[發明專利]一種利用酸性氣生產碳酸氫鈉和硫化氫氣體的方法及裝置

有效

• 申請號: 201410732102.2
• 申請日: 2014-12-06
• 公開（公告）號: CN105731502B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 陳建兵;彭德強;王璐瑤;孟凡飛;陳新;王巖;齊慧敏
• 申請（專利權）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: B01D53/78
• 分類號: B01D53/78;C01D7/12;C01B17/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種酸性氣體的處理方法及裝置，屬于化學工程領域，適用于石油化工領域酸性氣體的綜合利用，尤其適用于同時含硫化氫、二氧化碳兩種混合酸性氣體的凈化并同時實現污染物的資源化處理方法。

背景技術

硫元素普遍存在于化石燃料中，當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。其它產生酸性氣的工況多發生在化工生產過程或化工產品使用過程。

石油化工行業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。在能源進行加工處理的過程中又會對后續的處理產生不利影響（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。我國煙氣脫硫技術起步比較晚，脫硫副產品利用率更低。所以，絕大部分脫硫副產品閑置堆放，占用大量土地資源并造成二次污染。而采用脫硫劑循環再生使用、回收硫資源的脫硫技術，其回收產品為單質硫和硫酸等，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，一種是二級克勞斯工藝結合尾氣加氫還原工藝，及溶劑吸收工藝技術。另一種工藝技術是美國Merichem公司氣體技術產品公司開發的LO-CAT工藝技術。

克勞斯硫磺回收技術經過了一系列的發展和完善，已經形成了一個較為龐大的技術體系。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硫。原始克勞斯法的主要特點是以空氣為氧化劑，反應在一個固定床絕熱反應器中進行。

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生成單質硫。這一技術革新解決了原始克勞斯法3個問題：一是克勞斯反應爐主要是硫化氫氧化為二氧化硫的反應，不需要維持低的反應溫度；二是80%的反應熱可以回收，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。這一技術被稱為改良克勞斯法。在實際應用中，為了適應不同的酸性氣組成和滿足日益嚴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、硫循環法和直接氧化法。

改良克勞斯法被簡稱為克勞斯技術，或者被稱為經典克勞斯法。克勞斯法作為現今應用最廣泛的硫磺回收技術，人們對此技術做了大量的研究。在此基礎上提出了富氧克勞斯技術、超級克勞斯技術（Super Claus99）、超優克勞斯技術（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以后，硫化氫的脫除率達到了99%以上。目前，該法已在國內外得到廣泛應用。

LO-CAT工藝采用多元螯合的鐵催化劑使硫化氫直接轉化為元素硫，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，原料適應條件寬泛，適應酸性氣波動變化的實際情況。且LO-CAT液體氧化還原技術處理方案不使用任何有毒的化學制品，并且不會產生任何有害的廢氣副產品，對環境安全的催化劑可以在處理過程中不斷再生。LO-CAT脫硫工藝運行的穩定性和經濟效益主要取決于脫硫液的穩定性以及化學品的消耗。根據鐵離子和絡合劑之間形成絡合物的不同其穩定性也不同特點，LO-CAT選擇了不同的絡合劑來配置絡合鐵溶液，防止硫化亞鐵沉淀的產生。

LO-CAT工藝技術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，化學溶劑消耗大，不適合規模較大的脫硫裝置，含鐵廢水難處理，硫磺產品質量不高。LO-CAT工藝國外主要致力于降低生產成本，減少設備尺寸以及改善硫磺的質量等。國內方面，LO-CAT工藝所使用的主要催化劑和其他化學藥劑均為進口，相關催化劑的研究工作還處于起步階段LO-CAT催化劑的研發還需投入大量工作。