Hidrojen sülfür kaynağı
Hidrojen sülfür, kanalizasyon arıtma sistemlerinde esas olarak aşağıdaki yönlerden gelir:Kimya tesislerinin ve ilaç tesislerinin çalışma ortamı: Bu endüstriyel alanlar genellikle hidrojen sülfit de dahil olmak üzere kükürt bileşikleri içeren atık su üretir.
Kanalizasyon arıtma tesisinin su girişi kaldırma pompası odası: Su girişi kaldırma pompası odasındaki organik atık su ve egzoz gazı genellikle büyük miktarda hidrojen sülfür içerir.
Birincil çökeltme tankı çamurunun anaerobik çürütme işlemi: Birincil çökeltme tankı çamurunun anaerobik çürütülmesi işlemi sırasında hidrojen sülfit gibi kokular da açığa çıkacaktır.
Çamur çürütme ve stabilizasyon işlemi: Çamurun çürütülmesi ve stabilizasyon işlemi sırasında üretilen amonyak, diğer bileşiklerle de reaksiyona girerek hidrojen sülfit üretebilir.
Ayrıca hidrojen sülfürün oluşumu organik kükürt ve inorganik kükürt ile yakından ilişkilidir. Organik kükürt, merkaptanlar, tiyoeterler vb. gibi karbon elementleri içeren bileşikleri içerir; inorganik kükürt esas olarak H2S, SO2, SO3 vb. gibi inorganik bileşikleri ifade eder. Organik kükürtün çıkarılması genellikle zordur, inorganik kükürtün çıkarılması ise nispeten kolaydır.
Hidrojen sülfürün giderilmesi için aktif karbon prensibi
Aktif karbon polar olmayan bir moleküldür ve hidrojen sülfürün uzaklaştırılması prensibi esas olarak oksijen indirgeme reaksiyonu yoluyla elde edilir. Spesifik reaksiyonlar aşağıdaki gibidir:H2S + O2 → S (katı) + H2O + H2
Ek olarak, emprenye edilmiş aktif karbon, özellikle potasyum hidroksit (KOH) veya sodyum hidroksit (NaOH) ile emprenye edilmiş aktif karbon, nötrleştirme reaksiyonunda hidrojen sülfürü etkili bir şekilde giderebilir. Reaksiyon formülü aşağıdaki gibidir:
H2S + 2KOH (tam miktar) → K2S + 2H2O
Aktif karbon adsorpsiyon verimliliğini etkileyen faktörler nelerdir?
Boyut, CTC, emprenye miktarı
Boyut: Aktif karbon parçacıklarının boyutu, arıtma sistemindeki akışını ve adsorpsiyon verimliliğini etkiler.CTC: CTC değeri ne kadar yüksek olursa, görünen spesifik yüzey alanı da o kadar büyük olur ve aktif karbonun adsorpsiyon verimliliği genellikle daha yüksek olur.
Emdirme miktarı: Emdirme miktarının ayarlanması, aktif karbonun adsorpsiyon performansını değiştirebilir ve uygun miktarda emprenye, hidrojen sülfürün uzaklaştırma verimliliğini artırabilir.
Bağıl nem
Bağıl nem arttıkça kükürt giderici üzerinde oluşan sıvı film kalınlaşır, gaz kütle transfer direnci artar, etkin difüzyon katsayısı bir miktar azalır ve penetrasyon eğrisinin eğimi azalır. Diğer taraftan deaktivasyon katsayısı azalır ve çalışma kükürt kapasitesi artar. Aktif karbon gözeneklerinde bir su filmi oluşturmak için daha az su yeterli olmadığından veya su filminin hacmi daha küçük olduğundan, reaksiyon için sağlanan aktif alanlar azalır.Uygun oksijen içeriği
Adsorbanın H2S'yi adsorbe etmesi için çalışma koşulları %2 oksijen içeriği, 95 derece sıcaklık ve 1000-2000 saat-1 uzay hızıdır. (Saatte 1000-2000 metreküp)Düşük oksijen içeriği altında adsorbanın adsorpsiyon kapasitesi yüksek değildir. Oksijen içeriği arttıkça adsorpsiyon kapasitesi artar. %3,5'e yükseltildikten sonra, oksijen içeriğinin arttırılmasının adsorpsiyon kapasitesi üzerindeki etkisi giderek azalmaktadır; 20 ile 70 derece arasında fiziksel adsorpsiyon baskındır. 70-95 derecede kimyasal adsorpsiyon baskındır. Fiziksel adsorpsiyon düşük sıcaklıklarda meydana gelir. Sıcaklık arttıkça fiziksel adsorpsiyon etkisi azalır, kimyasal adsorpsiyon etkisi giderek artar ve adsorpsiyon kapasitesi önce azalır, sonra artar; Hava hızı arttıkça adsorbanın adsorpsiyon kapasitesi azalır.
