[發(fā)明專利]一種由酸性氣生產(chǎn)碳酸氫鈉并提純硫化氫的方法及裝置

有效

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• 申請日: 2014-12-06
• 公開（公告）號: CN105731496B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳新;彭德強;孟凡飛;王璐瑤;陳建兵;王巖;齊慧敏
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: C01D7/00
• 分類號: C01D7/00;C01B17/16
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種酸性氣處理方法及裝置，屬于化學(xué)工程領(lǐng)域，適用于石油化工領(lǐng)域酸性氣體的綜合利用，尤其適用于利用酸性氣生產(chǎn)固體碳酸氫鈉和提純硫化氫氣體。

背景技術(shù)

硫元素普遍存在于化石燃料中，當(dāng)石油進入精細分餾與深加工過程時，與氫形成硫化氫氣體，該過程往往還伴生二氧化碳氣體、氨氣等。冶金行業(yè)的原料中也存在硫元素，但由于其加工過程多為高溫工況，硫元素被氧化，主要生成二氧化硫酸性氣。其它產(chǎn)生酸性氣的工況多發(fā)生在化工生產(chǎn)過程或化工產(chǎn)品使用過程。

石油化工行業(yè)的酸性氣主要來自于天然氣開采、油田伴生氣、煤化工、煉油化工行業(yè)。在能源進行加工處理的過程中又會對后續(xù)的處理產(chǎn)生不利影響（如催化劑中毒、管道腐蝕），因此必須控制工藝原料和產(chǎn)品中的硫含量。在脫硫的過程中硫元素以硫化氫的形式離開工藝系統(tǒng)外排進入鍋爐焚燒，以二氧化硫的形式排入大氣。我國煙氣脫硫技術(shù)起步比較晚，脫硫副產(chǎn)品利用率更低。所以，絕大部分脫硫副產(chǎn)品閑置堆放，占用大量土地資源并造成二次污染。而采用脫硫劑循環(huán)再生使用、回收硫資源的脫硫技術(shù)，其回收產(chǎn)品為單質(zhì)硫和硫酸等，均可作為化工原料，相對于其他脫硫工藝而言，其回收產(chǎn)品有更好的市場前景。

我國煉廠酸性氣的處理，主要是利用酸性氣制備硫磺，目前比較常用的有兩種工藝技術(shù)，一種是二級克勞斯工藝結(jié)合尾氣加氫還原工藝，及溶劑吸收工藝技術(shù)。另一種工藝技術(shù)是美國Merichem公司氣體技術(shù)產(chǎn)品公司開發(fā)的LO-CAT工藝技術(shù)。

克勞斯硫磺回收技術(shù)經(jīng)過了一系列的發(fā)展和完善，已經(jīng)形成了一個較為龐大的技術(shù)體系。最初的克勞斯法是硫化氫和氧先進行混合，在一定的溫度條件下催化氧化生成單質(zhì)硫。原始克勞斯法的主要特點是以空氣為氧化劑，反應(yīng)在一個固定床絕熱反應(yīng)器中進行。

1938年德國法本公司對原始克勞斯法進行改良，將硫化氫的氧化反應(yīng)分為兩個階段進行：第一階段是1/3的硫化氫氧化為二氧化硫，反應(yīng)熱用蒸汽回收；第二階段是剩余2/3的硫化氫和二氧化硫反應(yīng)生成單質(zhì)硫。這一技術(shù)革新解決了原始克勞斯法3個問題：一是克勞斯反應(yīng)爐主要是硫化氫氧化為二氧化硫的反應(yīng)，不需要維持低的反應(yīng)溫度；二是80%的反應(yīng)熱可以回收，回收方式為蒸汽；三是硫化氫的處理量比原始克勞斯法提高了50倍。這一技術(shù)被稱為改良克勞斯法。在實際應(yīng)用中，為了適應(yīng)不同的酸性氣組成和滿足日益嚴(yán)格的二氧化硫排放要求，改良克勞斯法形成了四種基本的工藝過程：直流法、分流法、硫循環(huán)法和直接氧化法。

改良克勞斯法被簡稱為克勞斯技術(shù)，或者被稱為經(jīng)典克勞斯法。克勞斯法作為現(xiàn)今應(yīng)用最廣泛的硫磺回收技術(shù)，人們對此技術(shù)做了大量的研究。在此基礎(chǔ)上提出了富氧克勞斯技術(shù)、超級克勞斯技術(shù)（Super Claus99）、超優(yōu)克勞斯技術(shù)（Super Claus99.5）等。

迄今為止，處理硫化氫最主要的手段是醇胺法吸收工藝和克勞斯硫回收工藝，尤其在超級克勞斯工藝開發(fā)以后，硫化氫的脫除率達到了99%以上。目前，該法已在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。

LO-CAT工藝采用多元螯合的鐵催化劑使硫化氫直接轉(zhuǎn)化為元素硫，硫化氫的脫除率超過99.9%。LO-CAT工藝能夠適合酸性氣量波動較大，以及硫化氫含量在0～100%的各種工況，原料適應(yīng)條件寬泛，適應(yīng)酸性氣波動變化的實際情況。且LO-CAT液體氧化還原技術(shù)處理方案不使用任何有毒的化學(xué)制品，并且不會產(chǎn)生任何有害的廢氣副產(chǎn)品，對環(huán)境安全的催化劑可以在處理過程中不斷再生。LO-CAT脫硫工藝運行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟效益主要取決于脫硫液的穩(wěn)定性以及化學(xué)品的消耗。根據(jù)鐵離子和絡(luò)合劑之間形成絡(luò)合物的不同其穩(wěn)定性也不同特點，LO-CAT選擇了不同的絡(luò)合劑來配置絡(luò)合鐵溶液，防止硫化亞鐵沉淀的產(chǎn)生。

LO-CAT工藝技術(shù)特點是工藝流程簡單，操作彈性大，占地面積小，初次投資費用低；但運行成本過高，化學(xué)溶劑消耗大，不適合規(guī)模較大的脫硫裝置，含鐵廢水難處理，硫磺產(chǎn)品質(zhì)量不高。LO-CAT工藝國外主要致力于降低生產(chǎn)成本，減少設(shè)備尺寸以及改善硫磺的質(zhì)量等。國內(nèi)方面，LO-CAT工藝所使用的主要催化劑和其他化學(xué)藥劑均為進口，相關(guān)催化劑的研究工作還處于起步階段LO-CAT催化劑的研發(fā)還需投入大量工作。