PL19721B1 - Sposób wydzielania siarkowodoru z mieszanin gazowych. - Google Patents

Description

Znany jest sposób wydzielania siarko¬ wodoru i innych slabych kwasów z gazów w ten sposób, iz gazy plócze sie zasadami organiezriemi, np. etanolaminami, i zwiaza¬ ne kwasy usuwa nastepnie przez ogrzewa¬ nie. Powyzszy sposób ma te wade, ze po¬ wstaja straty zasad organicznych, a ponad¬ to zuzywa istosumkowo duze ilosci plynu plóczacego, przez co sposób jest malo eko¬ nomiczny.Obecnie stwierdzono, ze siarkowodór mozna latwo usunac z gazów przy pomocy plynów, skladajacych sie z kwasnych zwiaz¬ ków organicznych zmieszanych albo (zwia¬ zanych z zasadowo dzialajacemi zwiazka¬ mi potasowców albo wapniowców. Z po¬ wyzszych plynów siarkowodór mozna na- sitepnie usunac przez ognzanie, przyczem otrzymuje sie go w stanie stezonym i moz¬ na go z latwoscia przerabiac w dalszym ciagu, podczas gdy plyn adsorbcyjny po¬ wraca do stanu pierwotnego i moze byc u- zyty ponownie. W stosunku do kwasnych zwiazków organicznych, stosowanych przy sposobie, obowiazuje ogólnie, aby stopien elektrolitycznej dysocj acji organicznych zwiazków, wzglednie kwasnej grupy tych zwiazków, przy zwyklej temperaturze byl równy albo mniejszy niz stopien dysocj acji elektrolitycznej otrzymywane¬ go siarkowodoru oraz aby organiczny kwas przy ogrzewaniu roztworu do wrzenianie byl lotny albo przynajmniej znacz¬ nie trudniej lotny niz zaadsorbowany siarkowodór. Jako kwasne organiczne zwiazki sa stosowane: kwasy amino¬ we i ich pochodne, amiitosulfokwasy, fenole i ich pochodnej, np. alkylowa- ne fenole, aromatyczne lub alifatycz¬ ne kwasy karbonowe np, kwas ftalowy i jego pochodne, i tak dalej. Jako zasady mozna stosowac: wodorotlenki, tlenki, we¬ glany potasowców lub wapniowców, wla¬ czajac magnez i beryl oraz mieszaniny tychze. Jako plyn plóczacy nadaja sie zwlaszcza: wodne roztwory potsjsoweów, glikokololu, alaniny, tauryny orafc zwiazki o podobnym skladzie. Powyzsze roztwory adsorbuja przy zwyklej temperaturze i pod zwyklem cisnieniem, w zaleznosci od ste¬ zenia rozpuszczonych srodków, az ponad 60 krotna objetosc siarkowodoru i przy o- grzewaniu oddaja go praktycznie calkowi¬ cie. Zawarte, ewentualnie, w oczyszczo¬ nych gazach inne slabe kwasy np. kwas we¬ glowy, kwas pruski i tak dalej lub orga¬ niczne polaczenie siarki, mozna wyplókac przy zastosowaniu pewnych odpowiednich zabiegów. Celem unikniecia, wrazie obec¬ nosci znaczniejszych ilosci kwasu weglo¬ wego, tworzenia sie osadów, np. weglanu sodowego w roztworze plóczacym wzboga¬ canym w kwas weglowy, zaleca sie stoso¬ wac kwasne organiczne zwiazki oraz zasa¬ dy w ilosciach mniej wiecej równowazniko¬ wych. Zachowanie tego stosunku nie jest konieczne, jesli kwas weglowy w gazie traktowanym znajduje sie tylko w ilosciach nieznacznych albo go wcale niema. Przy wymywaniu siarkowodoru iz gazu, zawiera¬ jacego stosunkowo nieznaczne ilosci kwasu weglowego, plyn plóczacy moze zawierac nadmiar alkaljów w stosunku do organicz¬ nych kwasów, przyczem nie tworza sie o- sady, poniewaz tworzace sie produkty re¬ akcji isa rozpuszczalne nawet przy duzem stezeniu.Korzystne jest stosowanie mieszanin