一种联合脱除混合气中硫化氢和二氧化硫并回收硫磺的方法与流程

本发明属于气体脱硫净化领域，具体地说是一种联合脱除混合气中硫化氢和二氧化硫并回收硫磺的方法。

背景技术：

1、硫化氢和二氧化硫是广泛存在的有毒有害气体，硫化氢普遍存在于天然气、焦炉煤气和炼厂气等，而二氧化硫则主要来源于含硫燃料和矿物的燃烧，以及化工厂生产过程中的废气和克劳斯尾气等，而煤层气中可能同时存在一定量的硫化氢和二氧化硫；它们的危害性是多方面的，如对反应设备和输送管道的腐蚀，催化反应中引起的催化剂失活和对产品质量的影响，以及对环境等方面的严重污染和毒害，因此必须对混合气中的硫化氢和二氧化硫进行脱硫净化。

2、目前，硫化氢的脱除净化方法主要有醇胺法和真空碳酸钾法等循环吸收法，克劳斯硫磺回收法，以及催化氧化法，而二氧化硫的脱除方法主要有氨法、湿式钙法和双碱法以及有机胺吸收法；若以胺液吸收法对硫化氢和二氧化硫进行捕集浓缩脱除，不仅存在脱硫净化度不能满足环保排放标准要求或工艺气体净化度需求而需要进一步的脱硫处理工序，而且还有有机胺液易挥发损耗高和工艺能耗高等问题，同时浓缩后的酸性气需要做进一步的处理，如以克劳斯法对浓缩后的硫化氢进行硫磺回收，但同样存在工艺复杂、能耗高和由于转化率问题导致的脱硫效率不高而需要连接后续尾气处理工序等问题。而其他方法大都只能对单一组分进行脱除，同时存在二次污染等问题，如石灰石洗涤法对二氧化硫进行脱除时，同时还产生了大量难以处理的石膏废弃物等。若以络合铁催化氧化法对硫化氢进行脱除净化，不仅可以达到很高的脱硫净化度，而且还可以回收宝贵的硫磺资源，但络合铁法吸收二氧化硫后只能转化为高价含硫副盐累积于脱硫液中，最终影响到脱硫系统的连续稳定运行。因此，目前尚无有效方法对混合气中硫化氢和二氧化硫进行联合脱除。

技术实现思路

1、本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供了一种联合脱除混合气中硫化氢和二氧化硫并回收硫磺的方法，它可以一次性脱除混合气同时含有的硫化氢和二氧化硫，并可将其中的硫转化为硫磺资源进行回收，同时满足超低排放标准。

2、为实现上述发明的目的，本发明采用如下技术方案，它包括如下步骤：

3、将含硫化氢和二氧化硫混合气先经过液相克劳斯反应单元(1)脱除其中的二氧化硫和部分硫化氢，而后进入络合铁吸收单元(2)对剩余的硫化氢进行脱除；经液相克劳斯反应产生的脱硫富液进入络合铁富液槽(4)，和络合铁脱硫富液进一步反应后一并进入络合铁再生单元(3)，再生后的脱硫贫液返回络合铁吸收单元(2)，而其中的硫磺通过沉降或上浮后在硫磺回收单元(5)后进行回收。

4、作为优选方案，液相克劳斯反应单元(1)中的脱硫液控制的ph值为4～6。以实现液相克劳斯反应的顺利进行。碱为纯碱、液碱和氨水中的一种或两种以上。以保证脱硫液ph值的稳定。

5、作为优选方案，补充至液相克劳斯反应单元(1)脱硫液中的吸收剂为柠檬酸三钠、nta-3na、edta-2na、水杨酸钠、酒石酸钠中的一种或两种以上。吸收剂的浓度为0.2—0.3mol/升，吸收剂的加入量根据处理气体的浓度确定，一般按照回收硫磺的量计算，10—30kg/吨硫磺；含有此类吸收剂的液相克劳斯富液进入络合铁富液槽后可以作为络合铁催化剂中螯合剂的补充剂。来自液相克劳斯反应单元(1)和络合铁脱硫单元(2)的富液混合后在络合铁富液槽(4)的停留时间为5～30min。以实现液相克劳斯反应脱硫液中尚未反应的负二价硫在络合铁富液槽中进一步和络合铁反应转化为硫磺。含硫化氢和二氧化硫混合气中硫化氢和二氧化硫的摩尔比不小于2:1。以保证通过液相克劳斯反应将混合气中的二氧化硫反应完全，避免二氧化硫随混合气进入后续的络合铁吸收单元转化为高价含硫副盐。

