Двоступенева очистка коксового газу від сірководню вакуум-карбонатним методом

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Аналітична частина

1.1 Склад і ресурси сірчистих з'єднань коксового газу

Кількість і склад сірчистих з'єднань, що утворюються при коксуванні, залежать від якості вугілля і температурного режиму процесу. Середній зміст сірки в донецькому коксівному вугіллі складає 2-3%, в ковалях 0,5-0.6%, в карагандинських 0,8-1,1%, в кизеловских 5-6%, в печорських 0,7%.0 Вона підрозділяється на піритову, сульфатну і органічну. Основна кількість сірки у вугіллі розподіляється між піритовою і органічною. Сульфатна сірка (переважно у вигляді сірчанокислого кальцію) є присутнім в невеликих кількостях. В процесі коксування пірит, сульфати і органічні сполуки сірки зазнають ряд термохімічних перетворень, в результаті яких частина сірки (35-38%) переходить в газ і хімічні продукти коксування (летка сірка), а решта кількості її залишається в коксі. При цьому пірит розкладається на сірчисте залізо і сірку, а остання з'єднується з воднем, утворюючи сірководень, сульфати перетворюються на сульфіди, органічна сірка частково перетворюється на сірководень і інші леткі органічні сполуки (сірковуглець, тіофен, меркаптани, оксисульфід вуглецю та ін.) Розкладання піриту починається при 300°С і закопчується при 600°С, тобто на стадії освіти напівкоксу. Процес розкладання органічної сірки супроводжується рівномірним виділенням сірководня до кінцевої температури коксунуть, проте у присутності мінеральної сірки утворення сірководня практично закінчується в температурному інтервалі 500-600°С. Міра переходу сірки в газову форму залежить від температури коксування, кількості водню, що виділяється, і в меншій степені від тривалості коксування.

Основним компонентом сірчистих з'єднань коксового газу є сірководень, на долю якого доводиться більше 95% сірки, що міститься в газі. За практичними даними, зміст сірководня в прямому коксовому газі на заводах України коливається від 15 до 25 г./м³ залежно від сірчистості вугільної шихти. При охолодженні коксового газу частина сірководня переходить в надсмольную воду і смолу. Крім того, частина сірководня поглинається з газу водою в кінцевих холодильниках безпосереднього змішення, а також поглинювальною олією у бензолових скруберах. У залежності від умов конденсації і уловлювання хімічних продуктів коксування кількість поглиненого з газу сірководня складає 2-6 г./м³. При уловлюванні аміаку з коксового газу водою в скруберах разом з аміаком поглинається близько 30% сірководня.

До складу органічних сірчистих сполук коксового газу входять сірковуглець (CS₂), оксисульфід вуглецю (COS), меркаптани (RSH) тіофен (C₄H₄S) і його гомологи. Загальний зміст органічних сполук в коксовому газі тим вище, чим більше зміст сірки в початковому вугіллі. В середньому на 1% сірки в початковому вугіллі виходить 360-420 міліграм/м³ органічно пов'язаної сірки в коксовому газі, з якої 50-75% припадає на частку сірковуглеця, а інша розподіляється приблизно порівну між сіркоокисом вуглецю і тіофеном з меркаптанами. За даними одного із заводів, в коксовому газі після сухого очищення зміст сіркоорганічних з'єднань складав: CS - 389, COS - 138, меркаптанів - 23, тіофену - 13 8 міліграм/м³.

1.1.1 Вимоги до очищення коксового газу від сірководня

Усі сірчисті з'єднання коксового газу відрізняються високою корозійною активністю і токсичністю, а також є отрутами для каталізаторів, вживаних в різних хімічних процесах періробітки газу.

Сірководень є слабкою кислотою, що викликає інтенсивну хімічну і електрохімічну (у присутності води) корозію металів. При підвищених температурах він може заподіювати сульфідне розтріскування металів.

Необхідна міра очищення коксового газу від сірководня і інших сірчистих з'єднань встановлюється залежно від цілей його використання і дальності транспортування по трубопроводах.

Основними споживачами коксового газу є коксохімічні і металургійні підприємства. На обігрів коксових печей, дотільних, гаражів розморожування вугілля і інші власні потреби на окремих коксохімічних заводах витрачається від 30 до 70% производимого газу. У мартенівському і доменному виробництвах потребляется до 30% газу.

Крім того, коксовий газ знаходить застосування для синтезу аміаку і інших продуктів, а також в скляній і керамічній промисловості. При використанні коксового газу в доменних, мартенівських і нагрівальних печах сірка, що міститься в нім, переходить частково в метал і погіршує його якість. Шкідливий вплив сірки на якість сталі виражається в зменшенні механічної міцності і корозійної стійкості, пониженні пластичності в гарячому і холодному стані. Сірка, що міститься в сталі, викликає утворення горячих тріщин в зливках, відливаннях і зварних виробах і знижує механічні властивості литих, кованих і катаних виробів.

При виплавці легованих сталей, що містять нікель, сірка переходить з продуктів згорання палива в метал значно интенсивніше, чим при виплавці вуглецевих сталей. Також великий негативний вплив сірки на жаротривкі сплави, що містять 9% хрому і 17% нікелю.

Для зниження змісту сірки в металах потрібно очищення газоподібного палива, призначеного для доменних і мартенівських печей. Згідно з «Тимчасовими правилами Державною газово технічної інспекції зміст сірководня в газі, що йде для металургійних цілей, не повинен перевищувати 1-2 г./м³. При використанні коксового газу в суміші з доменним зміст сірководня в йому допускається до 2-3 г./м³.

Виробництва, засновані на каталітичних процесах отримання водню або азотоводневої суміші для синтезу аміаку, спиртів, штучного рідкого палива, пред'являють жорсткіші вимоги до чистоти початкового газу. Необхідність такого очищення коксового газу від сірководня при хімічній переробці викликається отруйною дією сірчистих з'єднань на каталізатори, різким зниженням терміну їх служби і корозією апаратури.

