Арсеново-лужні методи. Залежно від абсорбенту ці методи поділяються на арсеново-содовий і арсеново-аміачний. Для приготування абсорбентів оксид арсену As2О3 розчиняють в розчині Na2CО3 або NH4ОH. При розчиненні в содовому розчині відбувається реакція:
2 Na2CO3 + As2O3 + H2O → 2Na2HAs2O3 + 2 CO2. (3.59)
Утворення поглинального розчину відбувається в процесі взаємодії з сірководнем:
2Na2HAsO3 + 5 H2S → Na4AsS5 + 6 H2O, (3.60)
Na4As2S5 + O2 →Na4As2S5O2. (3.61)
Отриманий розчин оксісульфоарсеново-натрієвої солі і є поглинальним розчином для сірководню. При регенерації солей киснем повітря виділяється сірка.
Сірку відокремлюють від розчину, а регенерований розчин повертають на абсорбцію. Побічні реакції, що протікають в процесі:
Na2CO3 + H2O→ NaOH + NaHCO3, (3.62)
Na2CO3 + H2S→NaHS + NaHCO3, (3.63)
Na2CO3 + H2S → NaHS + CO2 + H2O, (3.64)
NaOH + H2S → NaHS + H2O. (3.65)
Схема процесу (процес "Tiloks") наведена на рис. 3.7, б.
Газ, що очищається, надходить в абсорбер, де відбувається його очищення від сірководню. Далі насичений сірководнем розчин перекачують через теплообмінник, де він нагрівається до 40°С і направляють на регенерацію. У регенератор подають стиснене повітря, яке барботує через розчин. Після окиснення киснем повітря і відокремлення сірки, яка спливає разом з бульбашками повітря в сепараторі, розчин повертають на абсорбцію. Сірку відокремлюють на вакуум-фільтрі.
На інтенсивність абсорбції впливає концентрація арсену в поглиначі і рН розчину. При збільшенні концентрації з 15 до 25 г/дм3 ступінь абсорбції сірководню зростає з 81 до 97%. Оптимальне значення рН повинно бути 7,8-7,9.
Недоліком процесу є висока витрата соди (400-500 кг на 1т сірки), великий вміст домішок в абсорбенті, що ускладнює його регенерацію.
Технологічні схеми і апаратура арсеново-содового і арсеново-аміачного способів ідентичні.
Процес "Stretford". У цьому процесі сірководень абсорбують лужним розчином (рН = 8,5-9,5), що містить окрім карбонату натрію еквімолекулярну кількість ванадату натрію-амонія і антрахінон-2,6-2,7-дисульфонату (АДА). Крім того, до розчину додають натрій-калієвую сіль винної кислоти, щоб ванадат не випадав в осад.
Хімізм процесу послідовно складається з абсорбції сірководню з утворенням NaHS, відновлення сульфідів до елементарної сірки, рекуперації ванадату за допомогою АДА, окиснення АДА киснем повітря:
H2S + Na2CO3 →NaHS + NaHCO3, (3.66)
2NaHS + H2S + 4 NaVO3 →Na2V4O9 + 4 NaOH + 2S, (3.67)
Na2V4O9 + 2NaOH + H2O + 2АДА → 4NaVO3 + 2АДА(відн),
2 АДА(відн) + О2 →2 АДА + H2O. (3.69)
Перевагою процесу є можливість виключити дуже токсичні арсеніти.
Залізо-содовий метод. У цьому процесі для поглинання використовують суспензію гідроксидів дво- і тривалентного заліза. Суспензію готують змішуванням 10%-го розчину Na2CО3 з 18%-м розчином залізного купоросу:
FeSO4 + Na2CO3 + H2O→Fe(OH)2 + Na2SO4 + CO2, (3.70)
пропускаючи через розчин повітря, окиснюють гідроксид заліза:
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O→4 Fe(OH)3. (3.71)
Абсорбція сірководню з газової фази протікає за наступними реакціями:
H2S + Na2CO3→NaHS + NaHCO3, (3.72)
3NaHS+ 2 Fe(OH)3 →Fe2O3 + 3 NaОН + H2O, (3.73)
3 NaHS + 2 Fe(OH)3 →FeS + S + 3 NaOH + 3 H2O. (3.74)
Для регенерації розчину через нього пропускають повітря, в цьому процесі утворюється елементна сірка:
2 Fe2S3 + 6 H2O + 3 O2 →4 Fe(OH)3 + 6S, (3.75)
4 FeS + 6 H2O + 3 O2 → 4 Fe(OH)3 + 4 S, (3.76)
NaHCO3 + NaOH →Na2CO3 + H2O, (3.77)
2 NaHCO3→ Na2CO3 + H2O + CO2. (3.78)
При регенерації до 70% поглиненого H2S переходить в елементну сірку, а решта (у вигляді NaHS) окислюється до тіосульфату натрію:
2 NaHS + 2 O2 → Na2S2O3 + H2O. (3.79)
Метод дозволяє досягти ступеню очищення газів більше 80%.
