CN102151476A - 一种超重力场下氧化脱除气相中硫化氢的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超重力场下氧化脱除气相中硫化氢的方法，它是将脱硫剂和含硫化氢气体在脱硫超重力机内逆流或错流接触，然后将富含硫磺的脱硫剂加入硫磺沉降剂后，与空气在再生超重力机内逆流或错流接触，所述的脱硫剂为络合铁、碱溶液、硫磺改性剂、消泡剂组成的混合溶液，混合溶液中：铁离子的浓度为0.1-10g/L，pH在8.0-9.2，硫磺改性剂浓度为10-200ppm，消泡剂浓度为5-50ppm。本发明采用超重力机取代传统低传质效率反应器，在硫化氢氧化和催化剂再生中均采用超重力旋转填料床反应器，极大强化了过程传质效率，缩短氧化脱硫和脱硫剂再生时间，另外在硫磺沉降阶段采用了沉降剂同硫磺改性剂共同作用，使硫磺沉降时间也大大缩短。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体净化的方法，具体来说是一种超重力场下氧化脱除气相中硫化氢的方法。
背景技术
硫化氢(H2S)是一种有毒有害气体，是伴随工业化生产而产生的一种工业废气，来源于炼油厂、天然气净化厂、石油化工厂、煤气净化厂、氮肥厂、冶炼厂，造纸厂、印染厂、制革厂、农药厂等行业。气体中存在硫化氢会产生种种有害的影响。如石油天然气管道，由于硫化氢酸性的长期腐蚀而破裂；还有，在合成氨工业中，硫化氢的存在使得工业催化剂中毒。空气中含有0.10％硫化氢就会使人发生头痛、眩晕等中毒症状，空气含硫化氢过高将危及居民生活安全。因此，硫化氢是属于必须消除或控制的气体污染物。若将其直接排放或燃烧后转变成二氧化硫排放，均会对大气环境造成严重污染。所以无论是从环境还是从生产考虑都必须进行脱硫。
天然气的净化脱硫方法依其弱酸性和强还原性而进行脱硫可分为干法脱硫和湿法脱硫。干法是利用硫化氢的还原性和可燃性，以固体氧化剂或吸附剂来脱硫或直接燃烧，其中包括克劳斯法、氧化铁法、活性炭法等。湿法按其所用的不同脱硫剂分为液体吸收法和吸收氧化法两类。液体吸收法中有利用碱性溶液的化学吸收法和利用有机溶剂的物理吸收法，以及物理化学吸收法。吸收氧化法主要利用各种氧化剂、催化剂进行脱硫。
传统的湿法脱硫采用塔设备作为脱硫装置，设备尺寸庞大、造价高、阻力大、传质效率较低、操作弹性小。超重力设备取代塔设备作为脱硫装置，具有工艺简单、设备尺寸小、脱硫工艺可以整体成套，设备结构紧凑、体积小、占地少、运行成本低等优点。中国专利200310101838.1报道了一种超重力旋转床和有机胺吸收脱除气体中硫化氢和粉尘的方法，但没有涉及后续有机胺的再生方法。中国专利200710101508.0报道了一种天然气超重力脱硫化氢的方法，该专利在传统有机胺吸收脱硫工艺的基础上，采用超重力旋转填料床取代了吸收塔，但再生时间长、 硫磺的分离设备庞大。实用新型专利200620023555.9报道了一种超重力脱除气体中硫化氢的设备，其工艺基本同中国专利200710101508.0报道的类似，但脱硫原理是湿式催化氧化脱硫法；尽管吸收设备尺寸减小，但后续的再生设备庞大、效率低，采用的是外置除沫器。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷，提供一种超重力场下氧化脱除气相中硫化氢的方法，它在传统络合铁湿式氧化脱硫工艺的基础上，采用超重力机取代传统低传质效率反应器，在硫化氢氧化和催化剂再生中均采用超重力旋转填料床反应器，极大强化了过程传质效率，缩短氧化脱硫和脱硫剂再生时间，另外，在硫磺沉降阶段采用了沉降剂同硫磺改性剂共同作用，使硫磺沉降时间也大大缩短；由此，使沉降槽、贫液槽尺寸较传统大为减小，同时，相对于其它超重力气体脱硫工艺，该工艺将富液槽和沉降槽合并为一台设备，工艺简化、设备数量减少、占地面积小。
本发明的技术方案是这样实现的：它是将脱硫剂和含硫化氢气体在脱硫超重力机内逆流或错流接触，然后将富含硫磺的脱硫剂加入硫磺沉降剂后，与空气在再生超重力机内逆流或错流接触，所述的脱硫剂为络合铁、碱溶液、硫磺改性剂、消泡剂组成的混合溶液，混合溶液中：铁离子的浓度为0.1-10g/L，pH在8.0-9.2，硫磺改性剂浓度为10-200ppm，消泡剂浓度为5-50ppm。
