Desene la brevetul RF 2131396
Invenția se referă la industria chimică și, în special, la tehnologia de producere a sulfului din gazele conținând hidrogen sulfurat.
Un dezavantaj al metodei cunoscute este complexitatea implementării, intensitatea energetică ridicată, incompletența extracției hidrogenului sulfurat din gazul sursă, intrarea în atmosferă a hidrogenului sulfurat.
Cel mai aproape de rezultatul revendicat una în esența sa tehnică și realizabilă este o metodă pentru producerea sulfului din hidrogen sulfurat și hidrogen, cunoscut din descrierea de la franceză cererea de brevet N 2620436, C 01 B 17/027, C 01 B 3/04, 1989/3 /. Metoda constă în crearea unei plasme cu o flacără cu plasmă și amestecarea acesteia cu un gaz conținând hidrogen sulfurat în spațiul de descărcare a focului cu plasmă. Produsele de reacție rezultate sunt extrase din zona de reacție și separate.
Rezultatul menționat este realizat printr-o metodă pentru producerea de sulf și hidrogen din hidrogen sulfurat, care cuprinde administrarea hidrogenului sulfurat gazos în plasmă și retragerea produselor de reacție din reactor utilizând hidrogen molecular în starea separată termic ca gazul de gaz de plasmă și hidrogen sulfurat este amestecat cu plasma în afara descărcării electrice într-un fast-reactor în proces de neechilibru chimic cu plasmă.
Trăsăturile distinctive ale metodei revendicate sunt utilizarea hidrogenului molecular într-o stare disociată termic ca gaz de plasmă inițial; amestecarea gazului conținând sulfură de hidrogen cu plasmă într-un reactor cu debit rapid în afara spațiului de evacuare; amestecarea gazului conținând sulfură de hidrogen cu plasmă în condiții de proces echilibrat în plasmă.
De aceea, amestecarea gazului de hidrogen sulfurat și plasmă sunt încurajați să pună în aplicare într-un proces chimic de plasmă non-echilibru (la presiune redusă), dar într-un fast-reactor, așa cum se realizează în mod obișnuit în implementarea proceselor chimice cu plasmă cvasi-echilibru (vezi. / 6 /), adică la debitele în reactor de la 100 la 1000 m / s.
Esența metodei revendicate este ilustrată de un exemplu de implementare și imagini grafice. În Fig. 1 este o secțiune longitudinală schematică a unei instalații pentru realizarea metodei; 2 este un grafic al compoziției chimice a amestecului în funcție de timp.
Un exemplu. Aparatul pentru implementarea metodei cuprinde o arzătoare cu plasmă electrică cu arc 1 cu o sursă de energie, un bloc de duze a reactorului 2, un reactor cu flux rapid 3 cu o lungime de lucru L, un difuzor 4.
În general, metoda este implementată după cum urmează. Folosind plasmatron cunoscute (a se vedea. S. 1099/6 /), folosind hidrogen ca gaz de plasmă a fluxului de plasmă este generat cu o temperatură de 3500-4500 K. Fluxul de plasmă care constă în principal din atomi de H, iar gazul de hidrogen sulfurat este prelucrat, de exemplu, un amestec de H2 S / CO2. introdusă în reactor chimic cu plasmă și a fost agitat în condiții de turbulență ridicată la o presiune P = 5-50 kPa din reactor și debit viteze de 100-1000 m / s. Viteza este determinată prin calcul, în funcție de alți parametri de proces - Fluxul de gaz de plasmă, temperatura plasmei, conținutul de hidrogen sulfurat din gazul de proces, compoziția gazului de proces etc. Pentru a asigura presiunea redusă în zona de amestecare și retragerea produselor de reacție, fără utilizarea de mijloace coercitive (pompe etc.) în reactor pot fi aranjate amestec supersonic regim de curgere și ieșirea din reactor montat difuzor, reducând presiunea fluxului efluentului la presiunea atmosferică.