Лужно-гідрохіноновий метод. Суть методу полягає в поглинанні сірководню лужними розчинами гідрохінону. При регенерації розчинів виділяються елементна сірка і тіосульфат натрію. Гідрохінон є каталізатором. Чим вища концентрація хінону в розчині, тим активніший розчин. Метод складається з наступних стадій: взаємодія сірководню з карбонатом натрію (содою); окиснення гідросульфіду натрію хіноном (окиснена форма гідрохінону); регенерація соди; регенерація хінону:
H2S + Na2CO3→NaHS + NaHCO3, (3.80)
NaHS + 
+ H2O → 
+ S + NaOH, (3.81)
NaHCO3 + NaOH →Na2CO3 + H2O, (3.82)
+ 0,5 O2 → + H2O. (3.83)
Остання стадія здійснюється за рахунок кисню, що міститься в газі, і протікає паралельно з процесами поглинання і окиснення сірководню. Повну регенерацію хінону проводять в регенераторах.
В процесі абсорбції протікає побічна реакція:
2 NaHS + 2 O2 →Na2S2O3 + H2O. (3.84)
Накопичення в розчині Na2S2О3 і NaHCО3 призводить до зниження його поглинальної здатності унаслідок зменшення концентрації карбонату натрію і зниження рН середовища. Для підтримки активності поглинального розчину безперервно додають свіжі розчини соди і гідрохінону. Для підтримки рН розчину в межах 9-9,5 додають 42%-й розчин гідроксиду натрію.
Абсорбцію сірководню проводять в порожнистому абсорбері з форсунками при щільності зрошування 4,35 м3/год на 1 м3 зрошуваного об'єму. Розчин регенерують, пропускаючи через нього (барботаж) стиснене повітря. При цьому відбувається окиснення гідрохінону до хінону і флотація сірки, що виділилася, яку у вигляді піни збирають на поверхні розчину. Одночасно тут же відбувається окиснення частини гідросульфіду до тіосульфату. Сірчана піна збирається в пінозбірнику, а потім поступає на вакуум-фільтр, де відбувається її відділення. Отриману сірку плавлять в автоклаві.
Метод дозволяє очищати газ від початкового вмісту сірководню в газі 0,185 г/м3 до 0,02 г/м3. Ступінь очищення газу залежить від концентрації в ньому сірководню, швидкості руху газу в абсорбері і інтенсивності зрошування, концентрації активних компонентів в розчині і його рН, температури процесу, рівномірності розподілу розчину в абсорбері.
Абсорбція етаноламінами. У цих методах сірководень і оксид вуглецю (IV) поглинаються розчинами моноетаноламіну або триетаноламіну. Переважно використовують 15-20%-й водний розчин моноетаноламіну, оскільки він володіє більшою поглинальною здатністю на одиницю маси розчинника, більшою реакційною здатністю і легко регенерується.
Технологічна схема очищення газів від сірководню розчинами етаноламінів представлена на рис. 3.7, в. В процесі поглинання протікають реакції:
2 (OH - CH2 – CH2 – NH2) + H2S→(OH - CH2 – CH2 – NH2)2S,
(OH - CH2 – CH2 – NH2)2S + H2S→2 (OH - CH2 – CH2 – NH3 – HS).
При 25-40°С напрям реакції поглинання – зліва направо, з підвищенням температури до 105°С і вище напрям – справа наліво з виділенням із розчину сірководню і оксиду вуглецю (IV). Це пов'язано з тим, що розчин поступово втрачає свої лужні властивості, а сульфіди, що утворилися, і карбонати амінів дисоціюють з виділенням сірководню і оксиду вуглецю (IV) в газову фазу.
Очищення від сірковуглецю і меркаптанів. Угазах можуть міститися наступні органічні сполуки сірки: сірковуглець CS2, сіркооксид вуглецю COS, меркаптани RSH.
Сірковуглець малоактивний при звичайній температурі, тому хемосорбційні методи його вилучення з повітря малоефективні. Гази, що містять CS2 і COS, піддають конверсії до H2S із застосуванням залізохромового каталізатора при 400-500°С або мідного при 600 °С. Потім H2S, що утворюється, поглинають лужними розчинами. Проте для очищення газів, що містять CS2 і COS, найбільш економічні методи абсорбції.
Нижчі меркаптани добре розчиняються в лугах, але із збільшенням молекулярної маси їх розчинність зменшується. Процес протікає за реакцію:
NaOH + RSH → NaRS + H2O. (3.87)
При тривалому контакті з лугом (у присутності кисню і оксиду вуглецю (IV)) меркаптани окиснюються до дісульфідів і полісульфідів, які погано розчинні в лузі:
4 RSH + O2 →2 R – S - S – R + 2 H2O. (3.88)
Абсорбцію проводять при швидкості газу 0,3-0,4 м/с під тиском 1 МПа. При великому вмісті в газах СО2 в абсорбері відбувається утворення соди, яку необхідно безперервно видаляти. Доцільно проводити двоступінчате очищення: на I ступені сорбувати СO2 моноетаноламіном, на II – проводити лужне поглинання меркаптану.
Для регенерації сорбенту проводять десорбцію етилмеркаптану продувкою парою або нагрітим повітрям з підігрівом розчину до 70-90°С. Регенерацію проводять в насадкових або тарілчастих колонах.
