RU2110472C1 - Method and installation for scrubbing gases to remove hydrogen sulfide - Google Patents
Method and installation for scrubbing gases to remove hydrogen sulfide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2110472C1 RU2110472C1 RU92014706A RU92014706A RU2110472C1 RU 2110472 C1 RU2110472 C1 RU 2110472C1 RU 92014706 A RU92014706 A RU 92014706A RU 92014706 A RU92014706 A RU 92014706A RU 2110472 C1 RU2110472 C1 RU 2110472C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen sulfide
- scrubber
- sulfur
- catholyte
- anolyte
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области очистки серосодержащих газов от сероводорода и может быть использовано для повышения эффективности улавливания сероводорода, утилизации серы в коксохимической, нефтедобывающей и перерабатывающей промышленности. The invention relates to the field of purification of sulfur-containing gases from hydrogen sulfide and can be used to increase the efficiency of capture of hydrogen sulfide, sulfur utilization in the coke, oil and processing industries.
Известен способ электролитической очистки газов от сероводорода [1], согласно которому газ, содержащий сероводород, поступает в скруббер, взаимодействует в нем с поглотительным раствором, представляющим собой продукт анодного процесса регенерации поглотительного раствора в электролизере, при этом происходит следующая реакция:
Образовавшаяся суспензия направляется в отстойник, где происходит отделение твердой фазы от маточного раствора. Поглотительный раствор поступает на регенерацию и электролизер, где происходит суммарная реакция:
Регенерированный раствор поступает обратно в скруббер, а газообразный водород подается в газовую магистраль.There is a method of electrolytic cleaning of gases from hydrogen sulfide [1], according to which a gas containing hydrogen sulfide enters the scrubber, interacts with the absorption solution in it, which is a product of the anode process of regeneration of the absorption solution in the electrolyzer, with the following reaction:
The resulting suspension is sent to the sump, where there is a separation of the solid phase from the mother liquor. The absorption solution enters the regeneration and electrolyzer, where the total reaction occurs:
The regenerated solution is fed back to the scrubber, and gaseous hydrogen is fed into the gas line.
Хотя этот способ позволяет извлечь до 80% серы, он достаточно энергоемок. Кроме того, поглотительный раствор необходимо часто менять. Although this method allows you to extract up to 80% sulfur, it is quite energy intensive. In addition, the absorption solution must often be changed.
Устройство для реализации этого способа содержит скруббер для поглощения сероводорода, соединенный с отстойником, выход которого соединен с фильтр-прессом. Выход фильтр-пресса соединен со скруббером, а выход (газовый) - с магистралью очищенного газа. A device for implementing this method comprises a scrubber for absorbing hydrogen sulfide, connected to a sump, the outlet of which is connected to a filter press. The outlet of the filter press is connected to the scrubber, and the outlet (gas) is connected to the purified gas line.
Недостатком этого устройства является отсутствие в электролизере разделяющей анодное и катодное пространства перегородки, что приводит к повышенной энергоемкости способа, поскольку вследствие конвективного и диффузионного транспорта продукты анодного окисления и катодного восстановления могут реагировать на противоположном электроде. The disadvantage of this device is the lack in the cell separating the anode and cathode space of the partition, which leads to increased energy intensity of the method, because due to convective and diffusion transport, the products of anodic oxidation and cathodic reduction can react on the opposite electrode.
