CN102553413B - 一种酸性气体脱硫的方法 - Google Patents

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Abstract

一种酸性气体脱硫的方法，属气体净化技术领域。该方法采用络合铁脱硫体系，吸收和再生在同一装置中完成，酸性气体进入带有旋流分布器的吸收管中，在旋流分布器的作用下，形成快速向上的旋转气流，将吸收管上端进入的吸收液快速旋切，气液充分接触传质效率得到明显提高，达到硫化氢气体快速吸收、提高净化效果的目的。吸收了硫化氢的络合铁溶液在吸收管外与空气接触氧化，再生硫泡沫随空气气泡上升浮选进入硫泡沫槽，再生好的脱硫液进入吸收管循环吸收再生。本方法可以用于酸性气中的硫磺回收工艺。

Description

一种酸性气体脱硫的方法
技术领域：本发明属气体净化技术领域，涉及一种从酸性气体混合物中脱除硫化氢的方法，特别是吸收再生一体化下的氧化还原脱硫方法。
背景技术：众所周知，含硫工业原料气会引起管道、设备腐蚀，催化剂中毒；含硫废气的排放会造成严重的环境问题。
脱除硫化氢的方法主要有：(1)干法脱硫，如氧化铁法、氧化锌法和活性炭法等。(2)醇胺法。(3)湿式氧化法，如ADA法、栲胶法、MSQ法、PDS法和络合铁法等。(4)物理溶剂法如低温甲醇法、NHD法等。
湿式氧化法具有能直接将硫化氢转化成硫磺等优点，从而在我国煤化工领域得到广泛的应用。其中以钒基湿式氧化法ADA法、尤其是栲胶法使用最为广泛(参见朱世勇等著，《环境保护与气体净化》，北京，化学工业出版社，2000)。
随着含硫油田气及天然气的开采，对脱硫要求越来越高；采用胺法基本能满足天然气及炼厂气脱硫的要求，对于硫化氢含量＜20t/d采用克劳斯装置不能经济可靠地运行，现有的常规液相氧化还原脱硫技术存在脱硫装置体积大、溶液循环量大、硫堵等问题，存在生产工艺复杂，设备投资大，占地面积大等不足。
采用集硫回收和尾气净化于一体的络合铁法吸收再生一体化装置可以经济地处理该工况条件下的酸性气体硫回收，以满足现阶段油田气和天然气的脱硫再生气硫回收的需要。
发明内容：本发明的目的是提出一种吸收再生一体化的脱硫装置来脱除气体中的硫化氢。
本发明的原理是络合铁脱硫液在吸收过程中将气体中的硫化氢转变成硫氢根离子；吸收了硫化氢的富液通过空气氧化再生将硫氢根离子转变成对环境无害的单质硫，硫磺浮选出装置硫泡沫经过滤分离回收硫磺；处理后的气体达到排放的要求。
络合铁法采用碱的水溶液吸收硫化物，H2S气体与碱发生反应生成HS-，通过高价态Fe离子还原成低价态Fe离子，将HS-转化成硫磺。在再生过程中，低价态的络合铁溶液与空气接触氧化成高价态络合铁溶液，恢复氧化性能，溶液循环吸收硫化氢气体。其主要反应如下：
1)碱性水溶液吸收H2S、CO2
Na2CO3+H2S→NaHCO3+NaHS
Na2CO3+CO2+H2O→2NaHCO3
2)析硫过程
2Fe3+(络合态)+HS-→2Fe2+(络合态)+S↓+H+
3)再生反应
2Fe2+(络合态)+1/2O2+H+→2Fe3+(络合态)+OH-
2NaHCO3→Na2CO3+CO2+H2O
本发明的技术方案是这样来实现的：采用络合铁脱硫体系，吸收和再生在同一装置中完成；酸性气体进入带有旋流分布器的吸收管中，在旋流分布器的作用下，形成快速向上的旋转气流，将吸收管上端进入的吸收液快速旋切，气液充分接触，传质效率得到明显提高，酸性气体出旋流分布器的速度5～15m/s；吸收了硫化氢的络合铁溶液在吸收管外与空气接触氧化，通入的空气量为气体中硫化氢体积流量的30～60倍，再生硫泡沫随空气气泡上升浮选进入硫泡沫槽，再生好的脱硫液进入吸收管循环吸收再生。
本发明方法采用络合铁吸收液，在吸收过程中将气体中的硫化氢转变成硫氢根离子；吸收了硫化氢的富液通过空气氧化再生将硫氢根离子转变成对环境无害的单质硫，处理后的气体达到排放的要求。
