吸收硫化氢的方法和设备技术

一个通过液体吸收从含有硫化氢和二氧化碳的气体（３）中选择地去除硫化氢的方法，其特征在于气体（３）在第一阶段中为去除气体的硫化氢含量的主要部分，在至少一步（６、７、８）内与一个含有碳酸盐的碱溶液（２５）接触，碱溶液的ｐＨ在吸收过程中通过一个氢氧化物（２６、２７、２８）的加入来调节，然后气体在第二阶段中燃烧，以转化残留的硫化氢为二氧化硫，二氧化硫在一个其ｐＨ通过碱性溶液或碱性物质的加入来调节的水溶液中被吸收。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种吸收硫化氢的方法和设备，更具体地说，涉及一种通过液体吸收，从含有硫化氢和二氧化碳的气体中选择地去除硫化氢的方法和设备。众所周知，硫化氢可以通过被吸收在碱性水溶液中(即pH＞7的水溶液)，比如氢氧化钠，或通过使用乙醇胺，比如单乙醇胺和二乙醇胺，而从含有硫化氢的气体中去除。例如，这吸收可被用于生产纯态的硫化氢，任选地它可用Clans方法被进一步加工成硫。如果气体除了硫化氢外还含有二氧化碳，二氧化碳也会被吸收在碱溶液中。二氧化碳在水中具有与硫化氢大约相同的溶解度，因此二氧化碳会与硫化氢竞争吸收在溶液中。硫化氢和二氧化碳依据下式在碱性水溶液中，如氢氧化钠溶液，被吸收(1)(2)(3)(4)对硫化氢的选择性，即被吸收的硫化氢的摩尔数与被吸收的(硫化氢十二氧化碳)的摩尔数比率，与硫化氢和二氧化碳在气体中的含量成正比。这样，二氧化碳部分的竞争主要发生在当气体含有比硫化氢多的二氧化碳时，大多数情况下都是如此。如果一种气体含有比方说1％体积的硫化氢和10％体积的二氧化碳，试验在氢氧化钠溶液中吸收硫化氢，对于硫化氢的选择性只有10％，即被吸收的气体的90％由二氧化碳组成，这意味着大约90％的氢氧化钠用于吸收二氧化碳。在努力补救上述的从含有硫化氢和二氧化碳的气体中吸收硫化氢的不便之处中，开发出了选择性吸收硫化氢的方法。例如，已做出努力在强氧化剂，比如高锰酸钾、重铬酸钠或铁盐溶液中选择地吸收硫化氢。在其它的选择性吸收的方法中，使用过碱性溶液，比如碳酸钠或碳酸钾溶液，在吸收过程中操作条件要小心地调节。关于这种现有技术的更详细的介绍见1969年12月5日的Pulp and Paper Magazine of Canada，P.69ff的C.Oloman，F.E.Murray和J.B.Risk的题为“The Selective Absorption ofHydrogen Sulphide from stack Gas”的文章以及1983年1月AICHE Journal(Vol.29 No.1)P.66ff的E.Bendall，R.C.Aiken和K.Mandas的题为“Selective Absorption of H2S from LargerQuantities of CO2by Absorption and Reaction in Fine Sprays”的文章。通过使用碳酸盐溶液比如碳酸钠溶液，代替氢氧化物溶液比如氢氧化钠溶液，吸收硫化氢的选择性可增加到大约30-50％。在这样的吸收过程中发生的反应通常表达成如下(5)(6)当吸收溶液为碳酸盐溶液时，硫化氢几乎瞬时地被吸收，然而，二氧化碳只是缓慢地与碳酸根离子反应形成碳酸氢根离子。当使用碳酸盐溶液作为吸收介质时，由于产生的碳酸氢根的高含量，对于二氧化碳的吸收由于存在“反压”(Counterpressure)(平衡压力)则产生额外的好处，正如上面的平衡式(b)所见。当使用碳酸盐溶液作为吸收介质时出现的一个问题是，由于碳酸氢根离子的形成引起的吸收容量的减少，因而只有相当低的硫化氢含量才可以在此溶液中实现吸收。因此，达到超过大约10g/l的硫化氢含量是极其困难的。结果，现有的通过以碳酸盐溶液形式的吸收介质选择地吸收硫化氢的技术方法还没有取得大的成功，尽管在各种产生含有硫化氢和含有二氧化碳气体的领域中对这样一种方法存在极大需求。