改良氣體脫硫法的製作方法

2023-06-25 19:00:21

專利名稱：改良氣體脫硫法的製作方法
技術領域：
本發明是用氫氧化亞鐵(鐵)的「醋酸——醋酸鈉(鉀)——氨」的緩衝水溶液(以下簡稱脫硫液)脫除氣體中的H2S、O2和少量CO2；在對苯二酚(可含水楊酸)催化下，脫硫液自動再生，其中吸收的氧氣(不足可鼓入空氣補充)氧化硫化氫成單質硫。
由於工業的迅速發展，含H2S氣體排放量日益增多，給人類及生態造成了極大的危害，引起了嚴重的環境汙染，例如，引起呼吸道疾病、酸雨及建築物酸化腐蝕等。因此，發展和研究脫硫技術顯得日益重要。至今為止，各類含H2S的廢氣排入大氣之前很少經脫硫處理；現有的一些方法，如醇胺法、鹼性溶液法、環丁碸法及稀氨水催化氧化法等脫硫方法主要是用於脫除合成氨工業中原料氣和其它工業原料氣中的硫，沒有普及用於脫除一般氣體中的硫。早期的醇胺法、鹼性溶液法及環丁碸法等脫硫方法成本高、腐蝕嚴重、效果一般([美]F.C.裡森費爾德(Riesenfeld)，A.L.科耳(Kohl)編著，氣體淨化，加爾福出版社(GULF PUB-LISHING COMPANY)，1979)；近期的稀氨水催化氧化法廣泛地用於脫除合成氨工業中原料氣中的H2S，但實際表明氨揮發性大，失氨嚴重，無形中降低了產量，增加了成本，同時造成了新的環境汙染，脫硫效果一般；所有這些方法都沒有脫除原料氣中氧氣的能力。半水煤氣脫硫脫氧新方法(魏雄輝，中國專利，申請號92112970.X，公開號CN1087110A，1994)脫硫效果好，成本低，流程簡單，操作方便，並具有部分脫除氧氣的能力，為氣體脫硫開闢了一條新的途徑，但近期研究發現該方法採用的亞鐵鹽的「醋酸——氨」的緩衝水溶液的緩衝能力一般，同時，由於亞鐵鹽穩定性陰離子的引入，產生了鹽效應和離子效應，使得操作不易穩定。
本發明的目的是為了克服半水煤氣脫硫脫氧新方法的緩衝溶液的緩衝能力差，消除鹽效應和離子效應；改善稀氨水催化氧化法脫硫效果低、氨損失嚴重和造成了新的環境汙染等現狀；摒棄早期各類脫硫方法能耗高，腐蝕嚴重等缺點；並能適用於脫除各類廢氣中的H2S，減輕環境汙染。
本發明是用氫氧化亞鐵(鐵)的醋酸、醋酸鈉(鉀)和氨的緩衝水溶液，並在對苯二酚或水楊酸催化作用下，脫除氣體中的H2S、O2和少量CO2，其基本原理如下脫硫液與氣體接觸時，吸收其中的H2S、O2和少量CO2，其吸收及離解方程式如下脫硫液中弱酸、弱鹼及鹽的電離，其電離方程式如下脫硫液吸收H2S、O2、CO2後，離子相互交換，現有的平衡狀態被打破，並力圖建立另一個新的平衡狀態，其離子交換方程式如下脫硫液與氣體接觸後，吸收氣體中的H2S、O2和少量CO2變成富液；富液在對苯二酚冰楊酸催化下，利用吸收的氧氣(不足時可鼓空氣補充)，被再生成貧液，脫硫液達到自動再生目的(貧液和富液是脫硫液所處的兩個不同階段)。此過程中負二價硫離子被氧化成單質硫，亞鐵離子部分氧化成正三價鐵離子，正三價鐵離子也部分被還原成亞鐵離子，其再生方程式如下
根據以上的基本原理及各方程式所代表的實際內容，可以推導本發明的脫硫液脫硫限度值的計算公式如下PH2S=K[HAC][NH3]5/3[Na+][NH4+]5/3]]>式中K=(KspFeS)1/2(KspFe2S3)1/6(KNH3H2O)5/3KHAC(KspFe(OH)2)1/3(KspFe(OH)3)1/3KspNaACKs]]>其中KspFeS、KspFe2S3、KspFe(OH)2、KspFe(OH)3、KspNaAC、KNH3H2O、KHAC、Ks分別表示在操作溫度下FeS、F2S3、Fe(OH)2、Fe(OH)3、NaAC、NH3H2O、HAC、H2S的溶度積常數或電離平衡常數；PH2S--脫硫液脫硫限度值(mmHg)，表示脫硫後氣體中H2S分壓，也可以換成氣相中的H2S濃度值形式(mol/NM3)；[HAC]、[NH3]、[Na+]、[NH4+]——分別表示脫硫液中HAC、NH3、Na+、NH4+的濃度(mol/L)，一般情況下是指各組分的逸度。
由於本發明的脫硫液是採用氫氧化亞鐵(鐵)的醋酸、醋酸鈉(鉀)及氨的緩衝水溶液形式，沒有將半水煤氣脫硫脫氧新方法脫硫液中所含的SO42-或NO3-等無效的穩定性強的陰離子引入脫硫液中，消除了溶液的鹽效應和離子效應；又由於本溶液中NaAC的引入，增大了溶液的緩衝能力。由於本脫硫液中有效的游離NH3被轉換成了有效的NH4+離子，降低了游離NH3的濃度，減少了氨的揮發，消除了因此而帶來的新的環境汙染。再者由於本脫硫液採用了的氧化還原反應形式的步驟，從而減緩了脫硫液在氧氣和H2S的作用下，對設備的腐蝕速度，並且提高了脫硫液脫硫效果，可將脫硫液脫硫限度值降至PPm濃度級以下。
本發明可採用

