RU2575722C2 - Способ получения водорода и серы путем плазмохимической диссоциации сероводорода - Google Patents
Способ получения водорода и серы путем плазмохимической диссоциации сероводорода Download PDFInfo
- Publication number
- RU2575722C2 RU2575722C2 RU2014119489/05A RU2014119489A RU2575722C2 RU 2575722 C2 RU2575722 C2 RU 2575722C2 RU 2014119489/05 A RU2014119489/05 A RU 2014119489/05A RU 2014119489 A RU2014119489 A RU 2014119489A RU 2575722 C2 RU2575722 C2 RU 2575722C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- dissociation
- sulfur
- sulphur
- hydrogen sulfide
- Prior art date
Links
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 44
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 40
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 31
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 31
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 30
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 title claims abstract description 26
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 title abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 10
- 210000002381 Plasma Anatomy 0.000 claims abstract description 8
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 31
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 238000005039 chemical industry Methods 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000003628 erosive Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N Molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000003421 catalytic decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003009 desulfurizing Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 1
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- WWNBZGLDODTKEM-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenenickel Chemical compound [Ni]=S WWNBZGLDODTKEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к химической промышленности. Процесс диссоциации сероводорода на водород и серу проводят в плазме безэлектродного разряда при удельных энерговкладах в диапазоне 0,5-1,0 эВ/мол. сероводорода. Из полученной парогазовой смеси, состоящей из непродиссоциировавшего сероводорода, водорода и паров серы, выделяют элементарную серу путем сероконденсации, а сероводород отделяют от водорода и рециркулируют в зону диссоциации. Процесс сероконденсации проводят в послеразрядной зоне при оптимальной температуре парогазовой смеси ≥ 800°С. Изобретение позволяет оптимизировать процесс серосбора при плазмохимической диссоциации сероводорода. 1 ил.
Description
Способ получения водорода и серы путем плазмохимической диссоциации сероводорода.
Изобретение относится к технологии переработки сероводородсодержащих газов, позволяющей получать в результате процесса диссоциации сероводорода в качестве продуктов водород и серу. Применение изобретения наиболее предпочтительно для процессов нефте- и газопереработки, в том числе для сероочистки нефти.
Известны различные способы диссоциации сероводорода - плазмохимические (Givotov V.K, et al. «Plasmochemical methods of hydrogen production» - Int. J. Hydrogen Energy, 6 (5), p. 441-449), электрохимические (Eletcher F.A., Nring J.E., Murray J.P. «Hydrogen Sulfide as Sourse of Hydrogen» - Int. J. Hydrogen Energy, 1984, v. 9, № 7, p. 587-593), термохимические (Kiuchi h., Funaki K., Naka Y., Tanaka T. «Termochemical Decomposition Cycle of H2S with Nickel Sulfide» - Int. J. HydrogenEnergy, 1984, v. 9, №8, p. 701-705), термокаталитические (Sugioka M., Aomura K. «A Possible Mechanism for Catalytic Decomposition of Hydrogen Sulfide over Molybdenum Disulfide» - Int. J. HydrogenEnergy, 1984, v. 9, №11 p. 891-894), фотокаталитические (Naman S.A., Alivi S.M. Al-Emara K. - Int. J. HydrogenEnergy, 1986, v. 11, №1, p. 33-38) и фотохимические (Василевский B.B и др. «Селективная фотодиссоциация сероводорода в смеси с метаном в потоке газа. ХВЭ, 25, 283-284, 1991»).
В настоящее время наиболее перспективной для практического применения как по технико-экономическим параметрам, так и по практической реализации является плазмохимическая технология (Багаутдинов А.З. и др. «Плазмохимический блок опытного стенда по переработке сероводородсодержащих газов на Оренбургском газоперерабатывающем заводе». - в сб.: Вопросы атомной науки и техники, серия АВЭ и Т, М.: ИАЭ, 1989, вып. 3, с. 59-60).
Известны различные устройства для реализации процесса плазмохимической диссоциации сероводорода, основанные на применении электродных (дуговых) и безэлектродных электрических разрядах.
