1. 小气量高浓度脱硫技术简介
有机铁液相脱硫技术主要用于处理中低潜硫量的含硫气体(<3000吨硫磺/年)。目前在国内外已建设200多套工业化装置,广泛应用于炼油厂脱硫、煤制合成气脱硫、天然气脱硫、城市垃圾废气处理等的硫回收和尾气处理工艺过程中,H2S的硫脱除率可以达到99.9%以上,处理后的尾气可直接排放,达到环保要求,是世界公认的处理中低潜硫量含硫气体的最佳技术。
我公司开发了配套的有机铁液相脱硫催化剂,该催化剂对原料适应性强,即使酸性原料气量波动较大以及H2S含量在0~100%范围内变化均能达标处理;催化剂的脱硫效率高,脱硫率可达99.99%以上,处理后的排放尾气中的H2S 残留量低于10 ppmv,完全满足环保要求。
2. LOC催化剂的脱硫原理
有机铁液相脱硫催化剂基本特征是脱硫液吸收H2S进行氧化反应把负二价硫离子氧化为单质硫,其实质是液相中的克劳斯反应:
吸收过程:
气体在水中的吸收
H2S(气)+H2O(液)←→H2S(溶液)+H2O(溶液) (1)
电离
H2S(溶液) ←→H+ + HS- (2)
被三价铁离子(Fe3+)氧化(LOC催化剂提供三价铁离子源)
2HS- + 2 Fe3+ → HS- + 2Fe2++ H++S0 (3)
总的吸收反应
H2S(气)+2 Fe3+→2H++S0.+2 Fe2+ (4)
再生过程:
O2的吸收
1/2 O2(气)+H2O←→1/2 O2(溶液)+H2O (5)
二价铁离子(Fe2+)的再生(LOC催化剂被氧气再生)
1/2 O2(溶液)+ H2O +2 Fe2+←→2OH-+2 Fe3+ (6)
总的再生反应
1/2 O2(气)+H2O+2 Fe2+→2OH-+2 Fe3+ (7)
把反应方程式(4)和(7)相加为克劳斯反应(8):
H2S+1/2 O2 → H2O+S0 (8)
在上述反应中,LOC催化剂的作用是将电子从吸收反应侧输送到再生反应侧。由于LOC催化剂在碱性溶液环境中具有很强的吸氧、载氧的能力,被吸附的氧处于活化状态,具有很强的催化氧化活性,LOC输出氧进行析硫氧化反应后,再生时能迅速吸附空气中的氧并将其活化,恢复LOC催化剂的活性。
3. 参数及处理指标
1)酸性气体条件:
温度: ~40℃ 压力:0.5MPa
摩尔组成如下:
H2O
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H2
|
C1
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H2S
|
0.0011
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0.009
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0.001
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0.978
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2)净化气指标: H2S <10 mg/Nm3
4. 流程说明
酸性气硫回收工艺流程:
酸性气经除水、除尘后进入吸收器中,气体与塔内溶液充分逆流接触,原料气被吸收硫化氢后,净化气由塔顶进入气液分离器放空。吸收了硫化氢的富液在塔内与空气氧化再生;塔内部分溶液由循环泵抽出,打入换热器调整温度后进入吸收再生一体化装置中吸收硫化氢;硫磺由塔底部排出经硫泡沫泵打入过滤机过滤硫磺,清液由补液泵打入吸收再生一体化装置中。分离的硫膏进入熔硫釜,经蒸汽加热熔硫成硫磺。