Кимёвий технология Ўзбекистон республикаси олий ва ўрта махсус талим вазирлиги н. Каттаев, М. Мухаммадиев, Х. Мирзохидов

6.2 Водород сульфиддан олтингугурт ишлаб чиқариш

Олтингугурт яна H₂S ни чала оксидлаш йўли билан ҳам олинади. Бу усулда олтингугурт олиш Франция, Россия ва Ўзбекистонда кенг тарқалган.

Водород сульфиддан олтингугурт ишлаб чиқариш. Айрим газ конларидан чиқадиган табиий газ таркибида маълум миқдорда (Оренбург, Астрахан газларида 6-29% гача, Муборак газларида 5% гача H₂S бўлади) водород сульфид гази бўлади. Водрод сульфид заҳарли бўлгани учун бундай газлардан фойдаланиб бўлмайди. Табиий газ таркибидан H₂S ни ажратиб олинса, сўнгра, тозаланган газдан фойдаланиш мумкин. Табиий водород сульфидли газларни H₂S дан газ олтингугурти олиш технологияси анча такомиллашган бўлиб, шу усулга асосланган йирик газ олтингугурти заводи Муборак шаҳрида 1974 йилда қурилиб ишга туширилди. У завод йилига 500 минг.т.олтингугурт ишлаб чиқармоқда. Водород мульфидли табиий газлар махсус қурилмалар ёрдамида моно- ва диэтаноламин билан абсорбциялаб тозаланади.
Газ обсорбент эритмаси (18,25%ли) билан тўқнашганда қуйидаги кимёвий реакциялар кетади:

Бунда, - гуруҳидир.

Абсорбцияланган газлар 120-125⁰С ҳароратда тўлиқ десорбциялаб ажратиб олинади. Олинган дан олтингугурт ажратиб олинади. Водород сульфиддан олтингугурт олиш жараёни. ни ҳаво кислороди билан чала оксидлашга Клаус усулига асосланган бўлиб, икки босқичдан термик ва катталитик босқичлардан иборатдир.

