СПОСОБ ДЕСТРУКЦИИ ПОЛИСУЛЬФАНОВ В ТОВАРНОЙ СЕРЕ
METHOD OF DESTROYING POLYSULPHANES IN COMMERCIAL-GRADE SULPHUR

Изобретение относится к области органической химии, в частности к разложению полисульфанов в товарной сере, получаемой по методу Клауса, и может быть использовано в газоперерабатывающей промышленности для удаления полисульфанов из товарной серы и повышения ее качества.
Известен способ удаления полисульфанов из газовых потоков, содержащих сероводород, основанный на адсорбции полисульфанов на каталитически активном пористом материале (активированный уголь, молекулярные сита, оксид алюминия, силикагель, модернит) с последующим разложением до сероводорода и серы при температуре 130-162°С и давлении 1-5 бар [Патент WO 2008087125, 2008].
Недостатками данного способа является невозможность его применения для разложения полисульфанов в жидкой сере, достаточно высокая температура проведения процесса, значительный расход адсорбента, сложность утилизации отработанного адсорбента и невысокая экологичность процесса за счет сжигания отработанного катализатора.
Известен способ удаления полисульфанов из газопродуктовой смеси в процессе получения сероводорода из серы и водорода путем пропускания газового потока, содержащего от 400 до 1500 ppm, через многоступенчатую промывную систему, в которой газовый поток контактирует с водным или метанольным раствором щелочи (5-20% мас.) с образованием полисульфидов металлов при температуре 10-60°С и атмосферном давлении, а далее проходит стадию доочистки на адсорбентах (активированном угле или цеолите) [Патент WO 2004028963, 2004]. Степень удаления полисульфанов в сероводородсодержащем газе составляет 99,5%, при этом остаточное количество полисульфанов не превышает 10 ppm.
Недостатками указанного способа являются использование его только для разложения полисульфанов, содержащихся в газовой фазе, значительные расходы щелочи и метанола, высокие эксплуатационные расходы адсорбентов, трудоемкость процесса утилизации отработанных водно-, метанольно-щелочных растворов.
Прототип для предлагаемого способа не найден.
Техническая задача - создание нового способа деструкции полисульфанов в товарной сере, предусматривающего удаление полисульфанов из жидкой серы, получаемой по методу Клауса на стадии грануляции, путем обработки расплавленной серы водным раствором органического окислителя, регенерирующегося кислородом воздуха.
Технический результат - повышение качества товарной серы за счет одновременного удаления полисульфанов и растворенного в жидкой сере остаточного сероводорода, снижения температуры проведения процесса деструкции полисульфанов, исключения стадий обработки водным или метанольным растворами щелочи и доочистки на адсорбентах.
Он достигается тем, что в предлагаемом способе, включающим подачу расплава серы в водный раствор одноэлектронного окислителя - 3,5 ди-трет-бутил о-бензохинона в количестве 0,8% мас., процесс разложения полисульфанов проводят при температуре 70-90°С и регенерируют отработанный окислитель в токе воздуха. Степень конверсии полисульфанов достигает 60-80%.
Предлагаемый способ основывается на способности полисульфанов к окислительному разложению до серы в присутствии о-бензохинонов в водных средах. При этом окислитель преобразуется в гидрированную форму, которая в токе кислорода воздуха регенерируются до исходного о-бензохинона.
Способ деструкции полисульфанов включает обработку расплавленной серы водным раствором 3,5 ди-трет-бутил о-бензохинона в количестве 0,8% мас., проведение процесса окисления полисульфанов при температуре 70-90°С.
Способ осуществляется следующим образом.
Пример 1. Деструкция полисульфанов в товарной сере, получаемой на Астраханском ГПЗ, после процесса дегазации.
Расплавленную серу (массой 50 г), содержащую 280 ppm полисульфанов, пропускают через промывную систему (водный раствор окислителя - 3,5 ди-трет-бутил-о-бензохинона в количестве 0,8% мас.) при температуре 80°С и атмосферном давлении. Разложение полисульфанов происходит на стадии грануляции расплава серы в воде в течение 10 минут. Окислитель переходит в восстановленную дигидроформу (3,5 ди-трет-бутил-пирокатехин). Степень превращения окислителя определяют визуально по исчезновению характерного красно-коричневого окрашивания раствора. Отработанный окислитель подвергают регенерации путем подачи воздуха в раствор (время регенерации составляет 1 ч, степень регенерации 75%). Содержание полисульфанов в исходной (жидкой) сере и обработанной (гранулированной) сере определяют электрохимическим методом - циклической вольтамперометрией. Анализ исследуемой серы после процесса деструкции полисульфанов показал, что остаточное содержание полисульфанов составляет 75 ppm. Степень превращения полисульфанов в серу составляет 73,2%.
Пример 2. Деструкция полисульфанов в товарной сере, получаемой на Астраханском ГПЗ, до процесса дегазации.
В условиях примера 1 в присутствии описанного выше окислителя (3,5 ди-трет-бутил о-бензохинона в количестве 0,8% мас.) проводят деструкцию полисульфанов с содержанием 360 ppm при температуре 90°С и атмосферном давлении. Разложение полисульфанов происходит в течение 10 минут. Анализ исследуемой серы после процесса деструкции полисульфанов показал, что остаточное содержание полисульфанов составляет 80 ppm. Степень конверсии полисульфанов в серу составляет 77,7%.
В зависимости от концентрации полисульфанов в исходных пробах серы (150-600 ppm) время разложения полисульфанов можно варьировать в диапазоне 5-30 мин.
Из приведенных примеров видно, что проведение процесса деструкции полисульфанов предлагаемым способом позволяет удалять полисульфаны из расплава серы и исключить использование водных и метанольных растворов щелочи.
Положительный эффект предлагаемого способа заключается в эффективности одностадийного процесса удаления полисульфанов и остаточного сероводорода из расплава серы, интенсификации процесса за счет использования окислителя, способного регенерироваться кислородом воздуха, улучшении качества товарной серы и обеспечении безопасности ее транспортировки и хранения.
Указанные преимущества предлагаемого способа позволяют существенно улучшить технико-экономические показатели процесса дегазации на газоперерабатывающих производствах.