CN110559831A - 一种络合铁脱硫剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种络合铁脱硫剂,以质量份计,包括:水1000份；可溶性铁盐3～7份；铁盐络合剂6～10份；稳定剂1～2.5份；硫磺改性剂0.3～0.6份；碱性物质30～60份。本发明公开的一种络合铁脱硫剂具有以下有益效果：(1)脱硫速度快且效率高；(2)吸收速率快、低毒性、副盐产率低；(3)添加了特定的硫磺改性剂，硫磺易回收，在5分钟内硫颗粒粒度增大至30微米而沉降分离；(4)添加了独特的稳定剂，能使络合铁脱硫剂在3个月的连续运转中降解量小于5％。

Description

一种络合铁脱硫剂
技术领域
本发明属于气体净化领域，具体涉及一种络合铁脱硫剂。
背景技术
硫化氢，分子式为H2S，分子量为34.076，标准状况下是一种易燃的酸性气体，无色，低浓度时有臭鸡蛋气味，浓度极低时便有硫磺味，有剧毒(LC50＝444ppm<500ppm)。其水溶液为氢硫酸。能溶于水，易溶于醇类、石油溶剂和原油。燃点为292℃。硫化氢为易燃危化品，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。
目前，将煤气中的H2S吸收主要是通过PDS法。PDS法是以Na2CO3为碱源,以钴基酞箐类化合物为催化剂的湿式脱硫工艺。基本原理是将煤气中的H2S吸收至溶液中生成NaHS,以催化剂作为载氧体,使其氧化成单质硫,从而达到脱硫的目的。但是PDS法使用的钴盐(如钴基酞箐类化合物)不仅会对环境造成污染，甚至会导致人类致癌。
发明内容
发明目的：本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，即本发明公开了一种络合铁脱硫剂,其作为催化剂,通过湿式氧化还原脱除硫化氢，直接将H2S转化成单质硫。
技术方案：一种络合铁脱硫剂,以质量份计,包括:
进一步地,可溶性铁盐为FeCl3。
进一步地，铁盐络合剂为EDTA。
进一步地，稳定剂为麦芽糖。
进一步地，硫磺改性剂为聚乙二醇醚。
进一步地，碱性物质为碳酸钠。
进一步地，可溶性铁盐为5份。
进一步地，铁盐络合剂为8份。
进一步地，稳定剂为2份。
进一步地，硫磺改性剂为0.5份，碱性物质为45份。
上述的络合铁脱硫剂的制备方法如下：
按照上述物质的比例，以水做溶剂，先加入可溶性铁盐，充分搅拌溶解后，再加入铁盐络合剂待完全溶解后，依次加入稳定剂、硫磺改性剂，待所有物质完全混合均匀，最后用碱性物质调节溶液pH值到8～9，即可配制成本发明的络合铁脱硫剂。
本发明的原理是络合铁脱硫剂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，吸收了硫化氢的富液经氧化再生装置，溶液得到再生，浮选硫泡沫经过滤分离回收硫磺；处理后的气体送后工段或排放。
络合铁法采用碱的水溶液吸收硫化物，H2S气体与碱性物质发生反应生成HS–，通过高价态Fe3+离子还原成低价态Fe2+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。所述吸收液由可溶性铁盐、铁盐络合剂、稳定剂、硫磺改性剂以及碱性物质组成，吸收液对硫化氢具有非常高的脱除效率。只要是因为以下原因：
1、可溶性铁盐提供足够的铁离子作为氧化剂，把硫化氢氧化为单质硫。
2、铁盐络合剂的作用是与铁离子形成络合物，加快溶液吸收的速度。
3、稳定剂的作用是使络合铁离子在溶液中稳定存在。
4、硫磺改性剂的作用是添加到脱硫溶液中可以降低硫磺颗粒的表面张力降低硫磺在塔壁的附着力具有阻止络合铁脱硫剂中硫颗粒相互粘结，防止硫颗粒在填料上长大的双重功效，脱硫过程析出的硫颗粒大易于分离和回收。
5、碱性物质的作用是维持溶液的pH值保持在8～9，以利于反应的顺利进行。本发明方法对吸收液各组分含量进行优化，使其达到最佳比例，已达到最优的脱硫效率，并有效的降低副盐的产生，减少塔堵。
有益效果：本发明公开的一种络合铁脱硫剂具有以下有益效果：
(1)添加了特定比例的可溶性铁盐、铁盐络合剂、碱性物质，在保持94.5％以上脱硫率的同时，能在10秒内可以实现对硫化物的快速吸收，可将络合铁脱硫剂的饱和硫容增大到0.80g/L；
(2)吸收速率快、低毒性、副盐产率低，相比PDS脱硫技术，本发明使用低毒物质作为络合铁脱硫剂，避免使用钴盐等有毒物质，并可以有效的减少塔堵，使操作成本显著降低；
(3)添加了特定的硫磺改性剂，使硫磺易回收，在5分钟内硫颗粒粒度增大至30微米而沉降分离；
(4)添加了独特的稳定剂，能使络合铁脱硫剂在3个月的连续运转中降解量小于5％。
具体实施方式：
下面对本发明的具体实施方式详细说明。
