способ получения сульфида аммония

Формула изобретения

Способ получения сульфида аммония путем поглощения сероводорода водным раствором аммиака, отличающийся тем, что поглощение сероводорода проводят в одну стадию при молярном соотношении H₂S : NH₃ = 1 : 2,2 - 2,35.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способу получения сульфида аммония.

Известен способ получения сульфида аммония из аммиачной селитры (или сульфата аммония), гидросульфида натрия и водного аммиака. Суммарная обменная реакция протекает по уравнению:

NH₄NO₃ + NaHS + NH₄OH = (NH₄)₂S + NaNO₃ + H₂O (1)

Полученную смесь нагревают. При этом аммиак и сероводород испаряются из раствора и их затем улавливают водой. Процесс осуществляется в три стадии, периодически [М.С. Литвиненко, М.Б. Хват, 3.А. Гуревич. Получение сернистого аммония из сероводородного газа вакуум карбонатных очисток.//Кокс и химия. 1965, N8, с.61].

Недостатком известного способа является многостадийность, периодичность, необходимость утилизации нитратов, а также использование дорогостоящих сырьевых реагентов.

Известен способ получения сульфида аммония путем взаимодействия водного раствора аммиака с сероводородом с последующим донасыщением образующегося раствора сульфида аммония сероводородом до pH, равного 9,5 - 10,5 [авт. св. СССР N 414191, М. кл. C 01 С 1/20, БИ 5/74]. Процесс осуществляется в две стадии, по суммарному уравнению

H₂S_газ + 2NH_3р-р = (NH₄)₂S_р-р (2)

Данный способ наиболее близок по технической сущности к заявляемому и выбран в качестве прототипа.

Недостатком способа-прототипа является нестабильное качество сульфида аммония. Экспериментальным путем установлено, что при насыщении водного раствора аммиака сероводородом до pH, равного 9,7, в растворе сульфида аммония отсутствует свободный аммиак, что приводит к образованию побочного продукта - гидросульфида аммония

(NH₄)₂S + H₂S = 2NH₄HS (3)

Целью изобретения является осуществление процесса в одну стадию, а также стабилизация качества сульфида аммония.

Поставленная цель достигается в способе получения сульфида аммония путем поглощения сероводорода водным раствором аммиака в одну стадию (в одном аппарате) при молярном соотношении H₂S : NH₃ = 1:2,22,35.

Отличительным признаком заявляемого способа является - поглощение сероводорода водным раствором аммиака в одном аппарате, т.е. в одну стадию при молярном соотношении H₂S: NH₃ = 1:2,2-2,35.

Из источников патентной и научно-технической литературы нами не обнаружены технические решения, имеющие сходные признаки с заявляемыми отличиями, на основании чего делаем вывод о соответствии заявляемого технического решения критериям "новизна" и "существенные отличия".

При поддержании исходного молярного соотношения H₂S : NH₃ = 1:2,2-2,35 в процессе поглощения H₂S водным раствором аммиака процесс заканчивается в одной колонне, а образующийся сульфид аммония соответствует по качеству имеющейся научно-технической документации - ТУ У 322 -00190443 - 001 - 97. Аммоний сернистый технический.

Способ осуществляют следующим образом.

Сероводородсодержащий газ с объемной долей H₂S не менее 50% поступает по газопроводу в нижнюю часть абсорбционной колонны. Водный раствор аммиака с массовой долей NH (20-25)% подается насосом в кубовую часть колонны и далее - на орошение в верх колонны. Исходные реагенты дозируются автоматически в заданном молярном соотношении H₂S : NH₃= 1:2,2 - 2,35. При достижении массовой концентрации сульфида аммония в растворе не менее 250 г/дм³ и аммиака свободного не более 15 г/дм³ раствор сульфида аммония автоматически откачивается из колонны в продукционную емкость. Анализ продукта осуществляется химическими или приборными методами.

Пример 1.

Утилизируемый газ, содержащий 972,97 кг/час H₂S, подается в нижнюю часть абсорбционной колонны. Водный раствор аммиака с массовой долей NH₃ - 20,6%, содержащий 1070,27 кг/час 100%-го аммиака, подается насосом в кубовую часть колонны, и далее - на орошение - в верх колонны. Исходные количества реагентов соответствуют молярному соотношению H₂S:NH₃= 1:2,2. В результате поглощения сероводорода водным раствором аммиака образуется 6042,04 кг/час раствора сульфида аммиака с массовой концентрацией (NH₄)₂S 306 г/дм³.

Пример 2.

Утилизируемый газ, содержащий 972,97 кг/час H₂S, подается в нижнюю часть абсорбционной колонны. Водный раствор аммиака с массовой долей NH₃ - 20,6%, содержащий 1143,24 кг/час 100%-го аммиака, подается насосом в кубовую часть колонны и далее - на орошение - в верх колонны. Исходные количества реагентов соответствуют молярному соотношению H₂S:NH₃= 1:2,35. В результате поглощения сероводорода водным раствором аммиака образуется 6388,95 кг/час раствора сульфида аммония с массовой концентрацией (NH₄)₂S - 289,3 г/дм³ и NH₃ - 14,0 г/дм³.

Пример 3.

Утилизируемый газ, содержащий 972,97 кг/час H₂S, подается в нижнюю часть абсорбционной колонны. Водный раствор аммиака с массовой долей NH₃ - 20,6%, содержащий 1264,86 кг/час 100%-го аммиака, подается насосом в кубовую часть колонны и далее на орошение в верх колонны. Исходные количества реагентов соответствуют молярному соотношению H₂S: NH₃= 1: 2,6. В результате поглощения сероводорода водным раствором аммиака образуется 6967,13 кг/час раствора сульфида аммония с массовой концентрацией 265 г/дм³ и NH₃ свободного - 30,7 г/дм³.

Имеет место повышенный расход аммиака. Содержание аммиака в сульфиде аммония не соответствует ТУ У 322-00190443-001-97. По ТУ NH₃ - не более 15 г/дм³.

Пример 4.

Утилизируемый газ, содержащий 972,97 кг/час H₂S, подается в нижнюю часть абсорбционной колонны. Водный раствор аммиака с массовой долей NH₃ - 20,6%, содержащий 1021,6 кг/час 100%-го NH₃, подается насосом в кубовую часть колонны и далее - на орошение - в верх колонны. Исходные количества соответствуют молярному соотношению H₂S:NH₃ = 1:2,1. В результате поглощения сероводорода водным раствором аммиака образуется 5810,67 кг/дм³ (NH₄)₂S NH₄HS - 12,7 г/дм³; NH₃ своб. отсутствует. Полученный продукт не соответствует техническим условиям. Из-за недостатка аммиака протекает побочная реакция:

(NH₄)₂S + H₂S - 2NH₄HS, т.е. с сероводородом взаимодействует не аммиак, а образовавшийся сульфид аммония, в результате чего целевой продукт загрязнен продуктом побочной реакции.

Таким образом, поддержание экспериментально установленного молярного соотношения H₂S : NH₃ = 1:2,2-2,35 позволяет получить стабильное качество сульфида аммония при проведении процесса в одну стадию.