Спосіб отримання сірки з сірководню - патент України 2448040 - кущів андрей Давидович, Парфьонов олег
Винахід відноситься до області хімії і може бути використано для отримання сірки. Сірку отримують одностадійним окисленням сірководню хлором в газовій фазі з виділенням сірки та хлороводню. Суміш хлороводню і водню при об'ємному відношенні 8: 1 направляють на хлорування оксиду заліза (III) при температурі 1000-1200 ° С. Утворений хлорид заліза (II) виділяють з газової суміші продуктів реакції і окислюють киснем для отримання хлору, що повертається на стадію окислення сірководню, і оксиду заліза. Отриманий оксид заліза (III) повертають на стадію хлорування. Винахід дозволяє отримувати сірку з сірководню з високою питомою продуктивністю без використання каталізаторів і прямих витрат електричної енергії. 2 пр.
Винахід відноситься до галузі хімічної технології неорганічних речовин, зокрема до отримання елементної сірки.
Відомий спосіб отримання сірки з сірководню методом його термічного розкладання (US Patent 4302434 (1981)). Спосіб полягає в тому, що газ, який містить сірководень, пропускають через зону розкладання при температурі 850-1600 ° С, а на виході з неї охолоджують до 110-150 ° С, в результаті чого висаждается елементна сірка. Недоліками цього способу є висока енергоємність і неповнота вилучення сірководню з вихідного газу в результаті неповної термічної дисоціації і часткової рекомбінації молекул водню і сірки при охолодженні.
Відомі різні способи багатоступінчастого окислення сірководню киснем при температурі 250-350 ° С в псевдозрідженому шарі каталізатора, при цьому загальна ступінь перетворення сірководню досягає 97-99% (Патенти України 2057061, 2041163). Недоліками цих способів є невисока питома продуктивність процесу, необхідність регенерації каталізатора, складність підтримки режиму псевдозрідженим шаром.
Загальним недоліком способів отримання сірки прямим окисленням сірководню киснем при температурах 200-400 ° С є необхідність використання спеціального каталізатора, оскільки при високих температурах (900-1300 ° С), коли відпадає необхідність у застосуванні каталізаторів, реакція окислення йде з дуже малим виходом по сірці в термодинамічно рівноважних умовах.
Пропонований винахід направлено на розробку високопродуктивного процесу отримання сірки з сірководню з використанням в якості реагентів водню, кисню повітря і Рециклюємий в процесі хлору і оксиду заліза (III). Поставлена задача вирішується шляхом окислення сірководню хлором в газовій фазі, виділення сірки і рециклінгу хлору з хлороводню в двустадийному процесі железоводородной конверсії.
Сірководень і хлор з об'ємним відношенням 1: 1 подаються в реактор окислення при температурі> 150 ° С і тиску 0,1 МПа, де протікає реакція
При строгому дозуванні сірководню і хлору попутного освіти хлоридів сірки не спостерігається. Після виділення елементної сірки з газової фази хлороводород направляється на двустадийному железоводородную конверсію для регенерації хлору.
На першій стадії железоводородной конверсії хлороводню у обертову піч при температурі 1000-1200 ° С через дозуючий пристрій подається гранульований оксид заліза (III). У протівоточном режимі твердий оксид заліза (III) хлорується газовою сумішшю хлороводню і водню при об'ємному співвідношенні 8: 1, тиску 0,1 МПа по реакції
Після зниження температури газової суміші продуктів реакції до 500-600 ° С з неї виділяється твердий хлорид заліза (II), а суміш надлишкового хлороводню і парів води надходить на поділ, після якого осушене газоподібний хлороводень повертається на стадію хлорування.
На другій стадії процесу конверсії твердий хлорид заліза (II) випаровується при температурі 1000-1200 ° С і подається в реактор окислення, де змішується з киснем:
Для прискорення процесу нуклеации макрочасток в потік рекомендується вводити зародки оксиду заліза (III). Після виділення з газової фази твердий оксид заліза (III) піддається гранулюванню і повертається на стадію хлорування.
Регенерований газоподібний хлор повертається в реактор окислення сірководню.
Питома продуктивність процесу железоводородной конверсії на стадії хлорування оксиду заліза (III) по зв'язаним хлором може досягати величини 130 т / (м 3 * год) Cl2. Стадія окислення хлориду заліза (II) киснем в газовій фазі є лимитирующей в загальному процесі, і питома продуктивність реактора окислення може досягати величини 3 т / (м 3 * год) Cl2. Витрата водню на регенерацію 1 т хлору становить 14,1 кг, витрата кисню 677 кг.