soli potasowców lub wapniowców róznych slabych kwasów organicznych, zwlaszcza o róznej kwasowosci, poniewaz pnzytem na- ogól zwieksza sie szybkosc absorbcji.Zwlaszcza korzystnie jest stosowac mie¬ szaniny, których poszczególne skladniki stanowia rózne kwasy aminowe albo kwa¬ sy aminowe oraz iminowe, np. mieszaniny róznych aminokwasów, otrzymanych przez odbudowe bialka droga fermentacyjna kwa¬ sami albo alkaljami. W pewnych warun¬ kach, zwlaszcza przy oibecnosci kwasu we¬ glowego, moze sie okazac korzystnem prze¬ prowadzenie plókania przy podwyzszonej temperaturze, najlepiej nie przekraczajacej 90aC. Podwyzszenie temperatury powoduje znaczne zwiekszenie sizybkosci hydratacji kwasu weglowego, co stanowi o sizybkosci adsorbcji. Preznosc kwasu weglowego w plynie plóczacym zwieksza sie ze wzrostem temperatury tylko nieznacznie i dopiero wpoblizu punktu wrzenia plynu plóczace- go zwieksza sie znacznie. W mysl wynalaz¬ ku adsorbcje siarkowodoru mozna prze¬ prowadzic jeszcze przy podwyzszonem ci¬ snieniu.Okazalo sie, ze przy oczyszczaniu ga¬ zów, zawierajacych prócz siarkowodoru je¬ szcze inne slabe kwasy, zwlaszcza kwas weglowy, mozna przy podwyzszonej tem¬ peraturze wyplókac slabe kwasy oddziel¬ nie. Mozna np. wpierw wyplókac kwas weglowy z gazu, podczas gdy siarkowodór nastepnie usuwa sie w zwyklej temperatu¬ rze w dalszej plóczce. Oddzielne wyplóki- wanie siarkowodoru i kwasu weglowego moze równiez nastapic w odwrotnym po¬ rzadku. Np. mozna w pierwszej plóczce przy duzej szybkosci przeplywu gazów i stosunkowo malej ilosci plynu plóczacego usunac wpierw praktycznie tylko siarkowo¬ dór, przyczem absorbuje sie tylko nieznacz¬ ne ilosci kwasu weglowego, podczas gdy w drugiej plóczce przy podwyzszonej tempe¬ raturze wyplókuje sie kwas weglowy. Ko¬ lejnosc plókania zalezy od zawartosci siar- - 2 —kowodoru i kwasu weglowego w gazach i od dalszego przeznaczenia tychze gazów.Przy uzyciu bardzo stezonych plynów placzacych wymienionego rodzaju, zwla¬ szcza w obecnosci kwasu weglowego, przy dluzszem staniu moga wydzielic sie stale sole, które powoduja przeszkody w ruchu, jak zatykanie aparatury, i które wskutek wytracenia potasowców lub wapniowców zmieniaja sklad plynów plóczacych. Wsku¬ tek braku potasowców luib wapniowców w roztworach zmniejsza sie jednakowoz ich zdolnosc absorbcyjna. Powyzsze braki moz¬ na usunac, jesli plyn absorbujacy stale kra¬ zy miedzy jedna lub kilku wiezami plócza- cemi albo miedzy jednym lub kilkoma pa¬ rownikami z odpowiednio wlaczonemi chlodnicami lufo wymieniaczami ciepla, W tych warunkach nie wystarcza czas pozo¬ stajacy do dyspozycji na to, aby sie mogly wydzielic stale substancje, a jesli nawet u- tworza sie, nie moga sie one osadzic, ponie¬ waz zostaja przeniesione z lugiem natych¬ miast do parownika, w którym sie je po¬ nownie rozklada. Dla osiagniecia powyz¬ szego celu korzystnie jest przeto, aby po¬ trzebnym do przeprowadzenia procesu zbiornikom wyrównawczym i przelotowym umiesizczonym miedzy poszczególnymi apa¬ ratami nadac takie rozmiary oraz je tak u- miescic, zeby w miare moznosci plyn byl stale w ruchu. W tym celu stosuje sie jako parownik aparat kolumnowy, w którym podgrzany plyn splywa wdól, a pare wodna prowadzi sie w kierunku przeciwnym, przy- czem roztwór stale jest w ruchu. Tego ro¬ dzaju urzadzenie do plókania uwidocznio¬ no na fig. 1.Urzadzenie do plókania sklada sie za¬ sadniczo z plóczki 1 urzadzenia regenera¬ cyjnego dla plynu plóczacego 2, wymienia¬ cza ciepla 3 oraz potrzebnych przewodów dla gazu, plynu plóczacego i wody, pomp, chlodnic i koniecznych przyrzadów pomia¬ rowych.Oczyszczany gaz wchodzi przy 4 do wiezy i i opuszcza ja oczyszczony przy 5.Plóczke wyklada sie najlepiej materjalem ceramicznym i napelnia srodkami wypel¬ niajacemi np. pierscieniami Raschiga. Plyn plóczacy wprowadza sie przewodem 6 przy pomocy rozdzielacza do plóczki i groma¬ dzi sie wzbogacony w slabe kwasy w dolnej czesci wiezy 7, skad przy pomocy pompy 8 przeprowadza sie przez wymieniacz ciepla 3 do parnika 9. W wymieniaczu ciepla roz¬ twór ogrzewa sie do okolo 80°C, a w par- niku ogrzfewa do wrzenia, przyczem wiek- cza czesc pochlonietych slabych kwasów u- chodzi przewodem 10. Goracy roztwór przechodzi przelewem 11 do wiezy 2, wy¬ lozonej najlepiej materjalem ceramicznym i napelnionej srodkiem wypelniajacym; w przeciwpradzie wdmuchuje sie do wiezy bezposrednio pare 13, dzieki czemu uwalnia sie roztwór plóczacy praktycznie calkowi¬ cie od pobranych slabych kwasów. Ucho¬ dzace z para slabe kwasy laczy sie z kwa¬ sami uchodzacemi z parnika przy 14 i w chlodnicy 15 uwalnia od pary wodnej przez bezposrednie chlodzenie woda 16, poczem, w zaleznosci od zapotrzebowania, przera¬ bia sie je w dalszym ciagu.Goracy plyn plóczacy pompuje sie z dolnej czesci wiezy 17 pompa 18 przez wy¬ mieniacz ciepla 3 oraz chlodnice 19, które roztworowi plóczacemu nadaja kazdorazo¬ wo potrzebna temperature, ponownie do plóczki 1. Powyzsze urzadzenie daje te ko¬ rzysc, ze plyn stale krazy, tak iz nie wyste¬ puje wcale wydzielanie stalych soli, albo, w przypadku gdy sole sie tworza, nie osa¬ dzaja sie one w aparaturze. Ponadto przy takim sposobie pracy mozna oczyscic male- mi ilosciami roztworu duze ilosci gazu, dzieki czemu oszczedza sie na parze. Rów¬ niez koszta opisanego urzadzenia regenera¬ cyjnego sa stosunkowo niskie.Plókanie przeprowadza sie, zwlaszcza, jesli prócz siaricowodoru maja byc wypló- kane jeszcze inne slabe kwasy, najlepiej w dwóch szeregowo wlaczonych wiezach, jak — 3 —Uwidoczniono na fig. 2. Regenerowany roz¬ twór do plókania prowadzi sie przewodem 1 przy pomocy rozdzielacza do plóczki 2, a po przejsciu przez plóczke przez naczynie przelewowe 3 do zbiornika 4. Stad pompuje sie go przy pomocy pompy 5 na plóczke 6.Po przejsciu przez plóczke czesc roztworu plóczacego splywa ponownie do zbiornika 4 i w ten sposób dostaje sie ponownie na plóczke, podczas gdy, zaleznie od warun¬ ków plókania, druga czesc pompuje sie przewodem 7 przy pomocy pompy 8 do u- rzadzenia regeneracyjnego, jak poprzednio opisano. Powyzsze urzadzenie posiada te zalete, ze plyn plóczacy, w zaleznosci od przepompowanej ilosci w pierwszej plóczce, nasycony jest w duzym stopniu plókanemi slabemi kwasami, dzieki czemu wykorzy¬ stuje sie calkowicie zdolnosc absorbcyjna roztworu placzacego. Dzieki temu na