一種超重力液相氧化還原去除硫化氫的方法及其專用設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超重力液相氧化還原去除硫化氫的方法及其專用設備，其特征在于在于進入到脫硫超重力反應器內的含硫化氫氣體與來自儲液罐中含有螯合鐵離子的脫硫劑在轉子的絲網填料表面接觸；含硫脫硫劑進入到再生超重力反應器中與空氣在轉子的絲網填料表面接觸；再生后的含硫脫硫劑泵入到儲液罐中，沉降到儲液槽底部的硫漿泵入真空過濾機中，元素硫形成硫餅，濾液泵回儲液罐內后進入脫硫超重力反應器中進行下一個循環(huán)，本發(fā)明氣液傳質效率高，工藝反應時間短，工藝效率高，硫化氫脫除效果好；適用范圍廣，選擇性高，安全性能高，減少了操作步驟，減小了占地面積和設備投資，提高了硫過濾效率，縮短了工藝循環(huán)時間，運行穩(wěn)定。
【專利說明】一種超重力液相氧化還原去除硫化氫的方法及其專用設備
[0001]【技術領域】:
本發(fā)明涉及一種去除硫化氫的方法及其專用設備，尤其涉及一種超重力液相氧化還原去除硫化氫的方法及其專用設備。
[0002]【背景技術】:
目前，脫除硫化氫的方法主要有干法和濕法，克勞斯工藝是目前應用最廣泛的的干法工藝，其存在以下缺點:1:、克勞斯工藝要求原料H2S含量至少30%以上，H2S含量小于30%
情況下無法開工，原料適應范圍窄、克勞斯工藝只能處理酸性氣體rf、克勞斯反應為
高溫反應，反應條件苛刻；I；、克勞斯硫化氫脫除率最高也只能達到96-97%，仍有3-4%的硫以SO2的形式排入大氣，在增加尾氣加氫處理裝置后，脫除率雖然可以達到99.7%，但仍達不到國家新的排放標準要求；|丨、克勞斯工藝產生的液態(tài)硫磺中含有硫化氫，容易在運輸和裝載過程中發(fā)生硫化氫中毒，造成操作人員死亡。f、克勞斯工藝采用的設備極易發(fā)生硫磺堵塞現象，導致停工，并可能引起燃燒爐燒壞、煙囪燒壞、酸性氣泄漏等事故；目前使用最多的濕法脫除硫化氫的方法是傳統(tǒng)絡合鐵脫硫工藝，其存在以下缺點:::、脫硫劑不穩(wěn)
定，在溶液中極易發(fā)生分解，形成沉淀，導致脫硫效果差；f、脫硫劑對設備腐蝕較為嚴重；f、傳統(tǒng)濕法絡合鐵脫硫工藝不適用于大量氣體的處理。^、傳統(tǒng)工藝主要采用塔設備作為工藝裝置，這種反應塔存在傳質效率較低，氣液反應慢、設備尺寸大、造價高、阻力大、操作彈性小等缺點；；1、傳統(tǒng)工藝的再生設備和硫磺處理設備龐大，工藝整體投資大，經濟性低；

【發(fā)明內容】
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本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術的不足而提供一種氣液傳質效率高，工藝反應時間短，工藝效率高，硫化氫脫除效果好；適用范圍廣，選擇性高，安全性能高，減少了操作步驟，減小了占地面積和設備投資，提高了硫過濾效率，縮短了工藝循環(huán)時間，運行穩(wěn)定的超重力液相氧化還原去除硫化氫的方法及其專用設備。
[0003]本發(fā)明的目的可以通過如下措施來達到:一種超重力液相氧化還原去除硫化氫的方法，其特征在于它包括如下步驟:
(I)在儲液罐中加入含有螯合鐵離子的脫硫劑；
(2 )將脫硫劑通過吸收液泵泵入到脫硫超重力反應器內，脫硫超重力反應器內反應溫度范圍1(T70°C，壓力5Kpa~3.5Mpa ;進入到脫硫超重力反應器內的含硫化氫氣體與脫硫劑在脫硫超重力反應器轉子的絲網填料表面接觸，硫化氫氣體被脫硫劑氧化為元素硫，脫硫劑中Fe3+被還原為Fe2+;
(3)、脫除硫化氫的氣體經超重力反應器內置過濾器排空，含硫脫硫劑進入到再生超重力反應器中，再生超重力反應器內反應溫度范圍1(T70°C，壓力為常壓，含硫脫硫劑與進入到再生超重力反應器的空氣在再生超重力反應器轉子的絲網填料表面接觸，空氣中的氧氣將Fe2+重新氧化為Fe3+;
(4)、再生后的含硫脫硫劑泵入到儲液罐中，脫硫劑含有表面活性劑組分和硫磺改性組分，使元素硫迅速沉降到儲液槽底部，形成硫漿；
(5)、硫漿泵入真空過濾機中，元素硫形成硫餅，濾液泵回儲液罐內；儲液罐內的脫硫劑進入脫硫超重力反應器中進行下一個循環(huán)。
[0004]為了進一步實現本發(fā)明的目的，所述的含有螯合鐵離子的脫硫劑含有以下組分:螯合鐵催化劑、螯合劑、表面活性劑、螯合劑保護劑、殺菌劑、堿液、水，脫硫劑中螯合鐵催化劑濃度范圍:35(Tl0000ppm;螯合劑濃度范圍:40(Tl5000ppm ;表面活性劑濃度范圍:f IOOOppm ;殺菌劑濃度范圍IOOOppm ;螯合劑保護劑濃度范圍:l(Tl00000ppm ;堿濃度范圍:0.rimol/L ;螯合劑/螯合鐵催化劑的體積比為f 5 ;溶液pH在8?10。
[0005]為了進一步實現本發(fā)明的目的，所述的螯合鐵催化劑是螯合鐵、醇及水的混合物，醇/螯合Fe的摩爾比為0.f 5，溶液中鐵的含量為35(Tl0000ppm。
[0006]為了進一步實現本發(fā)明的目的，所述的螯合鐵是HEDP、EDTMPS, DTPMPA, EDDHA,STPP, NTA、Na3NTA, EDTA, HEDTA, Na3HEDTA, Na4EDTA、葡萄糖酸鈉、偏硅酸鈉、酒石酸鉀、檸檬酸鈉中的至少一種與可溶性鐵鹽FeCl3、Fe2 (SO4) 3、Fe (NO3) 3、FeNH4 (SO4)中至少一種的螯合物，螯合物配體/Fe的摩爾比為f 10 ;醇為小分子的仲醇、叔醇、還原性醇中的至少一種，如叔丁醇、異丙醇、異戊醇、葡萄糖醇、山梨醇、甘露醇等；
為了進一步實現本發(fā)明的目的，所述的螯合劑是HEDP、EDTMPS, DTPMPA, EDDHA, STPP,NTA、Na3NTA, EDTA, HEDTA, Na3HEDTA, Na4EDTA、葡萄糖酸鈉、偏硅酸鈉、酒石酸鉀、檸檬酸鈉的中的至少一種。
[0007]為了進一步實現本發(fā)明的目的，所述的表面活性劑是碳原子數為5?20的直鏈醇或多元醇的中的至少一種。主要是 C5H11OH' C5H12O2, C6H13OH' C6H14O2' C6H12O2' C8H11OH' C12H25OH的一種或幾種混合物；
為了進一步實現本發(fā)明的目的，所述的殺菌劑是廣譜殺菌劑烷基二甲基芐基氯化銨中
的至少一種，如二十二烷基二甲基芐基氯化銨、十四烷基二甲基芐基氯化銨、雙十二烷基二甲基氯化銨等；
