[發明專利]一種環流泡沫分離硫化氫氧化生成的硫磺的方法

有效

• 申請號: 200910083005.4
• 申請日: 2009-04-24
• 公開（公告）號: CN101870883A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 黃洪發;蔣國強;趙洲洋;黃黎明;溫崇榮;江盛陽;熊鋼;丁富新
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司;清華大學
• 主分類號: C10G7/04
• 分類號: C10G7/04;C01B17/04;B01D53/52;B01D53/14
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司 11013
• 代理人: 謝小延

技術領域

本發明屬于氣體凈化技術和固液分離技術領域。確切的說是涉及一種從溶液中分離H₂S氧化吸收時生成的微小硫磺顆粒的方法。

背景技術

H₂S氣體是天然氣、煉油化工中影響產品質量，造成環境污染的主要氣體之一。在H₂S的吸收方法中，有一類濕式氧化吸收法，其特點為采用催化劑在溶液中將H₂S氧化為單質硫，例如釩基氧化吸收脫硫工藝、鐵基氧化吸收脫硫工藝等。濕式氧化吸收法至今已發展到百余種，其中有工業應用價值的就有二十多種。這類方法普遍具有脫硫效率高、運行成本低、環境友好等特點，日益受到重視。但該類方法在反應過程產生的硫磺粒徑非常小(幾百納米到幾微米)，且具有特殊的表面性質，易吸附于反應器壁或填料而不易沉降?，F有技術通過添加分散、絮凝劑等方法，提高硫磺的沉降比，沉降液采用過濾等方法進行分離硫磺。例如美國專利US?4774071、US05149459報道的液相氧化還原吸收H₂S的工藝中，均采用沉降液過濾的方法回收硫磺。

由于沉降液中硫磺的含量低，使得大量的溶液在分離單元和反應器間循環，不僅增加了能耗和脫硫劑的損耗，而且分離效果不夠理想。

對于微小固體顆粒的一種高效的分離方法是基于界面差異的泡沫分離技術(Foam?separation)。在含有表面活性劑的溶液中，鼓入空氣，形成泡沫，基于氣泡和液體界面的表面張力、荷電性質的等的差異，顆粒在氣泡表面富集，并隨著氣泡的聚并而進一步濃集，通過收集氣泡可實現顆粒和液體的分離，對微小顆粒具有較高的分離效率。

環流泡沫分離是利用氣升式環流反應器進行泡沫分離的技術，由于環流反應器中氣泡分布均勻，氣泡湍動激烈，氣液接觸充分，可使被分離的物質較快的富集在泡沫表面上，因而可顯著提高泡沫分離的效率。環流泡沫分離已經在金屬離子、蛋白質分離等方面的獲得了成功應用。H₂S氧化生成的硫磺顆粒的大小在幾百納米到幾微米范圍，表面荷電，具備環流泡沫分離的可能。利用環流泡沫分離回收硫化氫液相氧化生成的硫磺顆粒，可簡化脫硫劑的組成，降低催化劑成本和消耗，降低過程的操作成本和能耗，在石油天然氣和化工領域具有廣闊的應用前景。

發明內容

本發明的目的是開發一種用環流泡沫分離H₂S濕法氧化生成的硫磺顆粒的方法，以提高硫磺的分離效率，降低H₂S濕法氧化法的劑耗和能耗。

本發明的目的是通過如下技術方案實現的：包括一種環流泡沫分離塔，由鼓泡段和泡沫收集段構成，鼓泡段為氣升式內環流反應器，泡沫收集段為溢流槽式的氣液分離器；在所述環流泡沫分離塔中，加入表面活性劑產生泡沫，調節pH為8～10，通入空氣，將硫磺顆粒富集在泡沫表面，通過收集泡沫，將硫磺從溶液中分離。

本發明適用于分離各種H₂S氧化吸收過程中生成的、滿足以下特征的硫磺顆粒：平均粒徑為0.5～25μm，且在pH為8～10的范圍內顆粒表面帶正電。處理溶液中硫磺顆粒的含量不高于2g/L。

所述環流泡沫分離塔，鼓泡段和泡沫收集段的直徑比為1∶1.4～1∶1.7，高度比為1∶0.5～1∶0.9；泡沫收集段溢流槽堰和泡沫收集段的直徑比為1∶1～1∶1.4，高度比為0.1∶1～0.3∶1。

所述表面活性劑為陰離子表面活性劑，具體為十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)或十二烷基硫酸鈉(SDS)。表面活性劑的含量為：每含有1g硫磺顆粒的溶液中含有表面活性劑0.05～0.14g。

所述通入空氣的量為：保持空塔氣速為0.5～2.5cm/s。

本發明的環流泡沫分離H₂S氧化生成的硫磺顆粒的技術，可采用連續操作，也可采取批式操作。連續操作方式為：表面活性劑和硫磺顆粒溶液混合后以一定流量入塔，從泡沫收集段底部連續收集泡沫，過濾后得到硫磺顆粒；從鼓泡段底部排出分離硫磺后的溶液，并保證塔內裝液量不變。間歇操作方式為：硫磺顆粒溶液一次性加入塔中，表面活性劑流加入塔，從泡沫收集段底部連續收集泡沫，過濾后得到硫磺顆粒，當硫磺的分離度達到要求后，完成一個批次的操作。

在本發明的優點和有益效果是：

1)分離效率高：硫磺顆粒一次分離率可達85％以上；

2)脫硫液夾帶少：收集的泡沫中夾帶的脫硫溶液小于脫硫溶液總體積的5％；

3)能耗和劑耗低：由于泡沫相中硫磺顆粒的含量非常高，而泡沫相中夾帶的脫硫溶液很少，因此過濾后返回裝置的濾液量小，從而能耗和劑耗低。