Наиболее близким к изобретению является способ выделения сероводорода из газов и неводных жидкостей [2], согласно которому газ, содержащий водород, поступает в скруббер (фиг. 1), в который подается также из сборника анолита обогащенный окислителем раствор, в скруббере при pH 0-1 происходит поглощение сероводорода анолитом
H2S + J2 _→ S + 2H+ + 2J-
Раствор-поглотитель из скруббера поступает в отделитель серы (конструкция не раскрыта), из которого жидкая фаза возвращается в сборник анолита, а твердая фаза в виде серы (так называемой "кислой", отличающейся от элементарной серы физическими и химическими свойствами) поступает на дальнейшую переработку с целью отделения от остатков анолита путем взаимодействия с органическими растворителями (ксилол или толуол) при T = 95 - 105oC с последующим охлаждением и выделением элементарной серы.Closest to the invention is a method for the separation of hydrogen sulfide from gases and non-aqueous liquids [2], according to which a gas containing hydrogen enters the scrubber (Fig. 1), which is also fed from the anolyte collector an oxidizer-rich solution in a scrubber at pH 0- 1 the absorption of hydrogen sulfide by anolyte
H 2 S + J 2 _ → S + 2H + + 2J -
The scavenger solution from the scrubber enters the sulfur separator (the structure is not disclosed), from which the liquid phase is returned to the anolyte collector, and the solid phase in the form of sulfur (the so-called “acid”, which differs from elemental sulfur in physical and chemical properties) is sent for further processing in order to separate from the residues of the anolyte by interaction with organic solvents (xylene or toluene) at T = 95 - 105 o C followed by cooling and the allocation of elemental sulfur.
Второй выход сборника анолита подсоединен ко входу анодной камеры электролизера, выход которого подсоединен ко второму входу сборника анолита. Катодная камера электролизера замкнута на сборник католита. Выделяющийся в католите газообразный водород удаляется из катодной камеры. Электролизер содержит катионообменную мембрану, разделяющую внутреннюю полость электролизера на катодную и анодную камеру. Состав мембраны не известен, анод выполнен из графита, а катод из платинированного титана. The second output of the anolyte collector is connected to the input of the anode chamber of the electrolyzer, the output of which is connected to the second input of the anolyte collector. The cathode chamber of the electrolyzer is closed to a catholyte collector. Hydrogen gas released in the catholyte is removed from the cathode chamber. The cell contains a cation exchange membrane that separates the inner cavity of the cell into a cathode and anode chamber. The composition of the membrane is not known, the anode is made of graphite, and the cathode is made of platinum titanium.
Степень извлечения серы по способу-прототипу зависит от концентрации окислителя в анолите, вследствие чего необходимо жесткое согласование потоков анолита и очищаемого газа. The degree of sulfur recovery by the prototype method depends on the concentration of the oxidizing agent in the anolyte, as a result of which strict coordination of the anolyte and gas flows is necessary.
Недостатком решения-прототипа следует признать в области способа недостаточную полноту удаления сероводорода (85% по экспериментальной проверке авторов), а в области устройства - чрезмерную сложность конструкции. The disadvantage of the prototype solution should be recognized in the field of the method is insufficient completeness of removal of hydrogen sulfide (85% according to the experimental verification of the authors), and in the field of the device is the excessive complexity of the design.
Авторами был разработан следующий способ очистки газов от сероводорода. The authors have developed the following method of purification of gases from hydrogen sulfide.
Газ, содержащий сероводород, обрабатывают католитом при pH 10 - 12, затем католит с поглощенным сероводородом поступает в блок смесителя, в котором и происходит окисление поглощенного сероводорода анолитом до элементарной серы. Взвесь элементарной серы в смеси католита и анолита поступает на фильтр-пресс. Осадок серы промывают теплой водой и направляют в аппарат для плавления серы, а фильтрат и промывные воды через сборник направляют обратно в процесс для подпитки электролизера. После регенерации в электролизере раствор католита и анолита используют в процессе, а выделившийся газообразный водород направляют в магистраль очищенного газа. A gas containing hydrogen sulfide is treated with catholyte at a pH of 10-12, then the catholyte with absorbed hydrogen sulfide enters the mixer unit, in which the anolyte absorbed hydrogen sulfide is oxidized to elemental sulfur. A suspension of elemental sulfur in a mixture of catholyte and anolyte enters the filter press. The sulfur precipitate is washed with warm water and sent to the apparatus for melting sulfur, and the filtrate and wash water through the collector are sent back to the process to recharge the cell. After regeneration in the electrolyzer, a solution of catholyte and anolyte is used in the process, and the released hydrogen gas is sent to the purified gas line.