На внутрішню корозію газопроводів великий вплив має концентрація в газі сірководня і кисню, вологість, тиск, температура і швидкість руху газу. Хімічна дія сірководня полягає в тому, що він реагує із стінками газопровіду з утворенням сульфідів заліза. Останні мають рихлу структуру і не можуть оберігати метал від подальшого руйнування. За певних умов сірководень утворює з металом пірофорні з'єднання сірчистого заліза, які володіють високою хімічною активністю і здатні за наявності кисню спалахувати і запалювати газоповітряні суміші. За даними Управління по нагляду за безпечним веденням робіт і гірському нагляду в нафтовій і газовій промисловості, вміст сірководня в газі, що транспортується по магістральних трубопроводам, не повинен перевищувати 0,02 г./м³, як і в газі для побутових цілей. По нормах «Рургаза», у ФРН зміст сірководня в коксовом газі, що передається на далекі відстані, не повинне перевищувати 0,2 г в 100 м³. тобто в 10 разів менше, ніж в побутовому газі. Ще більш високі вимоги до очищення газу при транспортуванні по трубопровідам пред'являються у Франції. По нормах газового управления «Газ де Франс», коксовий газ, що передається на далекі відстані, повинен містити в 100 м³ не більше 0,15 г. сірководня і не більше 18 г. органічних сполук сірки.

1.2 Методи очищення технологічних газів від сірчистих з'єднань

Для очищення технологічних газів від сірководня і інших сірчистих з'єднань застосовується абсорбція (мокрі), адсорбційні (сухі) і каталітичні методи.

Методи абсорбції засновані на різній розчинності компонентів газової суміші в рідинах (поглинювальних розчинах або суспензіях). Залежно від властивостей поглиначів і характеру їх взаємнодії з поглиненими компонентами методи абсорбції можна розділити на дві основні групи:

- процеси фізичної абсорбції;

- процеси хімічної абсорбції (хемосорбції).

При фізичній абсорбції взаємодія молекул поглиненого компонента (абсорбтива) і поглинювальної рідини (абсорбенту) обумовлюється у більшості випадків силами Ван-дер-Ваальса. Для фізичній абсорбції застосовуються в якості поглиначів вода і органічні розчинники не електроліти (метанол, N - метилпирролидон, пропиленкарбонат, алкипові ефіри полиетиленгликоля та ін.) і їх водні розчини. Прикладами промислового застосування методов фізичної абсорбції являються процеси очищення газів від СO₂ і Н₂S водою, метанолом при низьких температурах, N - метилпирролидоном, пропиленкарбонатом.

При хемосорбції молекули газу, поглиненого рідиною, вступают в хімічну реакцію з активним компонентом абсорбенту. У більшості випадків реакції, що протікають при очищенні газів, являются екзотермічними і оборотними, тому при підвищенні температури розчину, хімічні сполуки розпадаються з виділенням початкових речовин. В якості хемосорбентів для очищення газів від кислих компонентов застосовуються водні розчини алканоламінів, аміаку, солей лужних металів і слабких кислот (карбонатів, фосфатів, фенолят натрію і калію). Прикладами застосування хемосорбціних процесів в промисловості являються моноетиламінова, содова, поташна очистка газів від діоксиду вуглецю, сірководня і інших кислих компонентів.

На відміну від фізичної абсорбції при хемосорбції теплота розчинення газів велика (до 85-125 кдж/моль) і відповідно розчинність більшою мірою залежить від температури. Чим менше концентрація розчиненої речовини, тим більше молярна теплота розчинення, тому при малій молярній концентрації газу в розчині тиск пари компонента над розчином різко зменшується зі знижченням температури. Це дозволяє досягати тоншого очищення газів, чим при фізичній абсорбції.

Необхідно підкреслити, що розділення абсорбційних процесів на фізичні і хімічні є дуже умовним. По мірі зменшення теплоти розчинення і константи рівноваги хімічної реакції хемосорбційні процеси наближаються до процесів фізичній абсорбції, а процеси, що супроводжуються сильною фізичною взаємодією молекул газу з молекулами абсорбенту (наприклад, з утворенням водневих зв'язків), близькі до процесам абсорбції при слабкій хімічній реакції. Деякі хемосорбційні процеси очищення газів від сірководню засновані на безповоротних реакціях його із спеціальними компонентами лужних розчинів, в результаті яких утворюється елементарна сірка. Такі процеси називаються окислювальними. Суть окислювальних методів абсорбції полягає в поглинанні сірководня розчинами яких-небудь окисників з отриманням еліментарной сірки і подальшою регенерацією розчину повітрям.

Сумарна реакція окислення сірководня в розчинах може бути представлена у виді:

2H₂S+ O₂=H₂O +2S (1.1)

Окислювальні методи забезпечують більш високу міру і селективність очищення газів від сірководня, чим методи физичної і хімічної абсорбції, проте вимагають складнішого апаратурного оформлення і великих витрат електроенергії, а також обусловлюють утворення великої кількості рідких відходів.

По способах технологічної організації абсорбційні процеси очищення газів можуть бути розділені на розімкнені і циркуляційні (кругові). Розімкненими процесами називаються такі, в яких насиченийний компонентом газової суміші, що поглинається, абсорбент не підвірегається регенерації, а використовується як готовий продукт або як напівпродукт в інших процесах, скидається в каналізацію або у відкриті водойми.

Циркуляційні (кругові або абсорбційно-десорбційні) процеси відрізняються від розімкнених наявністю замкнутого циклу абсорбенту. Поглинювальний розчин, насичений в абсорбері вилучающим компонентом, поступає в десорбер (регенератор), де виходить при зниженому тиску або підвищеній температурі виділення розчиненого газу, після чого регенерований розчин знову подається на абсорбцію.

Прикладами кругових процесів абсорбції, вживаних на коксохімічних заводах, являються процеси уловлювання аміаку в дій, сірководня і ціаністого водню содовим, поташевим розчином, бензольних вуглеводнів і нафталіну кам'яновугільною олією. Адсорбційні методи очищення газів засновані на селективному витяганні домішок твердими поглиначами - адсорбентами. Ці процеси можуть здійснюватися як при пропусканні газу через нерухливий шар зерен адсорбенту, так і при протитечійному руху газу і зернистого шару. У першому випадку процес являється періодичним, оскільки після насичення шару адсорбенту що поглинається компонентом виникає необхідність його заміни або регенерації. Адсорбція в шарі поглинача, що рухається, звана гіперсорбціею, є безперервним процесом, аналогічним абсорбційним процесам. В усіх випадках регенерація відпрацьованого поглинача робиться при обробці його гарячим газом або парою. Залежно від характеру взаємодії поглинача (адсорбату) з поверхнею адсорбенту розрізняють адсорбцію фізичну і хемосорбцію. При фізичній адсорбції взаємодія сорбованих молекул з поверхнею адсорбенту визначається силами Ван-дер-Ваальса, тобто дисперсійними, індукційними і орієнтуючими силами. При хемосорбції поверхня сорбенту що має ненасичені валентні зв'язки, утворює з тим, що поглинається речовиною хімічний зв'язок за рахунок перенесення електронів між молекулами поглинача і адсорбованої речовини.

Поглинювальна здатність (місткість) адсорбенту залежить від властивостей компонента, що поглинається, хімічного стану поверхні сорбенту, його пористої структури. Вона збільшується при збільшенні і зниженні температури. Оскільки кількість адсорбованої речовини залежить від поверхні адсорбції, в якості промислових адсорбентів зазвичай застосовують матеріали з розвиненою пористою структурою, що мають велику питому поверхность пір. Більшість адсорбентів, вживаних для очищення і осушки газів, готують на основі різних видів вугілля (активоване вугілля), кремнезему (силікогель) і окислу алюмінію (цеоліти).

Важливими перевагами адсорбційних методів очищення являются висока поглинювальна здатність адсорбентів, особливо при низьких парціальних тисках витягуваних компонентів, що забезпечує високу міру очищення великого об'єму газу невеликим кількістю сорбенту, а також відсутність забруднення очищувального газу парами сорбенту, як це має місце при абсорбції.

Недоліки адсорбційних методів, що перешкоджають їх широкому впровадженню в промисловість, полягають в періодичності процесів очищення, високій вартості регенерації адсорбентів і громіздкістю апаратури.

Каталітичні методи очищення газів засновані на взаємодії речовин, що видаляються, з одним з компонентів газу, що очищається, або з речовиною, що спеціально додається в суміш, на твердих каталізаторах, в результаті якого утворюються нові речовини, що являються нешкідливою домішкою або такою, що легко видаляються з газу методами абсорбції і адсорбції.

Дія каталізаторів зводиться до взаємодії з сорбованими на їх поверхні речовинами з утворенням проміжних з'єднань, що розпадаються зрештою на цільовий продукт і регенерований каталізатор. Завдяки такому постадійному шляху процесу збільшується швидкість досягнення необхідного стану системи, термодинамічно можливого, але важко досяжного в відсутність каталізаторів через малу швидкість.

У загальному випадку протікаючи на твердих каталізаторах перетворення газових домішок включають наступні стадії:

- перенесення реагуючих компонентів з газового потоку до поверхні каталізатора;

- активуюча адсорбція компонентів на поверхні каталізатора;

- хімічні перетворення сорбованих речовин з утворенням адсорбованого продукту;

- десорбція цього продукту і перенесення його в газовий потік.

Основною гідністю каталітичних процесів є висока міра очищення. У більшості випадків константи рівноваги реакцій, на яких засновані методи каталітичного очищення газів дуже великі. При температурах 200-500 °С ці реакції можуть разглядатися як безповоротні, що дає можливість отримувати газ з низьким залишковим змістом домішок.

Недоліком каталітичних методів очищення є отримання нових продуктів, що відносяться з газовим потоком або накопичується в шарі каталізатора, для видалення яких вимагаються додаткові витрати.

Каталітичне очищення застосовується головним чином, коли концентрація компонента, що видаляється, в початковому газі мала, а зміст його в очищеному газі необхідно зменшити на декілька порядків.

1.3 Аналіз існуючих технологічних схем очищення

1.3.1 Очищення газів водними розчинами етаноламінів

Цей процес, що отримав широке поширення в промисловості для очищення природних, нафтових і синтез-газів від С0₂ і H₂S, є типовим процесом хемосорбції. Вивченню його присвячено багато робіт, проте і нині тривають дослідження з метою його вдосконалення і інтенсифікації. Властивості етаноламінів, вживаних в якості абсорбентів, описані вище. При поглинанні СО₂ і H₂S в розчині протікають хімічні реакції з утворенням сульфідів, бісульфідів, карбонатів і бікарбонатів етаноламмония. Рівняння реакцій кислих газів з МЕА можуть бути представлені у виді:

2 RNH₂ +CO₂ +H₂O = (RNH₃)₂ + CO3 (1.2)

(RNH₃)₂ + СО₃+ СO₂ +Н₂О= 2 RNH₃HСО₃ (1.3)

2 RNH₂+H₂S = (RNH₃)₂S (1.4)

(RNH₃)₂S+ H₂S =2 RNH₃HS (1.5)

де R - группа - СН₂СН₂OН.

Слідує, проте, підкреслити, що ці рівняння представляють лише сумарний результат хімічних перетворень в розчині і не відображають механізму взаємодії кислих газів з моноетаноламіном. Як відзначалося вище, молекула МЕА містить дві полярні функціональні групи - гідроксильну і аміногрупу, які визначають два шляхи взаємодії МЕА і СO₂. При невеликих мірах тієї, що карбонізує (? <0,5 кмоль / кмоль) двоокис вуглецю реагує з водним розчином МЕА головним чином з утворенням заміщеної карбамінової кислоти:

RNH₂ +CO₂ = RNHCOO^- + H⁺ (1.6)

Оскільки у водному розчині МЕА миттєво встановлюється рівновага:

RNH₂+H^- = RNH₃⁺, (1.7)

те в результаті утворюється карбамат моноетаноламонію:

RNHCOO^- + RNH₃⁺ = RNHCOORNH₃ (1.8)

Карбамати етаноламінів є нестійкими з'єднаннями які розкладаються дуже швидко і повно в кислому і сильнолужних розчинах і порівняно повільно в слаболужному розчині з утворенням бікарбонату:

RNHCOORNH₃ + H₂O = RNH₃ + RNH₃HCO₃ (1.9)

Двоокис вуглецю вступає також в реакцію з іонами ОН^-:

CO₂ + ОН^- = HCO₃ ^- (1.10)

HCO₃^- + ОН ^- =CO₃^2- + H₂O (1.11)

При значенні рН = 8-9 істотну роль грає також реакція

CO₂ + H₂O = HCO₃^- + H ⁺ (1.12)

Швидкості реакцій взаємодії СО₂ з ОН^-(1.10) і Н₂O (1.12) дуже малі. Оскільки при мірі тієї, що карбонізує розчину б> 0,5 реакція отримання карбамата грає несуттєву роль, то швидкість абсорбциї при цьому помітно менше, ніж при мірі тієї, що карбонізує б< 0,5.

Швидкість поглинання сірководня розчинами етаноламінів вивчена недостатньо, вона істотно більше (у 2-2,5 разу) швидкості поглинання СO₂. Для розчинів триетаноламинов відмінність швидкостей абсорбції H₂S і СO₂ ще значніша, що забезпечує можливість селективного очищення від H₂S газів з високим вмістом СO₂. Абсорбція H₂S и СO₂ проводиться при температурі 25-40°З в апаратах насадного або тарілчастого типів як при атмосферному, так і при підвищеному тисках (15-25 ат і більше) залежно від загальної схеми переробки газу.

Регенерація розчинів етаноламінів, насичених сірководнем і вуглекислотою, проводиться нагріванням до 105-135 °С і більше при відповідному тиску (1-3 ат.) і продуванням паром, що утворився при кип'яченні розчинів в нижній частині колони насадного або тарілчастого типів. Пара, що рухається протитечією, сприяе десорбції кислих газів, що утворюються в результаті протікання описаних вище реакцій в поглинювальному розчині. Вуглекислий газ видаляється з насиченого розчину моноетаноламіна важчий, ніж сірководень. При температурі кипіння розчину під атмосферним тиском міра дисоціації карбонатів МЕА виявляється недостатньою навіть при значній витраті пари. Для повнішоі десорбції СO₂ процес регенерації повинен проводитися під тиском до 3 ат, тобто при більш високій температурі.

Як відомо, підвищення температури регенерації вигідне в тих випадках, коли теплота десорбції газу більше теплоти випару розчинника (води). Оскільки теплота десорбції СO₂ за умов регенерації складає 62 кДж/моль, а теплота випару води рівна 40,6 кДж/моль, то при збільшенні температури кипіння тиск газу над розчином росте швидше, ніж тиск пари води, і тому процес регенерації може проводитися при меншому флегмовому числі і меншій витраті тепла. Так, при 1,7 ат і температурі кипіння розчину 105°З мінімальне флегмовое число складає 2,07, а при тиску 2,5 ат і температурі кипіння 114 °С воно знижується до 1,7.

Таким чином, для повнішої десорбції СO₂ з розчинів МЕА процес регенерації доцільно проводити при підвищених тисках.

Проте підвищення тиску в регенераторі негативно відобраєаеться на десорбції сірководня, оскільки тиск останнього над розчином залежить від температури у меншій мірі, ніж тиск СO₂. При атмосферному тиску в регенераторі міра десорбції сірководня значно більше, чим при надмірному тиску.

При спільному очищенні газів від H₂S и СO₂ можна досягти збільшення температури в регенераторі і без підвищення тиску шляхом додавання у водні розчини етаноламінів значної кількості діетиленгліколя, який підвищує температуру кипіння розчину. Застосування гліколь-амінових розчинів дозволяє знизити концентрацію сірководня в газі нижче 5 міліграм/м³ з одночасною осушкою останнього до точки роси - 10 °С.

У гліколь-аміновому процесі застосовують зазвичай розчин, що містить від 10 до 30% моноетаноламіну. від 45 до 85% діетиленгліколя і від 5 до 25% води.

Важливими перевагами гліколь-амінового процесу є висока міра очищення газів від H₂S и СO₂ і водяної пари і зниженні витрати пари в порівнянні із звичайними процесами очищення водними розчинами амінів.

На практиці не завжди застосовують додавання діетиленгліколя до водних розчинів амінів, особливо для очищення газів, що містять значні кількості H₂S и СO₂ якщо не потрібна тонка очистка від вуглекислоти. У цих випадках тонке очищення газів від сірководню досягається при проведенні регенерації під тиском і збільшеною витратою пари.

При очищенні розчинами етаноламінів потрібна спеціальна підготовка газів, оскільки домішки, що містяться в них, викликають хімічну деградацію етаноламінів, втрати яких недопустимі через високу вартость. З газу, що очищається, мають бути заздалегідь видалені усі кислоти (мурашина, оцтова, ціанистоводнева, сірчаний ангідрид), сірковуглець і інші сірчисті з'єднання, що утворюють нерегенеровані з'єднання, а також смолянисті речовини, на-фталін і механічні домішки. Шкідливим компонентом є також кисень, сприяючий хімічній деградації етаноламінів.

Ці обмеження звужують можливість використання етаноламінів для очищення коксівного, генераторного і деяких інших газів.

1.3.2 Очищення коксового газу вакуум-карбонатними методами

З хемосорбційних кругових процесів очищення коксового газу від сірководня вакуум-карбонатні являються найбільш надійними, простими по апаратурному оформленню і доступні по використовуваним реактивам. Ці процеси найбільш розповсюджені в коксохімічному виробництві України, де з 12 цехів сіркоочищення 8 працюють по вакуум-карбонатоному методу, один - по етаноламінному і три - по миш'яково-содовому.

Досвід будівництва і експлуатації цих сіркоочищень показує, що вакуум-карбонатні установки вимагають менших капітальних і експлуатаційних витрат і відрізняються високою надійністю в роботі і простотою обслуговування.

Процес витягання сірководня карбонатами натрію і калію заснований на швидкопливній в рідкій фазі оборотній хімічній реакції

Ме₂СO₃+Н₂S = МеНСО₃+МеНS (1.13)

Цей процес ускладнюється реакціями, що одночасно йдуть поглинання вуглекислоти і ціаністого водню:

Ме₂СO₃+Н₂O+СО₂ = 2 МеНСО₃ (1.14)

Ме₂СO₃+HCN = МеНСО₃ + МеCN (1.15)

При одночасному поглинанні сірководня і вуглекислоти водніми розчинами карбонатів калію або натрію рівновага в системі Н₂S - СО₂ - МеСО₃ - МеНСO₃ - МеНS - Н₂O визначається константою рівноваги реакції

МеНS + СО₂ + Н₂O = МеНСО₃ + H₂S (1.16)

тобто величиною K= [МеНСО₃] [H₂S] / [МеНS] [H₂CO₃]

Експериментальним шляхом встановлено, що значення цій константи практично не залежить від концентрації і природи катіона (К⁺ чи Na⁺). Тому при цій температурі співвідношення між Н₂S і СO₂ в газовій і рідкій фазах мало залежать від вживаного реактиву (поташу або соди) і його концентрації в розчині. З цього виходить, що при цьому змісті сірководня в газі збільшення парціальногого тиску СO₂ в газі призводить до зниження рівноважної концентрації NaHS в розчині, тобто до зниження розчинності сірководня в розчині (сірковмісткості розчину).

З підвищенням температури величина константи рівноваги останньої реакції зменшується. Це означає, що з ростом температури підвищується селективність процесу абсорбції карбонатними розчинами по відношенню до сірководня.

Діоксид вуглецю є сильнішою кислотою, ніж сірководень, тому він здатний витісняти за певних умов сірководень з розчину по реакції. Проте швидкість абсорбції СО₂ розчинами карбонатів значно менше, ніж швидкість абсорбції Н₂S. Це пояснюється тим, що швидкість першого процесу лімітуєця реакцією гідратації СO₂, що повільно протікає в розчині, з утворенням іонів НСО₃, тоді як Н₂S не вимагає попередньої гідратації для утворення кислоти і тому швидко реагує з лужними розчинами.