Raportul dintre volumul gazului formând plasma (hidrogen) și gazul conținând hidrogen sulfurat este ales în concordanță cu raportul (H / H2S) de intrare 1 (a se vedea (12)) și depinde de conținutul de hidrogen sulfurat din gazul procesat, adică raportul H2S la gazul inert chimic al CO2 și temperatura plasmei. Dacă conținutul de hidrogen sulfurat din gazul de proces este de 10% și temperatura plasmei este de 4500 K, raportul molar dintre consumul de hidrogen și debitul gazului conținând hidrogen sulfurat se situează în intervalul H2 / (H2S + CO2) = 0,05-0,06.
Ca rezultat al amestecării plasmei și gazul conținând hidrogen sulfurat începe să curgă în lanț reacție chimică care implică trei radicali: H, S, HS. Reacția are loc în două etape (figura 2). Într-un stadiu incipient, ca urmare a reacțiilor rapide apar descompunerea chimică aproape completă a H2 S și formarea produsului final H2. Apoi urmează etapa lentă de formare a produsului final S2. și pentru perioade de ordinul a 10 -3 pentru a finaliza descompunerea are loc pornind produsul H2 S în H2 și S2. Rezultatul este un flux de amestec de gaz cu o temperatură de 770 K, care conține ca produse utile, hidrogen molecular și molecular sulf H2 S2 și hidrogen sulfurat conținând H2 S. Când viteza amestecului de gaz de-a lungul reactorului egală cu 500 m / s, lungimea L a reactorului va fi 0, 5 m. Consumul de energie pentru conversia electrochimică a unui mol de H2S este de 350 kJ / mol, și sunt practic independentă de concentrația H2S în hidrogen sulfurat gazos. La ieșirea din reactor, produșii de reacție sunt răcite printr-o metodă cunoscută - zataplivaniem de curgere a amestecului de reactive jeturi rece lichid (de exemplu apă) sau într-un schimbător de căldură tubular (vezi pagina 1100/6 / ..). Din amestecul de gaz într-un mod cunoscut (vezi / 1), sulful elementar și hidrogenul molecular sunt recuperate în scopuri industriale. Acesta din urmă revine parțial la flacăra cu plasmă pentru reutilizare în proces.
Avantajele metodei revendicate.
1. Gradul de conversie a H2S este de 99,9%.
3. Debitul amestecului din reactor se situează în intervalul 100-1000 m / s, iar lungimea necesară a reactorului nu depășește 1 m, ceea ce face posibilă crearea unor instalații industriale compacte și foarte eficiente.
4. Metoda poate fi utilizată pentru purificarea metan și alte hidrocarburi din impuritatea hidrogen sulfurat, deoarece viteza de reacție a hidrogenului atomic cu hidrogen sulfurat viteză substanțial mai mare de interacțiune cu metan și alte hidrocarburi (vezi. Constantele de viteză Kondrat'ev VN reacțiilor în fază gazoasă // Manual. -M Science, 1971 (7).
5. La operarea torța cu plasmă, la un atom de hidrogen pur în comparație cu alte specii active chimic se realizează prin cea mai mare lungime a electrozilor (200 de ore sau mai mult) prin utilizarea catozilor termoionici tungsten (vezi. Catozii Gordeev VF Pustogarov AV arc termoionic. -M. Energoatomizdat, 1988/8).
literatură
1. Brevetul US Nr. 4.302.434, 423-573, 1981.
3. Cererea Franței, N 2620436, C 01 B 17/27, 1989.
4. Suris A.L. Termodinamica proceselor la temperaturi ridicate. Cartea de referință. - M. Metalurgie, 1985.
7. Kondratiev V.N. Constantele de viteză ale reacțiilor în fază gazoasă. Cartea de referință. - M. Nauka, 1971.
8. Gordeev V.F. Pustogarov A.V. Arc catodic arc. - M. Energoatomizdat, 1988.
FORMULARUL INVENȚIEI
Un procedeu de preparare a sulfului și hidrogenul din hidrogen sulfurat cuprinzând introducerea hidrogenului sulfurat gazos în plasmă și retragerea ulterioară a produselor de reacție din reactor, caracterizat prin aceea ca gazul de plasmă utilizând hidrogen molecular în starea separată termic, iar gazul conținînd hidrogen sulfurat este amestecat cu o plasmă într-un fast-reactor în afara electric descărcarea într-un proces chimic de plasmă non-echilibru.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: