CN114130173B - 一种硫化氢气体吸收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种硫化氢气体吸收方法，采用碱洗系统进行处理，所述碱洗系统包括硫化氢进气装置、碱洗塔和碱液喷淋装置；所述硫化氢进气装置包括储气箱，所述储气箱连接气体泵，所述气体泵连接所述碱洗塔的底部，所述碱洗塔中填充填料，所述碱洗塔的顶部设有喷淋装置，所述喷淋装置连接设置在所述碱洗塔之外的碱液储罐，所述碱洗塔的底部液相出口连接所述碱液储罐，储罐配有pH计。所述碱洗塔的顶部的气相出口连接设置在所述碱洗塔之外的尾气吸收罐。所述硫化氢气体吸收方法，对硫化氢气体吸收率为78‑100％，且可以延长设备使用寿命，提高经济效益，降低碱液的用量，节约经济成本。

Description

一种硫化氢气体吸收方法
技术领域
本发明涉及有害气体的工业处理方法，尤其是一种硫化氢气体吸收方法。
背景技术
硫化氢是一种无机化合物，广泛存在于自然界中及多种生产过程中。如煤的低温焦化、含硫尤其的开采和提炼、橡胶、皮革、硫化燃料、动物胶加工等工业中；清除垃圾、污物、粪便等作业，也常有硫化氢存在。在石油工业中的生产中，硫化氢存在于各个环节，如钻井、井下、采油(采气)作业、油气集输集炼制等。
硫化氢是一种急性剧毒，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。人的嗅觉感知H2S气味的质量浓度下限为0.2～0.3mg/m3。质量浓度为1000mg/m3时，人会在数秒内死亡。H2S不仅对人体的健康和生命安全有很大的危害性，而且它对钢材也具有强烈的腐蚀性，对石油、石化工业装备的安全运转存在很大的潜在危险。
对于硫化氢的吸收处理，我国主要分为两类，对于量大且浓度含量较高的硫化氢气体，采用较多的还是较成熟的克劳斯法。克劳斯法主要是通过吸收氧化等过程，回收硫磺为主要技术，这种技术投资大，产出低运行成本高。对于量小且浓度含量较低的硫化氢气体，通常采用吸附法处理，吸附法是简单的物理吸附，对硫化氢去除率只有40％-50％之间。当硫化氢浓度较高时，需要更强的吸收剂或者氧化试剂，而这些材料往往会对吸收设备造成严重的腐蚀，缩短设备使用寿命。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的硫化氢气体处理中存在的问题，提供一种硫化氢气体吸收方法。本发明主要采用NaOH溶液和Na2CO3溶液对硫化氢进行吸收，NaOH是强碱，硫化氢气体属于酸性气体，当硫化氢从塔底部进入时，它可以快速和NaOH溶液进行中和反应，生成Na2S。而Na2CO3是一种弱碱盐，在水中溶解后可以解离出OH-，使该溶液呈碱性，与硫化氢气体进行反应，Na2CO3溶液可制取NaHCO3，缓冲pH值。碱液吸收塔技术投资小，运行成本低，处理效果好。当NaOH溶液和Na2CO3溶液混合时，比单一溶液去除效果高10％，从而降低原料的用量，降低设备腐蚀。为节约经济成本，优选两种溶液复配后去除硫化氢。
具体方案如下：
一种硫化氢气体吸收方法，采用碱洗系统进行处理，所述碱洗系统包括硫化氢进气装置、碱洗塔和碱液喷淋装置；
所述硫化氢进气装置包括储气箱，所述储气箱连接气体泵，所述气体泵连接所述碱洗塔的底部，所述碱洗塔中填充填料，所述碱洗塔的顶部设有喷淋装置，所述喷淋装置连接设置在所述碱洗塔之外的碱液储罐，所述碱洗塔的底部液相出口连接所述碱液储罐，所述碱洗塔的顶部的气相出口连接设置在所述碱洗塔之外的尾气吸收罐；
硫化氢气体由所述储气箱经过所述气体泵后，从所述碱洗塔的底端进到所述碱洗塔；所述碱液储罐中装有碱液，经所述喷淋装置在所述碱洗塔的顶端由上而下进行喷淋，从下端回流到所述碱液储罐中，进入所述碱洗塔的硫化氢气体，与所述填料表面的碱液发生反应而被脱除，未被脱除的硫化氢气体由所述碱洗塔顶端排出，进入所述尾气吸收罐中。
进一步的，所述填料为流动床高分子填料，密度为0.91-0.97g/m3；所述碱洗塔的高度为300-500mm，所述碱洗塔的直径为50-60mm。
进一步的，所述硫化氢气体进入所述碱洗塔的流速为2-6L/min，优选为3-4L/min。进一步的，所述碱液的pH为10.0-13.0；当pH值低于10.5时，需补充碱液，优选pH值为11.0。
进一步的，所述碱液的温度为5-45℃，优选为25-35℃。
进一步的，所述碱液为NaOH和Na2CO3的混合水溶液。
进一步的，所述碱液是由0.1M的NaOH水溶液和0.1M的Na2CO3水溶液按照体积比为4:1混合而成。
进一步的，所述碱洗塔内的气液比为40-120，优选为60-80。
进一步的，所述喷淋装置的喷淋流量为40-60mL/min，优选为50mL/min。
进一步的，所述尾气吸收罐装载活性炭或分子筛颗粒；
任选的，硫化氢气体在所述碱洗塔中的吸收率为78-100％。
有益效果：
本发明中，采用所述碱洗系统吸收硫化氢气体，其中，碱液采用NaOH溶液的去除率比Na2CO3溶液的去除率高，氢氧化钠和Na2CO3溶液的pH在11.0及以上，去除率在75％以上。
优选地，冲淋液温度越高，两种碱液对硫化氢的去除率越高，同等情况下NaOH溶液的去除率普遍比Na2CO3溶液的去除率高0.05％～2.7％。
再则，本发明采用NaOH和Na2CO3两种溶液复配，体积比4:1和3:2的复配碱液在穿透时间(10min)内对硫化氢对去除率均大于60％。其中4:1复配比都比单一NaOH溶液和Na2CO3溶液对硫化氢的去除率高10％；当以3:2进行复配时，去除效果反而不及单独使用NaOH溶液和Na2CO3溶液，说明采用4:1具有意想不到的技术效果。
总之，本发明采用的Na2CO3对硫化氢有良好的去除效果，同时Na2CO3为弱碱，对设备的腐蚀作用较弱，通过与NaOH复配，可以延长设备使用寿命，提高经济效益，降低碱液的用量，节约经济成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1是本发明一个实施例提供的碱洗系统结构示意图；