Варианты термической диссоциации сероводорода с применением дуговых разрядов рассмотрены в патентах: DE 3526787 «Process for producing sulphur from hydrogen sulphide», UNION RHEINISCHE BRAUNKOHLEN, cl. C01B 3/04, 1987-01-29, FR 2639630 «Process for the electrical conversion of hydrogen sulphide used as plasmogenic gas and equipment for the implementation of this process», CALLEC GILLES; OUNNAS DANIEL. cl. B01J 12/00; C01B 3/04, 1990-06-01, FR 2620436, С01 В 17/027, C01B 3/04, 1989, А.С. №2075431, cl. C01B 3/04, 1994.10.26 «Способ производства водорода и серы». Основным недостатком применения дуговых разрядов по сравнению с безэлектродными разрядами является проблема эрозии электродов в разряде сероводорода, а также высокие энергозатраты. Преодолению этого недостатка посвящены исследования профессора А. Черняховского, который предложил использовать для этой цели скользящий дуговой разряд (glidarc). Этот метод изложен в многочисленных патентах: FR 2620436, «Process for the electrical conversion of hydrogen sulphide to hydrogen and sulphur and equipment for implementing this process», JORGENSEN PIERRE; CZERNICHOWSKI ALBIN; CHAPELLE JOSEPH; MEGUERNES KHELIFA, cl. B01J 12/00; C01B 17/04, 1989-03-17, EP 0394141 «Process for the electrochemical treatment of an hydrogen sulfide containing gas», CZERNICHOWSKI ALBIN (FR); CZERNICHOWSKI ISABELLE (FR); CHAPELLE JOSEPH (FR); FOUILLAC CHRISTIAN (FR); LESUEUR HERVE (FR), cl. B01D53/32; C01B17/04, 1990-10-24, FR2775864 «Apparatus for producing non equilibrium electric discharges useful for purification, destruction or chemical conversion or metal surface treatment», CZERNICHOWSKI ALBIN; CZERNICHOWSKI PIOTR, cl. B01D 53/32; B01J 19/08, 1999-09-10, French Patent №2817444, A. Czernichowski, B. Hnatiuc, P. Pastva, A. Ranaivosoloarimanana «Generateurs et circuits electriques pour alimenter des decharges instables de haute tension», US №8110155, «Vortex reactor and method of using it», Fridman Alexander et al., August 23, 2007. Однако, энергозатраты в этих процессах по прежнему остаются высокими, при этом до конца проблему эрозии электродов разрешить не удалось.
В авторских свидетельствах А.С. SU 1226783 А; кл. С01В 17/94, 31/18; 08.06.1984 «Метод производства водорода и серы» и A.C. SU 1271006 кл.. С01В 3/00, 18.02.1985 «Метод производства водорода и серы», а также в патентах US 5211923, B01D 53/52; С01В 3/04; С01В 17/04, 1993-05-18, «Hydrogen and sulfur recovery from hydrogen sulfide wastes», HARKNESS JOHN В L (US); GORSKI ANTHONY J (US); DANIELS EDWARD J (US), заявлены основные принципы и описаны параметры проведения процесса в безэлектродных разрядах (энерговклад, степень диссоциации, энергозатраты) обеспечивающие выполнение требований необходимых для практической реализации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототип) является способ получения водорода и серы путем плазмохимической диссоциации сероводорода заключающийся в том, что процесс диссоциации сероводорода на водород и серу проводят в плазме безэлектродного разряда при удельных энерговкладах в диапазоне 0.5-1.0 эВ/мол. сероводорода, из полученной парогазовой смеси состоящей из непродиссоциировавшего сероводорода, водорода и паров серы выделяют элементарную серу путем сероконденсации, а сероводород отделяют от водорода и рециркулируют в зону диссоциации (патент US 7455828 В2 «Process and apparatus for converting hydrogen sulfide into hydrogen and sulfur»).
Известный способ предполагает, что процесс сероконденсации проводится после охлаждения парогазовой смеси (ПГС), образующейся на выходе зоны диссоциации сероводорода, до температуры кипения элементарной серы.
Проведенные заявителем исследования показали, что при такой организации процесса сероконденсации резко снижается эффективность серосбора (отношение количества сконденсированной серы к общему количеству серы содержащейся в парогазовой смеси), ввиду того, что при достижении ПГС точки росы образуются аэрозоли серы. Таким образом, недостатком прототипа является низкая величина серосбора в процессе сероконденсации.
