В производстве вискозы, т. е. при изготовлении искусственного шелка и текстильных волокон, целлофана, штапельного волокна, алкалицеллюлоза превращается с помощью сероуглерода в ксантогенаты. В щелочном растворе вискозные ксанто — генаты подвергаются прядению и пряжа выпускается в кислотные ванны. При этом сероуглерод в значительной степени восстанавливается, однако небольшое количество сероуглерода омыляется до сероводорода. Несмотря на капсулирование и иные меры отходящие газы содержат 60—2000 мг/м3 H2S и 300—8000 мг/м3 CS2, причем при обработке шелка, благодаря техническим особенностям производства, выбрасываются меньшие концентрации, чем в других вискозных предприятиях. Поэтому для соблюдения предельно допустимых концентраций приходится отсасывать большие объемы воздуха, которые содержат смесь сероводорода и сероуглерода.
Сероуглерод можно эффективно удалить посредством обычной рекуперации растворителя на тонкопористом активном угле, тогда как сероводород практически не адсорбируется. Поэтому для удаления сероводорода использовали растворы едкого натра и соды. В 60-х годах были разработаны два процесса катализа на активном угле, в которых сероводород окисляется в присутствии катализатора до элементарной серы. Эти процессы вкратце описаны ниже.
Процесс «Сульфосорбон» [17]. Насыщенный сероводородом н сероуглеродом отходящий воздух пропускают через адсорбер С двумя слоями различных активных углей. Вначале воздух поступает в нижний слой, состоящий из пропитанного иодом широкопористого активного угля, на котором происходит окисление сероводорода до элементарной серы. Остаточное содержание сероводорода после этой стадии менее 1 мг/м3. Над этим слоем располагается слой тонкопористого рекуперационного угля, который удаляет сероуглерод из потока до остаточных концентраций ниже 50 мг/м3.
После продувки защитным газом с низким содержанием кислорода, например дымовым газом с содержанием кислорода менее 1 %, этот угольный слой можно регенерировать водяным паром и извлечь сероуглерод. Уголь можно снова использовать в процессе адсорбции без промежуточной осушки, так как очищаемый воздух достаточно сильно нагревается благодаря значительному аккумулированию теплоты большим адсорбером.
Нижний слой угля, в котором происходит окисление H2S до элементарной серы, регенерируется значительно реже верхнего слоя. С этой целью производится экстрагирование сероуглеродом нижнего адсорбирующего слоя, насыщенного серой до 100% (масс.). После его. выпаривания получают очень чистую элементарную серу. Поскольку в иодсодержащем активном угле образуются также следовые количества серной кислоты вследствие продолжающегося окисления сероводорода, нижний слой следует время от времени промывать водой, чтобы предотвратить блокирование поверхности угля-катализатора. При этом теряется некоторое количество иода, поэтому через определенные интервалы уголь нижнего слоя приходится дополнительно пропитывать, что можно сделать без выгрузки угольной шихты из адсорбера.
В процессе «Сульфосорбон» на 1 т рекуперированного сероуглерода расходуется 10 т водяного пара, 150 м3 холодной воды, 700 кВт-ч электроэнергии, 2 кг активного угля и 0,5 кг иода. Наиболее крупная из современных установок «Сульфосорбон» для очистки отходящего воздуха имеет производительность 400 000 м3/ч. На рис. 6.18 показана установка средних размеров производительностью 50 000 м3/ч.
Процесс «Тиокарб» [18].В этом процессе сероводород окисляется до серы в присутствии аммиака на активном угле, отмытом минеральной кислотой, поскольку примеси тяжелых металлов, особенно железа, ускоряют процесс окисления, способствуя образованию серной кислоты. Неизбежно образующиеся следы серной кислоты нейтрализуются сульфатом аммония и Удаляются периодической отмывкой водой. Удаление элементарной серы из активного угля производится, как и в процессе ^Сульфосорбон», экстрагированием сероуглеродом. Еще присутствующий после стадии окисления сероуглерод адсорбируется 80 втором слое активного угля и удаляется отпариванием.
Рис. 6.18. Установка «Сульфосорбон» (фотография Lurgi). |
На 1 т сероуглерода расходуется около 10 т водяного пара, 150 м3 холодной воды, 700 кВт-ч электроэнергии, 2 кг активного угля и 10 кг газообразного аммиака.