KHỬ hợp CHẤT SUNFUA KHỎI hỗn hợp KHÍ NGUYÊN LIỆU

KHỬ HỢP CHẤT SUNFUA KHỎI HỖN HỢP KHÍ NGUYÊN LIỆU

o Mục đích: khử H2S nhằm bảo vệ xúc tác trong các công đoạn tiếp theo, chống ô
nhiễm môi trường.

o Các phương pháp:
 phương pháp khô: dùng thể rắn để cố định H2S sang dạng hợp chất sunfua của kim
loại hoạc dạng hấp phụ.

 phương pháp ướt: dùng các dung dịch để hấp thụ H2S, các dd kiềm, xô đa,.....


1. Các phương pháp khô khử H2S

a.

Phương pháp dùng oxit sắt ngậm nước (hay Fe(OH)3

- Chất hấp phụ: chứa 50% là Fe2O3, trong đó 70% là oxit sắt hoạt tính.
- Phản ứng trong mt kiềm:
2Fe(OH)3 + 3H2S
Fe2O3 + 6H2O + 21 Kj/kmol
Phần nhỏ: Fe2S3
2FeS + S
- mt trung tính: ít được dùng do phản ứng xảy ra chậm.
2Fe(OH)3 + 3H2S
2FeS + S + 6H2O
ít được dùng do phản ứng xảy ra chậm. Trong mt
axit tạo sunfat không tái sinh được.

-Phản ứng tái sinh:
2Fe2S3 + 3O2 + 6H2O
4FeS + 3O2 + 6H2O

4Fe(OH)3 + 6S (+ 201,9 Kj/kmol)

4Fe(OH)3 + 4S

-Điều kiện: hàm ẩm > 30%, t0 = 28-30 0C, thổi không khí qua lớp hấp phụ.
-Ưu điểm: là phản ứng một chiều nên thời gian đủ dài để hp triệt để.
- Nhược: chỉ dùng cho hỗn hợp khí chứa hàm lượng H2S thấp ( 2 – 5g/m3).


b. Phương pháp dùng than hoạt tính
Là phương pháp đốt cháy H2S trong khí than đã bị hấp phụ trên than hoạt tính.

-Phản ứng chính:
H2S + 1/2O2

S + H2 O

COS + 1/2O2

CO2 + S

- Các hợp chất sunfua khác:

Điều kiện: độ ẩm tương đối 70%, lượng NH3 bằng 2-3 lần lượng S có trong than.
Đặc điểm: chỉ áp dụng cho khí có hàm lượng H2S thấp (3-5 g/m3).

Thiết bị: thùng hấp phụ có D x H= 4520 x 4425, đạt 10 tấn than hoạt tính. Nhiệt độ <
45 độ C. 15 ngày tái sinh một lần.


c. Phương pháp khử H2S bằng zeolit

• Zeolit thường dùng là aluminosilicat của Na(hoặc Ca). Dạng cấu trúc lập phương.
• Zeolit dạng: Na2O.Al2O3.(2,5-3,5)SiO2
F= 800 – 1000m2/g.
dlỗ : 11.10-8 m
mbão hòa = (0,6 – 0,65).103 kg/m3

• Qúa trình hấp phụ xảy ra 3 giai đoạn:
+ hấp phụ ở nhiệt độ thường.


0
+ tái sinh ở 300 – 400 C bằng khí sạch hoặc nitơ
+làm lạnh.

 khả năng hp H2S của zeolit theo t0 và áp suất.
cua


1.

Các phương pháp ướt khử H2S
Hấp thụ bằng dung dịch Na2CO3 – H2O:

- Dùng cho khí có nồng độ H2S từ 1 – 3%
- phản ứng 2 chiều hấp thụ H2S.
Na2CO3 + H2S

•.
•.
•.

NaHS + NaHCO3

Quá trình hấp thụ: phản ứng thuận, mật độ tưới 6 – 8 (l/m3) khí.
Qúa trình nhả: khí H2S được thổi ra ngoài bằng không khí, lưu lượng không khí
300m3/m3 dung dịch.
Khí H2S được thổi ra còn đ được tái sinh quay lại tháp, hiệu suất: 80 – 90%, áp
suất (8 – 18atm).


 Phương pháp này ít dùng do hiệu suất kém, gây ô nhiễm môi trường.
 Ngoài ra còn dùng dd K2CO3 nđộ 15 – 20%.
K2CO3 + H2S

KSH + KHCO3

p/ứng tái sinh:
KSH + CO2 + H2O

KHCO3 + H2S
2KHCO3

K2CO3 + CO2 + H2O

2.Phương pháp hấp phụ bằng dung dịch kiềm

•
•
•
•
•
•

Cơ sở là thực hiện phản ứng
Na4As2S5O2 + H2 S = Na4As2S6O + H2O (1)
Na4As2S6O + H2 S

= Na4As2S7 + H2O (2)

Tốc độ phản ứng (1) nhanh hơn phản ứng (2).
Sản phẩm được hình thành chủ yếu là (Na4As2S6O).
Tùy lượng xử lý, nếu dùng tháp đệm hiệu suất hấp thụ có thể đạt 95-98%.