Gaz konsantrasyonunun hidrojen sülfit adsorpsiyonuna etkisi
Kütle konsantrasyonu yüksektir, makroskopik reaksiyon hızı hızlıdır ve ürün biriktirme hızı hızlıdır. Bu nedenle hızla doyuma yaklaşır ve bazı aktif alanlar tam olarak kullanılamaz. Aksine kütle konsantrasyonu düşük olduğunda reaksiyon nispeten yavaş ilerler. Ürün kükürdü kademeli olarak biriktirilir, böylece aktif alanlar tamamen kullanılır, dolayısıyla çalışma kükürt kapasitesi yüksektir.H2S'nin giderilmesinde en etkili aktif karbon türü hangisidir?
Sütun aktif karbon da hidrojen sülfürün giderilmesi için yaygın bir seçenektir. Sütun aktif karbon, yüksek spesifik yüzey alanına ve iyi adsorpsiyon performansına sahiptir ve kanalizasyondaki hidrojen sülfürün arıtılması için uygundur. Parametreleri genellikle aşağıdaki gibidir:
| Öğe | Aktif karbon peletleri |
| Boyut | 3 mm, 4 mm, 5 mm |
| Emprenye miktarı | 8-15% |
| CTC | ≥%50 |
Ancak emprenye edilmemiş pelet aktif karbon için H2S adsorpsiyon etkisi sınırlıdır. Müşterilerin çoğu KOH emdirilmiş aktif karbonu veya KI emdirilmiş karbonu seçecektir.
KOH emdirilmiş karbon
Güçlü baz kimyasal reaksiyonu H₂S'yi giderir. Potasyum sülfit oluşturmak için doğrudan H₂S ile reaksiyona girer: 2KOH + H₂S → K₂S + 2H₂O
Özellikleri:
• Oksijene bağımlı değildir.
• Reaksiyon hızlıdır.
• Kapasite KOH içeriğine göre belirlenir.
KI emdirilmiş karbon
KI katalizinin varlığında, havadaki oksijen H₂S'yi elementel kükürte oksitler:
H₂S + ½ O₂ → S + H₂O (katalizör KI)
Özellikleri:
• Oksijen gerektiren (≥2 stokiyometrik miktar)
• H₂S + organik kükürt (metantiyol, tiyoeter) işleyebilir.
• Reaksiyon karbon gözeneklerinde gerçekleşir ve kükürt gözenek duvarlarında birikir.
Maliyete göre sıklıkla KOH emprenyeli aktif karbon seçilir.
Müşteri Örneği: Yüksek H₂S Konsantrasyonu için Biyogaz Kükürt Giderme
Müşterilerimizden biri, ham biyogazdaki hidrojen sülfür (H₂S) konsantrasyonunun 4000 ila 8000 ppm arasında değiştiği bir biyogaz üretim tesisi işletiyor. Gereksinimleri, aşağı yöndeki ekipmanı korumak ve katı çevresel ve operasyonel standartları karşılamak için H₂S seviyesini 10 ppb'nin altına düşürmekti.
Gaz bileşimini ve müşterinin performans hedefini değerlendirdikten sonra tek kademeli aktif karbon sisteminin yeterli olmayacağını doğruladık. Aktif karbon tek başına bu kadar yüksek bir kükürt yükünü tek adımda kaldıramaz. Bunun yerine, adsorbanın verimli bir şekilde uzaklaştırılmasını ve uzun hizmet ömrünü sağlamak için iki aşamalı bir kükürt giderme işlemi önerdik.
Önerilen çözüm iki ardışık aşamayı içeriyordu:
Birinci Aşama: H₂S'nin çoğunluğunu 4000-8000 ppm'den çok daha düşük bir seviyeye indirmek için demir oksit veya çinko oksit kükürt giderme ortamı. Bu aşama kükürt yükünün büyük kısmını emer ve parlatma ortamının aşırı yüklenmesini önler.
İkinci Aşama: Parlatma katmanı olarak KI/KOH emdirilmiş aktif karbon. Bu özel katalitik karbon, kalan H₂S'yi verimli bir şekilde adsorbe edip oksitleyerek nihai çıkış konsantrasyonunun 10 ppb'nin altına ulaşmasını sağlar.
Müşteri, iki aşamalı sistemi uyguladıktan sonra istikrarlı bir performans, daha uzun ortam ömrü ve ekipmanları için güvenilir koruma elde etti. Sonuç, tüm operasyonel gereksinimleri karşılayan, uygun maliyetli ve teknik açıdan sağlam bir çözüm oldu.
