[发明专利]一种脱除含还原性硫的气体中的硫的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱除含还原性硫的气体中的硫的方法。

背景技术

硫化氢是一种有毒有害气体，直接排放到大气中会污染环境，危害人类健康。其中，化工原料和燃料中的硫化氢会在合成或燃烧过程中转变为二氧化硫，二氧化硫的排放会同样造成严重的环境污染。随着环保法规的日趋严格，寻求控制各种化工原料、燃料、废气和尾气中的硫化氢含量将显得日益重要。

目前，脱除气体中硫(例如，硫化氢)的方法有很多，如Claus法、液相催化氧化法、生物氧化法等。

Claus法要求硫化氢浓度不低于30％，一般需要用其他方法吸收气体中的硫化氢并浓缩，如使用烷基醇胺法吸收硫化氢后，集中再生并释放硫化氢达到提浓的目的，通常设备投资较大，在大型炼厂和天然气厂使用较多。

液相催化氧化法需要使用催化剂(如络合铁催化剂)，利用碳酸钠或碳酸钾碱性溶液吸收气体中的硫化氢，通过三价铁离子将硫离子氧化变成硫磺，自身被还原成二价铁离子，失去氧化能力，随后通入空气将二价铁络合离子氧化成三价铁络合离子使其氧化能力得到再生，但是使用过程中会有相当量的废液排放，其中的络合离子非常难以降解，会造成环境污染。

生物氧化法是通过使用能够吸收硫化氢的碱性缓冲液吸收气体流中的硫化氢，之后将吸收了硫化氢的碱性缓冲液引入生物反应器，在硫化物氧化硫杆菌的作用下将硫化物氧化为固体硫。

例如，CN1238711A公开了一种从气体物流中除去包括硫化氢、羰基硫化物和二硫化碳的硫化物的方法，其中，该方法利用含水的洗液洗涤气体，并在电子受体存在的条件下利用硫化物氧化硫杆细菌处理洗液，以便将处理过的洗液重新使用。其中，洗涤步骤和生物处理步骤在同一反应器中进行，以硝酸根作为电子受体。但该方法存在的问题是：部分的还原性硫化物被过氧化形成相当数量的硫酸根，随着设备的循环运行，硫酸根将不断累积，这将会降低硫杆菌的活性，影响设备的平稳运行。

此外，CN100418614C也公开了一种从包括H₂S和硫醇化合物的气流中脱除H₂S和硫醇的方法，该方法包括以下步骤：(a)通过使气流在H₂S-脱除区段中与第一水性碱洗涤液接触而从气流中脱除H₂S，获得贫H₂S的气流和包括硫化物的水流；(b)通过使贫H₂S的气流在硫醇-脱除区段中与第二水性碱洗涤液接触而从步骤(a)获得的贫H₂S的气流中脱除硫醇，获得贫硫醇的气流和包括硫醇盐的水流；(c)在氧存在下，于氧化反应器中，使由步骤(a)和步骤(b)获得的包括硫化物和硫醇盐的合并水流与氧化硫化物的细菌接触，获得硫於浆和再生的水性碱洗涤液；(d)从再生的水性碱洗涤液中分离至少部分在步骤(c)中获得的硫於浆；和(e)将再生的水性碱洗涤液再循环到步骤(a)的H₂S脱除区段和步骤(b)的硫醇脱除区段中。该方法也存在部分硫化物被氧化为硫酸根的问题，随着设备的循环运行，硫酸根将不断累积，这将会降低硫杆菌的活性，影响设备的平稳运行。而且由于脱除硫化氢所用缓冲溶液pH太低，无法吸收硫醇，使得该发明需要增加另外一个高碱吸收塔来专门吸收硫醇，造成工艺复杂。

在现有的脱除含还原性硫的气体中的硫的方法中，由于硫化物生物氧化过程中不可避免的会产生硫酸根离子，随着脱硫液的持续循环使用，硫酸根离子将会在脱硫液中不断累积。为了满足微生物生长、繁殖和脱硫活性的需要，通常需要控制脱硫液的总盐浓度不超过10％，pH值不超过10，而其中硫酸根的累积必将挤占和稀释脱硫洗涤液中缓冲盐溶液的浓度，使得单位脱硫液吸收硫化氢等还原性硫化物的能力下降。更严重的是，当硫酸根累积到一定程度时，脱硫液将失去脱硫能力。在现有的脱除硫化氢的方法中，通过排放部分脱硫液和补充新鲜碱液的方法，来稀释硫酸根在脱硫液中所占的比例。据测算，对500吨/小时循环量的生物脱硫设备来说，含硫酸根脱硫液的排放量达到1-2吨/小时，且脱硫液中硫酸盐的浓度为碳酸(氢)盐总浓度的5倍以上，严重限制了单位脱硫液吸收硫含量的能力。因此通过排放部分系统脱硫液和补充新鲜碱液的方法只能在一定程度上起到稀释脱硫液中硫酸根浓度的作用，而达不到控制脱硫液中的硫酸根含量目的。而且通过排放大量脱硫液来控制硫酸根离子浓度显然也是不现实的。通常，为了达到预定的脱硫效果，只能通过增加液/气比、加大液体循环量的方式来实现，从而造成设备体积增大、占地面积加大、投资增大，而且运行过程中的能耗加大、操作成本提高。因此，这种方法也不经济。