為了進一步實現本發(fā)明的目的，所述的螯合劑保護劑是K1、KCl、KBr的至少一種；在硫化氫脫除過程中會產生羥基自由基，破壞螯合劑的穩(wěn)定，螯合劑保護劑的作用是吸收脫硫過程中產生的羥基自由基，使螯合劑始終處于穩(wěn)定狀態(tài)。
[0008]為了進一步實現本發(fā)明的目的，所述的堿液為KOH、NaOH ;向脫硫液中添加堿液，使脫硫液體系保持pH穩(wěn)定在8 10之間。
[0009]本發(fā)明基本反應過程包含吸收階段和再生階段兩個階段，反應均發(fā)生在水相中。
[0010]吸收階段:硫化氫與脫硫液中的螯合鐵催化劑作用，硫化氫被氧化為元素硫，鐵螯合物還原為亞鐵螯合物的過程；
再生階段:亞鐵螯合物被氧氣重新氧化為鐵螯合物的過程。
[0011]反應原理:
吸收階段=H2S (氣體)+ 2Fe3+— 2H.+ S。+ 2Fe2+
再生階段:1/2 O2 (氣體)+ H2O + 2Fe2+ — 20F + 2Fe3+
總反應:H2S + 1/202 — H2O + S。一種超重力液相氧化還原去除硫化氫的專用設備，其特征在于它包括脫硫超重力反應器，脫硫超重力反應器的出液口通過循環(huán)液泵連接再生超重力反應器的進液口，再生超重力反應器的出液口通過再生液泵連接儲液罐的再生液進口，儲液罐的罐底出口通過硫漿泵連接真空過濾機的進口，真空過濾機的濾液出口通過濾液泵與儲液罐的濾液進口相連，儲液槽的出液口通過吸收液泵與脫硫超重力反應器的進液口相連，再生超重力反應器的進氣口連接空氣壓縮機。
[0012]為了進一步實現本發(fā)明的目的，所述的空氣壓縮機連接壓縮機入口過濾器。
[0013]本發(fā)明同已有技術相比可產生如下積極效果:本發(fā)明是新型螯合鐵液相氧化還原H2S脫除工藝與超重力技術相結合的新型工藝，脫胎于傳統(tǒng)絡合鐵濕法氧化還原法的新型螯合鐵工藝，是一種常溫常壓下脫除硫化氫氣體并進行硫回收的新型工藝。該工藝采用新型螯合鐵脫硫劑，脫硫劑中總鐵離子濃度高，催化劑穩(wěn)定、催化反應效果好。該工藝能夠有效脫除任何氣體中的硫化氫，處理后尾氣中硫化氫含量低于lppm，適用于0.2^20t/d的小型硫回收裝置，是中小規(guī)模硫磺回收的最佳選擇。本發(fā)明采用超重力反應器取代傳統(tǒng)鼓泡塔反應器，具有工藝簡單、設備尺寸小，結構緊湊，占地面積少、脫硫工藝科整體成套、運行成本低等優(yōu)點。與已有技術相比，本發(fā)明由如下優(yōu)點:
X、氣液傳質效率高，工藝反應時間短，工藝效率高，硫化氫脫除率高達99.99+%，處理過的氣體，硫化氫濃度在Ippm以下；
%、可處理任何含硫化氫的氣體，可適應原料氣中硫化氫濃度范圍、原料氣流量從0-ιοο%的大幅度波動變化，且選擇性高；
f、為常溫常壓的液相反應過程，反應條件溫和，并且系統(tǒng)不使用任何有毒化學物質，硫橫廣品中不含硫化龜!，安全性能聞；
5、所用的螯合鐵催化劑、螯合劑穩(wěn)定，不易降解，脫硫劑中總鐵濃度高；` I；、所有藥劑在工藝開始時一次性加入，不需外加添加劑，減少了操作步驟，減少了添加劑罐；
?、將傳統(tǒng)貧液罐與沉降槽合并為一個儲液槽，減少了設備數量；并且儲液槽體積較傳統(tǒng)貧液罐大大減小，減小了占地面積和設備投資；:、使用真空過濾機代替?zhèn)鹘y(tǒng)離心機，提高了硫磺過濾效率，縮短了工藝循環(huán)時間，提高了效率。