其中所述的络合铁由下述方法制备而成：将乙二胺四乙酸、烷基醇胺、水溶性铁盐混合反应，乙二胺四乙酸/Fe的摩尔比为1.2-4.0，加入的烷基醇胺使反应物的pH值大于11，反应产物同柠檬酸三钠及水混合，柠檬酸三钠/Fe的摩尔比为0.2-1，最后溶液中Fe的含量为30-40g/L。所述的烷基醇胺为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或甲基-二乙醇胺中的一种或一种以上的混合物。所述的硫磺改进剂为非离子表面活性剂和阳离子表面活性剂组成，非离子表面活性剂和阳离子表面活性剂的质量比为1∶1～2∶1，非离子表面活性剂为烷基链碳数在8-12的烷基酚聚氧乙烯醚，HLB值为6-9；阳离子表面活性剂为氯化二甲基烷基苄基铵，其中烷基为C12-C18烷基。所述的消泡剂为水溶性硅油消泡剂。所述的硫磺沉降剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠中的一种，加入量为100-400ppm。所述的碱 溶液为碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾或氢氧化钠中的一种或一种以上的混合溶液。水溶性铁盐为氯化铁或硫酸铁。
本发明具体工艺方法是将贫液槽内的脱硫剂经贫液泵进入脱硫超重力机内，从生产线来的高含硫化氢气体在超重力机内同脱硫剂在转子中的丝网填料表面接触，硫化氢转移到液相被氧化为硫磺；脱除硫化氢的气体通过超重力机内置的除沫器进入输气管线；经脱硫超重力机脱硫后的富含硫磺的液体经富液泵进入流向再生超重力机的输送管路，在该管路上与从沉降剂储槽经沉降剂泵进入的沉降剂液体在线混合，然后一同进入再生超重力机内，与空气在再生超重力机内同富液在转子中的丝网填料表面接触，将脱硫后的脱硫剂再生；再生后的脱硫剂含有硫磺和沉降剂经沉降泵进入沉降槽，在沉降剂的作用下快速沉降，絮凝后的硫磺经沉降槽底部进入离心机，分离出的滤饼进行后续处理，滤液再回到贫液槽中，沉降槽中的液体进入贫液槽进行下一个循环脱硫过程。其中所述的脱硫超重力机内氧化脱硫温度为10-70℃，压力为0.1-3.5Mpa。所述的再生超重力机内氧化再生温度为10-70℃，压力为常压。
本发明在传统络合铁湿式氧化脱硫工艺的基础上，采用超重力机取代传统低传质效率反应器，在硫化氢氧化和催化剂再生中均采用超重力旋转填料床反应器，极大强化了过程传质效率，缩短氧化脱硫和脱硫剂再生时间，另外，在硫磺沉降阶段采用了沉降剂同硫磺改性剂共同作用，使硫磺沉降时间也大大缩短；由此，使沉降槽、贫液槽尺寸较传统大为减小，同时，相对于其它超重力气体脱硫工艺，该工艺将富液槽和沉降槽合并为一台设备，即沉降槽，工艺简化、设备数量减少、占地面积小、整体工艺可以成撬。从而达到缩短工艺流程，降低设备投资，减少能耗，节省占地面积的目的。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，其目的是为了更好理解本发明的内容。因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明由脱硫超重力机、富液泵、沉降剂泵、沉降剂槽、再生 超重力机、防爆风机、贫液泵、贫液槽、沉降泵、沉降槽及离心机组成；贫液槽内的贫脱硫剂(含络合铁的溶液)经贫液泵进入脱硫超重力机内，从生产线来的高含硫化氢气体在超重力机内同贫脱硫剂在转子的丝网填料表面接触，硫化氢转移到液相被络合铁氧化为硫磺，三价铁别还原为二价铁；脱除硫化氢的气体通过超重力机内置的除沫器进入输气管线；经脱硫超重力机脱硫后的富含硫磺的液体(简称富液，)经富液泵进入流向再生超重力机的输送管路，在该管路上与从沉降剂储槽经沉降剂泵进入的沉降剂液体在线混合，然后一同进入再生超重力机内，从防爆风机来的空气在再生超重力机内同富液在转子的丝网填料表面接触，将脱硫后的脱硫剂再生；再生后的脱硫剂含有硫磺和沉降剂经沉降泵进入沉降槽，在沉降剂的作用下快速沉降，絮凝后的硫磺经沉降槽底部进行离心机，分离出的滤饼进行后续处理，液体再回到贫液槽中；沉降槽中的液体进入贫液槽进行下一个循环脱硫过程。
表1和表2列出了8个实施例，各实施例的处理条件见表1，各实施例对应的脱硫剂原料见表2。
表1
PAM指聚丙烯酰胺，PAAS指聚丙烯酸钠
表2
＊＊指烷基酚聚氧乙烯醚同氯化二甲基烷基苄基铵的质量比。
Claims (9)
1.一种超重力场下氧化脱除气相中硫化氢的方法，它是将脱硫剂和含硫化氢气体在脱硫超重力机内逆流或错流接触，然后将富含硫磺的脱硫剂加入硫磺沉降剂后，与空气在再生超重力机内逆流或错流接触，所述的脱硫剂为络合铁、碱溶液、硫磺改性剂、消泡剂组成的混合溶液，混合溶液中：铁离子的浓度为0.1-10g/L，pH在8.0-9.2，硫磺改性剂浓度为10-200ppm，消泡剂浓度为5-50ppm。