Із сказаного вище виходить, що при зменшенні часу контакту газу з розчином можна збільшити селективність процессу абсорбції по відношенню до сірководня. Експериментально було встановлено, що при звичайних концентраціях Н₂S і СO₂ в коксовому газі і тривалість контакту газу з 5%-м розчином соди близько 3 сек досягається майже повне поглинання Н₂S і незначне поглинання СO₂ (3-4%). Проте абсорбований при цьому сірководень не повностю відганяеться в регенераторі з розчину по реакції через низький вміст в нім бікарбонату, і при роботі установки концентрація останнього поступово наростає до певного значення, а ступінь поглинання сірководня відповідно знижується.

При тривалості контакту газу з розчином 38 сек, міра поглинання CO₂ підвищується до 20%, а міра поглинання Н₂S різко знижується. Як показує досвід експлуатації вакуум-карбонатних сіркоочищень, оптимальний час контакту газу з розчином в абсорберах, при якому забезпечується найбільша селективність процесу по відношенню до сірководня, складає 25-30 сек.

Процес регенерації содових і поташевих розчинів полягає у зміщенні рівноваги реакції справа наліво при підвищенні температури або пониженні парціального тиску сірководня в газовій фазі. Останнє досягається продуванням повітрям, инертними газами або водяною парою.

Метод регенерації карбонатних розчинів шляхом продування повітрям або інертними газами при звичайній температурі є малоприйнятним через низьку концентрацію сірководня в газі що відходить і у труднощі його подальшої переробки. Регенерація шляхом нагрівання до температури кипіння при атмосферному тиску також виявилася малоефективною, оскільки з ростом температури швидкість розкладання бікарбонату по реакції збільшується швидше, ніж швидкість розкладання гідросульфіду по реакції, і внаслідок цього кількість бікарбонату в розчині опиняється недостатньою для протікання цієї реакції в повному об'ємі.

Найбільш ефективним виявився метод регенерації шляхом нагрівання розчину до кипіння під вакуумом. Проведеними в УХІНі дослідженнями встановлено, що оптимальна температура регенерації, при якій забезпечується максимальна швидкість і міра десорбції сірководня, складає 55-60 °С, а відповідаючий їй вакуум дорівнює 600 - 680 мм рт. ст.

Процес поглинання сірководня, ціаністого водню і діоксида вуглецю з коксового газу розчинами соди або поташу супроводжуєтся побічними реакціями, що викликають накопичення в циркулюючому розчині з'єднань, що не розкладаються при його нагріванні в регенераторі. Велика частина цих з'єднань (роданід, тіосульфати і сульфати лужних металів) утворюється в результаті протікання окислювальних реакцій за участю кисню, що поступає у розчин з коксового газу, а також через нещільність апаратури працюючою під вакуумом:

МеСН+H₂S+0.5O₂ = МеСНS+ H₂O (1.17)

2 МеHS+2O₂ =Ме₂S₂O₃+H₂O (1.18)

Ме₂СО₃ +Н₂S+2O₂ =Me₂SO₄+CO₂+H₂O (1.19)

В результаті обмилення ціанідів в розчині накопичуються солі мурашиної кислоти:

МеСN +2Н₂O = НСООМе+NH₃ (1.20)

Істотну роль в накопиченні нерегенерованих з'єднань грають також процеси корозії апаратура, що супроводжується утворенням фероціанідів по реакції:

4МеСN+2НСN+Fe= Me₄ Fe(CN)₆ +H₂ (1.21)

Надмірне накопичення нерегенерованих з'єднань (баластних солей) в поглинальному розчині неприпустимо через можливість випадання кристалів солей і забивання ними апаратів і трубопроводів, а також через зниження поглинювальної здатності розчина і погіршення очищення газу.

Найменш розчинними з баластних солей є ферроцианіди. У практиці роботи сіркоочищень спостерігалися випадки випадіння кристалів фероціанідів калію при концентрації їх в розчині більше 30 г./л. Що стосується впливу концентрації баластних солей на поглинювальну здатність розчину, то однозначної думки спеціаластів з цього питання не існує. За даними М.С. Литвиненко за 1956 р. міра очищення коксового газу від сірководня на Макіївському коксохімічному заводі досягала 90% при загальному затриманні нерегенерованих солей в поташевому розчині 223 г./л. У пізніших дослідженнях УХІНа в лабораторних умовах бул виявлений істотний вплив концентрації баластних солей на рівновагу тиску сірководня над розчином.

Для підтримки концентрації нерегенерованих з'єднань в межах 120-160 г./л частина поглинювального розчину виводиться з цикла безперервно або періодично, а для компенсації втрат лужних компонентів в систему додається свіжий розчин соди або поташа. Кількість відпрацьованого розчину, яку треба виводити з циклу, складає близько 0,2 м³ на 1 тонну уловленого сірководня.

Витрата реактивів на очищення коксового газу залежить від змісту в йому Н₂S, HCN, О₂, а також від температурного режиму роботи і особливостей технологічної схеми і апаратурного оформлення. По практичним даним, витрата соди або поташу складає 40-50 кг на 1 т уловленого сірководня.

Завдяки більшій розчинності поташу розчини його мають велику сіркоемність, що дозволяє вести процес абсорбції при меншій витраті поглинача, що становить звичайні 2,5-2,7 л на 1 м³ газу, тоді як при вакуум-содовом методі вимагається подавати в абсорбери 3-4 л розчину на 1 м³ газу. Тому при вакуум-поташному методі очищення газу витрата електроенергії і пари істотно нижча, ніж при содовому.

Проте ця перевага поташевих розчинів знецінюється більшою швидкістю накопичення в них нерегенерованих з'єднаньщо затрудняє роботу апаратів і призводить до погіршення технічно-економічних показників сіркоочисних установок. На деяких заводах України вміст в поташевих розчинах мурашинокислого калію піднімалося до 300 г./л, а фероціанідів до 30 г./л і більше. При цьому останні випадали в осад, забивали насадку скруберів і трубопроводи, порушували роботу насосів. Гідравлічний опір сірчаних скруберів збільшувалося від 70-100 до 500 мм вод. ст.

Через необхідність виведення значної кількості розчину з циклу різко зростали витрата поташу і кількість стічних вод.

З метою усунення вказаних недоліків на ряду заводів для приготування поглинювального розчину використали суміш соди і поташу в співвідношенні 1:1. З переходом на цей поглинач повністю припинилося випадання солей, покращилися показники процесів абсорбції і регенерації, знизилися витрата реактивів і кількість стічних вод.