一般地，本发明所述络合铁吸收液由络合剂、稳定剂、硫磺改性剂以及碱组成，对硫化氢具有非常高的脱除效率。
酸性气体进入带有旋流分布器的吸收管中，吸收管直径为50毫米、长度为200毫米，在旋流分布器的作用下，形成快速向上的旋转气流，将吸收管上端进入的吸收液快速旋切，气液充分接触，传质效率得到明显提高，酸性气体出旋流分布器的速度8～12m/s，达到硫化氢气体快速吸收、提高净化效果的目的。
本发明的吸收和再生温度为～40℃，吸收和再生过程中溶液的pH值控制在8～9。
为了提高再生效率，本发明再生过程中可以加入空气再分布器。
本发明的方法具有以下特征：(1)吸收再生一体化；(2)操作弹性大；(3)溶液自循环省去了溶液循环泵。
本发明方法可以用于处理酸性气体或处理可与空气混合的非可燃性气体。
具体实施方式：下面结合实例以进一步阐述本发明的内容。
实施例1：用本发明所说的吸收再生一体化方法脱除气体中的硫化氢。
(1)试验方法
将一定浓度的硫化氢气体通入带有旋流分布器，直径为50毫米、长度为200毫米的吸收管中，与络合铁溶液反应脱除气体中硫化氢，吸收了硫化氢的溶液与空气接触氧化再生，脱硫后的气体进入硫化氢测定仪分析气体中硫化氢的含量。吸收再生体化装置中加入1000毫升脱硫剂。
(2)试验条件
用含二氧化碳的气体配制硫化氢浓度为23.3g/·Nm3的试验气体。
试验气体流速：      6升/小时
空气流速：          4升/小时
吸收、再生温度：    ～40℃
溶液的pH值          8.2
络合铁溶液铁浓度    0.3克/升
(3)脱硫效果
上述试验条件下，连续通气8小时，吸收过程中测定出口气体硫化氢平均含量为1mg·/Nm3。
实施例2：试验方法同实施例1
(2)试验条件
用含二氧化碳的气体配制硫化氢浓度为25.8g/·Nm3的试验气体。
试验气体流速：      6升/小时
空气流速：          2升/小时
吸收、再生温度：    ～40℃
溶液的pH值          8.5
络合铁溶液铁浓度    0.3克/升
(3)脱硫效果
上述试验条件下，连续通气8小时，吸收过程中测定出口气体硫化氢平均含量为16mg·/Nm3。
实施例3：试验方法同实施例1
(2)试验条件
用含二氧化碳的气体配制硫化氢浓度为25.8g/·Nm3的试验气体。
试验气体流速：      8升/小时
空气流速：          4升/小时
吸收、再生温度：    ～40℃
溶液的pH值          8.3
络合铁溶液铁浓度    0.4克/升
(3)脱硫效果
上述试验条件下，连续通气8小时，吸收过程中测定出口气体硫化氢平均含量为20mg·/Nm3。
上述实施例表明，本发明方法为酸性气体硫回收提供较为合适的方法和装置。

Claims (3)

1.一种酸性气体脱硫的方法，其特征是采用络合铁脱硫体系，吸收和再生在同一装置中完成；酸性气体进入带有旋流分布器的吸收管中，在旋流分布器的作用下，形成快速向上的旋转气流,将吸收管上端进入的吸收液快速旋切，气液充分接触，传质效率得到明显提高，酸性气体出旋流分布器的速度5~15m/s；吸收了硫化氢的络合铁溶液在吸收管外与空气接触氧化，通入的空气量为气体中硫化氢体积流量的30~60倍，再生硫泡沫随空气气泡上升浮选进入硫泡沫槽，再生好的脱硫液进入吸收管循环吸收再生；所述吸收液为络合铁吸收液，吸收和再生温度为40℃，吸收和再生过程中溶液的pH值控制在8~9；所述吸收管的直径为50毫米、长度为200毫米。
2.如权利要求1所述的方法，特征在于酸性气体出旋流分布器的速度8~12m/s。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于再生过程中设置了空气再分布器。
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