Fuente de sulfuro de hidrógeno
El sulfuro de hidrógeno proviene principalmente de los siguientes aspectos en los sistemas de tratamiento de aguas residuales:Entorno de trabajo de plantas químicas y farmacéuticas: estos sitios industriales a menudo producen aguas residuales que contienen compuestos de azufre, incluido el sulfuro de hidrógeno.
Sala de bombas elevadoras de entrada de agua de la planta de tratamiento de aguas residuales: las aguas residuales orgánicas y los gases de escape en la sala de bombas elevadoras de entrada de agua a menudo contienen una gran cantidad de sulfuro de hidrógeno.
Proceso de digestión anaeróbica de los lodos del tanque de sedimentación primaria: Durante el proceso de digestión anaeróbica de los lodos del tanque de sedimentación primaria, también se liberarán olores como el de sulfuro de hidrógeno.
Proceso de digestión y estabilización de lodos: el amoníaco producido durante el proceso de digestión y estabilización de lodos también puede reaccionar con otros compuestos para producir sulfuro de hidrógeno.
Además, la formación de sulfuro de hidrógeno está estrechamente relacionada con el azufre orgánico y el azufre inorgánico. El azufre orgánico incluye compuestos que contienen elementos de carbono, como mercaptanos, tioéteres, etc.; mientras que el azufre inorgánico se refiere principalmente a compuestos inorgánicos como H2S, SO2, SO3, etc. El azufre orgánico es generalmente difícil de eliminar, mientras que el azufre inorgánico es relativamente fácil de eliminar.
El principio del carbón activado para la eliminación de sulfuro de hidrógeno.
El carbón activado es una molécula no polar y su principio de eliminación del sulfuro de hidrógeno se logra principalmente mediante una reacción de reducción de oxígeno. Las reacciones específicas son las siguientes:H2S + O2 → S (sólido) + H2O + H2
Además, el carbón activado impregnado, especialmente el carbón activado impregnado con hidróxido de potasio (KOH) o hidróxido de sodio (NaOH), también puede eliminar eficazmente el sulfuro de hidrógeno en la reacción de neutralización. La fórmula de la reacción es la siguiente:
H2S + 2KOH (cantidad total) → K2S + 2H2O
¿Cuáles son los factores que afectan la eficiencia de adsorción del carbón activado?
Tamaño, CTC, cantidad de impregnación
Tamaño: El tamaño de las partículas de carbón activado afecta su flujo en el sistema de tratamiento y su eficiencia de adsorción.CTC: cuanto mayor sea el valor de CTC, mayor será la superficie específica aparente y la eficiencia de adsorción del carbón activado generalmente será mayor.
Cantidad de impregnación: ajustar la cantidad de impregnación puede cambiar el rendimiento de adsorción del carbón activado, y una cantidad adecuada de impregnación puede mejorar la eficiencia de eliminación del sulfuro de hidrógeno.
Humedad relativa
A medida que aumenta la humedad relativa, la película líquida formada sobre el desulfurizador se vuelve más espesa, la resistencia a la transferencia de masa del gas aumenta, el coeficiente de difusión efectiva disminuye ligeramente y la pendiente de la curva de penetración disminuye. Por otro lado, el coeficiente de desactivación disminuye y la capacidad de trabajo del azufre aumenta. Debido a que menos agua no es suficiente para formar una película de agua en los poros del carbón activado, o el volumen de la película de agua es menor, los sitios activos proporcionados para la reacción se reducen.El contenido de oxígeno adecuado.
Las condiciones operativas para que el adsorbente absorba H2S son un contenido de oxígeno del 2%, una temperatura de 95 grados y una velocidad espacial de 1000-2000h-1. (1000-2000 metros cúbicos por hora)Con un bajo contenido de oxígeno, la capacidad de adsorción del adsorbente no es alta. A medida que aumenta el contenido de oxígeno, aumenta la capacidad de adsorción. Después de aumentar al 3,5%, aumentar el contenido de oxígeno tiene cada vez menos impacto en la capacidad de adsorción; La adsorción física es dominante entre 20 y 70 grados. , la adsorción química es dominante entre 70 y 95 grados. La adsorción física ocurre a bajas temperaturas. A medida que aumenta la temperatura, el efecto de adsorción física disminuye, el efecto de adsorción química aumenta gradualmente y la capacidad de adsorción primero disminuye y luego aumenta; A medida que aumenta la velocidad del aire, la capacidad de adsorción del adsorbente disminuye.