圖1所示的流程圖進行施實。圖1中(1)脫硫塔，(2)自吸空氣噴咀，(3)脫硫液循環和澄清槽，(4)脫硫液循環泵，(5)廢液回收槽，(6)截止閥，(7)含硫氣體，(8)脫硫氣體，(9)富液，(10)貧液，(11)硫泡沫排放口，(12)排汙管路，(13)近路閥，(14)流量調節閥，圖中箭頭表示氣體或液相的走向。圖1所表示的意義是含硫氣體(7)從底部進入脫硫塔(1)與貧液(10)逆流接觸，其中的H2S、O2和少量CO2被貧液(10)吸收，變成脫硫氣體(8)，從脫硫塔(1)頂部流出；貧液(10)被脫硫液循環泵(4)加壓，從頂部進入脫硫塔(1)，與含硫氣體(7)逆流接觸，變成富液(9)，從脫硫塔(1)底部流出，流經自吸空氣噴咀(2)或近路閥(13)進入脫硫液循環和澄清槽(3)，富液(9)再生成貧液(10)；還原出的硫以泡沫形式由硫泡沫排放口(11)排放回收；脫硫塔(1)底部的廢液及脫硫液循環和澄清槽(3)底部的廢液由排汙管路(12)排放，匯總於廢液回收槽(5)，回收重複使用。
權利要求
1.本發明是用氫氧化亞鐵的「醋酸——醋酸鈉——氨」的緩衝水溶液，經催化劑催化，脫除氣體中的H2S、O2、CO2。
2.權利要求1中規定的脫硫液中可以含有Fe3+離子。
3.權利要求1中規定的脫硫液中的醋酸鈉也可以用醋酸鉀替代。
4.權利要求1規定的脫硫液中可以含有對苯二酚或水楊酸或對苯二酚加水楊酸作為催化劑和微調節脫硫液酸性作用。
5.本方法適用於合成氨工業中脫硫和含有硫化氫的其它類型的氣體脫硫。
全文摘要
本發明是用氫氧化亞鐵(鐵)的醋酸、醋酸鈉(鉀)、氨的緩衝水溶液，在對苯二酚或水楊酸催化下，脫除氣體中的H
文檔編號C10K1/34GK1137556SQ9610117
公開日1996年12月11日 申請日期1996年2月14日 優先權日1996年2月14日
發明者魏雄輝 申請人:魏雄輝