一种硫化氢和二氧化硫反应脱硫的工艺制造技术

一种硫化氢和二氧化硫反应脱硫的工艺，包括以下内容：将含硫化氢的气体与含二氧化硫的气体通入反应器，反应器内装有反应溶液，所述反应溶液包括水和至少一种与水互溶的有机碱性化合物，所述有机碱性化合物使所述溶液的pH值≥7.2；硫化氢与二氧化硫反应生成硫磺，在反应过程中将硫磺取出，并在线补充反应溶液，或待反应结束后将反应器内的液固进行分离，得到硫磺。本发明专利技术的工艺利用反应溶液中有机碱性化合物的加入使H2S和SO2在液相中的反应时间大大缩短，反应响应时间低于15秒，且常温常压下即可发生反应脱硫。只需经过简单液固分离无需精制，即可得到高纯度的硫磺，本发明专利技术的工艺所需反应条件温和、设备简单易加工、投资低廉、操作安全。

【技术实现步骤摘要】
一种硫化氢和二氧化硫反应脱硫的工艺
本专利技术涉及一种用于硫化氢和二氧化硫反应脱硫的工艺，属于工业生产或工业废气净化领域。
技术介绍
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、氨法脱硫法等。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+H2OLO-CAT工艺只能处理含H2S的酸性气，将H2S转化为单质硫。克劳斯工艺及各种改良后的克劳斯工艺对原料气中H2S含量均有要求，原料气中H2S含量至少要达到10%以上，若原料气中H2S含量较低则需经提浓处理后进入克劳斯装置；由于克劳斯工艺采用燃烧的方法处理含H2S的酸性气，因而待处理的气体如果具有可燃性则不能直接进入克劳斯燃烧炉，必须先经过胺精制等工艺将H2S脱除出来然后进入克劳斯炉；克劳斯工艺需先使H2S部分氧化生成SO2然后两者反应生成硫磺，由于克劳斯工艺脱硫效率有限，需多台反应器串级反应，反应温度较高；随着环保排放指标越来越苛刻，必须配套克劳斯尾气处理装置以满足环保要求。另外，LO-CAT工艺和克劳斯工艺只能处理含H2S的酸性气，均难以同时处理H2S气体和SO2气体，针对两种工艺的不足，开发了一些可以同时处理含H2S和SO2气体的工艺。日挥株式会社在CN86101352公开了一种在无任何添加剂的纯水中进行的克劳斯反应，当反应器中水介质的pH值低于2时H2S和SO2液相生成硫磺的反应最为强烈，因而采用反应压力>5kg/cm2（表压）、pH值<2、温度>120℃的条件下进行液相克劳斯反应回收硫磺。CN201310546164.X公开了一种用水雾及水蒸汽作为催化剂处理硫化氢气体的方法，采用水雾及水蒸汽作为催化剂，使H2S与SO2发生反应，最佳反应温度为50~60℃，硫的转化率可达到90％左右。CN201310071884.5公开了一种工业含硫废气脱硫处理的催化体系及其工艺，该催化体系包含多元醇、酸性催化剂和水，反应过程采用低温水相反应，同时对两股分别含H2S和SO2的废气进行处理，总硫脱除率提高至99.95%。CN201610841891.2公开了一种硫纳米颗粒分散液的制备方法，该方法主要在溶液相中进行H2S与SO2的氧化还原反应，溶液相为水或易溶于水的小分子有机溶剂与水的混合溶液，其加入的小分子有机溶剂为乙醇、甲醇、二甲基甲酰胺等，目的是为了使得到的硫纳米颗粒具有更好的分散稳定性；上述体系反应温度40～80℃，在反应过程中使溶液相处于搅拌状态，以使H2S与SO2充分且均匀地混合在溶液相中，可以制得尺寸小而均一的硫纳米颗粒分散液，作为二次电源技术(锂硫电池等)的硫活性物质。CN201110075021.6公开了一种含H2S混合气体的脱硫方法，在反应温度为0~80℃，将含H2S与SO2混合气体通入注有四甲基胍羟基酸盐复合脱硫剂的喷淋吸收塔或喷雾吸收塔中循环，两者在液相中反应生成硫磺。韩国科学技术研究院在CN200580018462.5公开了一种同时去除H2S与SO2的脱硫法，混合气体与水或含有用于脱硫的第一异相催化剂的水溶液接触，以利用SO2来氧化H2S，含3~5％硫的尾气的处理效率可以高达99％以上。法国石油公司申请了一系列含H2S与SO2混合气体的处理方法和设备，CN200610058953.9所公开方法中，混合气体与含有催化体系的溶剂相接触的温度为20~160℃，催化体系至少含有具有至少一个由羧酸官能团构成的官能团A和具有至少一个官能团B的化合物，该官能团B具有至少一个氮原子并且在实施所述方法的条件下与至少一个官能团A进行酸碱类反应；CN97120663.5、CN96196144.9和CN97120546.9分别公开了对含有H2S与SO2混合气体的处理方法和设备。上述所公开的专利中，H2S与SO2在纯水中反应所需的压力、温度及pH值均非常苛刻，在有机溶剂或水溶液中反应均需加入缓冲溶液或催化剂，以保持有机溶剂或水溶液为酸性，酸性越强（pH值越低）越有利于反应的进行，装置运行时需定期补充缓冲溶液或催化剂以保持反应所需的酸性条件，因而装置运行费用增加；由于所得的液相硫磺溶液中含缓冲溶液或催化剂，硫磺产品的纯度无法满足市场需求，因而需配套硫磺精制装置以提高硫磺产品的纯度。
技术实现思路
为解决现有技术中硫化氢和二氧化硫液相反应条件苛刻，或需要缓冲溶液、催化剂，及造成的固体硫磺产品纯度低、精制困难等问题，本专利技术拟提供一种硫化氢和二氧化硫反应脱硫的工艺，该工艺中硫化氢和二氧化硫于液相体系中反应生成硫，反应条件温和，具有较高的脱硫率，可以通过简单的液固分离得到纯度高的硫磺。为实现上述技术目的，本专利技术提供了一种硫化氢和二氧化硫反应脱硫的工艺，包括以下内容：将含硫化氢的气体与含二氧化硫的气体通入反应器，反应器内装有反应溶液，所述反应溶液包括水和至少一种与水互溶的有机碱性化合物，所述有机碱性化合物使所述溶液的pH值≥7.2；硫化氢与二氧化硫反应生成硫磺，在反应过程中将硫磺取出，并在线补充反应溶液，或待反应结束后将反应器内的液固进行分离，得到硫磺。在上述工艺中，作为进一步的优选，反应器内所述反应溶液的pH值为7.2~13.0，优选为8.0~12.0。在上述工艺中，作为进一步的优选，所述反应溶液按其总重量计，其中有机碱性化合物的质量分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硫化氢和二氧化硫反应脱硫的工艺，包括以下内容：将含硫化氢的气体与含二氧化硫的气体通入反应器，反应器内装有反应溶液，所述反应溶液包括水和至少一种与水互溶的有机碱性化合物，所述有机碱性化合物使所述溶液的pH值≥7.2；硫化氢与二氧化硫反应生成硫磺，在反应过程中将硫磺取出，并在线补充反应溶液，或待反应结束后将反应器内的液固进行分离，得到硫磺。