Витрата реагентів на отримання 1 т сірки становить 31,3 кг водню і 1,5 т кисню.
При температурі 150 ° С і тиску 0,1 МПа в реактор окислення подаються сірководень зі швидкістю 263,5 дм 3 / с і хлор зі швидкістю 263,5 дм 3 / с. В результаті реакції утворюється елементна сірка зі швидкістю 0,38 кг / с і хлороводень зі швидкістю 527 дм 3 / с. Після виділення сірки з газової фази хлороводород направляється на двустадийному железоводородную конверсію.
У обертову трубчасту піч при температурі 1100 ° С подається гранульований оксид заліза зі швидкістю 0,94 кг / с. У противотоке при тиску 0,1 МПа в піч подається газова суміш хлороводню і водню з відношенням 8: 1 зі швидкістю 1186 дм 3 / с. На виході печі утворюється хлорид заліза (II) зі швидкістю 1,49 кг / с і газова суміш хлороводню і парів води з відношенням 2: 1,5 зі швидкістю 922,3 дм 3 / с. При температурі 550 ° С хлорид заліза (II) конденсується з газової фази і транспортується в випарник. Після відділення води циркулює газоподібний хлороводень зі швидкістю 527 дм 3 / с повертається в змішувач для отримання водень-соляної хлорують газової суміші.
У реактор окислення об'ємом 1 м 3 при температурі 1100 ° С і тиску 0,1 МПа з випарника подається газоподібний хлорид заліза (II) зі швидкістю 263,5 дм 3 / с і кисень зі швидкістю 395,2 дм 3 / с. На виході реактора утворюється хлор зі швидкістю 263,5 дм 3 / с і оксид заліза зі швидкістю 0,94 кг / с. Твердий оксид заліза (III) піддається гранулюванню і повертається в дозуючий пристрій на стадію хлорування.
Загальний витрата реагентів: сірководень 263,5 дм 3 / с, водень 131,8 дм 3 / с, кисень 395,3 дм / с.
При температурі 150 ° С і тиску 0,1 МПа в реактор окислення подаються сірководень зі швидкістю 790,5 дм 3 / с і хлор зі швидкістю 790,5 дм 3 / с. В результаті реакції утворюється елементна сірка зі швидкістю 1,14 кг / с і хлороводень зі швидкістю тисячі п'ятсот вісімдесят одна дм 3 / с. Після виділення сірки з газової фази хлороводород направляється на двустадийному железоводородную конверсію.
У обертову трубчасту піч при температурі 1100 ° С подається гранульований оксид заліза зі швидкістю 2,81 кг / с. У противотоке при тиску 0,1 МПа подається газова суміш хлороводню і водню з відношенням 8: 1 зі швидкістю 3557 дм 3 / с. На виході печі утворюється хлорид заліза (II) зі швидкістю 4,47 кг / с і газова суміш хлороводню і парів води з відношенням 2: 1,5 зі швидкістю 2767 дм 3 / с. При температурі 550 ° С хлорид заліза (II) конденсується з газової фази і транспортується в випарник. Після відділення води циркулює газоподібний хлороводень зі швидкістю тисяча п'ятсот вісімдесят-один дм 3 / с повертається в змішувач для отримання водень-соляної хлорують газової суміші.
У реактор окислення об'ємом 3 м 3 при температурі 1100 ° С і тиску 0,1 МПа з випарника подається газоподібний хлорид заліза (II) зі швидкістю 790,5 дм 3 / с і кисень зі швидкістю 1186 дм 3 / с. На виході реактора утворюється хлор зі швидкістю 790,5 дм 3 / с і оксид заліза (III) зі швидкістю 2,81 кг / с.Твердий оксид заліза (III) піддається гранулюванню і повертається в дозуючий пристрій на стадію хлорування.
Загальний витрата реагентів: сірководень 790,5 дм 3 / с, водень 395,3 дм 3 / с, кисень 1186 дм 3 / с при тиску 0,1 МПа.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Спосіб отримання сірки з сірководню, що включає одностадійне окислення сірководню хлором в газовій фазі з виділенням сірки та конверсію хлороводню для отримання хлору, що повертається на стадію окислення сірководню, який відрізняється тим, що конверсія хлороводню для отримання хлору включає хлорування оксиду заліза (III) при температурі 1000- 1200 ° с газовою сумішшю хлороводню і водню з об'ємним відношенням 8: 1, виділення хлориду заліза (II) з газової суміші продуктів реакції і окислення киснем при температурі 1000-1200 ° с для отри ия хлору, повернення оксиду заліза (III) на стадію хлорування.