图2是本发明一个实施例提供的不同进气流速对对硫化氢去除效果影响图；
图3是本发明一个实施例提供的不同pH对对硫化氢去除效果影响图；
图4是本发明一个实施例提供的不同温度对对硫化氢去除效果影响图；
图5是本发明一个实施例提供的不同碱液对对硫化氢去除效果影响图。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。在下面的实施例中，如未明确说明，“％”均指重量百分比。
实施例1
一种碱洗系统，如图1所示，包括硫化氢进气装置、碱洗塔和碱液喷淋装置，具体的，硫化氢进气装置包括储气箱11，所述储气箱11连接气体泵10，所述气体泵10连接所述碱洗塔的底部3，碱洗塔的底部3分别设置气相入口9和液相出口8。
所述碱洗塔中填充填料2，所述碱洗塔的顶部设有喷淋装置1，所述喷淋装置1连接设置在所述碱洗塔之外的碱液储罐7，喷淋装置1和碱液储罐7之间设有碱液储罐泵6，碱液储罐7连接所述液相出口8，所述碱洗塔的顶部的气相出口4连接设置在所述碱洗塔之外的尾气吸收罐5。
优选地，填料2为流动床高分子填料，密度为0.91-0.97g/m3；所述碱洗塔的高度为300-500mm，所述碱洗塔的直径为40-60mm。
实施例2
运用实施例1中设备吸收硫化氢气体，具体的，填料2为塑料小球，密度为0.91-0.97g/m3，直径为0.8cm。碱洗塔的主要参数见表1。
表1 碱洗塔的主要参数表
直径 高度 填充量 充气仓 冲淋仓 总容积
50mm 400mm 400mL 150mL 235mL 785mL
首先进行气体流量泵和液体泵的调试，采用不同进气流速，分别为2.0、3.0、4.0、5.0、6.0L/min，硫化氢进气浓度为20mg/m3，碱液为NaOH和Na2CO3两种溶液，浓度分别为0.01M和0.005M(M表示mol/L)，碱液喷淋速率为50mL/min。碱液喷淋温度控制在25℃，设定运行时间为3min。采用便携式复合型性气体检测计对碱洗塔顶端排出的硫化氢气体浓度进行检测，此操作在通风橱下进行。
在上述条件下，测定NaOH和Na2CO3两种溶液对硫化氢的去除率。实验结果如图2。
由图2可以看出，在同等条件下，只改变硫化氢气体的进气流速，气液比从40逐渐增加至120，两者对硫化氢的去除效率逐渐从90％逐渐降80％,但两者气液比去除率相差不到2％，说明碳酸钠对硫化氢有很好的去除效果。
实施例3
运用实施例2中设备吸收硫化氢气体，首先进行气体流量泵和液体泵的调试，控制进气流速为3L/min，硫化氢进气浓度为20mg/m3，采用不同的碱液浓度，pH分别为12.0、11.5、11.0、10.5、10.0、9.5、9.0。碱液喷淋速率为50mL/min。碱液喷淋温度控制在25℃，设定运行时间为3min。采用便携式复合型性气体检测计对碱洗塔顶端排出的硫化氢气体浓度进行检测，此操作在通风橱下进行。
在上述条件下，测定NaOH和Na2CO3两种溶液对硫化氢的去除率。实验结果如图3。
由图3可以看出，随着pH值的下降，两者对硫化氢的去除效率也逐渐降低，同比条件下，氢氧化钠溶液比碳酸钠的去除率高，主要是因为氢氧化钠为强碱，与硫化氢的反应更迅速。在pH9.5～12.0时，氢氧化钠比碳酸钠高4.8％～13.9％，当PH为9.0时，两者的去除率在40％左右，氢氧化钠比碳酸钠去除率高2.6％。氢氧化钠和碳酸钠pH在11.0及以上，去除率在75％以上,建议pH值低于10.5后需补充碱料。
实施例4
运用实施例2中设备吸收硫化氢气体，首先进行气体流量泵和液体泵的调试，控制进气流速为3L/min，硫化氢进气浓度为20mg/m3，配制pH＝11.0的NaOH和Na2CO3两种溶液。碱液喷淋速率为50mL/min，碱液喷淋温度分别为5,15,25,35,45℃，设定运行时间为3min。采用便携式复合型性气体检测计对碱洗塔顶端排出的硫化氢气体浓度进行检测，此操作在通风橱下进行。
在上述条件下，测定NaOH和Na2CO3两种溶液对硫化氢的去除率。实验结果如图4。
由图4可以看出，温度升高，两者对硫化氢的去除率都小幅度升高，分析原因是由于分子间的运动更加活跃。与硫化氢的反应更加完全。但两者的区别不明显，碳酸钠相对较氢氧化钠低0.05％～2.7％，其中在冬季较低气温下(5℃)，两者的去除率分别为81.0％和78.4％，比夏季(35℃)低7.7％～9.5％，表现出良好的去除效果。
实施例5
运用实施例2中设备吸收硫化氢气体，首先进行气体流量泵和液体泵的调试，控制进气流速为3L/min，硫化氢进气浓度为20mg/m3，将pH＝11.0的NaOH和Na2CO3两种溶液按不同体积比为8:2和6:4复配。碱液喷淋速率为50mL/min。碱液喷淋温度控制在25℃，设定运行时间为3min。采用便携式复合型性气体检测计对碱洗塔顶端排出的硫化氢气体浓度进行检测，此操作在通风橱下进行。作为对照，采用pH为11.0的NaOH溶液和Na2CO3溶液分别进行同样的实验，绘制两碱液和不同体积比复配碱液的穿透曲线。以去除率低于50％为上限，实验结果如图5。
由图5可以看出，随着吸附时间的增加，四者对硫化氢的去除率都逐渐减小。由图可知，复配比碱液去除率均高于Na2CO3碱液去除率。其中复配比为8:2的碱液去除率比单一NaOH碱液去除率高1.35％～6.3％。比复配比为6:4碱液去除率高5.45％～12.7％。比单一Na2CO3碱液去除率高7.77％～14.55％。主要是因为Na2CO3在混合碱液中可调节pH，从而提高了去除率。复配比为8:2的碱液去除效果最佳。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (5)

