[发明专利]氯化铁脱除硫化氢技术

说明书

一、技术领域

本发明氯化铁脱除硫化氢技术属于天然气脱硫技术领域。

二、背景技术

产自气井、油田、页油岩和煤田以甲烷为主要成分的气体通称为天然气。内含的硫化氢会造成贮存、输送、应用过程中的诸多严重问题和环境污染。现有脱除硫化氢的公开技术有间接法和连续法，间接法不论使用海绵铁、活性氧化铁、氧化锌醋酸锌浆料还是分子筛等固态脱硫剂，由于气固接触界面小，脱除率和硫负荷都差强人意，再生困难。有一种间歇法使用亚硝酸钠脱硫有氮氧化物产生。连续法中有吸收法和直接氧化法，吸收法中不论化学吸收法、物理吸收法还是化学物理混合吸收法，因吸收是可逆的，因此必须低温高压吸收，高温低压解吸，由于吸收是可逆的，实现彻底的吸收有难度，只能作粗脱硫才经济。直接氧化法是将硫化氢直接氧化为单质硫，反应不可逆，脱硫较彻底，但是如德国专利法本公司的克劳斯(Claus)法的反应炉系高温强酸运行，大量的硫化氢燃烧热需二次利用，显然对构炉材料有诸多苛刻要求；如英国专利英国煤气公司的蒽醌(Stretford)法脱硫剂组份较多，顺序发生酸碱反应、氧化反应、还原反应、氧化反应、历程较长，副反应多，造成副产物多；如美国专利美国空气资源技术公司的洛卡特(LOCAT)法，脱出的单质硫中有脱硫剂螯合铁的降解产物，螯合物的螯合强度受介质变化的影响因素(如PH值、酸浓度等)较明显。因此此法适用范围为经吸收法处理后的深度脱硫处理。

三、发明内容

为解决现有脱硫化氢技术存在的不足，本发明氯化铁脱除硫化氢技术意在提供一种脱硫反应不可逆、脱硫剂稳定、控制便捷、设备简单的脱硫技术。

本发明氯化铁脱除硫化氢技术的原理是：氯化铁可将硫化氢氧化成单质硫，但无法进一步将其氧化至二氧化硫，这是氯化铁的氧化还原电位(ORP值)所决定的。硫化氢被氯化铁氧化成单质硫的同时，氯化铁被还原成氯化亚铁和氯化氢，这个过程是不可逆的。氯化亚铁和氯化氢由空气氧化成氯化铁，这个反应过程也是不可逆的。凡是不可逆的化学反应就为其中一个反应物被彻底反应提供了可能。

本发明氯化铁脱除硫化氢技术的特征是：氯化铁水溶液与硫化氢反应后生成单质硫和氯化亚铁、氯化氢水溶液。该水溶液用空气氧化成氯化铁水溶液。控制脱硫单元的ORP值为640-600mv，控制氧化单元的ORP值为770-800mv，氯化铁水溶液的浓度为1.5-4mol/L。

本发明氯化铁脱除硫化氢技术是这样实施的：含有硫化氢的天然气与1.5-4mol/L浓度的氯化铁水溶液进入脱硫单元反应，以脱硫单元的ORP值为640-600mv指标控制含硫化氢的天然气的进料量，脱硫后的天然气脱离硫化单元，反应生成的单质硫和氯化亚铁、氯化氢水溶液从脱硫单元进入固液分离单元分出单质硫，液相进入氧化单元与空气反应，以氧化单元的ORP值为770-800mv指标控制通入空气量。氧化完成后的液相为氯化铁水溶液进入下一脱除硫化氢循环。

本发明氯化铁脱除硫化氢技术使用不同含硫化氢浓度的天然气进行脱除硫化氢的实施，数据见下表：

本发明氯化铁脱除硫化氢技术具有脱硫化氢彻底，操作便捷、设备简单、脱硫剂稳定等特点，可广泛用于天然气脱除硫化氢。