[发明专利]两步反应脱除工业气体中硫化氢的绿色生产方法及装置

说明书

本发明公开了两步反应脱除工业气体中硫化氢的绿色生产方法及装置，该方法是先将含硫化氢工业气体和氯气同时通入饱和氯化钠溶液中，氯气和部分硫化氢反应生成硫单质和氯化氢气体，剩余含硫化氢工业气体携带生成的氯化氢气体进入亚硝酸钠溶液中，氯化氢先和亚硝酸钠反应生成亚硝酸，亚硝酸再和工业气体中剩余的硫化氢反应，生成硫单质、氯化钠和氮气，完成工业气体中硫化氢的脱除。本发明将氯气对硫化氢的氧化与亚硝酸钠对硫化氢的氧化联合起来，生产中的每一步都是转化率高，副反应少的可控反应，对硫化氢有高度选择性，过程中没有废物产生，不会产生二次污染，是典型的绿色化工生产模式，是硫化氢脱除技术中的工艺技术创新。

技术领域

本发明涉及两步反应脱除工业气体，特别是天然气、水煤气气体中硫化氢的绿色生产方法及装置，属于工业气体中硫化氢的脱除技术领域。

背景技术

硫化氢(H₂S)是一种具有臭鸡蛋气味的无色气体，具有高毒性、腐蚀性和易燃性。在工业上，硫化氢气体主要产生于油田开采、天然气净化、煤气的净化等，由于其本身具有腐蚀性，常常会破坏泵及管道等工业设备，并能使多种贵金属催化剂中毒；当空气中硫化氢的浓度到达5ppm时会伤害人体器官，在1000ppm时可致人死亡。因此，对硫化氢的脱除有着非常重要的意义。

目前工业生产中主流用于脱除硫化氢的工艺有气固相催化氧化回收硫磺的克劳斯法、气液相催化氧化回收硫磺的LO-CAT法、利用醇胺类分子与硫化氢反应的液相吸收法等。但克劳斯法先将气体中的硫化氢分离出来进行燃烧氧化，再回输到含硫化氢气体中，过程中需要严格控制气体成分比例和反应温度，工艺及流程复杂，反应温度高，仅适合于高含硫化氢气体，且受到反应平衡的影响，脱硫效率有一定的限制；LO-CAT法中催化剂配比复杂，长期受国外技术垄断，且催化剂消耗量大，仅适合于低硫化氢含量的气体，运行成本较高；液相吸收法中，吸收剂再生、废液的处置、二氧化碳对吸收剂的消耗等一直是该技术的瓶颈，特别是二氧化碳对碱性吸收液的消耗和其废液形成的二次污染是影响其工业生产应用的最大障碍。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种两步反应脱除工业气体中硫化氢的绿色生产方法及装置，可有效解决现有技术的脱除效率低，工艺流程复杂，成本高，对硫化氢的选择性差、产生废物污染等问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案之一是：

两步反应脱除工业气体中硫化氢的绿色生产方法，包括以下步骤：

(1)将含硫化氢工业气体和氯气同时通入饱和氯化钠溶液中，氯气和部分硫化氢反应生成硫单质和氯化氢气体；

(2)剩余含硫化氢工业气体携带步骤(1)生成的氯化氢气体进入亚硝酸钠溶液中，氯化氢先和亚硝酸钠反应生成亚硝酸，亚硝酸再和工业气体中剩余的硫化氢反应，生成硫单质、氯化钠和氮气，完成工业气体中硫化氢的脱除。

进一步，所述的两步反应脱除工业气体中硫化氢的绿色生产方法，还包括将步骤(1)和(2)的反应溶液分别导出，过滤，得到硫磺粉，过滤后的饱和氯化钠反应溶液可回用，过滤后的亚硝酸钠反应溶液补充亚硝酸钠后可回用。亚硝酸钠溶液回用一定次数后，其中氯化钠浓度增加，不适于继续回用，可补加氯化钠至饱和，用以补充饱和氯化钠溶液的消耗。

进一步，氯气流量为：

其中，Q_gas为含有硫化氢的工业气体流量，为工业气体中硫化氢含量。

亚硝酸钠溶液的质量浓度为5％～29.8％。

本发明两步反应脱除工业气体中硫化氢的工艺示意图如图1所示。