[0014]、采用獨特設計，確保無堵塞現象發(fā)生，保證長周期穩(wěn)定運行。
[0015]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1為本發(fā)明專用設備的結構示意圖。
[0016]具有實施方式:下面對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細說明:
脫硫劑的制備:
1、將FeCl3、NTA、酒石酸鉀、叔丁醇按照摩爾比為1:2.5:1:1.5的比例混合，制成總鐵濃度為14g/L的螯合鐵催化劑濃縮物。取螯合鐵催化劑濃縮物37.5mL、NTA螯合劑濃縮物56.25mL稀釋至1500mL，稀釋液中總鐵濃度為350ppm，向稀釋液中加入C5H12O2 0.15g，KCl0.15g，K0H8.5g制成脫硫劑；
2、將Fe2(SO4) 3、EDTA、HEDTA、檸檬酸鈉、異戊醇按照摩爾比為1:2:1.5:1:1:1.5的比例混合，制成總鐵濃度為56g/L的螯合鐵催化劑濃縮物。取螯合鐵催化劑濃縮物267mL、EDTA和HEDTA螯合劑濃縮物321mL稀釋至1500mL，稀釋液中總鐵濃度為lOOOOppm，向稀釋液中加入 C5H12O2 0.9g，KCl 0.6g，K0H8.5g 制成脫硫劑；
3、將Fe(NO3) 3、HEDP、NTA、葡萄糖酸鈉、葡萄糖醇按照摩爾比為1:1:1:1:1的比例混合，制成總鐵濃度為35g/L的螯合鐵催化劑濃縮物，取螯合鐵催化劑濃縮物21.5mL、Na4EDTA螯合劑濃縮物33mL稀釋至1500mL，稀釋液中總鐵濃度為500ppm，向稀釋液中加入C5H12O20.3g，KCl 0.3g，K0H8.5g 制成脫硫劑；
4、將Fe(NO3)3'HEDP、DTPMPA,山梨醇、叔丁醇按照摩爾比為1:2:1:0.5:0.5的比例混合，制成總鐵濃度為56g/L的螯合鐵催化劑濃縮物，取螯合鐵催化劑濃縮物27mL、HEDTA螯合劑濃縮物32mL稀釋至1500mL，稀釋液中總鐵濃度為lOOOppm，向稀釋液中加入C5H12O20.3g、C12H25OH0.15g，KBr 0.3g、KI 0.15g，K0H8.5g 制成脫硫劑；
5、將FeCl3' Fe2 (SO4) 3、Fe (NO3) 3、EDTMPS, DTPMPA、山梨醇按照摩爾比為 1: 1:0.5:2:1:1的比例混合，制成總鐵濃度為56g/L的螯合鐵催化劑濃縮物。取螯合鐵催化劑濃縮物107mL、Na3HEDTA螯合劑濃縮物210mL稀釋至1500mL，稀釋液中總鐵濃度為4000ppm，向稀釋液中加入 C5H12O2 0.5g、C6H12O2 0.3g，KI 0.5g，K0H8.5g 制成脫硫劑；
6、將FeCl3'Fe (NO3) 3、STPP、HEDTA、甘露醇、叔丁醇按照摩爾比為1: 1:2:1:1:1的比例混合，制成總鐵濃度為56g/L的螯合鐵催化劑濃縮物。取螯合鐵催化劑濃縮物227mL、EDTA、HEDTA螯合劑濃縮物280mL稀釋至1500mL，稀釋液中總鐵濃度為8500ppm，向稀釋液中加入C5H12O2 0.5g、C6H12O2 0.3g、C8H11OH 0.3g，KCl 0.3g、KBr 0.3g、KI 0.15g，K0H8.5g 制成脫硫劑。`
