专利名称：改良气体脱硫法的制作方法
技术领域：
本发明是用氢氧化亚铁(铁)的“醋酸——醋酸钠(钾)——氨”的缓冲水溶液(以下简称脱硫液)脱除气体中的H2S、O2和少量CO2；在对苯二酚(可含水杨酸)催化下，脱硫液自动再生，其中吸收的氧气(不足可鼓入空气补充)氧化硫化氢成单质硫。
由于工业的迅速发展，含H2S气体排放量日益增多，给人类及生态造成了极大的危害，引起了严重的环境污染，例如，引起呼吸道疾病、酸雨及建筑物酸化腐蚀等。因此，发展和研究脱硫技术显得日益重要。至今为止，各类含H2S的废气排入大气之前很少经脱硫处理；现有的一些方法，如醇胺法、碱性溶液法、环丁砜法及稀氨水催化氧化法等脱硫方法主要是用于脱除合成氨工业中原料气和其它工业原料气中的硫，没有普及用于脱除一般气体中的硫。早期的醇胺法、碱性溶液法及环丁砜法等脱硫方法成本高、腐蚀严重、效果一般([美]F.C.里森费尔德(Riesenfeld)，A.L.科耳(Kohl)编著，气体净化，加尔福出版社(GULF PUB-LISHING COMPANY)，1979)；近期的稀氨水催化氧化法广泛地用于脱除合成氨工业中原料气中的H2S，但实际表明氨挥发性大，失氨严重，无形中降低了产量，增加了成本，同时造成了新的环境污染，脱硫效果一般；所有这些方法都没有脱除原料气中氧气的能力。半水煤气脱硫脱氧新方法(魏雄辉，中国专利，申请号92112970.X，公开号CN1087110A，1994)脱硫效果好，成本低，流程简单，操作方便，并具有部分脱除氧气的能力，为气体脱硫开辟了一条新的途径，但近期研究发现该方法采用的亚铁盐的“醋酸——氨”的缓冲水溶液的缓冲能力一般，同时，由于亚铁盐稳定性阴离子的引入，产生了盐效应和离子效应，使得操作不易稳定。
本发明的目的是为了克服半水煤气脱硫脱氧新方法的缓冲溶液的缓冲能力差，消除盐效应和离子效应；改善稀氨水催化氧化法脱硫效果低、氨损失严重和造成了新的环境污染等现状；摒弃早期各类脱硫方法能耗高，腐蚀严重等缺点；并能适用于脱除各类废气中的H2S，减轻环境污染。
本发明是用氢氧化亚铁(铁)的醋酸、醋酸钠(钾)和氨的缓冲水溶液，并在对苯二酚或水杨酸催化作用下，脱除气体中的H2S、O2和少量CO2，其基本原理如下脱硫液与气体接触时，吸收其中的H2S、O2和少量CO2，其吸收及离解方程式如下脱硫液中弱酸、弱碱及盐的电离，其电离方程式如下脱硫液吸收H2S、O2、CO2后，离子相互交换，现有的平衡状态被打破，并力图建立另一个新的平衡状态，其离子交换方程式如下脱硫液与气体接触后，吸收气体中的H2S、O2和少量CO2变成富液；富液在对苯二酚冰杨酸催化下，利用吸收的氧气(不足时可鼓空气补充)，被再生成贫液，脱硫液达到自动再生目的(贫液和富液是脱硫液所处的两个不同阶段)。此过程中负二价硫离子被氧化成单质硫，亚铁离子部分氧化成正三价铁离子，正三价铁离子也部分被还原成亚铁离子，其再生方程式如下
根据以上的基本原理及各方程式所代表的实际内容，可以推导本发明的脱硫液脱硫限度值的计算公式如下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分别表示在操作温度下FeS、F2S3、Fe(OH)2、Fe(OH)3、NaAC、NH3H2O、HAC、H2S的溶度积常数或电离平衡常数；PH2S--脱硫液脱硫限度值(mmHg)，表示脱硫后气体中H2S分压，也可以换成气相中的H2S浓度值形式(mol/NM3)；[HAC]、[NH3]、[Na+]、[NH4+]——分别表示脱硫液中HAC、NH3、Na+、NH4+的浓度(mol/L)，一般情况下是指各组分的逸度。
由于本发明的脱硫液是采用氢氧化亚铁(铁)的醋酸、醋酸钠(钾)及氨的缓冲水溶液形式，没有将半水煤气脱硫脱氧新方法脱硫液中所含的SO42-或NO3-等无效的稳定性强的阴离子引入脱硫液中，消除了溶液的盐效应和离子效应；又由于本溶液中NaAC的引入，增大了溶液的缓冲能力。由于本脱硫液中有效的游离NH3被转换成了有效的NH4+离子，降低了游离NH3的浓度，减少了氨的挥发，消除了因此而带来的新的环境污染。再者由于本脱硫液采用了的氧化还原反应形式的步骤，从而减缓了脱硫液在氧气和H2S的作用下，对设备的腐蚀速度，并且提高了脱硫液脱硫效果，可将脱硫液脱硫限度值降至PPm浓度级以下。
本发明可采用
图1所示的流程图进行施实。图1中(1)脱硫塔，(2)自吸空气喷咀，(3)脱硫液循环和澄清槽，(4)脱硫液循环泵，(5)废液回收槽，(6)截止阀，(7)含硫气体，(8)脱硫气体，(9)富液，(10)贫液，(11)硫泡沫排放口，(12)排污管路，(13)近路阀，(14)流量调节阀，图中箭头表示气体或液相的走向。图1所表示的意义是含硫气体(7)从底部进入脱硫塔(1)与贫液(10)逆流接触，其中的H2S、O2和少量CO2被贫液(10)吸收，变成脱硫气体(8)，从脱硫塔(1)顶部流出；贫液(10)被脱硫液循环泵(4)加压，从顶部进入脱硫塔(1)，与含硫气体(7)逆流接触，变成富液(9)，从脱硫塔(1)底部流出，流经自吸空气喷咀(2)或近路阀(13)进入脱硫液循环和澄清槽(3)，富液(9)再生成贫液(10)；还原出的硫以泡沫形式由硫泡沫排放口(11)排放回收；脱硫塔(1)底部的废液及脱硫液循环和澄清槽(3)底部的废液由排污管路(12)排放，汇总于废液回收槽(5)，回收重复使用。
权利要求
1.本发明是用氢氧化亚铁的“醋酸——醋酸钠——氨”的缓冲水溶液，经催化剂催化，脱除气体中的H2S、O2、CO2。
2.权利要求1中规定的脱硫液中可以含有Fe3+离子。
3.权利要求1中规定的脱硫液中的醋酸钠也可以用醋酸钾替代。
4.权利要求1规定的脱硫液中可以含有对苯二酚或水杨酸或对苯二酚加水杨酸作为催化剂和微调节脱硫液酸性作用。
5.本方法适用于合成氨工业中脱硫和含有硫化氢的其它类型的气体脱硫。
全文摘要
本发明是用氢氧化亚铁(铁)的醋酸、醋酸钠(钾)、氨的缓冲水溶液，在对苯二酚或水杨酸催化下，脱除气体中的H
文档编号C10K1/34GK1137556SQ9610117
公开日1996年12月11日 申请日期1996年2月14日 优先权日1996年2月14日
发明者魏雄辉 申请人:魏雄辉