СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРЫ И ВОДОРОДА

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРЫ И ВОДОРОДА


RU (11) 2069172 (13) C1

(51) 6 C01B17/04, C01B3/04 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 15.01.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5065068/26 
(22) Дата подачи заявки: 1992.07.24 
(45) Опубликовано: 1996.11.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Авторское свидетельство СССР N 1289815, кл. C 01 B 17/04, 1987. 2. Заявка Японии N 1270502, кл. C 01 B 3/04, кл. 63- 95766, 1989. 
(71) Заявитель(и): Институт теоретических проблем химической технологии (AZ) 
(72) Автор(ы): Нагиев Тофик Муртуза оглы[AZ]; Алекперов Газанфар Зульфугар оглы[AZ]; Багиров Рустам[AZ]; Шихалиев Закир[AZ]; Искендеров Расим Аббас оглы[AZ]; Гасанова Лятифа Мюслум кызы[AZ]; Мамедов Узеир Зияд оглы[AZ]; Агаева Севиль Исрафил кызы[AZ]; Нагиева Земфира Муртуза кызы[AZ] 
(73) Патентообладатель(и): Институт теоретических проблем химической технологии (AZ) 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕРЫ И ВОДОРОДА 

Изобретение относится к способам получения серы и водорода из Н2S - содержащих газов. Сущность изобретения заключается в получении серы и водорода путем окисления сероводорода перекисью водорода с концентрацией 10-20% при температуре 350-400oC и мольном соотношении H2S:H2O2 = 2:1. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к неорганической химии, а именно к способам очистки газов от сероводорода, которые в дальнейшем могут быть использованы в газовой, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Превращение H2S в элементарную серу путем его каталитического окисления с помощью кислорода воздуха (процесс Клауса) является наиболее распространенным методом получения серы и обезвреживания сероводорода. Описанный в работе [1] процесс Клауса заключается в том, что взаимодействие сероводорода и сернистого газа осуществляется в реакторе с организованной насадкой кипящим слоем при температурах в начале слоя 420-450oC, в конце слоя 260-280oC. Конверсия H2S составляет 90-91%

Недостатком вышеуказанного процесса является то, что процесс состоит из двух стадий: образование двуокиси серы и взаимодействие полученного диоксида серы с непрореагировавшим сероводородом. Кроме того, поверхность катализатора может оказаться покрытой конденсированной серой, которая может привести к резкому уменьшению активности процесса и потере чистой серы, а также потере водорода в виде отходной воды.

Эффективным методом очистки от сероводорода является некаталитическое окисление H2S до элементарной серы и водорода, которые в свою очередь могут использоваться как ценное химическое сырье и как топливо.

Известен способ разложения сероводорода путем его окисления кислородосодержащим газом при высокой температуре [2] Этот способ является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению и принимается за прототип (он же является базовым объектом).

В указанном процессе исходный газ, содержащий 80% H2S, подогревается и подается в камеру сгорания, куда одновременно направляется газ с содержанием 80% O2. Полученная смесь охлаждается в котле-утилизаторе до температуры <700C. Большая часть серы в виде жидкой фазы отделяется в конденсаторе. Полученный газ подогревается и направляется в реактор, где в результате каталитической реакции образуется газ, содержащий Н2. Газовая смесь подается в скруббер на выходе из которого получают загрязненный H2.

Недостатком этого процесса является высокая температура, что требует дополнительной энергии. С другой стороны получение водорода осуществляется в отдельном дополнительном реакторе с использованием катализатора.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение технологий процесса за счет снижения температуры, а также получение твердой серы и водорода одновременно в одном и том же реакторе в гомогенных условиях без применения катализатора.

Для достижения указанной цели процесс окисления H2S осуществляется в полом малообъемном кварцевом реакторе, нагретом до 350-400oC с помощью электрической печки. Полученный лабораторным путем H2S без примесей подается в реакционную зону со скоростью 0,1-0,4 л/ч. Отдельно в реакционную зону подается перекись водорода в водном растворе с концентрацией 10-30% Полученная твердая сера, проходя через холодильник, собирается в приемнике.

Предлагаемый способ иллюстрируется нижеприведенными примерами.

Пример 1. Сероводородный газ со скоростью 0,20 л/ч и 20%-ный водный раствор перекиси водорода подаются в полый реактор проточного типа, нагретый до 450oC. Мольное соотношение перекиси водорода к H2S 1:2. Температура реакционной зоны 450oC. Полученная твердая сера собирается в приемнике. Конверсия сероводорода составляет 78% Селективность полученной твердой серы 96% водорода 93,1% Молекулярный выход водорода на пропущенный H2S составляет 67,4%

Пример 2. Сверху в реактор подают отдельно сероводородный газ и водный раствор перекиси водорода в мольном соотношении 1:1 с объемной скоростью 0,17 л/ч и 0,76 мл/ч соответственно. Концентрация перекиси водорода 30% температура реакционной зоны 400oС. При этом конверсия сероводорода составляет 80% селективность полученной твердой серы 96% водорода 80,2% выход водорода на пропущенный H2S составляет 64% Примеры 3-6 осуществляются аналогично примерам 1 и 2.

Отличительной особенностью предлагаемого способа окисления сероводорода является то, что этот процесс протекает в химической системе, где присутствует химическое сопряжение.

Химическое сопряжение образуется между двумя реакциями



с помощью промежуточных радикалов ОН и НО2, образовавшиеся в результате разложения H2О2.

Рассматриваемая с этих позиций, предложенная реакция протекает по следующему радикально-цепному механизму



Из суммарной реакции мы видим, что из вступившего в реакцию H2S образуется 1 моль молекулярного H2 и 1 моль H2 расходуется на образование воды.

Таким образом, предложенный способ позволяет упростить технологию процесса за счет снижения температуры до 350-400oС, исключения каталитической системы для получения водорода благодаря применению перекиси водорода. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ получения серы и водорода из сероводородсодержащего газа, включающий окисление последнего при повышенной температуре и последующее выделение целевых продуктов из реакционной газовой смеси, отличающийся тем, что в качестве окислителя используют пероксид водорода с концентрацией 10 20 мас. и процесс ведут при 350 400oС и молярном соотношении H2S H2O2 2 1.