[0017]實施例1:一種超重力液相氧化還原去除硫化氫的方法，它包括如下步驟:
(1)在儲液te中加入上述脫硫劑的制備ι中的脫硫劑；
(2)將脫硫劑通過吸收液泵泵入到脫硫超重力反應器內，脫硫超重力反應器內反應溫度范圍1(T53°C，壓力50Kpa~3.5Mpa ;進入到脫硫超重力反應器內的含硫化氫氣體與脫硫劑在脫硫超重力反應器轉子的絲網填料表面接觸，硫化氫氣體被脫硫劑氧化為元素硫，脫硫劑中Fe3被還原為Fe2 ；
(3)脫除硫化氫的氣體經超重力反應器內置過濾器排空，含硫脫硫劑進入到再生超重力反應器中，再生超重力反應器內反應溫度范圍1(T53°C，壓力為常壓，含硫脫硫劑與進入到再生超重力反應器的空氣在再生超重力反應器轉子的絲網填料表面接觸，空氣中的氧氣將Fe2+重新氧化為Fe3+;
(4)再生后的含硫脫硫劑泵入到儲液罐中，脫硫劑含有表面活性劑組分和硫磺改性組分，使元素硫迅速沉降到儲液槽底部，形成硫漿；
(5)硫漿泵入真空過濾機中，元素硫形成硫餅，濾液泵回儲液罐內。儲液罐內脫硫劑進入脫硫超重力反應器中進行下一個循環(huán)。
[0018]實施例2:—種超重力液相氧化還原去除硫化氫的方法，其步驟基本同實施例1，其區(qū)別在于I步驟中在儲液te中加入上述脫硫劑的制備2中的脫硫劑。
[0019]實施例3:—種超重力液相氧化還原去除硫化氫的方法，其步驟基本同實施例1，其區(qū)別在于I步驟中在儲液te中加入上述脫硫劑的制備3中的脫硫劑。
[0020]實施例4:一種超重力液相氧化還原去除硫化氫的方法，其步驟基本同實施例1，其區(qū)別在于I步驟中在儲液te中加入上述脫硫劑的制備4中的脫硫劑。
[0021]實施例5:—種超重力液相氧化還原去除硫化氫的方法，其步驟基本同實施例1，其區(qū)別在于I步驟中在儲液te中加入上述脫硫劑的制備5中的脫硫劑。
[0022]實施例6:—種超重力液相氧化還原去除硫化氫的方法，其步驟基本同實施例1，其區(qū)別在于I步驟中在儲液te中加入上述脫硫劑的制備6中的脫硫劑。
[0023]用上述6個實施例分別處理克勞斯尾氣、煉油廠尾氣、天然氣、煤氣化酸氣，具體操作及結果見下表:
【權利要求】
1.一種超重力液相氧化還原去除硫化氫的方法，其特征在于它包括如下步驟: 在儲液罐中加入含有螯合鐵離子的脫硫劑； 將脫硫劑通過吸收液泵泵入到脫硫超重力反應器內，脫硫超重力反應器內反應溫度范圍10~70°C，壓力5Kpa~3.5Mpa ;進入到脫硫超重力反應器內的含硫化氫氣體與脫硫劑在脫硫超重力反應器轉子的絲網填料表面接觸，硫化氫氣體被脫硫劑氧化為元素硫，脫硫劑中Fe3+被還原為Fe2+ ； (3)、脫除硫化氫的氣體經超重力反應器內置過濾器排空，含硫脫硫劑進入到再生超重力反應器中，再生超重力反應器內反應溫度范圍10~70°C，壓力為常壓，含硫脫硫劑與進入到再生超重力反應器的空氣在再生超重力反應器轉子的絲網填料表面接觸，空氣中的氧氣將Fe2+重新氧化為Fe3+; (4)、再生后的含硫脫硫劑泵入到儲液罐中，脫硫劑含有表面活性劑組分和硫磺改性組分，使元素硫迅速沉降到儲液槽底部，形成硫漿； (5)、硫漿泵入真空過濾機中，元素硫形成硫餅，濾液泵回儲液罐；儲液罐內脫硫劑進入脫硫超重力反應器中進行下一個循環(huán)。