Efecto de la concentración de gas sobre la adsorción de sulfuro de hidrógeno.
La concentración de masa es alta, la velocidad de reacción macroscópica es rápida y la velocidad de deposición del producto es rápida. Por lo tanto, se acerca rápidamente a la saturación, de modo que algunos sitios activos no se utilizan por completo. Por el contrario, cuando la concentración másica es baja, la reacción avanza relativamente lentamente. El azufre producto se deposita gradualmente, de modo que los sitios activos se utilizan por completo, por lo que la capacidad de trabajo del azufre es alta.¿Qué tipo de carbón activado es más eficaz para eliminar H2S?
El carbón activado de pilar también es una opción común para la eliminación de sulfuro de hidrógeno. El carbón activado de pilar tiene una superficie específica alta y un buen rendimiento de adsorción, y es adecuado para tratar el sulfuro de hidrógeno en aguas residuales. Sus parámetros suelen ser los siguientes:
| Artículo | Pellets de carbón activado |
| Tamaño | 3mm, 4mm, 5mm |
| Cantidad de impregnación | 8-15% |
| CTC | ≥50% |
Pero para el carbón activado en pellets no impregnado, el efecto de adsorción de H2S es limitado. La mayoría de los clientes elegirán carbón activado impregnado con KOH o carbón impregnado con KI.
Carbón impregnado con KOH
La reacción química de base fuerte elimina el H₂S. Reacciona directamente con H₂S para formar sulfuro de potasio: 2KOH + H₂S → K₂S + 2H₂O
Sus características:
• No depende del oxígeno.
• La reacción es rápida.
• La capacidad está determinada por el contenido de KOH.
Carbón impregnado con KI
En presencia de catálisis de KI, el oxígeno del aire oxida el H₂S a azufre elemental:
H₂S + ½ O₂ → S + H₂O (catalizador KI)
Sus características:
• Requerir oxígeno (≥2 cantidades estequiométricas)
• Puede procesar H₂S + azufre orgánico (metanotiol, tioéter)
• La reacción tiene lugar en los poros del carbono, depositándose azufre en las paredes de los poros.
Según el coste, a menudo se elige carbón activado impregnado con KOH.
Caso de cliente: Desulfuración de biogás para altas concentraciones de H₂S
Uno de nuestros clientes opera una instalación de producción de biogás donde la concentración de sulfuro de hidrógeno (H₂S) en el biogás crudo oscila entre 4000 y 8000 ppm. Su requisito era reducir el nivel de H₂S a menos de 10 ppb para proteger los equipos posteriores y cumplir con estrictos estándares ambientales y operativos.
Después de evaluar la composición del gas y el objetivo de rendimiento del cliente, confirmamos que un sistema de carbón activado de una sola etapa no sería suficiente. El carbón activado por sí solo no puede manejar una carga tan alta de azufre en un solo paso. En su lugar, recomendamos un proceso de desulfuración de dos etapas para garantizar una eliminación eficiente y una larga vida útil del adsorbente.
La solución recomendada incluyó dos etapas secuenciales:
Primera etapa: Medios de desulfuración de óxido de hierro u óxido de zinc para eliminar la mayor parte del H₂S desde 4000 a 8000 ppm hasta un nivel mucho más bajo. Esta etapa absorbe la mayor parte de la carga de azufre y evita la sobrecarga de los medios de pulido.
Segunda etapa: Carbón activado impregnado con KI/KOH como capa de pulido. Este carbón catalítico especializado adsorbe y oxida eficientemente el H₂S restante, lo que permite que la concentración de salida final alcance menos de 10 ppb.
Después de implementar el sistema de dos etapas, el cliente logró un rendimiento estable, una vida útil más larga y una protección confiable para su equipo. El resultado fue una solución rentable y técnicamente sólida que cumplía con todos los requisitos operativos.