dana ilosc oczyszczonego gazu zuzywa sie znacz¬ nie mniej pary wodnej, przez co proces jest znacznie tanszy.Wiadomo, ze alkaliczne plyny nagryza¬ ja tylko nieznacznie zelazo, podczas gdy o- lów i gllin — silnie. Nadspodziewanie oka¬ zalo sie obecnie, ze przy uzyciu do wypló- kiwania slabych kwasów wymienionych al¬ kalicznych roztworów plóczacych, zelazo zostaje silnie nadzerane, podczas gdy olów, zwlaszcza olów twardy, stal chromo-niklo- wa i glin nie zostaja atakowane, albo tylko nieznacznie.Ponadto okazalo sie, ze obecnosc w roz¬ tworze plóczacym chlorków nawet w naj¬ mniejszych ilosciach wywoluje silne nadze- ranie scian aparatury; dlatego korzystne jest stosowac plyny mozliwie wolne od chloru. Osiaga sie to w ten sposób, ze do wyrobu srodków absorbcyjnych uzywa sie produkty wyjsciowe wolne od chloru albo usuwa ewentualnie zawarty chlor w srod¬ kach absorbcyjnych.Roztwór plóczacy nasycony siarkowo¬ dorem i kwasem weglowym oddaje przy o- grzewaniu szybciej siarkowodór niz kwas weglowy. A zatem mozna bez trudnosci, takze przy równoczesnem wyplókiwaniu kwasu weglowego i siarkowodoru uzyskac przez odpowiednie wykonanie pamika wy¬ sokoprocentowy siarkowodór. Z drugiej strony, z mieszaniny gazowej, zawierajacej siarkowodór i kwas weglowyT mozna usunac kwas weglowy przez nastepne traktowanie, np. zawiesina wodorotlenku wapniowego, albo, celem uzyskania czystego kwasu we¬ glowego, zwiazac siarkowodór przy pomocy rudy darniowej albo podobnej masy do o- czyszczania gazu.Przyklad I. Gaz koksowniczy* zawie¬ rajacy na Im3 8 g siarkowodoru i 1.5 pro¬ centów objetosciowych kwasu weglowego o- raz 1 g cyanu na m3, zrasza sie w przeciw- pradzie w zwyklej temperaturze i pod zwy¬ klem cisnieniem wodnym roztworem, zawie¬ rajacym 250 g soli sodowej glikokolu na 1 litr, przyczem na 1 m3 gazu uzywa sie o- kolo 1.3 litra roztworu. Gaz uchodzacy z plóczki nie zawiera praktycznie siarkowo¬ doru, kwasu weglowego i cyanu. Splywaja¬ cy z plóczki roztwór plóczacy ogrzewa sie do wrzenia, przyczem kwas weglowy oraz siarkowodór uchodza praktycznie calkowi¬ cie. Z mieszaniny zawierajacej siarkowodór i kwas weglowy spala sie siarkowodór w piecu Claus'a na siarke. Regenerowany, o- ziebiony roztwór plóczacy stosuje sie po¬ nownie do oczyszczania gazu z siarkowodo¬ ru i kwasu weglowego.Przyklad II. Gazy uchodzace przy u- wodornianiu, zawierajace w 1 m3 35 g siar¬ kowodoru zrasza sie 34% wodnym roztwo¬ rem soli wapniowej alaniny, przyczem na I m3 gazu stosuje sie okolo 1,5 litra roztworu.Gaz uchodzacy z plóczki zawiera w 1 m3 mniej niz 0.2 g siarkowodoru. Plyn splywa¬ jacy z plóczki regeneruje sie przez ogrzanie i stosuje ponownie. Uchodzacy przy regene¬ racji roztworu plóczacego siarkowodór komprymuje sie w czesci i napelnia nim butle stalowe. Druga czesc spala sie we¬ dlug Claus'a na siarke albo przy odpo- — 4~ —Wiednio wiekszym dodatku -powietrza na dwutlenek siarki, który przerabia . sie w dalszym ciagu na kwas siarkowy.Przyklad III. Gazy uchodzace przy uwodornianiu, zawierajace w 1 m3 okolo 40 g siarkowodoru i 0.6 procentów obje¬ tosciowych kwasu weglowego, zrasza sie wodnym, roztworem, zawierajacym 20% soli sodowej