Каталитическое окисление сероводорода в щелочных растворах
КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ СЕРОВОДОРОДА В ЩЕЛОЧНЫХ РАСТВОРАХ
Смотрите также [PDF формат]
Одним из методов выделения сероводорода из отходящих и технологических газов переработки угля является улавливание раствором щелочи. Образующиеся при этом сернисто-щелочные стоки (СЩС) требуют специального обезвреживания перед повторным использованием воды в производстве или для сброса стоков в водоем.
Исследовали процесс окисления сероводорода воздухом при температуре 293-313К в присутствии гомогенного и гетерогенного катализаторов на основе металлорганических комплексов фталоцианинов кобальта.
Установлено, что лимитирующим фактором процесса является низкая растворимость кислорода воздуха в воде. В связи с этим окисление H2S в пластовых водах и СЩС вели под давлением 0,3-1,1 МПа. При расходе воздуха до 30 м3/м3 воды, содержащейся до 15 г/л H2S и 15 мг/л гомогенного катализатора (тетрасульфофталоцианина кобальта), достигалась степень окисления 98-100% в течение 1,0-1,5 часа.
Недостатком такого процесса является разовое использование дорогостоящего катализатора и загрязнение им очищаемой воды. В связи с этим был предложен гетерогенный катализатор, представляющий собой фталоцианин кобальта, вплавленный в полиэтилен. При содержании активного компонента 10% катализатор показал высокую активность и стабильность. При исходной концентрации H2S в пластовой воде до 150 мг/л и расходе воздуха 10 м3/м3, объемной скорости катализатора 0,37 ч-1, в течение 0,5 часа достигалась степень окисления H2S – 100%.
Для снижения расхода катализатора его поверхность контакта увеличивали за счет формования в виде колец Рашига, тонкой стружки или решетчатой структуры типа «Бигуди». Применение фталоцианиновых катализаторов для окисления сероводорода СЩС (рН-8,5) позволяет не только обезвреживать воду, но и получать при этом элементарную серу, которая оделяется отстоем, фильтрацией или коагуляцией.
При высоком рН СЩС (9-14) H2S окисляется преимущественно в тиосульфат, не представляющий опасности для водоема или оборотной водяной системы. В том и другом случае благодаря окисления H2S до элементарной серы регенерируется та часть щелочи, которая связана в виде сульфидов и гидросульфидов. Регенерированный СЩС можно использовать повторно для улавливания H2S.