[发明专利]处理气体流的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过将硫化氢转化为硫代硫酸铵实现从包含二氧化碳的气体中除去硫化氢的处理。

背景技术

在能源生产和化学工业中的气体和液体中，硫化氢(H₂S)和二氧化碳(CO₂)通常是共存的。这些气体包含从煤炭、石油焦、残留油、页岩油、沥青砂、生物量和其它含碳物质中合成的碳氢化合物气体。硫化氢是有毒的，并且被认为是产生酸雨的污染物。因此，必须防止硫化氢泄露进入大气。从液体或气体中消除硫化氢的一般方法包含利用物理溶剂如Selexol，碱性溶剂如胺溶液或者无机碱如氢氧化钠，和直接液体氧化技术如SulFerox和LoCat。不幸的是在多数物理溶剂中二氧化碳也是可溶性的，并且对于碱性溶剂二氧化碳比硫化氢具有大的亲和性。二氧化碳与硫化氢竞争溶剂，需要增加溶剂循环速度和再生温度以消除硫化氢。因此，从包含二氧化碳的混合物中消除硫化氢的成本大大增加。

除了二氧化碳和硫化氢，氨(NH₃)也在能源生产和化学工业中的气体和液体中被频繁发现。象硫化氢一样，氨也必须分离并吸收以防止其泄露。从液体和气体中分离氨通常利用水进行水洗。然后在酸性水汽提装置内从水中分离水中溶解的硫化氢和氨，产生包含氨的废气。氨的处理既昂贵又危险。

发明内容

本发明提供一种在二氧化碳几乎为惰性的条件下通过将硫化氢变为硫代硫酸铵来从包含二氧化碳的气体中有效去除硫化氢的处理方法。处理产生的硫代硫酸铵产品具有经济价值。根据第6,534,030号美国专利，硫代硫酸铵可以通过使包含氨和硫化氢的供给气体与包含硫酸铵和亚硫酸氢铵的水流接触制造。有利的是，与使用物理或反应溶剂相比，本发明的处理过程降低了去除硫化氢的成本。硫代硫酸铵产品具有市场价值，可抵消处理成本。

在一个实施例中，处理过程包括在第一接触区域内使包含二氧化碳和硫化氢的第一气体与包含硫酸铵和亚硫酸氢铵的洗涤液接触。第一接触区域生成包含硫代硫酸铵的第一接触区域废水和包含二氧化碳的第一接触区域塔顶气。在第二接触区域内使氨和二氧化硫与水溶液接触生成洗涤剂。通过调整提供给第二接触区域的二氧化硫的量，可以控制第一接触区域废水的硫离子含量。调整提供给第二接触区域的二氧化硫的量可以通过响应第一接触区域废水的氧化电位或红外线分析器测量的第一接触区域废水的硫含量实现。

在本发明处理过程的另一实施例中，包含二氧化碳的第一接触区域塔顶气在第一溶剂洗涤塔内与溶剂接触以去除二氧化碳。然后溶剂被再生以释放二氧化碳。如果第一接触区域塔顶气包含硫化氢，那么可以使用第三接触区域使再生塔顶气与部分第二接触区域废水接触以去除硫化氢。

在又一实施例中，首先在第二溶剂洗涤塔内处理提供给第二接触区域的二氧化硫，以减小二氧化硫的含量。可以调节提供给第二溶剂再生器的热量以控制提供给第二接触区域的气体内残余的二氧化硫的量。

再一实施例中，在使用第一分馏塔去除酸性水中的硫化氢之后，通过提取第二分馏塔内的酸性水制造提供给第二接触区域的氨气。另一方面，提供给第二接触区域的氨的量可以响应第二接触区域的pH值调整。

附图说明

图1为处理过程一个实施例的示意图；以及

图2为处理过程另一个实施例的示意图。

具体实施方式

本发明提供一种经济有效的气体如碳氢化合物气体的处理过程，其包含硫化氢和二氧化碳污染物。根据下述总反应化学式采用包含硫酸铵和亚硫酸氢铵的洗涤液以与硫化氢反应形成硫代硫酸铵：

6NH₃+4SO₂+2H₂S+H₂O→3(NH₄)₂S₂O₃

硫代硫酸铵是易销产品，并且可以出售以降低气体处理的成本。此外，硫化氢被转化成无害材料。

有利的是，二氧化碳不与洗涤液内的硫酸铵和亚硫酸氢铵反应。因此，与多数物理和碱性溶剂相反，洗涤液选择性地吸收硫化氢并抵制气体内的二氧化碳。