这种应用领域的例子是石油精炼、煤气生产，特别地，在硫酸盐纸浆工业中进行的黑液的燃烧。当依据通常的Tomlinson方法在硫酸盐纸浆工业中回收化学品时，黑液在一个碱回收装置中燃烧，导致了蒸汽的产生和一个主要由碳酸钠和硫化钠组成的熔融物的形成。此熔融物然后熔解于水中，苛性化，以致于碳酸钠转化成氢氧化钠，得到白色液体，此液体然后可再次用于溶解木材。由于许多原因，包括当管子在碱回收装置中炸裂时爆炸的危险，近年来已努力开发新的黑液燃烧的方法，其中不形成熔融物。这些方法可被集中地称为“黑液蒸发”，其中的一个例子是所谓的SCA-Billerud方法(E.Hornstedt和J.Gomy，Paper Trade Journal158(1974)16，pp32-34)。在这种方法中，黑液在可形成主要由碳酸钠和碳组成的粉尘和一个特别含有硫化合物的可燃气体的温度条件下在一个反应器中热解。另一个黑液蒸发的例子见瑞典专利申请8605116-0，包括一种黑液热分解的方法，同时供应不足化学计量所需量的氧，在超过10帕的压力和没有熔融物形成的温度下。蒸发结果形成了一个主要由碳酸钠组成的固相和一个主要由硫化氢、一氧化碳、二氧化碳、氢水蒸汽和甲烷组成的气相。为了能够回收用于上述的黑液蒸发中的化学品和从这些化学品生产用于纸浆制造的白液，必须把硫化氢从产生的气体中去除。既然气体也含有二氧化碳，后者会在液体吸收中与硫化氢竞争，既然气体具有低含量的硫化氢(大约0.5-2％)，二氧化碳含量高大约20倍(大约10-20％)，采用常规的液体吸收方法将会导致硫化氢的不满意回收。因此有这样的需求，通过液体吸收能够高度分离和高度选择性地从含有硫化氢和二氧化碳的气体中分离硫化氢。根据1993年2月18日提出申请的，但还没有公开的瑞典专利申请9300533-8，它发现高度分离硫化氢和对硫化氢的高度选择性吸收可以通过使用一个含有碳酸盐的碱溶液作为液体吸收媒介，和在硫化氢吸收过程中通过一个氢氧化物，即不是通过新配制的碳酸盐的加入来调节溶液的pH来达到。这样，达到对硫氢吸收的60-70％的选择性、在吸收溶液中大约30g/l的硫化物含量和大约90-99％的硫化氢的分离度是可能的。更确切地说，这是通过以导论形式所述的那种类型的方法来达到的，其中气体是在至少一步内与一个含有碳酸盐的碱溶液接触，其pH在吸收过程中通过一个氢氧化物的加入来调节。本专利技术的方法可以使用一个设备来完成，设备的特征在于它包括一个具有气体入口和出口的容器，其中含有按许多连续步骤而配置的填料；提供含有碳酸盐的溶液到最后步骤的装置，按气体的进料方向可见，每步均有通过此步逆向地提供含碳酸盐的溶液到气体中和经过此步再循环溶液的装置；按气体的进料方向可见，在各步之间配置的导管，用于从一步到一个前面的步骤提供溶液的部分流量，在至少一步内提供一个氢氧化物到含碳酸盐的溶液中的装置；和按气体的进料方向可见，一个第一步的出口导管，用来排放含有硫化氢的液体。“含碳酸盐的碱溶液”是指一个含有碳酸根离子(CO32-)的水溶液。最好地，此溶液为一个碱金属碳酸盐溶液，比如碳酸钠、碳酸钾或碳酸锂的溶液。碳酸钠尤其地好，易于使用且相当便宜。溶液的碳酸盐浓度不是关键的，但是方便地是对于碳酸盐大约0.1-3M，较好地大约1-2.5M，最好大约1.7M。含碳酸盐的碱溶液具有至少大约9的pH是必要的。低于大约9的pH值会导致硫化氢的不满意吸收，甚至有已经被吸收的硫化氢会从溶液中被释放出来的危险。然而，溶液的pH不应太高，因为这会对硫化氢的吸收，与二氧化碳的相比，产生副效应。这样，溶液的pH最好应不超过大约12，以便二氧化碳的吸收不是太大。比较好地，溶液的pH在大约10.0-11.0范围内，最好在大约10.2-10.8范围内。如果溶液的pH在此最后的窄范围内调节，可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：E·西蒙森，E·达尔奎斯特，S·本特森，
申请(专利权)人：ABB弗拉克特有限公司，
类型：发明
国别省市：