Для абсорбції сірководня з коксового газу можуть застосовуватисяапарати різних типів - форсунки, насадні і тарілчасті.

Оскільки процес абсорбції сірководня з коксового газу карбонатними розчинами супроводжується тим, що швидко протікає в розчині реакцією, то загальна швидкість процесу лімітується опором газової фази. Тому з теоретичної точки зору найбільш підходящим апаратом для поглинання Н₂S карбонатними розчинами виявляється порожнистий скрубер, забезпечений форсунками для розбризкування розчину. Завдяки турбулентному режиму руху газу в такому апараті забезпечується інтенсивне перемішування його і збільшення швидкості перенесення сірководня з газової фази в рідку.

Проте час контакту газу з розчином у форсунчатих скруберах виявляється недостатнім для поглинання вуглекислого газу в кількості, необхідній для відгону поглиненого сірководню з розчину в регенераторі. Збільшення часу контактування газу з розчином в таких апаратах до необхідного значення (20-25 сек) може бути досягнуто шляхом пристрою в них декількох ступенів розбризкування розчину, що пов'язано зі збільшенням витрати електроенергії і гідравлічного опору абсорберів.

У барботажних апаратах міра турбулізації газу в пухирях незначна, що негативно позначається на інтенсивності масопередачі в них. Проте в таких апаратах масоперенос відбувається нетільки через поверхню газових пухирів на тарілках, але також в значній міри через поверхню піни і найдрібніших крапельок що відносяться газом з шару рідини в міжтарілковий простір.

Тому застосування тарілчастих скруберів не суперечить фізико-хімічним особливостям процесу абсорбції сірководня карбонатними розчинами.

Недоліками тарілчастих абсорберів є великий гідравлічний опір і значний час перебування рідини на тарілках, сприяюче повнішій абсорбції СО₂ і зниженню селективності процесу по відношенню до Н₂S.Ці недоліки ботажних абсорберів можуть бути значною мірою усунені при використанні ситчастих і інших високоефективних тарілок.

1.3.3 Аміачний метод очищення коксового газу

Використання водних розчинів аміаку для очищення коксового газу від сірководня представляє великий інтерес у зв'язку з тим, що для цієї мети може бути використаний аміак, що міститься в коксовому газі, і при цьому відпадає необхідність постачання на коксохімічні заводи таких порівняно дорогих реактивів як етаноламіни, сода, поташ та ін. Тому спроби застосування аміачної води в якості промислового абсорбенту сірководня робилися лише у кінці XIX ст., проте і до теперішнього часу ця проблема не отримала задовільного рішення через труднощі пов'язані з великою летючістю аміаку і недостатньої селективністю цього поглинача по відношенню до сірководня в присутності вуглекислого газу і ціаністого водню.

У основі аміачного методу лежать оборотні реакції, що протікають у водних розчинах аміаку при поглинанні сірководня і інших кислих газів:

NH₄OH+H₂S=NH₄HS+H₂O (1.22)

NH₄OH+CO₂ = NH₄HCO₃ (1.23)

NH₄OH+HCN =NH₄CN+H₂O (1.24)

При взаємодії вуглекислого газу з аміаком відбувається утворення також карбаміновокислого амонія:

2 NH₃+CO₂ = NH₂COONH₄ (1.25)

Ця реакція йде з помітною швидкістю вже в газовій фазі. У розчині карбамат амонія гидролізуется з утворенням бікарбонату амонія:

NH₂COONH₄+H₂O = NH₄HCO₃+NH₄OH (1.26)

Швидкість реакції гідролізу карбамата дуже незначна, і тому вона лімітує загальну швидкість абсорбції СО₂, а близько 40% аміаку в розчині пов'язано у вигляді карбамата. Встановлено, що за рівноважних умов у водних розчинах аміаку є присутніми в помітних кількостях іони NH⁺₄, НСО₃^-, NH₂COO^-, HS, а також недисоціований аміак. Зміст сульфідів і карбонатів амонія в розчині незначний через низькі значення других констант дисоціації вугільної кислоти і сірководня (відповідно до 10^-11 і10^-15). Навіть при рН=12 зміст іонів S^2- - не перевищує 0,1% спільної кількості пов'язаного сірководня.

Дослідження показали, що при малій тривалості контакта газу з аміачною водою (менше 5 сек) забезпечується висока вибірковість поглинання сірководня у присутності вуглекислого газу, що обумовлене значно більшою швидкістю поглинання першого. Встановлено, що при абсорбції кислих газів потрапляючими краплями рідини, сірководень розчиняється в 85 разів швидше, ніж вуглекислий газ. За іншими даними, при промиванні коксового газу, що містить лизько 0,5% об'емн. Н₂S і 2,0% СO₂, в колоні з механічним розпилюванням аміачної води швидкість поглинання H₂S в 17 раз перевищувала поглинання СO₂.

Відмінність в швидкостях абсорбції СO₂і Н₂S викликана різною шидкістюхічної взаємодії поглинених газів з компонентами розчину.

Відомо, що поглинений сірководень практично миттево диссоціює на іони НS^- и Н⁺, а останні швидко реагують з іоами гидроксила. Тому рівновага процесу іонізації поглиненого сірководня сильно зрушено управо і його концентрація впограничному шарі рідини дуже мала. Двоокис вуглецю ж спочатку ваємодіє з водою, утворюючи вугільну кислоту, яка після ионіации реагує з аміаком. Швидкість реакції гідратації СO₂ дуже мала, і тому швидкість абсорбції СO₂ водою і розбавленими лужними розчинами лімітується цією повільною хімічною реакцією. Фактично абсорбція СО₂ обумовлена її фізичною розчинністю (дуже незначною), і, поки її концентрація в пограничнім шарі рідини не буде знижена в результаті протікання реакції гідратації, процес поглинання СO₂ практично не йде.

Швидкість поглинання СO₂ можна збільшити турбулізацією рідкої фази, спияючої дифузії молекул, що не прореагували СО₂ з пограничного шару в ядро потоку рідини, а також збільшенням тривалості перебування рідини в зоні абсорбції, що забезпечує повнішу гідратацію молекул СО₂. Такі умови забезпечуються у високій насадній колоні при відносно більшій витраті рідини, а також в колоні з барботажними тарілками.

Швидкість абсорбції Н₂S можна збільшити турбулізацією газової фази на поверхні контакту, що вимагає високої швидкості газу по відношенню до рідини. Такі умови створюються при розпилюванні рідини соплами високого тиску. Для максимальної вибірковості абсорбцію Н₂S рекомендується застосовувати колони з механічним розпилюванням (форсунчасті скрубери) при малому часі перебування рідини в зоні абсорбції.

