一种协同催化氧化体系脱除硫化氢回收硫磺的工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种利用两种催化剂的协同催化氧化作用，在酸性环境中脱除疏化氢同时回收硫磺的工艺。特征如下：两种催化剂协同作用，液相酸性环境中快速脱硫；硫化氢气体在微气泡溶气水、酸气和脱硫剂配比液共同形成的鼓泡体系中与脱硫剂充分接触，硫离子被快速氧化生成单质硫磺从而被脱除；硫磺经脱气、分离、洗涤、真空过滤和干燥后后制得高品质硫磺；再生塔由底部再生段和顶部回收段组成，底部通入氧气，脱硫剂自上而下同时完成脱硫剂再生和氮循环，防止催化剂损失。本发明专利技术气液传质效率高，催化剂协同作用明显，反应速度快，硫化氢脱除效果好；没有其它添加剂，硫磺纯度高品质优良；工艺简单，操作简单，投资少，运行成本低，无三废产生。

【技术实现步骤摘要】
一，
本专利技术提供了一种利用两种催化剂的协同催化氧化作用，在液相环境中连续脱除硫化氢同时回收硫磺的方法和专用设备，可以用来脱除天然气中所含硫化氢，也可以应用在其它含有硫化氢需要进行脱除的场合，比如油井伴生气、炼油厂尾气、克劳斯尾气、胺精制酸气、含硫污水汽提气、垃圾填埋气等的处理，本专利技术同时生产高品质硫磺，所以同时属于化工精制生产领域和环保领域(硫化氢脱除领域)。二，
技术介绍
目前，硫化氢脱除方法非常多，技术上比较成熟且广泛工业化应用的主要有MDEA、克劳斯和各种吸附法等。MDEA法只是将硫化氢转移出来，没有彻底处理；克劳斯工艺脱除硫化氢生产硫磺，是业界主要技术，但有不足，硫化氢含量不高时，不适用，而且，往往和MDEA法配套使用，投资大；各种吸附法脱除了硫化氢，但生成其它污染物，后续处理复杂，存在污染环境隐患。本专利技术采用液相常温氧化还原办法，通过微气泡技术，极大地增大气液接触界面，提高气液传质效率，同时利用两种催化剂的协同效应，提高脱硫剂的氧化还原性能，加快反应速度，利用强酸性环境利于硫磺成型分离，制取高品质硫磺。三，
技术实现思路
本专利技术反应机理如下：H2S+1/2O2→H2O+S° (1)这一反应发生于水基溶液中，通过加入水溶性金属铁离子完成该反应。因为在空气或酸气中，水溶性铁离子容易被氧气氧化，并有稳定的电极将硫离子氧化成单质硫。本专利技术的基础化学反应可以划分为反应和再生两个部分，如下所示：反应部分：配比溶液吸收H2S气体：电离：高价铁离子(Fe+3)氧化二价硫：HS-+2Fe+3→2Fe+2+H++S0 (4)吸收部分总方程式(方程式2，3，4叠加)H2S(气体硫化氢)+2Fe+3→2H++S°+2Fe+2 (5)再生部分：配比溶液吸收氧气：亚铁离子再生反应(Fe+2)1/2O2(液体)+H2O+2Fe+2→2OH-+2Fe+3 (7)再生部分总方程式(方程式6，7叠加)1/2O2(气体)+H2O+2Fe+2→2OH-+2Fe+3 (8)方程式5，8的叠加，便得到改进的克劳斯反应方程式，如(1)所示，为液相脱除硫化氢同时回收硫磺提供了一种常温，低成本运行的方法。在总反应中，铁离子的作用是将吸收反应中产生的电子释放到再生反应中去，由于每一个单质硫的产生需要消耗两个铁原子，所以在反应过程中，至少提供两个铁原子。由此，铁离子是作为反应物。不过，在总反应中并不消耗铁离子，铁离子是作为硫化氢和氧气反应的催化剂。本专利技术采用硝酸铁和磷钨酸或磷钨钒系固体酸的配比溶液作为脱硫剂。铁离子和固体酸的协同效应，共同形成具有很高氧化还原性的催化剂配比溶液，并提供酸性环境。在此酸性环境中，HS-被快速氧化为单质硫磺，并容易形成颗粒析出，而亚铁离子(Fe+2)和高铁离子(Fe+3)都能稳定存在，不会形成沉淀物FeS和Fe(OH)3，维持反应体系的稳定性，同时保证了硫磺的品质。为促进气液传质，如(2)所示方程式的实现，本专利技术采用微气泡溶气水和鼓泡方式，提高气液传质效率，缩短反应时间。再生过程中，由于采用了硝酸根阴离子，会有少量NO和NO2等氮氧化合物产生，脱硫剂中的亚铁离子能将这些氮氧化合物吸收，生成硝酸根离子，从而阻止催化剂流失。四，附图说明图1是本专利技术的工艺流程简图。五，具体实施方式1，进气gas in(1)分两路，一路直接进入反应塔A，另一路进入微气泡发生器G，和来自再生塔R的脱硫剂配比液(6)混合产生微气泡溶气水，进入反应塔A；2，含硫化氢气在反应塔A内经过气体分布器，与微气泡溶气水共同形成一微气泡鼓泡气液混合系统，和脱硫剂充分接触，硫化氢被氧化成单质硫磺，高铁离子被还原成亚铁离子，脱除了硫化氢的气体gas out(2)自反应塔A顶部排出；3，被还原的含硫磺脱硫剂配比液(3)进入脱气塔D，脱除配比液中残留气体，此残留气体(9)从塔顶排出，汇入气体(2)。脱除了残留气体的脱硫剂配比液(4)自脱气塔塔底排出，进入分离器F；4，分离器F分离并通入脱盐水(7)清洗硫磺，硫磺(8)进入真空过滤器过滤、干燥后制得高品质硫磺。滤液和清洗液(5)自底部排出，进入再生塔R上段回收段；5，滤液和清洗液(5)作为需要再生的脱硫剂，先进入再生塔上段回收段，此回收段充满填料，脱硫剂和来自再生塔R底部上升的贫空气逆流接触，吸收贫空气中的氮氧化合物，使之生成硝酸根离子得以回收。废空气(10)可以直接排放。脱硫剂配比液经过回收段后重力落入再生塔底部再生段，进行氧化再生；6，再生塔R底部通入空气，在底部再生段利用空气(或氧气)将亚铁离子氧化成高铁离子，脱硫剂得以再生，再生后脱硫剂经微气泡发生器G进入反应塔A进行下一循环；再生过程中产生少量氮氧化合物，和贫空气一起，上升进入回收段填料层，被下行的脱硫剂吸收转化成硝酸根阴离子得以回收。7，反应塔A常温操作，((5)为放热反应，低温利于反应正向进行)，压力由进气压力决定。8，再生塔R底部再生段温度控制在50℃至90℃之间，通过加热空气或底部安装加热器实现温度控制，常压操作。9，再生塔R上部回收段温度宜低于下部再生段。本文档来自技高网...

