硫化氢俗称“臭蛋气”,为硫的氢化物,分子式为H2S,分子量为34.,分子结构与水相似,呈V形,有极性。密度1.g/L,熔点-85.5℃,沸点-60.7℃。是一种无色、具有腐败臭蛋样气味的剧*气体,由含硫物质分解而来,属于常见的酸性有害气体的一种。
在工业生产中,硫化氢主要来自于天然气净化、石油精炼、炼焦及煤气发生等能源加工过程,其中天然气净化、石油精炼尾气中所含浓度较高,总量大。其次在硫化染料、人造纤维、二硫化碳等化工工业,以及在医药、农药、造纸、制革等轻工业生产中也有产生,虽然总量较小,但浓度往往很高,对环境污染比较严重,危害身体健康,必需加以治理。对硫化氢的治理主要是依据其弱酸性和强还原性进行脱硫。目前国内外所采用的方法很多,但归纳起来主要还是干法和湿法两类,具体的方法应根据废气的性质、来源及具体情况而定。
今天要介绍的是干法脱硫,干法脱硫是利用H2S的还原性和可燃性,用固体氧化剂或吸附剂来脱硫,或者直接使之燃烧。干法脱硫是以O2使H2S氧化成硫或硫氧化物的一种方法,也可称为干式氧化法。干法脱硫常用的有改进的克劳斯法、氧化铁法、活性炭吸附法、氧化锌法和卡太苏耳法。所用的脱硫剂、催化剂有活性炭、氧化铁、氧化锌、二氧化锰及铝矾土,此外还有分子筛、离子交换树脂等。干法脱硫一般可回收硫、二氧化硫、硫酸和硫酸盐。
一、改进的克劳斯法
克劳斯法自年创立以来,几经改进,其基本原理相似,仅在设备和布置方面有些差别,该方法的基本化学反应如下:
其中反应式1和反应式2发生于加热阶段(反应炉),反应式3发生于催化阶段(催化转换器)。当使用催化剂时,反应可在较低的温度(-℃)下发生,否则需要℃以上的高温。
催化剂一般采用做成丸形或球状的天然矾土或氧化铝,有时也用活性更大的硅酸铝或铝硅酸钙等。催化剂用量为反应混合物的0.1%-0.2%,反应器内温度应℃,以保护催化剂不被损坏。当有碳氧化合物存在时,温度不宜超过℃。
克劳斯法要求H2S的初始浓度应15%,用以提供足够的热量以维持反应所需的温度。克劳斯法脱硫的工艺流程如图所示:
在该方法的工艺流程中,操作时应控制H2S和SO2气体物质的量比为2:1,进入转化炉后,在炉内经催化剂铝矾土作用生成元素硫,而所需的SO2是通过燃烧1/3的H2S而获得的。该方法适合于H2S浓度较高的废气,其净化的效率可以操作97%。
二、活性炭吸附法
该方法是20世纪20年代由德国染料工业公司提出的。活性炭是一种常用的固体脱硫剂,它在常温下具有加速H2S氧化为S的催化作用并使硫被吸附。在活性炭上沉积的硫,可用适当的溶剂(硫化铵)萃取而回收,活性炭则可以重复使用,直至炭粒大量磨细为止。活性炭脱硫的工艺流程如图所示:
在吸附剂中用活性炭吸附H2S,向吸附后的活性炭层通氧气使H2S转化成元素硫和水,再用15%硫化胺水溶液洗去硫*,活性炭可以继续使用。两个吸附器轮流吸附和再生。
活性炭尘埃适合于处理天然气和其他不含焦油物质的含H2S废气、粪便臭气,其优点在于简单的操作可以得到很纯的硫,如果选择合适的炭,还可以除去有机硫化物。H2S与活性炭的反应快、接触时间短、处理气体量大。为完全除去H2S废气,床温应保持60℃,因为H2S与活性炭的反应热效应大,所以该方法不宜处理H2S浓度g/m3的气体。
三、氧化铁法
氧化铁法采用的脱硫剂为氢氧化铁,并添加石灰石、木屑和水等。氧化铁法分箱式和塔式两种,箱式脱硫剂的厚度可取mm,空速可取20-40h-1;塔式占地面积小,脱硫剂处理简单,其工艺流程如图所示:
脱硫是在脱硫塔中进行的,使用后的脱硫剂在抽取器用全氯乙烯抽提,得到再生后的脱硫剂可以循环使用。含硫全氯乙烯在分解塔中遇热分解出硫,并熔融硫排出塔外,而全氯乙烯冷却后还可以循环使用。
氧化铁法适合于处理焦炉煤气和其他含H2S气体,净化H2S效果好,脱硫效率可达99%,但该方法占地面积较大,阻力大,脱硫剂需定期再生或更换,总体上不是很经济。
四、氧化锌法
氧化锌法采用氧化锌作为脱硫剂,该方法适合于处理H2S浓度较低的气体,脱硫效率高,可达99%,但脱硫后一般不能用简单的办法来恢复氧化锌脱硫剂的脱硫性能。
近几年已经连续发生发生硫化氢中*事件,还是得提醒一下,安全警钟长鸣,希望企业家们时刻牢记,安全与环保同步、生产与治污并举。
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