[发明专利]一种硫化氢和二氧化硫反应脱硫的方法

说明书

一种硫化氢和二氧化硫反应脱硫的方法，硫化氢和二氧化硫在溶液中反应，所述溶液包括水和至少一种能溶于水的有机碱性化合物，所述溶液的初始pH值≥7.2。溶液中有机碱性化合物的质量分数为0.1%~30%；在上述方法中，所选的有机碱性化合物为在水中的溶解度≥0.1g/100g水的化合物，优选溶解度≥1g/100g水。上述反应可在常温常压下进行，有机碱性化合物的加入使H₂S和SO₂反应时间大大缩短，说明二者在水中的溶解速率趋于相近，从而更容易发生反应，反应得到的硫磺产品纯度高，只需液固分离无需精制。本发明的方法所需反应条件温和、设备简单易加工、投资低廉、操作安全。

技术领域

本发明涉及一种用于硫化氢和二氧化硫反应脱硫的方法，属于工业生产或工业废气净化领域。

背景技术

由于我国经济的发展，对原油的需求量有增无减，国内原油已经不足以满足国民需求，所以进口原油正源源不断输入中国。2016年1-12月中国进口原油38101万吨，与去年同期相比增长13.6%。随着我国进口原油量的逐年增加，高含硫原油所占的比重越来越大，为此各大炼油企业开发了一系列的高硫原油加工工艺，高硫原油在加氢精制、加氢裂化、催化裂化等加工过程中产生大量的含H₂S酸性气体及含SO₂的烟气。

对于含SO₂的烟气的处理分为干法、半干法和湿法三种，目前湿法脱硫具有脱硫率高、装置运行可靠、操作简单等优点，因而世界各国现有的烟气脱硫技术主要以湿法脱硫为主。传统的湿法脱硫技术主要有石灰石-石膏法、双碱法脱硫、钠碱法脱硫、氨法脱硫等。

对于含H₂S酸性气体的处理，目前工业上比较常用的有两种回收技术，一种是采用固定床催化氧化，最常用的方法为克劳斯工艺；另一种为美国Merichem公司气体技术产品公司（GTP）开发的LO-CAT工艺。

传统克劳斯装置由一个高温段及二个或三个转化段构成。高温段包括H₂S燃烧炉和废热锅炉，克劳斯法是利用气体中的H₂S在克劳斯燃烧炉内使H₂S部分氧化生成SO₂，燃烧反应方程式为H₂S+1.5O₂→SO₂+H₂O，约有1/3的H₂S于1200℃左右温度下与空气在燃烧炉内反应生成SO₂，其余未反应的H₂S同SO₂在温度较低的转化段借助于催化剂继续完成克劳斯反应生成硫磺。在克劳斯转化器中的反应方程式为2H₂S+SO₂→3S+2H₂O。

LO-CAT工艺的反应过程在一种弱碱性的液相体系中进行，使用螯合铁催化剂将H₂S转化为单质硫。其反应原理为：H₂S气体溶于水后，电离成H⁺和HS^-：H₂S→H⁺+HS^-。溶液中的催化剂Fe³⁺与HS^-发生氧化还原反应，HS^-被转化成单质硫， Fe³⁺则被还原为Fe²⁺：HS^-+2Fe³⁺→S+2Fe²⁺+H⁺。该工艺采用空气(氧气)作为铁催化剂的再生介质，将Fe²⁺氧化为Fe³⁺，使催化剂恢复活性，其过程为：2Fe²⁺+1/2O₂+H₂O→2Fe³⁺+2OH^-。总的化学反应方程式为：H₂S+1/2O₂→S+H₂O