【技术保护点】
进气分两路进入反应塔，一路通过微气泡发生器，和脱硫剂配比液混合产生微细气泡溶气水后进入反应塔，一路直接进入反应塔，反应塔内形成微细气泡鼓泡接触反应体系。

【技术特征摘要】
1.进气分两路进入反应塔，一路通过微气泡发生器，和脱硫剂配比液混合产生微细气泡溶气水后进入反应塔，一路直接进入反应塔，反应塔内形成微细气泡鼓泡接触反应体系。2.脱硫剂由两种具有氧化还原特性的催化剂组成，硝酸铁和磷钨酸或磷钨钒系固体酸。3.硫化氢气体在反应塔内微细气泡鼓泡体系中与脱硫剂接触，硫化氢中的硫离子氧化生成单质硫磺，硫化氢被脱除，同时高铁离子被还原成亚铁离子，脱硫剂失去部分活性，脱除了硫化氢的气体从反应塔塔顶排出。4.硫磺经脱气、分离、洗涤、真空过滤和干燥后后制得高品质硫磺。5.失活的脱硫剂配比液从上端进入再生塔顶部回收段，此回收段充满填料，脱硫剂配比液自上而下和来自再生塔底部上升的贫空气逆流接触，吸收贫空气中的氮氧化合物，使之生成硝酸根离子得以回收，完成氮循环，防止催化剂损失。6.脱硫剂配比液经过回收段后重...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨燕冰，薛从，郑宝杰，
申请(专利权)人：宁波市协和环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33