一種低濃度硫化氫廢氣的淨化方法
2023-09-20 19:55:55 2
專利名稱：一種低濃度硫化氫廢氣的淨化方法
技術領域：
本發明涉及一種低濃度硫化氫廢氣液相催化氧化的方法，屬於催化技術應用於大氣汙染淨化技術領域。
二、技術背景天然氣、焦爐氣、煤氣、石油裂解氣等氣體中都含有一定數量的硫化氫和有機硫化合物。原料氣中硫化物能使化學反應的催化劑中毒，腐蝕設備與管道，影響產品質量；含硫的燃燒產物和工業裝置弛放氣排入大氣會危害人體健康，汙染環境。隨著環境要求越來越嚴格，對排放氣中硫化物濃度也提出了更嚴格的要求，工業廢氣中的硫化氫淨化問題日顯突出。目前，國內外處理硫化氫廢氣的方法分為幹法和溼法兩大類。幹法是利用硫化氫的還原性和可燃性，以固體氧化劑或吸附劑來脫硫或直接燃燒；溼法按其所作用的不同脫硫劑又可分為吸收法和氧化法兩類。
在中國專利CN1218421A中公開了一種對含硫化氫或羰基硫化物的氣體的淨化方法，即採用生物氧化法處理廢氣洗滌液中的硫化物，從而得到元素硫。將元素硫分離，並將經處理的洗滌液循環回氣體洗滌步驟中。該法工藝較複雜，適應性較差。中國專利CN1792415A公開了一種用氧化鋁廠赤泥製備硫化氫脫硫劑的方法。該法以80～90wt％赤泥為原料，配以助劑製備硫化氫脫硫劑，硫容量達19.0％，飽和後需要再生，僅適於精脫硫。
對於低濃度硫化氫廢氣而言，多採用化學吸收法或者液相催化氧化法來淨化廢氣。液相氧化法主要有砷基工藝、蒽醌二磺酸鈉法(ADA法)和鐵基工藝等。砷基工藝由於使用有毒洗液，受到環保法規的限制，已不再使用；ADA法氧化速度太慢，副反應大。較有發展前途的工藝是鐵基工藝，但目前這類方法在溶液穩定性、副反應控制以及再生方面尚存在問題，雖然可採用向溶液中加入各種添加劑的辦法加以彌補，但洗液組成複雜又使副反應難以得到較好控制，也不易再生完全。
因此，隨著含硫廢氣產生日益增多，研發簡潔高效的低濃度硫化氫廢氣淨化方法，同時兼顧硫資源的回收，具有重要的現實意義。
發明內容
本發明的目的在於針對低濃度硫化氫廢氣，提出一種成本低、效率高的淨化方法，併兼顧硫的回收；本發明的另一個目的在於提供一種用於本發明方法的吸收液，該吸收液為Fe3+、Mn2+複合離子吸收液。吸收液飽和後可以通過鼓氧進行再生。
方法按以下步驟完成(一)吸收液的製備1.用FeCl3溶於去離子水中製備Fe3+濃度為0.03～0.06mol/L的溶液；2.加入Mn(NO3)2、Mn(CH3COO)2中的一種，元素摩爾比Mn∶Fe為0.1～0.5，攪拌均勻；3.添加乙二胺四乙酸(EDTA)、磺基水楊酸、檸檬酸中的一種或幾種組合使用，作為金屬離子穩定劑，其中金屬離子Fe3+與穩定劑總摩爾量比控制在1∶1～6；4.用Na2CO3和NaHCO3中的一種或兩種調整溶液pH值至8～10，得複合離子吸收液。
(二)硫化氫廢氣的淨化1.將採用本發明製備的複合離子吸收液與撞擊流式反應器匹配使用；2.低濃度硫化氫廢氣進入撞擊流反應器，反應溫度控制在50～80℃，尾氣中氧含量體積比為0.5～20％，硫化氫淨化效率可長時間保持在95％以上；3.隨著淨化反應的繼續，複合離子吸收液中的硫容量不斷增加，淨化效率逐漸下降，當淨化效率降至70％時視為吸收液失效，需要對吸收液進行再生。
4.本發明能夠淨化處理的硫化氫體積百分濃度為0.1％以下的硫化氫廢氣，(三)吸收液的再生1.將失效的吸收液過濾，所得濾液和濾渣分別處理；2.濾液導入再生槽，採用空氣鼓泡法進行再生，鼓泡6-8h後，複合離子吸收液的活性即可恢復，送入撞擊流式反應器循環使用；3.濾渣收集後進入硫回收系統，經離心分離、洗滌、脫水、熔融等工序製得硫磺產品。
與公知技術相比具有的優點及積極效果1.一般來說硫化氫濃度越高越好處理，工業上所指的低濃度硫化氫廢氣含硫化氫濃度為5-10％，本發明能夠淨化處理的硫化氫濃度為0.1％以下的硫化氫廢氣，給超低濃度硫化氫廢氣的吸收淨化開闢了一條新路；2.所配製的複合離子吸收液穩定性好、淨化效率高；不向溶液中加入其它添加劑，洗液組成不複雜，副反應得到較好控制，使失效後的吸收液再生創造了良好條件，再生效率高；3.吸收液循環使用，節省資源，成本低、兼顧了硫的回收。
四
圖1是本發明工藝設備流程圖。圖中1是撞擊流反應器，2是過濾器，3是硫泡沫槽，4是再生槽，5是離心分離機，6是洗滌器，7是脫水槽，8是熔硫釜。