Термик босқичдан юқори ҳароратда ёқилади, катталиктик босқичда эса чала оксидланади, бу реакцияни умумий ҳолда қуйидагича ёзиш мумкин:
(1)
n – олтингугурт атомлари сони, у реакция ҳароратсига боғлиқ (2тадан 8 тагача). Бу реакция (1) икки босқичда боради.
Биринчи босқичда реакция печига келган H₂S нинг учдан бир қисми гача оксидланишига етадиган миқдорда ҳаво билан аралаштириб ёқилади:
(2)
Бир вақтнинг ўзида оксидланмай қолган учдан икки қисми (2) реакцияда ҳосил бўлган билан бирикиб олтингугуртга айланади:
(3)
Х n-нинг сонига қараб 11,25 дан 35 минг ккал/кмольгача бўлади. Бу (3) реакцияда S ни конверцияси 55% га яқин бўлади.
Иккинчи босқичда юқоридаги реакциялар натижасида олинган газлар аралашмаси конденсаторларда совитилиб S конденцатланиб ажратиб олинади. Қолган газлар қизидирилади ва иккинчи катталитик босқич бўйича (3) реакция давом эттирилади. Ҳосил бўлган S конденсаторларда ажратиб олинади. H₂S нинг конверсияси 92%гача боради. Қолган қисми ёқилиб, тутун чиқариш мўрилари орқали атмосферага чиқарилиб юборилади.
Нордон газлар таркибида дан ташқари қўшимча сифатида СО₂, углеводородлар бўлади. Бу қўшимчалар ёқиш бўлмасида қуйидаги реакция бўйича маҳсулотлар ҳосил қилади:
(4)
(5)
Ҳосил бўлган углерод сульфоксид ва углерод сульфидлар гидролизга учрайди.
(6)
(7)
Бу реакциялар натижасида ҳосил бўлган (3) реакция бўйича олтингугуртга айлантирилиши мумкин.
Олтингугурт ишлаб чиқаришнинг Клаус қурилмасининг технологик схемаси 54-расмда берилган. Клаус қурилмаси икки хил: термик ва каталитик босқичлардан иборат. Каттализатор сифатида бокситлардан фойдаланилади. Табиий боксит асосан алюминий гидроксиди ва темир оксидларидан иборат. Унинг таркибида SO₂, TiO₂, CaO, MgO, MnO, P₂O₅ ва бошқалар ҳам бўлади. Ҳозирги кунда боксит ўрнига активланган алюминий оксиди (Al₂O₃) кенг қўлланмоқда. Термик боскичда газ ёкиш бўлимига боришдан олдин суюклик томчилардан ажратиб тозалаш учун киритиш сепаратори с-1 оркали ўтказилади. Нордон газлардаги (H₂S: SO₃) водород сулфиднинг концентрациясини назорат килиш учун , газ сепаратордар С-1 чикаётган жойда оқимли газоанализатор ўрнатилади .
Газларни ёнишини таъминлаш учун ёқиш бўлимига насос ёрдамида босим билан хаво юборилади. Ҳаво филтр ва қиздиргич орали ўтади. Ҳавони қиздиришдан мақсад H₂S нинг ғайри ихтиёртй ёниб кетишини, ҳамда газ қувурларини коррозияланишини олдини олишдир ,чунки H₂S ёнганда SO₃ ҳосил бўлиши хам мумкин ва у сув буғлари иштирокида паст ҳароратда сулфат кислотасига айланади.
Ҳавонинг сарфланишини фойдаланиш қозонидан (ФҚ) чиқаётганда нордон газлар миқдори (H₂S:SO₂)нинг нисбатига боғлиқ ҳолда тўғрилаб турилади. Газлар печ-реактордан (ПР) ўтгач ёниш махсулотлари фойдаланиш қозонининг қувурлари мажмуиларидан ўтиб 5000С гача совийди. Бунда олтингугурт буғлари қисман конденсатланади. Олинган олтингугурт махсус эшикча орқали аппаратдан чикариб олинади. Фойдаланиш қозонидан эса юқори босимли буғ (ρ=2.1 МПа) олинади. Фойдаланиш қозонидан чиққан ёниш махсулотлари каталитик реактор конверторга Р-1 ўтади, у ерда H₂S, SO₃ лар гидролизга учрайди.