Для реализации вышеприведенного способа авторами разработано устройство, приведенное на фиг. 2. To implement the above method, the authors developed the device shown in FIG. 2.
Устройство содержит скруббер, выход которого соединен со смесителем. В смеситель подается анолит. Выход смесителя соединен с фильтром-прессом, откуда фильтрат через промежуточную емкость поступает на регенерацию в электролизер. Осадок серы подается на последующую переработку. Католит из катодной камеры электролизера поступает в скруббер. Электролизер содержит анод, катод и разделяющую анодное и катодное пространства диафрагму. The device contains a scrubber, the output of which is connected to the mixer. Anolyte is fed into the mixer. The output of the mixer is connected to the filter press, from where the filtrate through the intermediate tank enters the regeneration in the cell. Sulfur sediment is supplied for further processing. The catholyte from the cathode chamber of the electrolyzer enters the scrubber. The cell contains an anode, a cathode, and a diaphragm separating the anode and cathode spaces.
Авторами были экспериментально подобраны материалы: для катода - сталь, для анода - графит, при этом могут использоваться и другие материалы, но с несколько худшими результатами. The authors experimentally selected materials: for the cathode - steel, for the anode - graphite, while other materials can be used, but with slightly worse results.
Авторами не известны способы и устройства для мокрой очистки газов от сероводорода, характеризующиеся той же совокупностью существенных признаков, что и предлагаемое изобретение. Следовательно, авторы считают, что предлагаемое изобретение соответствует критерию изобретения "новизна". The authors do not know methods and devices for wet purification of gases from hydrogen sulfide, characterized by the same set of essential features as the present invention. Therefore, the authors believe that the present invention meets the criteria of the invention of "novelty."
Авторам не известны также способы и устройства для мокрой очистки газов от сероводорода, в которых введены авторами в отличительную часть формулы изобретения признаки, использовались бы по тому же назначению, что в предлагаемом изобретении. Следовательно, авторы считают, что предлагаемое изобретение соответствует критерию охраноспособности "технический уровень". Поскольку в материалах заявки предлагаемое изобретение раскрыто с достаточностью для воспроизведения потенциальным пользователем, все операции способа и узлы устройства по отдельности известны и в совокупности позволяют получить желаемый эффект и могут быть реализованы без дополнительного изобретательства потенциальным использователем, то заявленное изобретение соответствует критериям охраноспособности "промышленная применимость". The authors are also not aware of methods and devices for the wet purification of gases from hydrogen sulfide, in which the authors introduced the features in the characterizing part of the claims, would be used for the same purpose as in the present invention. Therefore, the authors believe that the present invention meets the eligibility criterion of "technical level". Since the proposed invention is disclosed in the application materials with sufficiency for reproduction by a potential user, all the operations of the method and the device units are individually known and collectively provide the desired effect and can be implemented without additional invention by the potential user, the claimed invention meets the eligibility criteria "industrial applicability" .
Теперь следует доказать существенность введенных авторами в отличительную часть формулы изобретения признаков. Now it is necessary to prove the materiality of the features introduced by the authors in the distinctive part of the claims.
Поглощение сероводорода католитом приводит к практически полному (99%) извлечению сероводорода при условии поддержания pH на входе в скруббер 10 - 12, на выходе из скруббера не ниже 9, что позволяет достичь по экспериментальным данным авторов, использования католита в качестве поглотителя. Осаждение сероводорода в смесителе позволяет выделить практически полностью (99%) элементарную серу. The absorption of hydrogen sulfide by catholyte leads to the almost complete (99%) recovery of hydrogen sulfide, provided that the pH at the inlet to the scrubber is 10 - 12, and at the outlet from the scrubber no lower than 9, which allows the use of catholyte as an absorber according to the experimental data of the authors. The deposition of hydrogen sulfide in the mixer allows you to select almost completely (99%) elemental sulfur.