За даними досліджень, при часі контакту аміачного розчину з коксовим газом2,2 сек (в форсунчастих скруберах) міра абсорбції Н₂S досягала 85%, а СO₂ тільки 15%, тоді як при часу контакту 6 сек (у тарілчастих абсорберах) міра поглинання Н₂S складала 72-72%, а СО₂, - 26%.0 При здійсненні процессу у звичайному насадному скрубері при часі контакту 48 сек міра поглинання Н₂ S знижувалася до 22%, а СО₂, зростала до 80% від їх ресурсів в коксовому газі.

1.4 Розрахунок матеріального балансу коксування вугільної шихти

Таблиця 1.1 - Склад шихти за марками і якість вугілля

Вуглезбагачувальні фабрики	Марка	Участь у шихті, %	Технічний аналіз, %	y, мм
Київська Печорська Укркокс Східна Північна Укркокс MV Інтегріті Чумаковська Шихта	Ж 2Ж Ж К + КЖ К К К	12,3 9,2 6,2 27,7 12,3 4,6 24,6 3,1 100	10,5 10,0 12,0 10,0 9,0 12,0 9,4 12,0 10,1	8,5 9,6 10,5 10,0 9,5 10,5 7,6 9,4 9,2	1,86 0,55 1,7 0,56 0,44 1,38 0,87 2,68 0,95	36,0 32,0 36,0 27,5 25,0 28,0 29,2 28,0 29,6	26 20 19 15 14 14 18 15 17,6

Технологічні показники вугільної шихти і товщина пластичного шару визначаються за правилом адитивності:

= (12,3·10,5+9,2·10+6,2·12+27,7·10+12,3·9+4,6·12+24,6·9,4+3,1·12)/100=

= 10,1% (1.1)

=(12,3·8,5+9,2·9,6+6,2·10,5+27,7·10+12,3·9,5+4,6·10,5+24,6·7,6+3,1·9,4)/100= 9,2% (1.2)

 = (12,3·1,86+9,2·0,55+6,2·1,7+27,7·0,56+12,3·0,44+4,6·0,38+24,6·0,87+3,1·

2,68)/100 = 0,95% (1.3)

(12,3·36+9,2·32+6,2·36+27,7·27,5+12,3·25+4,6·28+34,6·29,2+3,1·28)/100=

= 29,6% (1.4)

(12,3·26+9,2·20+6,2·19+27,7·15+12,3·14+4,6·14+24,6·18+3,1·15)/100 =

= 17,6 мм (1.5)

Матеріальний баланс коксування складається на підставі закону збереження маси речовин

УG_поч = УG_кін, (1.6)

де УG_поч - сума мас сухої вугільної шихти і кількості вологи, що поступила з нею в коксові печі;

УG_кін - сума мас коксу, газу, смоли і інших хімічних продуктів, отриманих при коксуванні вугільної шихти.

Розрахунок матеріального балансу коксування здійснюється на підставі теоретичних і емпіричних формул, в які входять дані технічного і елементного аналізу вихідної вугільної шихти.

Елементний аналіз шихти на вміст органічної маси приймаємо (%):

вуглець С^о_ш =87,51;

водень Н^о_ш = 5,22;

кисень О^о_ш = 5,4;

азот N ^о_ш = 1,87.

Підготовчі розрахунки

Підраховуємо вміст золи і сірки в робочій шихті:

 = (1.7)

= (1.8)

Вихід летючих речовин перераховуємо з горючої на суху беззольну масу шихти

(1.9)

Показники елементного аналізу з органічної маси перераховуємо на робочу масу шихти:

= (1.10)

= (1.11)

= (1.12)

= (1.13)

Отриманий аналіз шихти в перерахунку на робочу масу зводимо в контрольний рядок (%):

Сума цих показників дорівнює 100%.

Розрахунок матеріального балансу коксування для проектованого заводу

Розрахунок матеріального балансу коксування можна вести для різної кількості коксівної шихти, але найзручніше розраховувати на 1 т вологої (робочої) шихти або в перерахунку на суху шихту.

Матеріальний баланс коксування складається з прихідної та витратної частин.

Прихідна частина складається з двох частин: суха шихта і волога шихти.

Витратна частина складається з дев'яти частин: кокс валовий, коксовий газ і уловлювані з нього основні хімічні продукти коксування, вихід яких з шихти не нижче 0,1%. До них відносяться: кам'яновугільна смола, сирий бензол, аміак, сірководень, волога шихти і вода пірогенетична. Важливою статтею є «нев'язка балансу», яка показує наскільки точно зроблений розрахунок.

Прихідна частина

1. Суха шихта. Завантажену в камеру суху шихту підраховуємо за формулою

= кг з 1000 кг робочої шихти (1.14)

2. Волога шихти. Завантажену в камеру коксування вологу разом з шихтою підраховуємо за формулою

= кг з 1000 кг робочої шихти (1.15)

Витратна частина

1. Кокс валовий. Під коксом валовим розуміється сума крупного коксу, коксового горішка, коксового дріб'язку, отримуваних при сортуванні рядового коксу, а також коксового шламу, що уловлюється з відстійників башти гасіння.

Вихід сухого коксу валового з сухої шихти підраховуємо за формулою

(1.16)

де - вихід летючих речовин шихти на суху масу, %;

- вихід летючих речовин коксу на суху зольну масу, %. Приймаємо рівним 1,0%;

а - «припік» - поправка на вихід коксу, що отримується у виробничих умовах і при визначенні виходу летючих речовин в лабораторних умовах, %. Знаходимо поправку а за формулою

а = 47,1 - 0,58 (100 (100 - ) / (100 - )) (1.17)

а = 47,1 - 0, 58 (100 (100 - 29,6) / (100 - 1)) = 5,86

Тоді

Вихід сухого коксу валового на робочу шихту перераховуємо за формулою

(1.18)

тобто 692 кг з 1000 кг робочої шихти.

2. Коксовий газ зворотний (сухий). Вихід коксового газу зворотного (сухого) з сухої шихти підраховуємо за емпіричною формулою

 (1.19)

де К - емпіричний коефіцієнт (2,54-2,99). Приймаємо рівним 2,8.

Тоді

Перераховуємо вихід сухого газу на робочу шихту

(1.20)

тобто 136,6 кг з 1000 кг робочої шихти.

3. Смола безводна. Вихід смоли безводної з сухої шихти підраховуємо за емпіричною формулою

, (1.21)

де К_см - емпіричний коефіцієнт. Знаходиться в межах 0,80 - 0,86. Для прикладу приймаємо 0,83.