2.根据权利要求1所述的一种超重力场下氧化脱除气相中硫化氢的方法，其中所述的络合铁由下述方法制备而成：将乙二胺四乙酸、烷基醇胺、水溶性铁盐混合反应，乙二胺四乙酸/Fe的摩尔比为1.2-4.0，加入的烷基醇胺使反应物的pH值大于11，反应产物同柠檬酸三钠及水混合，柠檬酸三钠/Fe的摩尔比为0.2-1，最后溶液中Fe的含量为30-40g/L。
3.根据权利要求2所述的一种超重力场下氧化脱除气相中硫化氢的方法，其中所述的烷基醇胺为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或甲基-二乙醇胺中的一种或一种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种超重力场下氧化脱除气相中硫化氢的方法，其中所述的硫磺改进剂为非离子表面活性剂和阳离子表面活性剂组成，非离子表面活性剂和阳离子表面活性剂的质量比为1∶1～2∶1，非离子表面活性剂为烷基链碳数在8-12的烷基酚聚氧乙烯醚，HLB值为6-9；阳离子表面活性剂为氯化二甲基烷基苄基铵，其中烷基为C12-C18烷基。
5.根据权利要求1所述的一种超重力场下氧化脱除气相中硫化氢的方法，其中所述的消泡剂为水溶性硅油消泡剂。
6.根据权利要求1所述的一种超重力场下氧化脱除气相中硫化氢的方法，其中所述的硫磺沉降剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠中的一种，加入量为100-400ppm。
7.根据权利要求1所述的一种超重力场下氧化脱除气相中硫化氢的方法，它是将贫液槽内的脱硫剂经贫液泵进入脱硫超重力机内，从生产线来的高含硫化氢气体在超重力机内同脱硫剂在转子中的丝网填料表面接触，硫化氢转移到液相被氧化为硫磺；脱除硫化氢的气体通过超重力机内置的除沫器进入输气管线；经脱硫超重力机脱硫后的富含硫磺的液体经富液泵进入流向再生超重力机的输送管路，在该管路上与从沉降剂储槽经沉降剂泵进入的沉降剂液体在线混合，然后一同进入再生超重力机内，与空气在再生超重力机内同富液在转子中的丝网填料表面接触，将脱硫后的脱硫剂再生；再生后的脱硫剂含有硫磺和沉降剂经沉降泵进入沉降槽，在沉降剂的作用下快速沉降，絮凝后的硫磺经沉降槽底部进入离心机，分离出的滤饼进行后续处理，滤液再回到贫液槽中，沉降槽中的液体进入贫液槽进行下一个循环脱硫过程。
8.根据权利要求1所述的一种超重力场下氧化脱除气相中硫化氢的方法，其中所述的脱硫超重力机内氧化脱硫温度为10-70℃，压力为0.1-3.5Mpa。
9.根据权利要求1所述的一种超重力场下氧化脱除气相中硫化氢的方法，其中所述的再生超重力机内氧化再生温度为10-70℃，压力常压。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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Owner name: WUHAN GLT ENERGY AND ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY CO., Free format text: FORMER NAME: WUHAN NATIONAL PASS CHEMICAL ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY CO., LTD. |
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Address after: 430073 room 801, building A5-4, future science and Technology City, 999 hi tech Avenue, East Lake hi tech Zone, Hubei, Wuhan Patentee after: Wuhan Glt Energy and Environmental Technology Co.,Ltd. Address before: 430056 Hubei city of Wuhan province Wuhan Zhuankou economic and Technological Development Zone East Sunshine City Hui Garden 3-111 Patentee before: Wuhan National Pass Chemical Environmental Protection Technology Co.,Ltd. |