Соединения узлов, введенные авторами в отличительную часть второго пункта формулы изобретения, позволяет увеличить ресурс работы поглотительного и окисляющего растворов и тем самым увеличить степень очистки. Connections of nodes introduced by the authors in the distinctive part of the second paragraph of the claims, allows to increase the service life of absorbing and oxidizing solutions and thereby increase the degree of purification.
Авторы отмечают, что анод и катод в электролизере могут быть выполнены из различных материалов, как и мембрана, однако анод из графита и катод из стали, согласно экспериментальным данным авторов, приводит к некоторому улучшению результатов. The authors note that the anode and cathode in the electrolyzer can be made of various materials, like the membrane, however, according to the experimental data of the authors, the graphite anode and steel cathode lead to some improvement in the results.
Способ реализуют следующим образом. The method is implemented as follows.
Сероводородсодержащий газ подается в скруббер, орошаемый поглотительным раствором с pH 10 - 12. Поглощение сероводорода происходит в соответствии с реакциями. Hydrogen sulfide-containing gas is fed into a scrubber irrigated with an absorption solution with a pH of 10 - 12. Absorption of hydrogen sulfide occurs in accordance with the reactions.
NH4OH + H2 - NH4HS + H2O
KOH + H2S = KHS + H2O
Очищенный газ удаляется из верхней части скруббера, а отработанный поглотительный раствор при pH ≥ 9 поступает в смеситель, куда подается также окислитель из анолита. Процесс окисления в смесителе происходит по реакциям:
KHS + 2K3[Fe(CN)6] = K4[Fe(CN)6] + K3H[Fe(CN)6] + S0
NH4HS + 2K3[Fe(CN)6] = K3NH4[Fe(CN)6] + K3H[Fe(CN)6] + S0
В щелочной среде кислые соли переходят в средние:
K3H[Fe(CN)6] + KOH = K4[Fe(CN)6] + H2O
K3H[Fe(CN)6] + NH4OH = K3NH4[Fe(CN)6] + H2O
Полученный раствор с образовавшейся взвесью элементарной серы поступает на фильтр-пресс. Сера отфильтровывается, промывается и подается на дальнейшую переработку. Фильтрат через сборник фильтрата подается в электролизер на регенерацию. В анолите гексацианоферрат (II) - ион окисляется до иона гексацианоферрата (III) с образованием красной кровяной соли, которая подается в смеситель. На катоде происходит выделение газообразного водорода. Протекающие реакции описываются следующими суммарными уравнениями:
2K4[Fe(CN)6] + 2H2О = 2K3[Fe(CN)6] + 2KOH + H2
2K3NH4[Fe(CN)6] + 2H2O = 2K3[Fe(CN)6] + 2NH4OH + H2
При выделении водорода в католите образуется щелочной поглотительный раствор, который подается в скруббер, а газообразный водород направляется в магистраль очищенного газа.NH 4 OH + H 2 - NH 4 HS + H 2 O
KOH + H 2 S = KHS + H 2 O
The purified gas is removed from the upper part of the scrubber, and the spent absorption solution at pH ≥ 9 enters the mixer, where an anolyte oxidizer is also fed. The oxidation process in the mixer occurs according to the reactions:
KHS + 2K 3 [Fe (CN) 6 ] = K 4 [Fe (CN) 6 ] + K 3 H [Fe (CN) 6 ] + S 0
NH 4 HS + 2K 3 [Fe (CN) 6 ] = K 3 NH 4 [Fe (CN) 6 ] + K 3 H [Fe (CN) 6 ] + S 0
In an alkaline environment, acid salts turn into medium:
K 3 H [Fe (CN) 6 ] + KOH = K 4 [Fe (CN) 6 ] + H 2 O
K 3 H [Fe (CN) 6 ] + NH 4 OH = K 3 NH 4 [Fe (CN) 6 ] + H 2 O
The resulting solution with a suspension of elemental sulfur is fed to the filter press. Sulfur is filtered off, washed and fed for further processing. The filtrate through the filtrate collector is fed into the electrolyzer for regeneration. In the anolyte, hexacyanoferrate (II) - the ion is oxidized to the hexacyanoferrate (III) ion with the formation of a red blood salt, which is fed to the mixer. Hydrogen gas is released at the cathode. The proceeding reactions are described by the following summary equations:
2K 4 [Fe (CN) 6 ] + 2H 2 O = 2K 3 [Fe (CN) 6 ] + 2KOH + H 2
2K 3 NH 4 [Fe (CN) 6 ] + 2H 2 O = 2K 3 [Fe (CN) 6 ] + 2NH 4 OH + H 2
When hydrogen is released in catholyte, an alkaline absorption solution is formed, which is fed into the scrubber, and hydrogen gas is sent to the purified gas line.
