Processos de Abatimento do Sulfeto de Hidrogênio
Este artigo lança luz sobre os processos de redução do sulfeto de hidrogênio. Os processos de redução são: 1. Processos Secos e 2. Processos Úmidos.
Processo de Redução nº 1. Processos Secos :
O processo a seco para remoção de H2S de um gás residual é realizado pela reação de H2S com óxido de ferro ativado. O produto de reação é o sulfeto férrico.
Fe 2 O 3 + 3 H 2 S —–> Fe 2 S 3 + 3 H 2 O ………… .. (5.51)
O processo pode ser realizado em um reator de leito fixo ou em um reator de leito fluidizado.
A. Processo de leito fixo :
O processo é realizado em duas etapas. Durante a primeira fase, o gás carregado com H2S é passado à temperatura ambiente através de um leito contendo óxido férrico reactivo (formas a e y) misturado com alguns materiais fibrosos ou granulares humedecidos com cerca de 40% de água.
Quando uma parte substancial do óxido férrico foi convertida em sulfureto, o fluxo de gás residual é desligado e o segundo estágio de operação é iniciado. Durante este estágio, o ar à temperatura ambiente é passado através do leito, o que resulta na regeneração do óxido férrico e na liberação de enxofre elementar de acordo com a reação abaixo:
2 Fe 2 S 3 + 3 O 2 —–> 2 Fe 2 O 3 + 6S ………… .. (5.52)
O enxofre elementar liberado pode ser recuperado por extração com solvente. Para um bom funcionamento deste processo, são necessários pelo menos dois leitos, de modo que, quando num leito ocorre a reacção de redução, o outro leito é regenerado.
B. Processo de Leito Fluidizado :
Nesta configuração, são necessários dois leitos fluidizados circulantes. No primeiro leito, o H 2 S reage com os grulos fluidizados de ido frico activado a cerca de 340-360. A partir deste leito, os grânulos contendo sulfureto férrico e óxido férrico não reagido fluem para o segundo leito, onde as partículas de sulfureto são torradas a cerca de 800 ° C para regenerar óxido férrico e para recuperar S como SO2. As partículas de óxido férrico retornam ao primeiro leito e o SO 2 é enviado para uma planta ácida.
Processo de Redução nº 2. Processos Molhados :
Existem muitos processos húmidos para remoção de H2S de um gás residual. Alguns desses processos são descritos abaixo.
Processo de A. Girbotol:
Este processo consiste na absorção de H2S em uma solução de amina e, em seguida, a remoção do H2S dissolvido com vapor. A amina a ser usada em uma situação particular depende se o gás residual contém COS e / ou CO 2 além de H 2 S.
Uma solução aquosa de 15-20% de mono-etanolamina pode ser utilizada se o gás a ser lavado não contiver COS, uma vez que a COS forma di-etanol ureia que é estável ao calor. Uma vez que a monoetanolamina tem alta pressão de vapor, o H2S regenerado pelo aquecimento indireto do vapor da solução impregnada deve ser lavado para a recuperação da amina arrastada.
A lavagem pode ser feita com água, mas se o H2S for recuperado como um gás seco, então di-etilenoglicol ou tri-etilenoglicol deve ser usado como líquido de lavagem em vez de uma solução de monoetanolamina. Como a monoetanolamina também absorve CO 2, não é um absorvente adequado na presença de CO 2 .
A di-etanolamina é um absorvente melhor do que a monoetanolamina, uma vez que a sua pressão de vapor é inferior à da monoetanolamina. A etanolamina pode ser utilizada mesmo quando a COS estiver presente juntamente com o H 2 S, pois a COS não forma di-etanol-ureia. Se um gás residual a ser depurado contiver H 2 S e CO 2, uma solução aquosa a 30% de tri-etanol amina ou metil-di-etanolamina deve ser usada para a absorção seletiva de H 2 S.
B. Processo de Fosfato de Potássio:
Quando o CO2 está presente juntamente com H2S, pode ser utilizada uma solução aquosa a 40% de fosfato de potássio como absorvente. Esta solução absorve H2S preferencialmente. A partir da solução impregnada, H2S é decapado com vapor vivo.
C. Processo de Carbonato de Sódio :
Quando o H2S não é acompanhado por CO2, pode utilizar-se uma solução aquosa a 3 a 3, 5% de Na2CO3 como absorvente.
Durante a absorção, o ácido sulfídrico de sódio e o bicarbonato de sódio são formados:
Na2CO3 + H2S Na HCO3 + Na HS ………… .. (5.53)
Para regeneração de carbonato e recuperação de H 2 S, a solução usada deve ser submetida a vácuo sob vácuo. Um método alternativo para a regeneração da solução gasta é oxidá-la com oxigénio na presença de cerca de 0, 5% de óxido férrico em suspensão, em que o Na2CO3 é regenerado e o enxofre elementar é precipitado.
Um processo alternativo (quando o CO2 está presente junto com o H2S) é usar solução de carbonato de amônio para absorção em vez da solução de carbonato de sódio. Para a regeneração da solução esgotada, a oxidação é realizada com oxigênio na presença de Fe 2 O 3 . Outro processo alternativo (processo Thylox) usa solução de tioarsenato de sódio como absorvente. Neste processo para a reação de oxidação-regeneração não é necessário catalisador.
As reações podem ser representadas como abaixo:
Reação de Absorção :
Na 4 Como 2 S 5 O 2 + H 2 S —–> Na 4 Como 2 S 6 O + H 2 O ………… .. (5.55)
Reação de Regeneração :
Na 4 Como 2 S 6 O + ½ O 2 —–> Na 4 Como 2 S 5 O 2 + S ………… .. (5.56)
D. Processo de Stretford :
O processo de Stretford é um processo seletivo de H2S. Pode reduzir o conteúdo residual de H2S em um gás tratado a um nível muito baixo. A temperatura de operação é relativamente baixa, cerca de 40 ° C. O absorvente utilizado neste processo para a remoção de H2S é um licor alcalino aquoso contendo carbonato de sódio, bicarbonato, vanadato e sal de sódio de ácido dissulfónico de antraquinona (ADA) com um pH no intervalo de 8, 5 a 9, 5.
O gás a ser tratado é lavado contra-corrente com a solução em um absorvedor onde praticamente a maior parte do H2S é removida. O teor residual de H2S pode ser inferior a 1 ppm.
Do absorvedor, a solução flui para um oxidante (tanque de reação) onde a regeneração do absorvente e a formação de enxofre elementar ocorrem devido à mistura íntima com o ar.
O enxofre elementar produzido no oxidante é separado por flutuação e é removido como uma espuma com cerca de 10% de sólido por peso. A solução regenerada após a remoção do enxofre é bombeada de volta para o absorvedor.
E. Processo LO-CAT:
Este processo é reivindicado como sendo o mais adequado para remoção de H2S quando este está presente em ppm em um fluxo de gás de escape. Ele foi desenvolvido para eliminar o problema de odor devido à presença de H 2 S. Este é um processo de redução-oxidação de fase líquida que resulta na conversão de H 2 S em enxofre elementar.
O líquido de lavagem é uma solução aquosa diluída de ferro orgânico. O ferro oxida o H2S enquanto ele é reduzido. A solução gasta do depurador é então oxidada com ar, pelo que o absorvente é regenerado para reutilização e é produzido enxofre elementar.
Este processo é específico para H2S. Não remove outros compostos contendo enxofre, como COS, CS 2, mercaptanos. Pode reduzir o H 2 S a um nível muito baixo no gás tratado. É superior aos outros processos de oxidação-redução devido à sua maior atividade catalítica e não-toxicidade.
Dos diferentes processos de redução de H2S disponíveis agora, este foi considerado bastante económico, particularmente para o tratamento de uma grande corrente de gás com baixo teor de H2S.
F. Processo Cataban :
O agente catalítico utilizado neste processo é uma solução aquosa contendo 2-4% de ferro férrico quelado. O quelato pode ser utilizado numa larga gama de pH 1, 0 a 11, 0 e numa gama de temperatura abaixo da temperatura ambiente até cerca de 130 ° C, uma vez que é estável ao longo do intervalo acima mencionado. Durante o processo, o íon férrico oxida o H 2 S em enxofre elementar e se reduz a íons ferrosos. Simultaneamente, ocorre a oxidação do ar de íons ferrosos em íons férricos.
As reações podem ser representadas como:
2 Fe 3 + + H 2 S —–> 2 Fe 2+ + S + 2 H + ………… .. (5.57)
2 Fe 2+ + ½ O 2 + H 2 O —–> 2 Fe 3+ + 2 OH - ………… .. (5.58)
Este processo pode ser usado particularmente para a redução de H2S a baixa concentração, se o objetivo não for recuperar o enxofre. Quando o fluxo de gás influente contém oxigênio, nenhuma aeração seria necessária para a oxidação de íons ferrosos.
Processo G. Giammarco-Vetrocoke :
Uma solução de carbonato de potássio contendo arseniato de potássio é usada para a absorção de H 2 S no Processo Giammarco-Vetrocoke. É usado para a remoção de H2S do gás do forno de coque, do gás de síntese e também do gás natural. O teor de H2S do gás tratado pode ser tão baixo quanto 1 ppm mesmo na presença de CO2 a uma concentração elevada e a uma temperatura operacional próxima de 150 ° C.
Para regeneração do licor gasto é oxidado com O 2 (ar). O enxofre elementar é produzido como o produto final.
As reações químicas que ocorrem durante o processo de absorção-regeneração podem ser resumidas da seguinte forma:
KH 2 AsO 3 + 3H 2 S -> KH 2 Como S 3 + 3 H 2 O ………… .. (5.59)
KH 2 como S 3 + 3 KH 2 como O 4 -> 3 KH 2 como O 3 S + KH 2 como O 3 ………… .. (5.60)
3 KH 2 como O 3 S —–> 3 KH 2 como O 3 +3 S ………… .. (5.61)
3 KH 2 como O 3 + 1 ½ O 2 —–> 3 KH 2 como O 4 ………… .. (5.62)
O mecanismo de reação real e as etapas são complexas e a reação geral pode ser expressa como
3H 2 S + 1 ½ O 2 —–> 3 S + 3 H 2 O ………… .. (5.63)
O papel do carbonato é manter o pH adequado.
