CN111265984A - 一种复合脱硫剂 - Google Patents

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王建军
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
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    • B01D53/52—Hydrogen sulfide
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Abstract

本发明公开了一种复合脱硫剂，属于气体净化技术领域，包括含铁络合物、碱性物质、沉降剂、稳定剂、对苯二酚和水，其铁离子浓度0.5～20g/L，pH为7～8.5，沉降剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚合氯化铝和十六烷基三甲基氢氧化铵的混合物，本发明铁离子含量高，硫容高，生成的副盐量少，同时能够随着硫磺脱除去硫酸根离子，避免其在溶液中过度累积导致脱硫性能下降，因而性能稳定，无二次污染，而且生成的硫磺颗粒沉降快，便于分离。

Description

一种复合脱硫剂
技术领域
本发明涉及气体净化学技术领域，具体涉及一种复合脱硫剂。
背景技术
硫化氢是一种在工业上广泛存在的有毒气体，我们日常的天然气、沼气、焦炉煤气等都含油硫化氢，它能溶于水生成腐蚀管道、设备的氢硫酸，同时它又是一种急性剧毒气体，吸入少量高浓度硫化氢可于短时间内致命，低浓度的硫化氢对眼、呼吸系统及中枢神经都有影响，因此对气体进行净化脱出硫化氢很有必要。
目前的脱硫方式有很多，作为一种常温脱硫、再生的脱硫装置，络合铁具有操作简单、造价低的优势，其络合铁脱硫液呈碱性，先吸收硫化氢，然后利用三价铁离子将硫离子和硫氢根离子氧化成硫，最终以硫磺颗粒的形式析出并分离，同时三价铁离子转变成二价铁离子，然后利用氧气对二价铁离子进行氧化，使其生成三价铁离子循环使用。由于其常温吸收、再生，因此装置风险低。然而整个循环过程中，尤其是再生时，脱硫液中的吸收的部分硫氢根离子会与氧气反应生成亚硫酸根离子、硫代硫酸根离子和硫酸根离子，这些含硫离子不断累积会导致脱硫液脱硫性能不断下降，因此需要不断排液维持脱硫性能，排出的液体处理成本极高，因此经济性较差，这限制了该工艺的广泛使用。
发明内容
鉴于以上技术问题，本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种复合脱硫剂，本脱硫剂将反应生成的盐及时沉淀排出，脱硫液性质稳定，不需要排放废液。
本发明采用以下技术方案为：
一种复合脱硫剂，按质量份计，其组成为：
含铁络合物，6％～15％
碱性物质，0.5％～1％
沉降剂，0.1％～0.15％
稳定剂，0.1％～0.15％
对苯二酚，0.01％～0.05％
其余为水
脱硫剂中铁离子浓度0.5～20g/L，pH为7～8.5。
所述含铁络合物为乙二胺四乙酸铁钠。
所述碱性物质为碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠的一种。
所述稳定剂为硼砂。
所述沉降剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚合氯化铝和十六烷基三甲基氢氧化铵的混合物，其中聚丙烯酰胺与聚丙烯酸钠的质量比为15～30:1，优选25:1，聚合氯化铝在脱硫剂中的浓度为10～40ppm，优选25ppm，十六烷基三甲基氢氧化铵在脱硫剂中的浓度为10～50ppm。
上述络合铁脱硫剂的制备方法如下：
按照上述物质的比例，以水为溶剂，加入含铁络合物，搅拌使其充分溶解，然后加入稳定剂、碱、沉降剂和对苯二酚搅拌,使其混合均匀。
本发明中的复合脱硫剂pH值为7～8，在此弱碱性条件下，硫化氢吸收转化成硫氢根离子的速度降低，使得生成的硫氢根离子可以迅速与三价铁离子反应，脱硫剂一直处于低硫氢根离子状态，避免了硫氢根离子局部浓度过高与铁离子生成硫化亚铁沉淀，也极大的减少了进入再生部分的硫氢根离子的量，因而生成的含硫副盐量(亚硫酸盐、硫酸盐和硫代硫酸盐)低；十六烷基三甲基氢氧化铵能与硫酸根离子发生离子交换反应从而除去硫酸根离子，具体反应如下：