3. Phương pháp dùng muối amoni

•

Dùng polytionat amoni như tetra hoặc tritionat amoni hấp thụ đồng thời H2 S
và NH3

(NH4)2S4O6 + 2NH3 + H2 S = 2(NH4)2S2O3 + S

(NH4)2S3O6 + 2NH3 + H2 S = 2(NH4)2S2O3
với tỉ lệ NH3 : H2 S = 2:1 tốc độ là lớn nhất.
Sau hấp thụ ,tiến hành tái sinh. Cơ chế phản ứng khá phức tạp.


4.Phương pháp dùng antraquinon disunforic axit (ADA)

•
•
•

Là phương pháp hiện đang sử dụng tại công ty đạm Hà Bắc,có cải tiến chút ít khi
đưa thêm dung dịch tanin thiên nhiên –có nhiều nhóm phenol hoạt tính cao,dễ
oxyhoa thành hợp chất quinon.
Có tính hiệu quả ,đơn giản,điều kiện công nghệ khá ổn định.
Chất hấp phụ chủ yếu là dung dịch antraquinon disunfonic và xô đa bổ sung
NaKC4H4O6 và Na2VO3 như một chất xúc tác.


4.Phương pháp dùng antraquinon disunforic axit (ADA)

•
•

Phản ứng hấp phụ:
H2 S + 4Na2 VO3 = NaHS + NaHCO3

•

NaHS + 4Na2VO3 +H2O = Na2V4O9 + 2S +4NaOH.

•

Na2V4O9 + 2A.D.A (dạng oxy hóa) + 2NaOH +H2O = 4Na2 VO3 +
2A.D.A(dạng khử).

•


Dây chuyền công nghệ

•

Đây là một dây chuyền điển hình,phổ biến với công nghệ này.


CHÚ THÍCH

•
•
•
•
•
•

1.tháp hấp thụ ; 2.tháp tái sinh
3.thiết bị truyền nhiệt; 4.máy nén
5.tách dầu;6.thiết bị lọc;7.làm lạnh
10.đun nóng chảy ;11.thùng pha chế
13.bơm ; 15.tách dầu

16.gia nhiệt


Phương pháp giới thiệu

•

Tương tự phương pháp này là phương pháp Takahax, sử dụng 1,4-2-sunfonat
amon như một chất xúc tác. Sử dụng khi khử H2 S trong khí than, khí đỉnh lò
cốc,trong có nhiều NH3.


5.Phương pháp Fischer

•
•
•

Chủ yếu dùng dung dịch hấp phụ gồm muối ferricyanua(20%),KHCO3 (6%).
Sử dụng rộng rãi cho quá trình làm sạch khí than ướt.
Cùng loại phương pháp này có phương pháp sử dụng dung dịch amoniac loãng
có ferrocyanua kali.


6.Các phương pháp hấp thụ vật lý

•

Chủ yếu dùng metanol hấp thụ H2 S ,CO2, lưu huỳnh hữu cơ ,hợp chất
cyanua,các hợp chất hữu cơ không no.

•

o
ở áp suất MPa ,phun metanol ở nhiệt độ -70 C ,các chất khí trên hòa tan khá
nhiều

•

Sơ đồ tháp hấp thụ.



Chú thích

•
•
•
•
•
•

1b.tháp hấp thụ lần 1,1a.tháp hấp thụ lần 2.
2.tháp tái sinh sau hấp thụ 1
3.tháp tái sinh cuối cùng; 4.thiết bị làm lạnh
5.thiết bị thu hồi nhiệt;6.thiết bị làm lạnh
7,8.bơm dung dịch hấp thụ
9.bơm chân không.

Phương pháp khác

•
•
•

Theo sự phát triển của công nghệ ,có một số phương pháp sau:
Phương pháp khô:oxit sắt,than hoạt tính,zeolit….
Phương pháp hấp thụ -nhả H2 S .


Xúc tác trong khử S hữu cơ

•
•

Khí cacbua hidro trước khi gia công cần khử hết ,để tránh ngộ độc xúc tác.trước
hết phải chuyển chúng thành H2 S để tiện khử bỏ dễ dàng hơn.
Sử dụng công nghệ hydro hóa trên xúc tác,thực hiện các phản ứng của các hợp
chất với H2.

Thông thường hydro hóa chuyển thành H2 S sau đó khử bằng ZnO.


Xúc tác trong khử S hữu cơ

•

Thường sử dụng xúc tác CoO,MoO3 , trên chất mang nhôm oxit.từng loại xúc
tác có chế độ làm việc riêng phù hợp với hoạt tính,hoạt tính xúc tác.

•

Trong phản ứng khử H2S bằng ZnO,chất xúc tác là CuO,MnO2, MgO.