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廢氣治理 | 硫化氫廢氣處理的方法
瀏覽次數:1085次 日期:2018-08-28

隨著人類的環境保護的逐漸增強,人類越來越關心周圍生存環境的質量。工業排放的廢氣中所含的H2S氣體,不僅能夠引起管道和催化劑的中毒、致使工藝條件惡化、設備的腐蝕,而且會造成相當嚴重的環境汙染,甚至危害人類生存。因此,必須對排放的H2S氣體進行治理。硫化氫氣體是一種日益引起全球重視的大氣汙染公害,它是典型的惡臭類氣體,具有汙染範圍很廣、影響很大的特點。而硫磺在能源、化工、醫藥、農業等方麵都是很寶貴的化工行業的原料。因此,合理利用硫化氫,使硫化氫氣體變廢為寶,在現實生產中具有非常重要的現實意義。

2.國內外硫化氫廢氣處理的方法

近年來,關於處理H2S氣體技術研究越來越活躍。根據去除硫化氫的方法的不同特點,可把淨化方法分為:

吸收法:物理溶劑吸收法、化學溶劑吸收法;

分解法:熱分解法、微波技術分解;

吸附法:可再生的吸附劑法、不可再生的吸附劑吸附法;

氧化法:幹法氧化法、濕法氧化法;生物法等。

按照硫化氫去除方法和工藝的不同,可以分為吸收法和吸附法。吸收法又可以分為:物理吸收和化學吸收。

2.1 硫化氫的處理方法

常規的處理硫化氫的方法的方法有吸收法和吸附法。

2.1.1 吸收法

吸收法包括:物理吸收和化學吸收法。

物理吸收:物理吸收法通常情況下是采用有機溶劑作為硫化氫的吸收劑,有機溶劑有兩大優點:

(1)可以有選擇性地吸收硫化氫;

(2)加壓吸收後隻需降壓即可解吸。

物理吸收法流程簡單,通常情況下隻需吸收塔,在常壓閃蒸罐和循環泵,不需外加蒸汽和外加其他來源的熱源。

物理吸收大的溶劑必須具備的特點:

(1)的溶解度要比在水中溶解度高數倍,而對烴類、氫氣溶解度比它們在水中的溶解度低;該溶劑的蒸汽壓需要盡量的低,以免其溶劑的蒸發而造成溶劑的損失;

(2)該溶劑須具有很低的粘度和吸濕性;

該溶劑對金屬基本不發生腐蝕;溶劑的價格應當是相對較低的。

目前提出的有機溶劑物理吸收H2S的工藝有很多,也逐步走向成熟,有很多工藝已有工業化裝置在運行,應用的吸收劑有磷酸三定酷(埃斯塔索爾法)、N-甲基-2-砒咯烷酮(普裏索爾法)、碳酸丙烯酷(福洛爾法)、甲醇(勒克梯索爾法)等。

化學吸收法是將被吸收的氣體導入吸收劑中使被吸收的氣體中的一個或多個組分在吸收劑中發生化學反應的吸收過程,適合處理低級濃度的氣體,排放時大風量的廢氣。

大多數情況下是利用硫化氫溶於水後,水溶液呈酸性。水溶液的弱酸性可以采用堿性的溶液將其吸收,由於強堿溶液吸收了硫化氫後,該堿性溶液的再生很困難,因而常采用具有緩衝作用的強堿弱酸鹽如酚鹽、磷酸鹽、硼酸鹽、氨基酸鹽等的溶液,這些溶液的PH值大多在9~11之間。

除此之外,還可采用一些弱堿,如二甘醇胺、乙醇胺類、氨、二甘油胺、二乙丙醇胺等水溶液作吸收劑來吸收處理含H2S氣體的廢氣。

化學吸收的溶劑一般是在常壓加熱下再生,再生時所釋放的氣體需要接觸階段數(或級數)比物理溶劑的少;化學溶劑去除H2S的完全程度比物理溶劑高。

2.1.2 吸附法

吸附法就是利用某些多孔性物質具有的吸附性能,對H2S氣體進行淨化。該處理的要求是需要處理的廢氣的濃度低的方法,該方法常用於的是處理排放的氣體中含H2S氣體濃度較低的氣體。

吸附設備一般采用的固定床吸附器。為防止吸附顆粒被粉塵等堵塞,在氣體流入吸附床層前,應先經過預淨化設備。

通常對吸附劑的要求是:阻力降低,無粉塵,吸附容量高,截留度要高。由於吸附脫臭裝置不宜頻繁再生,所以要求入口臭氣濃度不能太高,否則再生頻繁,造成浪費不經濟。

目前常用的吸附劑分為:可再生吸附劑與不可再生吸附劑

1.可再生吸附劑

自1950年以來,工程上采用的最早的吸附劑是水合氧化鐵。常溫、常壓下的水合氧化鐵是以集中氧化鐵的形態存在著的,但對於製備出來的可以有效利用的吸附劑本身而言,隻能用a—Fe2O3.H2O和Y—Fe2O3.H2O。常溫下的氧化鐵脫硫劑的脫硫過程及其原理是采用水合氧化鐵脫除H2S氣體,其他反應方程式為:

脫硫:Fe2O3.H2O+3H2S=Fe2S3+3H2O

Fe2O3.H2O+3 H2S=2 FeS+S+4 H2O

上述反應由於受到反應條件的影響,第一個反應式反應的產物易於再生為Fe2O3,而二式產物FeS不易再生為Fe2O3,因此在實際應用中應避免二式反應的發生。

再生:Fe2S3.H2O+3/2 H2S=Fe2O3.H2O+3S

2 FeS+3/2O2+H2O=Fe2O3.H2O+2S(高溫)

2.不可再生吸附劑

常用吸附劑是氧化鋅吸附反應為:

ZnO+H2S=ZnS+H2O

300時經ZnO吸附脫硫後的淨化空氣中H2S濃度在14mg/m3以下。ZnO吸附劑的主要缺點是不能通過氧化就地再生,須更換新的吸附劑。因為再生中吸附劑表麵會因燒結而明顯減少,機械強度也打打降低。

金屬氧化物的混合物用於燃氣淨化研究也很活躍,Fe2O3和ZnO按一定的比例混合製成鐵酸鋅,其使用溫度可達649。C,若在鐵酸鋅中加入皂土,則可在690。C條件下使用,且有較好的穩定性。ZnFeO4已經發展成為氧化鋅的替代脫硫劑,它具有硫容高、同硫化氫反應速度快、硫化氫脫除效率高等優點。但ZnFeO4在高溫下還原氣氛下分解為Fe2O3和ZnO仍然存在鋅的發揮、硫酸鹽的形成已經由於熱沉積引起的火星降低等缺點。

2.1.3氧化法

氧化法淨化氫廢氣,一般是把H2S氣體直接氧化為單質硫。在氣相中進行氧化的過程通常被稱作叫做幹法氧化,在也相中進行的過程叫濕法氧化。

(1)幹法氧化

幹法氧化是在通常情況下使硫化氫氣體氧化成單質硫或硫的氧化物的一種方法,典型的有克勞斯發和選擇性氧化法。

脫除肺氣腫氧化氫最早的方法之一是克勞斯法,主要有點是:從硫化氫氣體中回收硫。該法適用於進氣中硫化氫濃度較高的場合,它操作方便,設備簡單,長期以來一直受到廢氣處理的重視。

克勞斯法的原理是利用硫化氫為原料,在克勞斯燃燒爐中內使廢氣中的一部分氧化生成SO2,生成的SO2與進氣中的H2S按下列反應方程式生成硫磺加以回收:

H2S+SO2=2 H2O+3/2S2+Q

鋁礬土是反應的催化劑,可以再不太高的溫度下進行,H2S與SO2作用充分轉化成為硫。催化劑的使用量為反應混合物的0.1%~0.2%。反應器內溫度必須小於650。C,否則催化劑遭到破壞,當廢氣中有碳氫化合物時溫度不能超過480。C。

克勞斯法要求廢氣中的H2S的初始濃度應大於等於15%~20%。否則,H2S的燃燒不能提供足夠反應需要的熱量,不能維持正常發硬所需要的溫度。

選擇性氧化法,是在催化劑的作用下把H2S用空氣中的氧直接氧化為硫。近年來,選擇性氧化技術有突破性進展,成功的關鍵是研製出選擇性好、對H2O和過量的O2不敏感的高活性催化劑,目前用鐵基氧化物的不同混合物製備。選擇性氧化法硫的總回收率可達98%~99%。

(2)濕法氧化

與幹法脫硫相比,濕法處理能力大,且濕法最著名的特點是操作彈性大,脫硫化效率高。

濕法氧化具有如下的特點:脫硫效率高,可使淨化後的氣體含硫量較低,,可將H2S一步轉化為單質硫,無二次汙染;既可在常溫常壓下操作,有可在加壓下操作,大多數脫硫劑可再生,運行成本低。

液相催化法是我國近期研究的熱點,各種液相催化法的工藝流程大致相同,均有脫硫和再生組成。

主要原理:

H2S+Na2CO3—NaHS+NaHCO3

2NaHS+4NaVO3+H2O—Na2V4O9+4NaOH+2S

Na2V4O9+2NaOH+H2O+2ADA—4NaVO3+2HADA

O2+2HADA—2ADA+2H2O

該工藝問題在於:有害廢液處理困難,可能造成二次汙染;氣體刺激性大;副產物使化學藥品耗量增大;生成的硫單質質量差;對CS2、COS及硫醇幾乎不起作用;懸浮的顆粒回收困難,易造成過濾器堵塞。

國外還有堿性物質的水溶液配入DDS催化劑、酚類物質和活性碳酸亞鐵的DDS法等,都在提高脫硫率、強化鐵離子再生等方麵努力突破。

3.結語

硫化氫廢氣的淨化方法多為回收類方法。對於量大、濃度較高的含H2S氣體,一般通過吸收、氧化等過程回收硫磺。對於量小、濃度低的含H2S氣體,一般用吸附法處理。分解法回收H2和硫磺,是一種很有前途的方法。在這方麵的研究相對成熟了,但仍在不斷進步中。

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