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Application publication date: 20110817 Assignee: BEIJING ZHONGYOU AISUO ENERGY SAVING AND ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY CO.,LTD. Assignor: Wuhan Glt Energy and Environmental Technology Co.,Ltd. Contract record no.: 2014420000182 Denomination of invention: Method for removing hydrogen sulfide in gas phase through oxidization under high gravity field Granted publication date: 20130605 License type: Exclusive License Record date: 20141106 |
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| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 430206, Hubei, Wuhan, East Lake hi tech Development Zone, 999, hi tech Avenue,, the Future City Longshan Innovation Park Phase 1, A5, North District, 4, 8, A units Patentee after: WUHAN GUOLITONG ENERGY ENVIRONMENTAL PROTECTION CO.,LTD. Address before: 430073 room 801, building A5-4, future science and Technology City, 999 hi tech Avenue, East Lake hi tech Zone, Hubei, Wuhan Patentee before: Wuhan Glt Energy and Environmental Technology Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180327 Address after: 430206 Wuhan City, Wuhan City, Hubei Province, Wuhan East Lake New Technology Development Zone high new avenue in the future layer Longshan innovation garden, A5 north area 4 8 layer A unit Co-patentee after: Shenyang branch of CNPC Northeast Refining and Chemical Engineering Co.,Ltd. Patentee after: WUHAN GUOLITONG ENERGY ENVIRONMENTAL PROTECTION CO.,LTD. Address before: 430206, Hubei, Wuhan, East Lake hi tech Development Zone, 999, hi tech Avenue,, the Future City Longshan Innovation Park Phase 1, A5, North District, 4, 8, A units Patentee before: WUHAN GUOLITONG ENERGY ENVIRONMENTAL PROTECTION CO.,LTD. |
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Granted publication date: 20130605 Termination date: 20200329 |