[发明专利]硫化氢吸收方法及设备

说明书

本发明涉及吸收硫化氢的方法及设备，更具体地说，是用液体吸收在黑液蒸发中选择性地从含硫化氢和二氧化碳的气体中除去硫化氢的方法和设备。

硫化氢主要是以硫氢离子(HS^-)的形式被吸收的，但也以硫离子(S^2-)形式被吸收。下面将这些离子的总含量集称为“总硫离子含量”或简称为“硫离子含量”。

使用碱性水溶液(如氢氧化钠水溶液)或乙醇胺(如单乙醇胺或二乙醇胺)吸收，从含硫化氢的气体中除去硫化氢是众所周知的。此吸收方法可以例如用来生产纯的硫化氢，并且还可以用克劳斯法(Claus process)进一步加工成硫。除了硫化氢外，如气体中含有二氧化碳，则二氧化碳也被碱性溶液吸收。二氧化碳在水中的溶解度与硫化氢大致相同，因此二氧化碳在溶液中的吸收将与硫化氢抗衡。硫化氢和二氧化碳在碱性水溶液(例如氢氧化钠)中的吸收是按下列方式进行的：

           (1)

         (2)

             (3)

        (4)硫化氢的选择性，即被吸收的硫化氢与被吸收的(硫化氢+二氧化碳)摩尔数之比是直接正比于气体的硫化氢和二氧化碳含量的。因此，当气体含的二氧化碳比硫化氢多时，二氧化碳的竞争力是特别显著的，在实践中大多数的情况都是如此。如果气体含1％硫化氢和10％二氧化碳(均以体积计算)，并试图在氢氧化钠溶液中吸收硫化氢，硫化氢的选择性仅为10％，即吸收的气体的90％是由二氧化碳组成，说明多至90％的氢氧化钠消耗于吸收二氧化碳。

在纠正上述的从含硫化氢和二氧化碳的气体中吸收硫化氢的不利情况的努力中，开拓了选择吸收硫化氢的方法。例如，已经进行过在强氧化剂例如高锰酸钾、重铬酸钠或铁盐溶液中选择性吸收硫化氢的努力。在其它选择吸收的方法中是使用诸如碳酸钠或碳酸钾之类的碱性溶液，在吸收时小心调节操作条件。此现有技术的更详细的资料请见C.Oloman，F.E.Murray和J.B.Risk文章“TheSelective Absorption of Hydrogen Sulphite from.Stack Gas”，报道于“Pulp and Paper Magazine of Canada”(1969.12.5.)P.69 ff.和E.Bendall，R.C.Aiken和F.Mandas文章“Selective Absorp-tion of H2S from Larger Qantities of CO2 by Absorption and Reactionin Fine Sprays”，报道于AICHE Journal(Vol.29，No.1)，1983.1，p.66 ff.

现有技术之一例叙述于US3,554,859中，它涉及从例如黑液的燃烧产生的炉气中回收硫的方法。含硫化氢和二氧化碳的燃烧气体与含分子氧的气体及与含钠离子(例如以氢氧化钠和碳酸钠或碳酸钠和碳酸氢钠的形式)的碱性水溶液接触。因此，硫化氢从气体中被吸收并氧化成硫代硫酸盐。加入氧化铁(Fe₂O₃)，吸收甚至更加有效，溶液中硫离子浓度因而保持在一很低的水平，即硫离子含量应尽量低。

使用碳酸盐溶液诸如碳酸钠溶液代替氢氧化物溶液诸如氢氧化钠溶液，硫化氢的吸收选择性可增加至30-50％。此吸收发生的反应一般如下：

                 (5)

                (6)