CN112430479B - 一种煤气羰基硫脱除药剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种煤气羰基硫脱除药剂，包括氧化剂和稳定剂，其中，稳定剂包括络合铁和铁无机盐，氧化剂包括双氧水、次氯酸钠和高锰酸钾。在使用本发明公开的煤气羰基硫脱除药剂时，将其于TRT后通过喷雾或鼓泡的方式加入反应器中，进行羰基硫的脱除。本发明公开的煤气羰基硫脱除药剂，可以选择性氧化煤气中羰基硫和硫化氢成分，而不与煤气中的一氧化碳和二氧化碳及氢反应，将羰基硫和硫化氢氧化成二氧化硫及三氧化硫，经碱性溶液氢氧化钠吸收转化为硫酸钠，羰基硫脱除效率高，能够有效适应煤气中羰基硫和硫化氢含量变化，减少药剂消耗量及废水排放量。经过实际试验，能够将羰基硫脱除系统整体运行成本降低70％，并且后期维护简单。

Description

一种煤气羰基硫脱除药剂
技术领域
本申请涉及一种煤气处理工艺，尤其是涉及一种煤气羰基硫脱除药剂及利用该药剂对羰基硫的氧化吸收的工艺。
背景技术
羰基硫(COS)广泛存在于焦炉气、水煤气、天然气、液化石油气及Claus尾气等与煤化工、石油化工有关的重要工业气体中，通常与其他硫化合物如H2S等同时存在。硫化物在生产中会导致设备腐蚀和催化剂中毒。此外，不经处理排放到大气中的COS能形成SO2，促进光化学反应，带来严重的环境问题。因此，在煤化工等行业中需要对COS进行脱除。
COS采用常规的方法难以除去，目前的主要脱除技术是有机胺吸收法、加氢转化法、催化水解法及氧化转化法等。
目前钢厂羰基硫脱除主要采用催化水解工艺，多采用氧化铝催化剂，成分中含有重金属成分，受高炉煤气中氯化氢影响，与煤气中氯化氢反应生产氯化物，造成催化剂失效，而且催化剂为蜂窝状结构，占地面积大，煤气阻力大，不符合节能环保要求。同时，该工艺投资成本高，催化剂易中毒，更换成本高，脱除处理后的催化剂成分复杂，属于危险废弃物，处理难度高，易造成二次污染。催化水解工艺脱硫后产物为硫化钠，而硫化钠不稳定，易分解再次析出硫化氢，造成二次污染和人员中毒风险。本发明基于湿法氧化原理及络合铁脱除硫化氢的背景，提出利用双氧水、次氯酸钠和高锰酸钾为氧化剂，络合铁和铁无机盐为稳定脱除剂，耦合脱除煤化工行业中COS，以实现煤气羰基硫的高效脱除。
发明内容
针对目前国内煤气羰基硫脱除工艺投资成本高、运行费用高，脱除效率不稳定以及存在二次污染的问题，本发明提出一种煤气羰基硫脱除药剂及利用该药剂对羰基硫的氧化吸收的工艺。该工艺能够大幅降低现有煤气羰基硫脱除工艺的投资成本和运行成本，投资和运行成本是催化水解工艺的30％，同时杜绝了二次污染的问题。
本发明的目的通过如下技术方案实现。
一种煤气羰基硫脱除药剂，包括氧化剂和稳定剂，其中，所述稳定剂包括络合铁和铁无机盐，络合铁为柠檬酸铁、Fe(EDTA)和Fe(TEA)的一种或者多种；铁无机盐为硝酸铁、硫酸铁和硫酸亚铁的一种或者多种。
优选地，所述氧化剂包括双氧水、次氯酸钠和高锰酸钾。
优选地，所述稳定剂中，所述络合铁的质量浓度为1.6～4.3％，所述铁无机盐的质量浓度为0.2～1.2％。
优选地，所述氧化剂中，所述双氧水的质量浓度为2～15％，所述次氯酸钠的质量浓度为4～20％，所述高锰酸钾的质量浓度为0.5～6％。
优选地，所述氧化剂和所述稳定剂分别在常温下配置，并分别存储于316L不锈钢储罐中，并按照体积比为1:1混合后使用。
另一方面，本发明还提供上述煤气羰基硫脱除药剂的使用方法，具体的，所述煤气羰基硫脱除药剂于TRT后加入反应器中，进行羰基硫的脱除。
优选地，所述加入反应器中的方式为喷嘴喷入或者鼓泡装置鼓入。
本发明公开的煤气羰基硫脱除药剂，在传统氧化剂的基础上加入一定的稳定剂，选择性氧化煤气中羰基硫和硫化氢成分，而不与煤气中的一氧化碳和二氧化碳及氢反应，将羰基硫和硫化氢氧化成二氧化硫及三氧化硫，经碱性溶液氢氧化钠吸收转化为硫酸钠，硫酸钠水雾颗粒再经除雾器脱除，得到干燥洁净的煤气。
本发明公开的煤气羰基硫脱除药剂，根据高炉煤气特性，配制出一种含有氧化剂和稳定剂的羰基硫脱除药剂，能够同时将煤气中的COS、CS2和H2S氧化成硫酸根离子，再经由氢氧化钠溶液吸收转化为硫酸钠，经后端除水装置将含硫废水脱除，达到煤气精脱硫的目的。根据实验结果，采用3级鼓泡装置，可将煤气中总硫降低至原始质量浓度的6％，实现煤气精脱硫的目标。在山西建邦钢铁，采用两级喷雾方式，将羰基硫药剂与氢氧化钠溶液混合厚喷入，能够将羰基硫从原始浓度70mg/Nm3降至10mg/Nm3；同时脱除煤气中硫化氢，达到一次投资，同时脱除硫化氢和羰基硫的效果。
本发明公开的煤气羰基硫脱除药剂，能够有效降低煤气精脱硫的设备投资成本，投资额是催化水解工艺的30％，同时能够有效降低运行成本。该药剂于TRT后喷入反应器，经除雾塔脱除多余水分，对原有煤气管路系统压力损失小，同时脱除效率高，能够有效适应煤气中羰基硫和硫化氢含量变化，减少药剂消耗量及废水排放量。经过实际试验，采用本发明公开的煤气羰基硫脱除药剂，能够将羰基硫脱除系统整体运行成本降低70％，且后期维护简单。
具体实施方式
以下为本发明的具体实施方式，用以对本发明进行解释和说明。
实施例1
一种煤气羰基硫脱除药剂，包括氧化剂和稳定剂，其中，氧化剂包括双氧水、次氯酸钠和高锰酸钾，稳定剂包括络合铁和铁无机盐。
在常温下，配置出双氧水、次氯酸钠和高锰酸钾的质量分数分别为5％、8％和3％的复合氧化剂，并储存于316L不锈钢储罐中备用；在常温下，配置出Fe(EDTA)和硝酸铁质量分数分别为3％和0.5％的稳定剂，并储存于316L不锈钢储罐中备用。
在高炉煤气余压透平发电装置TRT后设置三级鼓泡装置，将按照氧化剂和稳定剂体积比为1:1混合的上述煤气羰基硫脱除药剂喷入煤气中，脱除煤气中COS等有机硫。经测试，煤气中总硫降低至原始浓度的6％，实现煤气精脱硫的目标。
实施例2
一种煤气羰基硫脱除药剂，包括氧化剂和稳定剂，其中，氧化剂包括双氧水、次氯酸钠和高锰酸钾，稳定剂包括络合铁和铁无机盐。
在常温下，配置出双氧水、次氯酸钠和高锰酸钾的质量分数分别为15％、4％和0.5％复合氧化剂，并储存于316L不锈钢储罐中备用；在常温下，配置出柠檬酸铁、Fe(EDTA)和硫酸铁质量分数分别为1.8％、1.2％和0.5％的稳定剂并储存于316L不锈钢储罐中备用。
在高炉煤气余压透平发电装置TRT后设置两级喷雾装置，将按照氧化剂和稳定剂体积比为1:1混合的上述煤气羰基硫脱除药剂喷入煤气中，脱除煤气中COS等有机硫。经测试，羰基硫从原始浓度70mg/Nm3降至10mg/Nm3，同时脱除煤气中硫化氢。
实施例3
一种煤气羰基硫脱除药剂，包括氧化剂和稳定剂，其中，氧化剂包括双氧水、次氯酸钠和高锰酸钾，稳定剂包括络合铁和铁无机盐。
在常温下，配置出双氧水、次氯酸钠和高锰酸钾的质量分数分别为2％、20％和6％复合氧化剂，并储存于316L不锈钢储罐中备用；Fe(TEA)和硝酸铁、硫酸亚铁质量分数分别为1.6％、0.6％和0.6％的稳定剂并储存于316L不锈钢储罐中备用。
在高炉煤气余压透平发电装置TRT后设置两级喷雾装置，将按照氧化剂和稳定剂体积比为1:1混合的上述煤气羰基硫脱除药剂喷入煤气中，脱除煤气中COS等有机硫。经测试羰基硫从原始浓度82mg/Nm3降至14mg/Nm3，同时脱除煤气中硫化氢。
