بررسی تجربی جذب سولفید هیدروژن در یک برج جذب بستر متحرک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

چکیده

در این مقاله حذف سولفید هیدروژن (H2S) از یک جریان گازی توسط محلول کیلات آهن در یک برج جذب بستر متحرک مورد مطالعه قرار گرفته است. آزمایش‌هایی در شرایط عملیاتی گوناگون صورت پذیرفته است. دبی گاز درمحدوده lit/min 28-22، دبی محلول کیلات آهن درمحدوده lit/min 5/0-2/0 و غلظت سولفید هیدروژن (H2S) در محدوده ppm 4000-3000 متغیر بوده و دو ارتفاع استاتیکی بستر،13و cm 23، و دو آکنه با قطرهای 2 و 5cm/2 مورد بررسی قرارگرفته‌اند. نتایج حاصله بیانگر آن است که میزان جذب گاز سولفید هیدروژن با افزایش ارتفاع استاتیکی بستر، افزایش می‌یابد، زیرا با افزایش ارتفاع استاتیکی بستر، سطح تماس و زمان تماس فازهای گاز و مایع افزایش می‌یابد. همچنین با افزایش دبی محلول کیلات آهن به‌دلیل در دسترس قرارگرفتن مول‌های بیشتری از فریک (Fe+3) برای واکنش، میزان جذب افزایش می‌یابد. البته افت فشار نیز با افزایش پارامترهای مذکور افزایش می‌یابد، بنابراین میزان افزایش این پارامترها با محدودیت مواجه می‌باشد. بررسی سایر پارامترها نشان داد که در شرایط عملیاتی یکسان، افزایش عواملی مانند قطر آکنه‌ها، غلظت سولفید هیدروژن و دبی گاز، به‌دلیل کاهش سطح تماس بین فازها، نسبت مولی Fe3+ / H2S و زمان اقامت، موجب کاهش میزان سولفید هیدروژن می‌گردد. تعیین محدوده مناسب نسبت دبی مایع به دبی گاز (L/G) از ملزومات اساسی جهت طراحی برج جذب بستر متحرک می‌باشد. لذا با توجه به نتایج اخذ شده، این نسبت بسته به غلظت گاز سولفید هیدروژن خوراک و قطر آکنه مورد استفاده در محدوده lit/m3 21-8 تعیین گردید

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental Study of Hydrogen Sulfide Absorption in a Mobile Bed Scrubber

چکیده [English]

This work presents an investigation of a mobile bed scrubber in removal of hydrogen sulfide from a typical flue gas by aqueous ferric chelate solution. The experiments were conducted at different operating conditions (gas flow rate: 22-28 lit/min, ferric chelate flow rate: 0.2-0.5 lit/min, hydrogen sulfide concentration: 300-4000 ppm, static bed height: 13, 23 cm and packing diameter: 2, 2.5 cm). The results show that the H2S absorption rate increases by increasing static bed height. This is because the contact time and surface area between gas and liquid phases increase by increasing the static bed height. Also, H2S absorption rate increases by increasing ferric chelate solution flow rate due to the greater number of ferric ion (Fe3+) moles available for reaction. The pressure drop also increases by increasing static bed height and catalyst solution flow rate. Therefore, these parameters have to be increased in a restricted range. Under investigated conditions, the results show that by increasing the packing sizes (diameter), H2S concentration and flue gas flow rate, the H2S concentration increases in the product gas. This is due to decreasing the contact surface area, Fe3+ to H2S molar ratio and residence time, respectively. The liquid to gas flow rate (L/G) ratio is one of the major parameters affecting the design of mobile bed scrubber. In this work, considering the obtained experimental data, this parameter is determined in the range of 8-21 lit/m3 depending on the H2S concentrations range in flue gas and packing diameter.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mobile Bed Scrubber
  • Hydrogen Sulfide
  • Iron Chelate
  • Sulfiran
منابع

[1] Khattaty M.R., Forsat Kh., Hashemi R. & Manafi Varkiani H., Process for removing sulfur particles from an aqueous catalyst solution and removing hydrogen sulfide and recovering sulfur from a gas stream, U.S. Patent: 7,419,652 B2, 2008.

[2] McMichale W.J., Fan L.S. & Wen C.Y., “Analysis of sulfur dioxide wet limestone scrubbing data from pilot plant spray and TCA scrubbers”, Ind. Eng. Chem., Process Des. Dev., Vol. 15, No. 3, pp. 459- 467, 1976.

[3] Shi Y., Littlejohn D., Kettler P.B. & Chang S.G., “Removal of nitric oxide from flue gas with iron thiochelate aqueous solution in a contact absorber”, Env. Prog., Vol. 15, Issue 3, pp. 153-158, 2006.

[4] Nagl G.J., Multi- bed mass transfer column with mobile packing, U.S. Patent: 5296205, 1994.

[5]. Zahedi G., Jahanmiri A., Elkamal A. & Lohi A., “Mathematical modeling, Simulation, and experimental verification of CO2 removal in a turbulent contact absorber”, Chem. Eng. Technol., Vol. 29, No. 8, pp. 916-922, 2006.

[6] Muroyama K. & Fan L.S., “Fundamentals of gas-liquid-solid fluidization”, AIChE Journal, Vol. 31, No. 1, pp. 1-34, 1985.

[7] Gimenes M.L. & Handley D., “A model for particle collection in a turbulent bed contactor”, Trans IChemE, Vol. 76(A), pp. 855-863, 1998.

[8] Bruce A.E.R., Sai P.S.T. & Krishnaiah K., “Liquid holdup in turbulent bed contactor”, Chem. Eng. J., Vol. 99, pp. 203- 212, 2004.

[9] Elenkov D. & Kossev A., “Mass transfer in the liquid phase in apparatus with mobile packing”, Theo. Found. Chem. Eng., Vol. 4, pp. 100-105, 1970.

[10] Kossev A. & Elenkov D., “Mass transfer in the gas phase in apparatus with a mobile packing”, Theo. Found. Chem. Eng., Vol. 7, pp. 795-799, 1973.

[11] Lyashuk A. & Berengarten M.G., “Hydrodynamic characteristics of an absorber with a movable packing”, Chem. Petr. Eng., Vol. 37, No. 3-4, pp. 125-130, 2001.

[12] Laszuk A., “Industrial use of vessels with a three-phase fluidized bed”, Chem. Petr. Eng., Vol. 40, No. 11-12, pp. 705-709, 2004.

[13] Uchida S., Chang C.S. & Wen C.Y., “Mechanics of a turbulent contact absorber”, Can. J. Chem. Eng., Vol. 55, Issue 4, pp. 392-396, 2009.