и "слабых" (концентрация SO₂ 1-7 об.) газов, причем, очистка "крепких" газов осуществляется путем восстановления SO₂ с последующим его использованием на стадии жидкофазной очистки "слабых" газов.The proposed method for the simultaneous integrated processing of gases has a number of distinguishing features:
1. Simultaneous complex purification from sulfur dioxide of “strong” (SO ₂ concentration _of 8-40 vol.) And “weak” (SO ₂ concentration _of 1-7 vol.) Gases, moreover, purification of “strong” gases is carried out by reducing SO ₂ with its subsequent use at the stage of liquid-phase purification of "weak" gases.

2. Проведение процесса очистки а циклическом режиме путем изменения соотношения Н₂S:SO₂ 0,4-0,6; 0,9-1,1; 2-4 в подаваемых газах.2. The cleaning process in a cyclic mode by changing the ratio of H ₂ S: SO ₂ 0,4-0,6; 0.9-1.1; 2-4 in the feed gases.

3. Необходимость поддержания стехиометрического соотношения Н₂S:SO₂≈ 2 только в среднем за цикл.3. The need to maintain the stoichiometric ratio of H ₂ S: SO ₂ ≈ 2 only on average per cycle.

4. Наработка необходимого количества тиосульфата аммония осуществляется непосредственно в процессе очистки при соотношении Н₂S:SO₂ 1:2.4. The accumulation of the required amount of ammonium thiosulfate is carried out directly in the cleaning process at a ratio of H ₂ S: SO ₂ 1: 2.

Способ обладает рядом преимуществ по сравнению с прототипом:
1. Режимы проведения процесса позволяют осуществлять наработку тиосульфата непосредственно в ходе процесса без предварительного добавления его в контактный раствор.The method has several advantages compared to the prototype:
1. The modes of the process allow the production of thiosulfate directly during the process without first adding it to the contact solution.

2. Процесс дает возможность повысить степень использования сероводорода за счет наличия в схеме узла совмещенного поглощения SO₂- и Н₂S-газов.2. The process makes it possible to increase the degree of use of hydrogen sulfide due to the presence in the circuit of the unit of combined absorption of SO ₂ - and H ₂ S-gases.

Таким образом, перечисленные отличительные признаки, в совокупности с преимуществами процесса позволяют считать предлагаемое решение обладающим существенными отличиями. Наличие существенности отличий подтверждается примерами, таблицами, технологической схемой и данными, приведенными в тексте описания предлагаемого изобретения. Thus, the above distinguishing features, together with the advantages of the process, allow us to consider the proposed solution as having significant differences. The presence of the materiality of the differences is confirmed by examples, tables, flow diagrams and data given in the text of the description of the invention.

Использование предлагаемого изобретения для переработки SO₂-содержащих газов позволяет улучшить экологическую ситуацию в промышленной зоне и получить важный народно-хозяйственный продукт серу.The use of the present invention for the processing of SO ₂ -containing gases can improve the environmental situation in the industrial zone and get an important national product of sulfur.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING SULFUR FROM SO _2- CONTAINING GASES, including chemisorption of sulfur dioxide with ammonia buffer solution containing ammonium phosphate and thiosulfate, and a catalyst based on silicon compounds, treatment of a saturated absorbent with hydrogen sulfide to produce sulfur, separation of the latter and recirculation of the solution at the chemosorption stage characterized in that, in order to enable simultaneous processing of concentrated gases with a sulfur dioxide content of up to 40%, the latter is reduced to hydrogen sulfide, followed by feeding to the processing stage of the absorbent, which is carried out cyclically under three modes created by sequentially changing the ratio of H ₂ S SO ₂ in the supplied gases, namely 0.4: 0.6; 0.9: 1.1 and 2: 4 so that its average value for the entire cycle remains close to 2: 1
2. The method according to p. 1, characterized in that the recovery of sulfur dioxide to hydrogen sulfide is carried out by reacting it with natural gas in the presence of a catalyst and with a ratio of SO ₂ CH _{4 of} 1.0: 1.25.