Figure BDA0002367434040000021
生成的[(CH3)3NC16H33]2SO4呈泡沫状吸附在再生时过程生成的硫泡沫上，再生时生成的细小硫磺颗粒以及硫泡沫破裂后产生的硫磺颗粒在聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚合氯化铝的作用下可以快速聚集变大并沉降，实现分离。
本发明的有益效果是：
本脱硫剂铁离子含量高，硫容高，生成的副盐量少，同时能够随着硫磺脱除去硫酸根离子，避免其在溶液中过度累积导致脱硫性能下降，因而性能稳定，无二次污染，而且生成的硫磺颗粒沉降快，便于分离。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1:
(1)按质量百分含量计，脱硫剂以水为溶剂，其组成如下：
乙二胺四乙酸铁钠，110g/L；
碳酸钠，8g/L；
聚丙烯酰胺1.1g/L；
聚丙烯酸钠，450mg/L；
聚合氯化铝，20mg/L；
十六烷基三甲基氢氧化铵，30mg/L；
硼砂，1.2g/L
对苯二酚，250mg/L，
其余为水
其配置方法：以水为溶剂，加入乙二胺四乙酸铁钠，搅拌1h使其充分溶解，然后加入硼砂、碳酸钠、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚合氯化铝和对苯二酚搅拌,使其混合均匀，最后得到的脱硫液pH值为8.2。
(2)测试
A:含硫气体(焦炉煤气)吸收条件：
气体流量(Nm3/h)：35000
硫化氢含量(v/v％)：0.527～0.857
气体温度(℃)：35～42
气体压力(kPa(G))：12～17
B:主要操作参数：
脱硫塔单塔脱硫剂循环量(m3/h)：1400
再生塔空气量(Nm3/h)：94
本脱硫液在该工况下连续运行180天，净化后的焦炉煤气硫化氢含量低于50mg/Nm3,运行过程中不排放废液，脱硫剂中副盐含量40g/L～80g/L。
实施例2
(1)按质量百分含量计，脱硫剂以水为溶剂，其组成如下：
乙二胺四乙酸铁钠，70g/L；
碳酸钠，5g/L；
聚丙烯酰胺1g/L；
聚丙烯酸钠，450mg/L；
聚合氯化铝，25mg/L；
十六烷基三甲基氢氧化铵，50mg/L；
硼砂，1.2g/L
对苯二酚，300mg/L，
其余为水
其配置方法：以水为溶剂，加入乙二胺四乙酸铁钠，搅拌1h使其充分溶解，然后加入硼砂、碳酸钠、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚合氯化铝和对苯二酚搅拌,使其混合均匀，最后得到的脱硫液pH值为7.5。
(3)测试
含硫气体(天然气气田水闪蒸气)吸收条件：
气体流量(Nm3/d)：200～300
硫化氢含量(g/Nm3)：100～150
气体温度：20℃
气体压力：0～20kPa(G)
本脱硫液在该工况下连续运行300天，含硫气体净化后硫化氢含量低于20ppm,运行过程中不排放废液。

Claims (4)

1.一种复合脱硫剂，其特征在于，以重量比计，由以下原料合成：
含铁络合物，6％～15％
碱性物质，0.5％～1％
沉降剂，0.1％～0.15％
稳定剂，0.1％～0.15％
对苯二酚，0.01％～0.05％
其余为水
脱硫剂中铁离子浓度0.5～20g/L，pH为7～8.5；
所述稳定剂为硼砂；
所述沉降剂为聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚合氯化铝和十六烷基三甲基氢氧化铵的混合物，其中聚丙烯酰胺与聚丙烯酸钠的质量比为15～30:1，聚合氯化铝在脱硫剂中的浓度位10ppm～40ppm，十六烷基三甲基氢氧化铵在脱硫剂中的浓度为10～50ppm。
2.根据权利要求1所述的一种复合脱硫剂，其特征在于，所述沉降剂中聚丙烯酰胺与聚丙烯酸钠的质量比为25:1。
3.根据权利要求1所述的一种复合脱硫剂，其特征在于，所述含铁络合物为乙二胺四乙酸铁钠。
4.根据权利要求1所述的一种复合脱硫剂，其特征在于，所述碱性物质为碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠的一种。
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