实施例4
一种煤气羰基硫脱除药剂，包括氧化剂和稳定剂，其中，氧化剂包括双氧水、次氯酸钠和高锰酸钾，稳定剂包括络合铁和铁无机盐。
在常温下，配置出双氧水、次氯酸钠和高锰酸钾的质量分数分别为8％、4％和3％复合氧化剂，并储存于316L不锈钢储罐中备用；Fe(TEA)和硫酸铁质量分数分别为1.6％和1.2％的稳定剂并储存于316L不锈钢储罐中备用。
在高炉煤气余压透平发电装置TRT后设置两级喷雾装置，将按照氧化剂和稳定剂体积比为1:1混合的上述煤气羰基硫脱除药剂喷入煤气中，脱除煤气中COS等有机硫。经测试羰基硫从原始浓度82mg/Nm3降至11mg/Nm3，同时脱除煤气中硫化氢。
实施例5
一种煤气羰基硫脱除药剂，包括氧化剂和稳定剂，其中，氧化剂包括双氧水、次氯酸钠和高锰酸钾，稳定剂包括络合铁和铁无机盐。
在常温下，配置出双氧水、次氯酸钠和高锰酸钾的质量分数分别为15％、4％和0.5％复合氧化剂，并储存于316L不锈钢储罐中备用；在常温下，配置出柠檬酸铁和硝酸铁质量分数分别为3％和0.5％的稳定剂并储存于316L不锈钢储罐中备用。
在高炉煤气余压透平发电装置TRT后设置两级喷雾装置，将按照氧化剂和稳定剂体积比为1:1混合的上述煤气羰基硫脱除药剂喷入煤气中，脱除煤气中COS等有机硫。经测试羰基硫从原始浓度94mg/Nm3降至15mg/Nm3。
实施例6
一种煤气羰基硫脱除药剂，包括氧化剂和稳定剂，其中，氧化剂包括双氧水、次氯酸钠和高锰酸钾，稳定剂包括络合铁和铁无机盐。
在常温下，配置出双氧水、次氯酸钠和高锰酸钾的质量分数分别为11％、13％和2％复合氧化剂，并储存于316L不锈钢储罐中备用；在常温下，配置出Fe(TEA)和硝酸铁质量分数分别为4.3％和2％的稳定剂并储存于316L不锈钢储罐中备用。
在高炉煤气余压透平发电装置TRT后设置三级鼓泡装置，将按照氧化剂和稳定剂体积比为1:1混合的上述煤气羰基硫脱除药剂鼓入煤气中，脱除煤气中COS等有机硫。经测试羰基硫从原始浓度103mg/Nm3降至19mg/Nm3，同时脱除煤气中硫化氢。

Claims (6)

1.一种煤气羰基硫脱除药剂，其特征在于，所述药剂包括氧化剂和稳定剂，其中，所述稳定剂包括络合铁和铁无机盐，所述稳定剂中的络合铁为柠檬酸铁、Fe(EDTA)和Fe(TEA)的一种或者多种，所述稳定剂中的铁无机盐为硝酸铁、硫酸铁和硫酸亚铁的一种或者多种，所述氧化剂包括双氧水、次氯酸钠和高锰酸钾。
2.根据权利要求1所述的一种煤气羰基硫脱除药剂，其特征在于，所述稳定剂中，所述络合铁的质量浓度为1.6～4.3％，所述铁无机盐的质量浓度为0.2～1.2％。
3.根据权利要求1所述的一种煤气羰基硫脱除药剂，其特征在于，所述氧化剂中，所述双氧水的质量浓度为2～15％，所述次氯酸钠的质量浓度为4～20％，所述高锰酸钾的质量浓度为0.5～6％。
4.根据权利要求1所述的一种煤气羰基硫脱除药剂，其特征在于，所述氧化剂和所述稳定剂分别在常温下配置，并分别存储于316L不锈钢储罐中，并按照体积比为1:1混合后使用。
5.权利要求1～4任一项所述煤气羰基硫脱除药剂的使用方法，其特征在于，所述煤气羰基硫脱除药剂于TRT后加入反应器中，进行羰基硫的脱除。
6.根据权利要求5所述的一种煤气羰基硫脱除药剂的使用方法，其特征在于，所述加入反应器中的方式为喷嘴喷入或鼓泡装置鼓入。
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