Тоді

Перераховуємо вихід безводної смоли на робочу шихту

(1.22)

тобто 30,9 кг з 1000 кг робочої шихти.

4. Сирий бензол. Вихід сирого бензолу (бензольних вуглеводнів до 180 °С) з сухої шихти підраховуємо за емпіричною формулою

(1.23)

де К_б - емпіричний коефіцієнт. Знаходиться в межах 0,84 - 0,97. Приймаємо рівним 0,93.

Тоді

Перераховуємо вихід бензолу на робочу шихту за формулою

(1.24)

тобто 10,4 кг на 1000 кг робочої шихти.

5. Аміак 100%-вий. Вихід аміаку 100%-вого з робочої шихти підраховуємо за формулою

(1.25)

де b - коефіцієнт переходу азоту шихти в аміак, який знаходиться в межах 0,11 - 0,14. Приймай b = 0,13;

17 - молекулярна маса аміаку;

14 - атомна маса азоту;

вміст азоту в робочій шихті, %

Тоді



тобто 2,3 кг з 1000 кг робочої шихти.

Перераховуємо вихід аміаку на суху шихту за формулою

(1.26)

6. Сірка в перерахунку на сірководень. Вихід сірки в перерахунку на сірководень з робочої шихти підраховуємо за формулою

(1.27)

де К_s - коефіцієнт переходу сірки шихти в сірководень, який знаходиться в межах 0,17 - 0,29. Приймаємо рівним 0,26;

34 - молекулярна маса сірководню;

32 - атомна маса сірі;

- вміст сірки в робочій шихті, %.

Тоді

тобто 2,4 кг з 1000 кг робочої шихти.

Перераховуємо вихід сірки на суху шихту за формулою

(1.28)

7. Волога шихти. Вологу шихти, що випаровується в камерах коксування, підраховують за формулою (1.15)

кг з 1000 кг робочої шихти

8. Пірогенетична вода. Вихід пірогенетичної води з робочої шихти підраховуємо за формулою

(1.29)

де К_о - коефіцієнт переходу кисню шихти в пірогенетичну воду, який знаходиться в межах 0,334 - 0,505. Приймаємо К_о = 0,46;

18 - молекулярна маса води;

16 - атомна маса кисню;

- вміст кисню в робочій шихті, %.

Тоді

тобто 22,3 кг з 1000 кг робочої шихти.

9. Нев'язка балансу. Знаходимо з різниці між прихідною і витратною частинами 1000 - (692+136,6+30,9+10,4+2,3+2,4+101+22,3) = 2,1 кг, тобто 0,21% (1.30)

Нев'язка балансу вважається допустимою до 0,5%.

Знаходимо коефіцієнт озолення

(1.31)

Вміст золи в коксі буде

(1.32)

Отримані результати розрахунку вносяться до таблиці 1.2, званою зведеним матеріальним балансом коксування вугільної шихти.

Таблиця 1.2 - Зведений матеріальний баланс коксування вугільної шихти

Прихідна частина	Витратна частина
Назва статті	Вага, кг	%-ний склад	Назва статті	Вага, кг	%-ний склад
		На робочу шихту	На суху шихту			На робочу шихту	На суху шихту
1	2	3	4	5	6	7	8
1. Суха шихта	889	88,9	100	1. Кокс валовий	692	69,2	76,97
2. Волога шихти	101	10,1	_	2. Коксовий газ	136,6	13,66	15,2
				3. Смола безводна	30,9	3,09	3,44
				4. Сирий бензол	10,4	1,04	1,16
				5. Аміак 100%-вий	2,3	0,23	0,26
				6. Сірка в перерахунку на H2S	2,4	0,24	0,27
				7. Волога шихти	101	10,1	-
				8. Пірогене-тична вода	22,3	2,23	2,48
				9. Нев'язка балансу	2,1	0,21	0,21
РАЗОМ	1000	100,0	100,0	РАЗОМ	1000	100,0	100,0

2. Основна частина

2.1 Технологічна схема вакуум-карбонатного методу очищення коксового газу від сірководня

Сірководень, що міститься в коксовому газі, а також сірчистий газ, що утворюється з сірководня при його спалюванні, викликають корозію газопроводів, устаткування і є токсичними газами, що чинять шкідливу дію на людину і довкілля.

Найбільш поширеним методом очищення коксового газу від сірководня на коксохімічних заводах України являється вакуум - карбонатний метод. Ця технологія характеризується простим апаратурним оформленням, надійністю в роботі, можливістю здійснення комплексної автоматизації технологічного процесу, доступністю і дешевизною реагенту, застосуванням нержавіючої сталі в незначному об'ємі.

Технологія дозволяє використати вторинні енергоресурси (тепло прямого коксового газу); кількість відходів, що утворюються, незначна і є можливість їх утилізації.

Суть вакуум - карбонатного методу полягає в поглинанні сірководня з коксового газу в скруберах водним розчином соди. Насичений сірководнем розчин регенерується нагріванням під вакуумом. При регенерації розчину газоподібний сірководень, що вилуговується, переробляється в сірчану кислоту по методу мокрого каталізу.

Одним із заводів, на якому реалізовано очищення коксового газу від сірководня вакуум - карбонатним методом з отриманням сірчаної кислоти методом мокрого каталізу, був Криворізький КХЗ (ВАТ «АрселорМіттал Кривий ріг). Цех сіркоочищення на цьому заводі вводився в експлуатацію двома чергами: перша черга обслуговувала батареї №№1-6, друга черга - батареї №№7-10. Кожна черга мала у своєму складі усі відділення цеху сіркоочищення: від уловлювання сірководня до отримання сірчаної кислоти.

У зв'язку з виведенням із експлуатації коксових батарей №8 і №10 була виконана передача коксового газу батарей №7 і №9 в цех уловлювання, обслуговуючий батареї №№1-6. Відділення уловлювання сірководня батарей №7-10, а також відділення регенерації і сірчанокислотне батарей №1-6 були виведені з експлуатації. Сірководень з коксового газу уловлювався в один ступінь, міра очищення складала ~ 85% (з 20 до 3,0 г/нм³).

По затверджених нині міжнародних нормах залишковий зміст сірководня в коксовому газі не повинен перевищувати 0,5 г/нм³, а гранично-допустимий зміст діоксиду і триоксиду сірки із стаціонарних джерел викидів при спалюванні коксового газу не повинен перевищувати 500 міліграм/нм³. Забезпечити очищення коксового газу від сірководня з 20-16 до ?0,5 г/нм³ в один ступінь вакуум - карбонатним методом неможливо.