1.一种硫化氢气体吸收方法，其特征在于：采用碱洗系统进行处理，所述碱洗系统包括硫化氢进气装置、碱洗塔和碱液喷淋装置；
所述硫化氢进气装置包括储气箱，所述储气箱连接气体泵，所述气体泵连接所述碱洗塔的底部，所述碱洗塔中填充填料，所述碱洗塔的顶部设有喷淋装置，所述喷淋装置连接设置在所述碱洗塔之外的碱液储罐，所述碱洗塔的底部液相出口连接所述碱液储罐，所述碱洗塔的顶部的气相出口连接设置在所述碱洗塔之外的尾气吸收罐；
硫化氢气体由所述储气箱经过所述气体泵后，从所述碱洗塔的底端进到所述碱洗塔；所述碱液储罐中装有碱液，经所述喷淋装置在所述碱洗塔的顶端由上而下进行喷淋，从下端回流到所述碱液储罐中，进入所述碱洗塔的硫化氢气体，与所述填料表面的碱液发生反应而被脱除，未被脱除的硫化氢气体由所述碱洗塔顶端排出，进入所述尾气吸收罐中；
所述硫化氢气体进入所述碱洗塔的流速为3L/min，所述碱液的温度为25℃，所述碱液是由pH为11.0的NaOH水溶液和Na2CO3水溶液按照体积比为4:1混合而成，所述喷淋装置的喷淋流量为50 mL/min。
2.根据权利要求1所述硫化氢气体吸收方法，其特征在于：所述填料为流动床高分子填料，密度为0.91-0.97g/m³；所述碱洗塔的高度为300-500mm，所述碱洗塔的直径为50-60mm。
3.根据权利要求2所述硫化氢气体吸收方法，其特征在于：所述碱液的pH值低于10.5时，需补充碱液。
4.根据权利要求1-3任一项所述硫化氢气体吸收方法，其特征在于：所述尾气吸收罐装载活性炭或分子筛颗粒。
5.根据权利要求4所述硫化氢气体吸收方法，其特征在于：硫化氢气体在所述碱洗塔中的吸收率为78%-100%。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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CB03 Change of inventor or designer information
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Inventor after: Long Jiangxue

Inventor after: Zhao Xingxin

Inventor after: Gao Panfeng

Inventor after: Yang Zaihua

Inventor after: Peng Guobiao

Inventor after: Zhang Bo

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GR01 Patent grant
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