Выход по току продуктов электролиза близок к 100%. Типы диафрагм в материалах заявки не оговариваются, их выбор осуществляется с позиции обеспечения наименьшего падения напряжения на ячейке при удовлетворительном торможении, нежелательных процессов переноса между католитом и анолитом. Анодная плотность тока составляет 1 A/дм2, при этом потенциал анода равен 0,75 В, а потенциал катода - 0,32 В, общее напряжение на ячейке не выше 2,5 В.The current efficiency of electrolysis products is close to 100%. The types of diaphragms are not specified in the application materials, they are selected from the position of ensuring the lowest voltage drop on the cell with satisfactory braking, undesirable transfer processes between the catholyte and anolyte. The anode current density is 1 A / dm 2 , while the anode potential is 0.75 V, the cathode potential is 0.32 V, and the total cell voltage is not higher than 2.5 V.
Степень извлечения серы составляет 99%, ресурс рабочего раствора не менее 100000 м3 газа на 1 м3 рабочего раствора, при затратах энергии не более 4 кВт • ч/кг. Устройство состоит из скруббера, к первому входу которого подключена магистраль очищаемого газа, ко второму входу - магистраль католита. Скруббер представляет собой полый стальной аппарат цилиндрического сечения тарельчатого типа, снабженный патрубками для подачи раствора и очищаемого газа. Первый выход скруббера соединен с магистралью очищенного газа, второй выход предназначен для вывода католита с абсорбированным сероводородом и подсоединен к первому входу смесителя. Смеситель представляет собой реактор непрерывного действия, снабженный патрубками для подвода реагентов и мешалкой. Ко второму входу носителя подключена магистраль анолита. Из смесителя суспензия подается на фильтр-пресс, откуда сера идет на дальнейшую переработку, в фильтрат - в электролизер на регистрацию. Электролизер содержит набор ячеек, состоящих из анодной камеры с анодом, катодной камеры и разделяющей диафрагмы. Катодная камера магистралью католита соединены со скруббером, а магистралью газообразного водорода с магистралью очищаемого газа. Анодная камера магистралью анолита соединена со смесителем.The sulfur recovery rate is 99%, the working solution resource is not less than 100,000 m 3 of gas per 1 m 3 of working solution, at an energy cost of not more than 4 kW • h / kg. The device consists of a scrubber, to the first input of which the line of the gas to be cleaned is connected, to the second entrance - the line of catholyte. The scrubber is a hollow steel apparatus of cylindrical sectional plate type, equipped with nozzles for supplying the solution and the gas to be cleaned. The first output of the scrubber is connected to the purified gas line, the second output is designed to output catholyte with absorbed hydrogen sulfide and is connected to the first input of the mixer. The mixer is a continuous reactor equipped with nozzles for supplying reagents and a stirrer. Anolyte trunk is connected to the second input of the carrier. From the mixer, the suspension is fed to a filter press, from where sulfur is used for further processing, to the filtrate - to the electrolyzer for registration. The cell contains a set of cells consisting of an anode chamber with an anode, a cathode chamber and a separating diaphragm. The cathode chamber is connected to the scrubber by a catholyte line, and a hydrogen gas line to the gas line to be purified. The anode chamber is connected to the mixer by the anolyte line.