五具體實施例方式
實施例1吸收液稱取1.62克FeCl3和0.72克50％的Mn(NO3)2溶液(元素摩爾比Mn∶Fe＝0.2)，一同溶於200mL去離子水中，充分攪拌溶解，製成Fe3+濃度為0.05mol/L的複合離子吸收液；添加2.92克EDTA和2.18克磺基水楊酸做穩定劑(金屬離子Fe3+與穩定劑總摩爾量比為1∶2)；用NaCO3調節溶液pH值為9，得到複合離子吸收液。
將配製好的吸收液倒入撞擊流反應器，反應溫度控制在60～70℃，從反應器入口進入的硫化氫廢氣中硫化氫含量為750mg/m3(體積百分濃度為0.1％以下)，氣體流量200mL/min；氧含量體積百分比10％。
淨化效果該條件下，吸收液在起始時刻的淨化效率達到了99％，反應在500分鐘內，吸收淨化效率均在98％以上。
實施例2吸收液稱取1.95克FeCl3和0.69克Mn(CH3COO)2溶於200mL去離子水中(元素摩爾比Mn∶Fe＝0.3)，充分攪拌溶解，製成Fe3+濃度為0.06mol/L的複合離子吸收液；添加13.1克磺基水楊酸作穩定劑(金屬離子Fe3+與穩定劑總摩爾量比為1∶5)；用NaHCO3調節溶液pH值為8。
反應條件將配製好的吸收液倒入撞擊流反應器，反應溫度控制在70～80℃；從反應器入口進入的硫化氫廢氣中硫化氫含量為1000mg/m3(體積百分濃度為0.1％以下)，氣體流量200mL/min；氧含量體積百分比15％。
淨化效果
實施例3吸收液稱取1.62克FeCl3和0.87克Mn(CH3COO)2溶於200mL去離子水中(元素摩爾比Mn∶Fe＝0.5)，充分攪拌溶解，製成Fe3+濃度為0.05mol/L的溶液；添加4.36克磺基水楊酸和5.84克EDTA作穩定劑(金屬離子Fe3+與穩定劑總摩爾量比為1∶4)；用NaCO3和NaHCO3各佔50％調節溶液pH值為10。
反應條件將配製好的吸收液倒入撞擊流反應器，反應溫度控制在50-60℃；從反應器入口進入的硫化氫廢氣中硫化氫含量為1000mg/m3，氣體流量300mL/min；氧含量體積百分比15％。
持續反應至淨化效率下降至70％後，將吸收液取出過濾，濾液進行鼓氧再生，調整鼓氧再生後的吸收液pH值至9，保持原反應條件繼續反應，淨化效率可達96.5％。
效率實驗反應條件
表1不同硫容量時的吸收液淨化效率
表2吸收液再生後的淨化效率
權利要求
1.一種低濃度硫化氫廢氣的淨化方法，其特徵在於方法按以下步驟完成，(一)吸收液的製備1)、用FeCl3溶於去離子水中製備Fe3+濃度為0.03～0.06mol/L的溶液；2)、加入Mn(NO3)2、Mn(CH3COO)2中的一種，元素摩爾比Mn∶Fe為0.1～0.5，攪拌均勻；3)、添加乙二胺四乙酸、磺基水楊酸、檸檬酸中的一種或幾種組合，作為金屬離子穩定劑，其中金屬離子Fe3+與穩定劑總摩爾比為1∶1～6；4)、用Na2CO3和NaHCO3中的一種或兩種調整溶液pH值至8～10，製得複合離子吸收液，(二)硫化氫廢氣的淨化將製備好的複合離子吸收液與低濃度硫化氫廢氣一起通入撞擊流反應器進行吸收淨化反應，隨著淨化反應的繼續，複合離子吸收液中的硫容量不斷增加，淨化效率逐漸下降，當淨化效率降至70％時視為吸收液失效，需要對吸收液進行再生處理。
2.根據權利要求1所述的低濃度硫化氫廢氣的淨化方法，其特徵在於所述反應器內吸收淨化反應溫度為50～80℃，廢氣中氧含量體積比為0.5～20％。
3.根據權利要求書1或2所述的低濃度硫化氫廢氣的淨化方法，其特徵在於所述吸收液的再生是將失效的吸收液過濾，所得濾液和濾渣分別處理，濾液導入再生槽，採用空氣鼓泡法進行再生，鼓泡6-8h後，複合離子吸收液的活性恢復。
4.根據權利要求書3所述的低濃度硫化氫廢氣的淨化方法，其特徵在於所述濾渣收集後，進入硫回收系統，經離心分離、洗滌、脫水、熔融製得硫磺產品。
5.根據權利要求1所述的低濃度硫化氫廢氣的淨化方法，其特徵在於所述低濃度硫化氫廢氣中含硫化氫體積百分濃度為0.1％以下。
全文摘要
本發明涉及一種低濃度硫化氫廢氣的淨化方法，在含有Fe
文檔編號B01D53/52GK101091869SQ20071006578
公開日2007年12月26日 申請日期2007年4月6日 優先權日2007年4月6日
發明者易紅宏, 唐曉龍, 寧平 申請人:昆明理工大學