280 Гл. X. Производство водорода, азота и кислорода
связывается с основаниями, образуя сернистые соединения. При их разложении получается концентрированный сер оводород.
По агрегатному состоянию материалов, служащих для поглощения сернистых соединений, различают методы «сухой» и «мокрой» сероочистки.
Очистка твердыми массами, содержащими гидрат окиси железа. Сероводород реагирует с гидратом окиси железа по схеме
3H2S 2Fe(OH)3 = Fe2S3 6НаО 14 910 кал
Если в очищаемом газе присутствуют кислород и (водяной пар, то образующееся полуторасернистое железо (феррисульфид) взаимодействует с ними и гидрат окиси железа регенерируется
2Fe2Ss 4- ЗО2 4- 6НЙО = 4Fe(OH)s 4- 3S2 4 289 980 кал
и вновь вступает в реакцию с сероводородом.
По мере увеличения количества серы, связанного массой, поверхность массы, на которой протекают эти реакции, уменьшается и соответственно понижается степень очистки газа от сероводорода. Максимальное количество серы, которое может быть связано массой, называется ее сероемкостью. Сероемкость зависит от способа приготовления массы и режима очистки и составляет от 30 до 60% от веса массы.
Поглощение сероводорода идет по указанной схеме только при щелочной реакции массы в присутствии, например, гашеной извести. Массы с нейтральной или кислой реакцией реагируют с образованием односернистого железа (ферросульфида):
2Fe(OH)3 4- 3H2S = 2FeS 4- S 6Н2О
Односернистое железо медленнее реагирует с кислородом, чем полуторасернистое, и легко окисляется с образованием сульфатов железа. Поэтому всегда стремятся проводить процесс так, чтобы односернистое железо не образовывалось.
Одновременно с сероводородом из газа извлекаются циан с образованием берлинской лазури и, при известных условиях, окислы азота. Органические соединения серы поглотительной массой почти не связываются.
Взаимодействие гидрата окиси железа с сероводородом является необратимой реакцией, и степень очистки газа не ограничивается равновесием, а определяется длительностью соприкосновения газа с массой. Время соприкосновения устанавливают в зависимости от скорости регенерации гидрата окиси железа, которая примерно в три раза меньше скорости улавливания сероводорода.
Для достижения высокой степени очистки (до содержания в газе менее 1 мг сероводорода на 1 нм3) длительность соприкосновения газа с поглотительной массой должна составлять от 3 до 5 мин. При этом линейная скорость газа поддерживается в пределах 5-10 мм/сек вследствие высокого сопротивления массы.
Для приготовления поглотительной массы применяется обычно болотная руда, содержащая гидрат окиси железа в а-модификации. Руду измельчают, смешивают с древесными опилками и известью и смачивают водой. Примерный состав сухой массы (в %):
Болотная руда....... .95
Опилки........... 4
Известь........... 1