2.根據權利要求1所述的一種超重力液相氧化還原去除硫化氫的方法，其特征在于所述的含有螯合鐵離子的脫硫劑含有以下組分:螯合鐵催化劑、螯合劑、表面活性劑、螯合劑保護劑、殺菌劑、堿液、水，脫硫劑中螯合鐵催化劑濃度范圍:350~l0000ppm ;螯合劑濃度范圍:400~l5000ppm;表面活性劑濃度范圍:1~1000ppm ;殺菌劑濃度范圍1~1000ppm;螯合劑保護劑濃度范圍:l(Tl00000ppm ;堿濃度范圍:0.1~ lmol/L ;螯合劑/螯合鐵催化劑的體積比為1:1~5:1 ;溶液pH在8~10。
3.根據權利要求2所述的一種超重力液相氧化還原去除硫化氫的方法，其特征在于所述的螯合鐵催化劑是螯合鐵、醇及水的混合物，醇/螯合Fe的摩爾比為0.f 5，溶液中鐵的含量為350~10000ppm。
4.根據權利要求3所述的一種超重力液相氧化還原去除硫化氫的方法，其特征在于所述的螯合鐵是 HEDP、EDTMPS、DTPMPA、EDDHA、STPP、NTA、Na3NTA、EDTA、HEDTA、Na3HEDTA、Na4EDTA、葡萄糖酸鈉、偏硅酸鈉、酒石酸鉀、檸檬酸鈉中的至少一種與可溶性鐵鹽FeCl3、Fe2(SO4)3' Fe(NO3)3' FeNH4 (SO4)中至少一種的螯合物，螯合物配體/Fe的摩爾比為1~10 ；醇為小分子的仲醇、叔醇、還原性醇中的至少一種。
5.根據權利要求2所述的一種超重力液相氧化還原去除硫化氫的方法，其特征在于所述的螯合劑是 HEDP、EDTMPS、DTPMPA、EDDHA、STPP、NTA、Na3NTA、EDTA、HEDTA、Na3HEDTA、Na4EDTA、葡萄糖酸鈉、偏硅酸鈉、酒石酸鉀、檸檬酸鈉的中的至少一種。
6.根據權利要求2所述的一種超重力液相氧化還原去除硫化氫的方法，其特征在于所述的表面活性劑是碳原子數為5~20的直鏈醇或多元醇的中的至少一種。
7.根據權利要求2所述的一種超重力液相氧化還原去除硫化氫的方法，其特征在于所述的殺菌劑是光譜殺菌劑烷基二甲基芐基氯化銨中的至少一種。
8.根據權利要求2所述的一種超重力液相氧化還原去除硫化氫的方法，其特征在于所述的螯合劑保護劑是K1、KCl、KBr的至少一種。
9.一種超重力液相氧化還原去除硫化氫的專用設備，其特征在于它包括脫硫超重力反應器(1)，脫硫超重力反應器(1)的出液口通過循環(huán)液泵(5 )連接再生超重力反應器(2 )的進液口，再生超重力反應器(2 )的出液口通過再生液泵(7 )連接儲液罐(3 )的再生液進口，儲液罐(3)的罐底出口通過硫漿泵(9)連接真空過濾機(4)的進口，真空過濾機(4)的濾液出口通過濾液泵(10)與儲液罐(3)的濾液進口相連，儲液槽(3)的出液口通過吸收液泵(8)與脫硫超重力反應器(I)的進液口相連，再生超重力反應器(2)的進氣口連接空氣壓縮機(6)。
10.根據權利要求9所述的一種超重力液相氧化還原去除硫化氫的專用設備，其特征在于空氣壓縮機(6 )連接壓縮機入口過濾器(11)。
【文檔編號】B01D53/52GK103599682SQ201310583623
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月20日 優(yōu)先權日:2013年11月20日
【發(fā)明者】曾翔鵬, 曹玉虎, 候怡帆, 姜艾汝 申請人:煙臺新瑞環(huán)保科技有限公司