alaniny i 5% weglanu sodo- wegot przyczem na Im3 gazu stosuje sie o- kolo 1.5 litra plynu plóczacego. Gaz ucho¬ dzacy z plóczki zawiera mniej niz 0.25 g siarkowodoru na 1 m3 oraz wcale nie za¬ wiera kwasu weglowego. Roztwór plóczacy odplywajacy z plóczki regeneruje sie przez ogrzanie. Uchodzacy siarkowodór przera¬ bia sie w dalszym ciagu dowolnym sposo¬ bem.Przyklad IV. Gaz mieszany z wegla brunatnego, zawierajacy 23% objetoscio¬ wych kwasu weglowego oraz 5% objeto¬ sciowych siarkowodoru, zrasza sie przy temperaturze 65°C w plóczce wodnym roz¬ tworem zawierajacym mieszanine z 20% soli sodowej alaniny, 5% soli sodowej gli- kokolu, 5% soli sodowej aminodwupropio- nowej i 5% iminodwuoctanu sodowego, przyczem na 1 m3 gazu stosuje sie okolo 10 litrów plynu plóczacego. Gaz uchodzacy z plóczki zawiera okolo 0.8% objetoscio¬ wych kwasu weglowego i okolo 4.8% objetosciowych siarkowodoru. Roztwór do plókania regeneruje sie przez ogrzanie. W drugiej plóczce zrasza sie gaz w zwyklej temperaturze roztworem plóczacym o ta¬ kim samym jak wyzej skladzie, przyczem na 1 m3 gazu stosuje sie 1.2 litra roztworu do plókania. Gaz uchodzacy z plóczki za¬ wiera jeszcze okolo 200 miligramów siarki na 1 m3 i 0.4% objetosciowych kwasu weglowego. Roztwór do plókania nasycony siarkowodorem regeneruje sie przez ogrzanie, a uchodzacy siarkowodór spala wedlug Claus'a albo przerabia in¬ nym sposobem.Przyklad V. Gaz z wegla brunatnego, zawierajacy okolo \% objetosciowych siar¬ kowodoru i 16% objetosciowych kwasu weglowego, zrasza sie w zwyklej tempera¬ turze w plóczce wodnym roztworem w mysl przykladu IV, przyczem na 1 m3 gazu sto¬ suje sie 1 litr roztworu do plókania. Gaz uchodzacy z plóczki zawiera w Im3 je¬ szcze 250 miligramów siarki oraz 14.7% objetosciowych kwasu weglowego. Roz¬ twór odplywajacy z plóczki ogrzewa sie do wrzenia, wyzyskujac cieplo roztworu plóczacego swiezo odpedzonego, przyczem uchodzi siarkowodór, który mozna zuzyt¬ kowac dowolnym sposobem, np. przez spa¬ lenie na dwutlenek siarki dla wyrobu kwa¬ su siarkowego.W dalszem urzadzeniu do plókania z dwoma szeregowo wlaczonemi plóczkami zrasza sie gaz przy 65°C w mysl przykla¬ du IV, przyczem na 1 m3 gazu stosuje sie 7,5 litra roztworu plóczacego. Z urzadzenia uchodzi gaz, zawierajacy w 1 m3 tylko 0.3% kwasu weglowego i 100 miligramów siarkowodoru. Roztwór plóczacy uchodza¬ cy z plóczki regeneruje sie przez ogrze¬ wanie i stosuje ponownie. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób wydzielania siarkowodoru z mieszanin gazowych przez wyplókiwanie plynami, z których nastepnie wypedza sie je przez ogrzanie, znamienny tern, ze sto¬ suje sie roztwory zawierajace kwasne or¬ ganiczne zwiazki zmieszane albo zwiazane z zasadowo dzialajacemi polaczeniami po- tasowców albo wapniowców. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamien¬ ny tern, ze przy wyplókiwaniu gazów o wiekszej zawartosci kwasu weglowego, sto¬ suje sie roztwory zawierajace kwasne or¬ ganiczne zwiazki zmieszane albo zwiazane z zasadowo dzialajacemi polaczeniami po- tasowców lub wapniowców w stosunku pra¬ wie równowaznikowym. 3. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, zna¬ mienny tern, ze przy wyplókiwaniu gazów, — 5 —nic zawierajacyeh prócz siarkowodoru wca¬ le albo tylko nieznaczne ilosci kwasu we¬ glowego, stosuje sie roztwory, w których znajduje sie nadmiar zwiazków potasow- ców lub wapniowców w stosunku do kwa¬ snych organicznych zwiazków* 4. Sposób wedlug zastrz. 1 — 3, zna¬ mienny tern, ze roztwory zawieraja mie¬ szaniny slabych organicznych kwasów, zwlaszcza o róznym stopniu kwasowosci, polaczonych albo zmieszanych z zasado¬ wo dzialajacemi zwiazkami potasowców lub wapniowców albo ich mieszanin. 5. Sposób wedlug zastrz. 1 — 4, zna¬ mienny tem, ze roztwory zawieraja amino¬ kwasy zwiazane albo zmieszane z zasado¬ wo dzialajacemi zwiazkami potasowców lub wapniowców. 6. Sposób wedlug zastrz. 1 — 5, zna¬ mienny tern, ze roztwory zawieraja mie¬ szaniny róznych aminokwasów albo kwa¬ sów aminowych z kwasami iminowemi albo fenolami zwiazane albo zmieszane z zasa¬ dowo dzialajacemi zwiazkami potasowców lub wapniowców. 7. Sposób wedlug zastrz. 1 — 6, zna¬ mienny tem, ze roztwory zawieraja slabe organiczne kwasy zwiazane albo zmiesza¬ ne z wodorotlenkami, tlenkami lub wegla¬ nami potasowców i wapniowców wlacznie z magnezem i berylem lub ich mieszaninami. 8. Sposób wedlug zastrz. 1 — 7, zna¬ mienny tem, ze wyplókiwanie odbywa sie przy podwyzszonej temperaturze, najle¬ piej nie przekraczajacej 9QaC. 9. Sposób wedlug zastrz, 1 — 8, zna¬ mienny tem, ze z gazów, które prócz siar¬ kowodoru zawieraja jeszcze inne slabe kwasy, np. kwas weglowy, wyplókuje sie poszczególne kwasne gazy oddzielnie przez stosowanie róznych temperatur. 10. Sposób wedlug zastrz. 1 — 9, zna¬ mienny tem, ze z mieszaniny gazowej wy¬ plókuje sie przy podwyzszonej temperatu¬ rze, najlepiej nie przekraczajacej 90°C, przewaznie tylko kwas weglowy, a w innej plóczce przy temperaturze zwyklej wypló¬ kuje przewaznie tylko siarkowodór. 11. Sposób wedlug zastrz. 1 — 10, znamienny tem, ze plyn absorbcyjny stale krazy miedzy jedna lub kilku plóczkami i jednym lub kilku parnikami z odpowied¬ nio wlaczonemi chlodnicami, wzglednie wy¬ mieniaczami ciepla, przyczem najlepiej roz¬ miary, rozmieszczenie potrzebnych zbiorni¬ ków wyrównawczych i przelotni dla roz¬ tworu plóczacego obiera sie tak, aby roz¬ twór stale byl w ruchu. 12. Sposób wedlug zastrz. 1 — 11, znamienny tem, ze oczyszczane gazy trak¬ tuje sie roztworami plóczacemi w plócz- kach, przyczem roztwór plóczacy prze¬ pompowuje sie kilkakrotnie. 13. Sposób wedlug zastrz. 1 — 12, znamienny tem, ze plyny ogrzewa sie do wrzenia przy pomocy wymieniaczy ciepla albo ogrzewaczy parowych lub przy pomo¬ cy obu tych srodków, a nastepnie traktuje dalej bezposrednio para. 14. Sposób wedlug zastrz. 1 — 13, znamienny tem, ze jako materjal dla apa¬ ratury stosuje sie olów, olów twardy, stal chromo-niklowa lub glin. 15. Sposób wedlug zastrz. 1 — 14, znamienny tem, ze stosuje sie roztwory plóczace praktycznie wolne od chloru. I. G. Farbenindustrie Aktiengesellschaft. Zastepca: Dr. inz. M. Kryzan, rzecznik patentowy.Do opisu patentowego Nr 19721. Ark. 1.RgA. Do opisu patentowego Nr 19721. Ark
2. 2. Druk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa. PL