具体实施例1
一种络合铁脱硫剂,以质量份计,包括:
进一步地,可溶性铁盐为FeCl3。
进一步地，铁盐络合剂为EDTA。
进一步地，稳定剂为麦芽糖。
进一步地，硫磺改性剂为聚乙二醇醚。
进一步地，碱性物质为碳酸钠。
具体实施例2
一种络合铁脱硫剂,以质量份计,包括:
进一步地,可溶性铁盐为FeCl3。
进一步地，铁盐络合剂为EDTA。
进一步地，稳定剂为麦芽糖。
进一步地，硫磺改性剂为聚乙二醇醚。
进一步地，碱性物质为碳酸钠。
具体实施例3
一种络合铁脱硫剂,以质量份计,包括:
进一步地,可溶性铁盐为FeCl3。
进一步地，铁盐络合剂为EDTA。
进一步地，稳定剂为麦芽糖。
进一步地，硫磺改性剂为聚乙二醇醚。
进一步地，碱性物质为碳酸钠。
下面通过对比试验，确定本申请的原料的较优配比。
使用含有不同比例的可溶性铁盐、铁盐络合剂、稳定剂、硫磺改性剂和碱性物质的络合铁脱硫剂，处理1.0g/m3的工业废气(其中，H2S含量>96％，其它为有机硫CS2、COS等)。
(1)考察络合铁脱硫剂中可溶性铁盐、铁盐络合剂、碱性物质的不同配比，将其他组分含量固定，FeCl3的用量以溶剂的体积计，分别为：3.0g/L、5.0g/L、7.0g/L；EDTA的用量以溶剂的体积计，分别为：6.0g/L、8.0g/L、10.0g/L；Na2CO3的用量以溶剂的体积计，分别为30g/L、45g/L、60g/L。不同含量的可溶性铁盐、铁盐络合剂、碱性物质的络合铁脱硫剂的脱硫效率如表1所示：
表1
从脱硫效率和经济性综合考量，络合铁脱硫剂中FeCl3、EDTA、Na2CO3的最优浓度分别是5.0g/L、8.0g/L、45g/L。
(2)考察络合铁脱硫剂中硫磺改性剂，将其他组分含量固定，聚乙二醇醚的用量以溶剂的体积计，分别为：0.3g/L、0.4g/L、0.5g/L、0.6g/L。不同聚乙二醇醚含量的络合铁脱硫剂处理后硫颗粒粒径测试数据如表2所示：
表2
从硫颗粒粒径和经济性综合考量，络合铁脱硫剂中聚乙二醇醚的最优浓度是0.5g/L。
(3)考察络合铁脱硫剂中稳定剂，将其他组分含量固定，麦芽糖浓度分别为：1.0、1.5、2.0、2.5g/L。不同稳麦芽糖含量的络合铁脱硫剂降解量测试数据如表3所示：
表3
序号 麦芽糖浓度(g/L) 1月后降解量 2月后降解量 3月后降解量
1 1.0 5.8％ 10.3％ 15.0％
2 1.5 3.5％ 5.3％ 7.2％
3 2.0 1.1％ 2.8％ 4.3％
4 2.5 1.1％ 2.9％ 4.2％
从络合铁脱硫剂降解量和经济性综合考量，络合铁脱硫剂中麦芽糖的最优浓度是2.0g/L。
(4)与PDS法脱硫对比
本发明方法在优化的配比下，络合铁脱硫剂的脱硫效率可达99.3％，使用常规的PDS法进行脱硫，脱硫效率较难达到此水平。在催化剂当量相同的情况下，PDS的脱硫率为93.5％。比较PDS脱硫法与本发明方法脱硫后络合铁脱硫剂的副盐含量，具体数据如表4所示：
表4
方法 NaHS(g/L) Na<sub>2</sub>S<sub>2</sub>O<sub>3</sub>(g/L) NaSCN(g/L) Na<sub>2</sub>SO<sub>3</sub>(g/L) Na<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>(g/L)
PDS法 0.21 20.61 2.31 1.01 1.21
络合铁脱硫剂 0.03 5.14 0.62 0.55 0.31
与PDS脱硫法相比，本发明不仅脱硫效率更高，而且可以有效的减少副盐产生，降低堵塔。
上面对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种络合铁脱硫剂,以质量份计,包括:
2.如权利要求1所述的一种络合铁脱硫剂,其特征在于，可溶性铁盐为FeCl3。
3.如权利要求1所述的一种络合铁脱硫剂,其特征在于，铁盐络合剂为EDTA。
4.如权利要求1所述的一种络合铁脱硫剂,其特征在于，稳定剂为麦芽糖。
5.如权利要求1所述的一种络合铁脱硫剂,其特征在于，硫磺改性剂为聚乙二醇醚。
6.如权利要求1所述的一种络合铁脱硫剂,其特征在于，碱性物质为碳酸钠。
7.如权利要求1所述的一种络合铁脱硫剂,其特征在于，可溶性铁盐为5份。
8.如权利要求1所述的一种络合铁脱硫剂,其特征在于，铁盐络合剂为8份。
9.如权利要求1所述的一种络合铁脱硫剂,其特征在于，稳定剂为2份。
10.如权利要求1所述的一种络合铁脱硫剂,其特征在于，硫磺改性剂为0.5份，碱性物质为45份。
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