Конверторда борадиган реакция экзотермик бўлганидан катализатор юзасида ҳарорат тахминан 30-600Сгача кўтарилади. Бу ҳолат олтингугуртнинг суюқ чўкмасини ҳосил бўлишига тўскинлик қилади, акс ҳолда катализатор юзасига тушиб унинг активлигини камайтирган бўларди. Конвертордаги бундай ҳарорат қўшимча реакция маҳсулотларини (СОS ва СS2) парчал анишини ҳам таъминлайди. Газнинг асосий қисми 90 %га яқини реактордан совутиш учун конденсаторга Х-1 қувурлари оралиғига ўтади сўнгра Р-2 ўтади. Конденсатор Х-1 дан қувурлараро бўшлиқда сувнинг буғланиши натижасида иссиқлик олиниб турилади ва бунда паст босимли (ρ=0.4 МПа) буғ олинади. Газнинг Х-1 да совутишидан олтингугурт конденцатланади. Суюқ олтингугурт махсус эшикчадан чиқариб олинади ва газсизлантириш бўлимига юборилади. Газни тахминан 10 %и конденсатор Х-1 га кирмай, шу конденсатордан чиққан анча совуган газ билан қўшилади. Аралашманинг ҳарорати реакторга Р-1 киришдан олдин 2250С га яқин бўлади. Реакторларда Р-1, Р-2, Р-3 Ҳароратни ( ишга тушириш даврида ва олтингугурт ёнганда) ҳароратни тўғрилаб туриш учун уларга паст босимли буғ ва азот юбориш кўзда тутилган. Аппаратлар нормал кетганда Х-2 дан чиққанда 191 ва Р-1 дан чиққанда газлар ҳарорати тегишлича 3120С бўлади. Х-2 ппаратида иссиқлик унинг қувурлари оралиғида сувнинг буғланиб паст босимли буғ ҳосил бўлиши ҳисобига олиниб турилади газлар Р-2 Х-2 га, ундан Р-3 ва ниҳоят Р-3 данчиқгач совутиш учун Х-3 конденцаторига боради,у ердан 1300С ҳарорат билан чиқиб тозалашга юборилади.
Чиқиб кетувчи газларда H₂S, ва SO₂ нинг концентрациясини назорат қилиш учун Х-3 дан чиқиш жойида газо анализаторлар ўрнатилади чиқиб кетувчи газлар билан суюқ олтингугурнинг олиб кетилишини олдини олиш учун унинг йўлига коагулятор қўйилади.Коагуляторда олтингугуртнинг қотиб колишини олдини олиш учун унга вақт вақти билан сув буғи юбориб турилади.
Конденсаторлардан чиқариб олинадиган олтингугурт оқими таркибида 0.02-0.03 % (масса бўйича ) водород сулфид сақлайди. Олтингугурт газсизлантирилгандан сўнг водород сулфид концетрацияси унда 0.0001% гача камаяди Агар суюқ олтингугурт таркибида эриган H₂S ни чиқариб юборилмаса у портлаши ҳамда заҳарланиши мумкин. Шунинг учун ҳам у газсизлантирилади. Олинган тайёр тоза олтингугурт икки агрегат ҳолатда суюқ ва қаттиқ кристалл ҳолатларда ишлаб чиқарилади.
Олтингугуртни газсизлантириш (унинг таркибидаги эриган газларни чиқариб юбориш) махсус блокда олтингугуртли усти ёпиқ чуқурда (ўрада) амалга оширилади. Бунинг учун олтингугуртли чуқурда суюқ олтингугурти сачратувчи иккита насос ўрнатилган бўлиб, насос олтингугуртни пуркаб сачратади. Натижада H₂S осон ажралиб чиқади ва чуқурнинг тепасидан махсус газ чиқувчи қувур орқали мўриларга бориб атмосферага чиқиб кетади. Клаус усулида олтингугурт ишлаб чикарилганда 8% гача H₂S конверцияга учрамай колади. Уни 20% ли диэтаноламин эритмаси оркали утказиб, кисман ушлаб калинади , колган кисми муриларда ёкиб атмосферага чикариб юборилади. Бу эса атмосфера хавосини бир мунча ифлосланишига олиб келади.
Кейинги йилларда атмосферага чикариб ююориладиган газлар таркибидаги H₂S ни ушлаб колишнинг самарали усуллари кашф килинган. Масалан АКШда ишлаб чикарилган «сульфокс -жараён» усулини олайлик. Бу усулда H₂S ,айланиб «циркулясияланиб» турувчи аммиак эритмаси билан ушлаб колинади, хосил бўлган аммонийгидросульфиди киздирилиб, хаво билан аралаштирилиб сульфидларни олтингугуртга айлантирувчи катализатор оркалт утказиб турилади.
NH₄HS + 0.5 O₂ = S +H₂O + NH₃
Бу усул газлар таркибидаги H₂S микдорини 100 дан то 0,1 мг\м­³ гача камайтиради ҳамда чикинди газдан олтингугурт олиш имконини беради. Бу усул Клаус уулидан нисбатан иктисодий жихатдан 1,5 марта фойдали хисобланади. «сульфокс - жараён » усулини газдан олтингугурт ишлаб чикариш заводларида куллаш хам иктисодий хам экологик жихатдан фойдали хисобланади.