Предлагаемое изобретение решает задачу оптимизации серосбора при плазмохимической диссоциации сероводорода.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в способе получения водорода и серы путем плазмохимической диссоциации сероводорода заключающемся в том, что процесс диссоциации сероводорода на водород и серу проводят в плазме безэлектродного разряда при удельных энерговкладах в диапазоне 0.5-1.0 эВ/мол. сероводорода, из полученной парогазовой смеси состоящей из непродиссоциировавшего сероводорода, водорода и паров серы выделяют элементарную серу путем сероконденсации, а сероводород отделяют от водорода и рециркулируют в зону диссоциации, согласно изобретению процесс сероконденсации проводят непосредственно в послеразрядной зоне при температуре парогазовой смеси не ниже 800°C.
Моделирование процесса сероконденсации из парогазовой смеси образующейся на выходе зоны плазмохимической диссоциации сероводорода в сероконденсаторе-теплообменнике показало, что величина эффективности серосбора существенно зависит от температуры ПГС. На фигуре 1 приведена зависимость эффективности серосбора от температуры начала процесса сероконденсации и степени (α) диссоциации сероводорода. Видно, что эффективный серосбор происходит при температурах от 800°C и выше.
Способ получения водорода и серы путем плазмохимической диссоциации сероводорода осуществляется следующим образом.
Исходный сероводород направляют в плазмохимический реактор на основе безэлектродного высокочастотного индукционного разряда. При этом для одновременного обеспечения условий стабильного горения разряда и оптимального энерговклада в процесс диссоциации на уровне 0.5-1.0 эВ/мол., часть сероводорода направляют в послеразрядную зону плазмохимического реактора. Процесс сероконденсации из получаемой в процессе диссоциации парогазовой смеси осуществляют с помощью сероконденсатора-теплообменника, интегрированного с послеразрядной зоной плазмохимического реактора в области температур не ниже 800°C. При этом вблизи теплообменных поверхностей теплообменника - сероконденсатора, имеющих температуру в диапазоне 130-150°C, возникает резкий градиент температуры ПГС, благодаря чему пары серы эффективно конденсируются без образования аэрозолей, что обеспечивает степень серосбора не менее 80%. Выбор диапазона температур теплообменных поверхностей 130-150°C обеспечивает быстрое стекание сконденсированной жидкой серы, поскольку в этом диапазоне температур жидкая сера имеет минимальную вязкость. При этом равновесная температура парогазовой смеси на выходе из плазмохимического реактора находится в диапазоне 400-600°C. Оставшуюся часть аэрозольной серы улавливают с помощью электрофильтра. Далее непродиссоциировавший сероводород отделяют от водорода и рециркулируют в плазмохимический реактор.
Claims (1)
- Способ получения водорода и серы путем плазмохимической диссоциации сероводорода, заключающийся в том, что процесс диссоциации сероводорода на водород и серу проводят в плазме безэлектродного разряда при удельных энерговкладах в диапазоне 0,5-1,0 эВ/мол. сероводорода, из полученной парогазовой смеси, состоящей из непродиссоциировавшего сероводорода, водорода и паров серы, выделяют элементарную серу путем сероконденсации, а сероводород отделяют от водорода и рециркулируют в зону диссоциации, отличающийся тем, что процесс сероконденсации проводят непосредственно в послеразрядной зоне при температуре парогазовой смеси не ниже 800°C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014119489/05A RU2575722C2 (ru) | 2014-05-14 | Способ получения водорода и серы путем плазмохимической диссоциации сероводорода |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014119489/05A RU2575722C2 (ru) | 2014-05-14 | Способ получения водорода и серы путем плазмохимической диссоциации сероводорода |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014119489A RU2014119489A (ru) | 2015-11-20 |
| RU2575722C2 true RU2575722C2 (ru) | 2016-02-20 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2753275C1 (ru) * | 2018-02-09 | 2021-08-12 | Чайна Петролиум энд Кемикал Корпорейшн | Устройство для осуществления низкотемпературной плазменной реакции и способ разложения сероводорода |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2075431C1 (ru) * | 1994-10-26 | 1997-03-20 | Всероссийский научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий | Способ получения водорода и серы |
| RU2131396C1 (ru) * | 1998-02-02 | 1999-06-10 | Быстрова Татьяна Владимировна | Способ получения серы и водорода из сероводорода |
| US20070196249A1 (en) * | 2003-06-20 | 2007-08-23 | Alexander Fridman | Vortex reactor and method of using it |
| US7455828B2 (en) * | 2004-03-01 | 2008-11-25 | H2S Technologies, Ltd. | Process and apparatus for converting hydrogen sulfide into hydrogen and sulfur |
| RU2451658C2 (ru) * | 2010-04-22 | 2012-05-27 | Ольга Игоревна Лаврова | Способ и устройство для получения ацетилена |
| RU2473663C2 (ru) * | 2011-04-27 | 2013-01-27 | Учреждение Российской академии наук Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения РАН (ИТПМ СО РАН) | Способ комплексной переработки газообразного углеродсодержащего сырья (варианты) |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2075431C1 (ru) * | 1994-10-26 | 1997-03-20 | Всероссийский научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий | Способ получения водорода и серы |
| RU2131396C1 (ru) * | 1998-02-02 | 1999-06-10 | Быстрова Татьяна Владимировна | Способ получения серы и водорода из сероводорода |
| US20070196249A1 (en) * | 2003-06-20 | 2007-08-23 | Alexander Fridman | Vortex reactor and method of using it |
| US7455828B2 (en) * | 2004-03-01 | 2008-11-25 | H2S Technologies, Ltd. | Process and apparatus for converting hydrogen sulfide into hydrogen and sulfur |
| RU2451658C2 (ru) * | 2010-04-22 | 2012-05-27 | Ольга Игоревна Лаврова | Способ и устройство для получения ацетилена |
| RU2473663C2 (ru) * | 2011-04-27 | 2013-01-27 | Учреждение Российской академии наук Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича Сибирского отделения РАН (ИТПМ СО РАН) | Способ комплексной переработки газообразного углеродсодержащего сырья (варианты) |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| АХМЕТОВ Н.С., Неорганическая химия, Москва, Высшая школа, 1975, стр. 350-351; * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2753275C1 (ru) * | 2018-02-09 | 2021-08-12 | Чайна Петролиум энд Кемикал Корпорейшн | Устройство для осуществления низкотемпературной плазменной реакции и способ разложения сероводорода |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Czernichowski | Gliding arc: applications to engineering and environment control | |
| Nunnally et al. | Dissociation of H2S in non-equilibrium gliding arc “tornado” discharge | |
| CN103589462A (zh) | 一种焦炉煤气净化及化学产品回收的工艺方法 | |
| RU2556634C1 (ru) | Способ очистки углеводородных фракций от серосодержащих соединений | |
| WO2020233030A1 (zh) | 硫化氢酸性气硫氢资源协同回收装置和方法 | |
| CN204400624U (zh) | 一种用于制备高纯液体二氧化碳的生产系统 | |
| CN113336196A (zh) | 基于微波加热的气化裂解装置及快速制备硫磺气体的方法 | |
| RU2575722C2 (ru) | Способ получения водорода и серы путем плазмохимической диссоциации сероводорода | |
| US9090840B2 (en) | Hydrogen sulfide and carbonyl sulfide removal apparatus using microwave plasma, and method thereof | |
| CN103979502B (zh) | 废硫酸再生方法及所得的硫酸 | |
| CN104492249B (zh) | 一种等离子体干式烟气脱硫方法 | |
| CN211726167U (zh) | 一种煤焦油加氢焦油渣冷却VOCs烟气净化装置 | |
| RU2662154C1 (ru) | Способ очистки углеводородных фракций от сернистых соединений | |
| CN106829859B (zh) | 一种制氢装置及方法 | |
| KR101189834B1 (ko) | 마이크로웨이브 플라즈마를 이용한 황화수소 제거 장치 및 방법 | |
| KR101469022B1 (ko) | 폐기물 탄화과정에서 발생하는 폐기물 열분해가스를 정제하기 위한 냉각장치 | |
| Palma et al. | H 2 S oxidative decomposition for the simultaneous production of sulphur and hydrogen | |
| RU2579099C2 (ru) | Способ некаталитического гидрообессеривания нефтепродуктов | |
| RU2556935C2 (ru) | Способ утилизации кислых газов, содержащих сероводород и аммиак | |
| RU2477649C1 (ru) | Способ очистки углеводородного газа от сероводорода | |
| US20240109776A1 (en) | Removal of Sulfur Compounds from Gas | |
| RU2557002C1 (ru) | Способ подготовки нефти | |
| CN107694306B (zh) | 一种臭氧协同微波诱导自由基的VOCs降解方法及系统 | |
| JP7254465B2 (ja) | 水銀回収装置及び水銀回収方法 | |
| US20240109034A1 (en) | Plasma Treatment in Sulfur Recovery |