[发明专利]酸性气体脱除硫化氢处理系统及处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体处理系统及处理方法，尤其涉及一种酸性气体脱除硫化氢处理系统及处理方法。

背景技术

在石油化工、天然气、油田开发、焦炉煤气和半水煤气等工业气体中，硫化氢是一种非常有害的杂质。它的存在不仅会造成设备和管路腐蚀，而且会给环境带来相当严重的危害，属于必须消除或控制的污染物。

在硫化氢脱除工艺中，大规模的脱硫系统，例如单质硫产量5000吨/年以上的系统，一般采用CLAUS工艺；对于小型的脱硫系统应用最广泛的是以下两种湿法催化氧化工艺，1）络合铁催化剂吸收溶液；2）金属钒催化剂吸收溶液。此外，还有将硫化物（包括硫化氢、SO₂、有机硫等）全部氧化成SO₃并制取硫酸的工艺，硫化物制酸工艺应用范围广，脱硫效率高，运行费用低，经济效益好，但由于涉及危险化学品的管理和运输成本，一般应用在装置现场或经济半径内有硫酸需求的场合。

在小规模的脱硫工艺中，络合铁法是一种从气流中脱除硫化氢，将硫化氢氧化为硫的脱硫工艺，自20世纪70年代开始在国外工业应用以来，至今已有几十年的历史，为大家所共知，具有工艺简单，脱硫效率高等优点。

络合铁法使用液态络合铁催化剂溶液，该溶液与包含硫化氢的气流接触，将硫化氢氧化成单质硫，同时，络合铁催化剂溶液中的Fe³⁺还原成Fe²⁺，然后，用含有氧气的气体，一般是空气，将Fe²⁺氧化成Fe³⁺后重复使用。在H₂S的吸收过程中主要反应方程式如下：

H₂S（气态）+H₂O(液体)=H₂S(液态)+H₂O(液体)

H₂S(液态)=H⁺+HS^-

HS-=H⁺+S^2-

HS^-+2Fe³⁺--H⁺+S+2Fe²⁺

S^2-+2Fe³⁺--H++S+2Fe²⁺

这些方程式合并，结果是：

H₂S（气态）+2Fe³⁺--2H⁺+S+2Fe²⁺

在Fe²⁺的氧化再生过程中，主要反应方程式如下：

O₂（气态）+H₂O(液体)=O₂(液态)+H₂O(液体)

O₂(液态)+2H₂O+4Fe²⁺--4OH^-+4Fe³⁺

这些方程式合并，结果是：

O₂（气态）+H₂O+2Fe²⁺--2OH^-+2Fe³⁺

在国外方面，20世纪70年代，美国空气资源公司率先开发了基于EDTA复合螯合剂的络合铁法工艺LO-CAT，脱硫效率可高达99.99%。并在20世纪80年代开始工业应用。90年代初，空气资源公司进一步推出了自循环LO-CATⅡ工艺。

在国内方面，近几年，随着国内脱硫要求的提高和工业的发展，小型硫回收的需求迅速增长，适合于小规模硫回收的LO-CAT工艺在国内逐步得到应用。国内对络合铁法脱H2S进行了多年研究，研究过多种方法，但基本上这些方法技术可靠性差或经济可行性差而未能工业应用。在国内，专利CN1354038对络合铁法的工艺条件进行了研究，根据不同的原料气，提出了不同的脱硫剂组成和配比，以及不同的气体处理方式，并通过添加缓蚀剂改善设备腐蚀状况。此外，国内个别LO-CAT工艺的用户为了降低成本，对LO-CAT系统所用的进口催化剂进行了国产化替代开发。