【技术特征摘要】
1.一种硫化氢和二氧化硫反应脱硫的工艺，包括以下内容：将含硫化氢的气体与含二氧化硫的气体通入反应器，反应器内装有反应溶液，所述反应溶液包括水和至少一种与水互溶的有机碱性化合物，所述有机碱性化合物使所述溶液的pH值≥7.2；硫化氢与二氧化硫反应生成硫磺，在反应过程中将硫磺取出，并在线补充反应溶液，或待反应结束后将反应器内的液固进行分离，得到硫磺。2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，反应器内所述反应溶液的pH值为7.2~13.0，优选为8.0~12.0。3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述反应溶液按其总重量计，其中有机碱性化合物的质量分数为0.1%~30%，优选为2%~30%。4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述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。5.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述有机碱性化合物选自其结构式中至少含有1个氮原子的C1~C10的化合物。6.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于，所述有机碱性化合物选自其结构式中含有1~3个氨基氮的C1~C10的化合物。7.根据权利要求5所述的工艺，其特征在于，所述有机碱性化合物选自以下化合物中的至少一种：羟胺、C1~C10的脂肪胺类、C1~C10的醇胺类、C1~C10的脂环胺类、C6~C10的芳胺类、吡啶、吡啶类衍生物、咪唑、咪唑类衍生物、吡嗪、吡嗪类衍生物、吡唑或吡唑类衍生物。8.根据权利要求7所述的工艺，其特征在于，所述吡啶类衍生物、咪唑类衍生物、吡嗪类衍生物或吡唑类衍生物为吡啶、咪唑、吡嗪或吡...

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，李欣，王海波，金平，齐慧敏，韩天竹，王昊辰，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11