Список литературы
1. Аронов С.Г. Сера. Извлечение из промышленных и отбросных газов. Харьков - Москва: Металлургиздат, 1940.Bibliography
1. Aronov S.G. Sulfur. Extraction from industrial and waste gases. Kharkov - Moscow: Metallurgizdat, 1940.
2. Патент США N 4526774, кл. C 01 B 17/05, 1985. 2. US patent N 4526774, CL. C 01 B 17/05, 1985.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92014706A RU2110472C1 (en) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | Method and installation for scrubbing gases to remove hydrogen sulfide |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92014706A RU2110472C1 (en) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | Method and installation for scrubbing gases to remove hydrogen sulfide |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU92014706A RU92014706A (en) | 1995-12-10 |
RU2110472C1 true RU2110472C1 (en) | 1998-05-10 |
Family
ID=20134400
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU92014706A RU2110472C1 (en) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | Method and installation for scrubbing gases to remove hydrogen sulfide |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2110472C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2457898C2 (en) * | 2007-05-18 | 2012-08-10 | Эдвардс Лимитед | Gas treatment device |
RU2548974C2 (en) * | 2012-12-07 | 2015-04-20 | Сергей Борисович Остроухов | Method of purifying hydrocarbon gas mixtures from hydrogen sulphide (versions) |
RU2642861C1 (en) * | 2016-07-27 | 2018-01-29 | Руслан Назирович Валеев | Unit for producing elemental sulphur from hydrogen sulphide |
-
1992
- 1992-12-28 RU RU92014706A patent/RU2110472C1/en active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2457898C2 (en) * | 2007-05-18 | 2012-08-10 | Эдвардс Лимитед | Gas treatment device |
RU2548974C2 (en) * | 2012-12-07 | 2015-04-20 | Сергей Борисович Остроухов | Method of purifying hydrocarbon gas mixtures from hydrogen sulphide (versions) |
RU2642861C1 (en) * | 2016-07-27 | 2018-01-29 | Руслан Назирович Валеев | Unit for producing elemental sulphur from hydrogen sulphide |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4396474A (en) | Modified carbon or graphite fibrous percolating porous electrode, its use in electrochemical reactions | |
JPS5982925A (en) | Removal of hydrogen sulfide | |
JP2001508925A (en) | Lithium recovery and purification | |
CN111268771A (en) | Electrochemical method for dechlorinating and removing heavy metals from incineration fly ash water washing liquid | |
US4038366A (en) | Method for removing hydrogen sulfide | |
JP2006326458A (en) | Desulfurization method and apparatus of exhaust gas containing sulfur oxide | |
US2796395A (en) | Electrolytic desalting of saline solutions | |
CA1257222A (en) | Removal of arsenic from acids | |
JP3087680B2 (en) | Semiconductor manufacturing equipment | |
RU2110472C1 (en) | Method and installation for scrubbing gases to remove hydrogen sulfide | |
CN1780793A (en) | Device for the electrolytic and oxidative treatment of wastewaters, conducting filtration membranes used therefor, production thereof, and method for the treatment of wastewaters by means of said inst | |
JPH09271781A (en) | Method of removing nitrogen from waste water | |
JPH11226576A (en) | Method and apparatus for treating wastewater | |
US4076793A (en) | Method for sulfur dioxide control | |
US5832393A (en) | Method of treating chelating agent solution containing radioactive contaminants | |
Patzer II et al. | Urea oxidation kinetics via cyclic voltammetry: Application to regenerative hemodialysis | |
JPH029703A (en) | Method for recovering sulfur | |
JP3773672B2 (en) | Copper electrolyte solution purification apparatus and method | |
RU2092232C1 (en) | Method of electrochemically separating acidic gases | |
JP3832534B2 (en) | Method for producing sodium persulfate | |
RU2764882C2 (en) | Method for obtaining elemental sulfur | |
US4235853A (en) | Method for sulfur dioxide control II | |
JPH0824586A (en) | Method for electrodialysis-treating nitric acid and hydrofluoric acid washing waste liquid and device therefor | |
RU2149835C1 (en) | Method of treating drinking water | |
JPH042794A (en) | Method for recovering hydrogen from hydrogen sulfide |