6、本发明具有如下优点：

7、(1)通过条件设置，以液相克劳斯反应将混合气中的二氧化硫反应完全，进一步的通过络合铁吸收单元实现了对混合气中未反应完全的硫化氢的高效脱硫净化，即实现了对二氧化硫和硫化氢的联合脱除净化，且净化后的混合气中二氧化硫的浓度均可低于10mg/m3，脱硫净化度高。

8、(2)利用液相克劳斯反应和络合铁脱硫相结合的方式将二氧化硫和硫化氢均转化为硫磺，提高了混合气脱硫过程中的硫磺回收率，节约宝贵的硫磺资源。

9、(3)液相克劳斯反应单元所用的吸收剂为可补加至络合铁法脱硫中常用的螯合剂，减少了络合铁脱硫单元的药剂的损耗，降低了装置的化学品消耗。

10、(4)本发明方法工艺流程简单，液相克劳斯反应单元转化了部分硫化氢，减轻了后续络合铁反应单元的脱硫负荷，可进一步降低络合铁反应单元和再生单元的设备投资费用和装置运行成本。

技术特征：

1.一种联合脱除混合气中硫化氢和二氧化硫并回收硫磺的方法，它包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种联合脱除混合气中硫化氢和二氧化硫并回收硫磺的方法，其特征在于：所述的液相克劳斯反应单元(1)中的脱硫液ph值控制为4～6。

3.根据权利要求1所述的一种联合脱除混合气中硫化氢和二氧化硫并回收硫磺的方法，其特征在于：所述的液相克劳斯反应单元(1)加入有碱为纯碱、液碱和氨水中的一种或两种以上。

4.根据权利要求1所述的一种联合脱除混合气中硫化氢和二氧化硫并回收硫磺的方法，其特征在于：所述的液相克劳斯反应单元(1)脱硫液中的加入了柠檬酸三钠、nta-3na、edta-2na、水杨酸钠、酒石酸钠中的一种或两种以上作为吸收剂。

5.根据权利要求1所述的一种联合脱除混合气中硫化氢和二氧化硫并回收硫磺的方法，其特征在于：来自液相克劳斯反应单元(1)和络合铁脱硫单元(2)的富液混合后在络合铁富液槽(4)的停留时间为5～30min。

6.根据权利要求1所述的一种联合脱除混合气中硫化氢和二氧化硫并回收硫磺的方法，其特征在于：含硫化氢和二氧化硫混合气中硫化氢和二氧化硫的摩尔比不小于2:1。

技术总结
本发明公开了一种联合脱除混合气中硫化氢和二氧化硫并回收硫磺的方法。该方法先采用液相克劳斯反应单元(1)脱除混合气中的SO<subgt;2</subgt;和部分H<subgt;2</subgt;S，然后使用络合铁吸收单元(2)脱除剩余的H<subgt;2</subgt;S，经液相克劳斯反应产生的脱硫富液进入络合铁富液槽(4)，和络合铁脱硫富液进一步反应后一并进入络合铁再生单元(3)，再生后的脱硫贫液返回络合铁吸收单元(1)，而其中的硫磺通过沉降或上浮后在硫磺回收单元(5)进行回收。本发明采用的方法工艺简单，可将SO<subgt;2</subgt;和H<subgt;2</subgt;S均转化为硫磺，且脱硫净化度高。

技术研发人员：徐勋达,余国贤,潘威,吴宏观,胡璐,龙传光,邵虎,夏鹏,曾凡文
受保护的技术使用者：武汉国力通能源环保股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12