超重力環(huán)境下脫除氣體中硫化氫的基礎(chǔ)研究.pdf

1、本文綜述了國內(nèi)外現(xiàn)有的各種脫硫方法，并將其統(tǒng)分為干法脫硫，濕法脫硫和生物法脫硫三種。其中，干法脫硫是用固體吸收劑來脫除硫化物，主要適用于處理硫化氫含量低的氣體，特別是用于氣體精細(xì)脫硫。生物法則是利用以生物膜形式固定在多孔濾料上的微生物代謝硫化氫污染物，但其存在著脫硫速率慢，對硫化氫氣體的脫除效率不穩(wěn)定等問題。濕法脫硫包括濕式氧化法脫硫和濕式吸收法脫硫。濕式吸收法是將吸收的H2S經(jīng)再生系統(tǒng)釋放出來送到克勞斯裝置，再轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，溶液循環(huán)使

2、用。濕式氧化法是溶液吸收H2S后，將H2S直接轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，分離后溶液循環(huán)使用。由于其可以直接將氣體中的H2S氧化為單質(zhì)硫，減少了二次污染，因而得到廣泛的應(yīng)用。
　　傳統(tǒng)脫硫工藝的主要設(shè)備為填料吸收塔，由于在常重力下操作，氣液接觸面積的提高和表面更新速率均受到一定限制，傳質(zhì)效果不理想，致使液體循環(huán)量大、脫硫液的工作硫容較低、能耗大。針對以上問題和缺點(diǎn)，提出將超重力技術(shù)引入本工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的吸收塔，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。
　　本論文以

3、空氣和硫化氫的混合氣來模擬實(shí)際生產(chǎn)中含有硫化氫的氣體，以碳酸鈉溶液為脫硫堿液，PDS為脫硫催化劑，用超重力設(shè)備取代傳統(tǒng)填料塔進(jìn)行脫硫?qū)嶒?yàn)。實(shí)驗(yàn)部分包括硫化氫氣體的吸收和脫硫富液的再生兩個(gè)過程。
　　通過對吸收和再生過程進(jìn)行熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，分別考察了pH值，溫度，壓力，催化劑等因素對反應(yīng)平衡常數(shù)和反應(yīng)速率的影響。研究結(jié)果表明：吸收和再生反應(yīng)均為自發(fā)進(jìn)行，但溫度對吸收反應(yīng)的平衡常數(shù)影響不大，而再生反應(yīng)平衡常數(shù)則隨著溫度的上升而降低

4、；壓力的增加在一定程度上能夠促進(jìn)吸收和再生反應(yīng)的進(jìn)行；催化劑的存在大大降低了反應(yīng)的活化能，提高了反應(yīng)速率。
　　吸收實(shí)驗(yàn)部分通過正交實(shí)驗(yàn)分別考察了超重力因子，脫硫液堿含量，液氣比，原料氣中硫化氫濃度等因素對吸收效果的影響，找出了影響脫硫效果的主要因素及其顯著性水平并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)。單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)超重力因子為150.24，脫硫液堿含量為12g/L，液氣比為15L/m3時(shí)，對H2S含量為1013.27mg/m3的原料

5、氣的處理效果最好，其脫硫率可達(dá)到99％以上。
　　論文根據(jù)脫硫液對硫化氫氣體的吸收效果與氣液比的關(guān)系，使用MATLAB高級語言擬合出脫硫液對硫化氫氣體的吸收效果與氣液比關(guān)系曲線的表達(dá)式，并對其積分，得出在超重力環(huán)境下脫硫液的工作硫容可達(dá)0.4g/L。
　　與傳統(tǒng)工藝相比，在保持脫硫效果不變的條件下，超重力環(huán)境下以 PDS為催化劑的脫硫液的工作硫容從0.2g/L提高到0.4g/L，脫硫吸收過程的液氣比降低至原來的1/4～1/2

6、，單位時(shí)間內(nèi)液體的循環(huán)量降低到原來的1/10。
　　論文脫硫富液的再生實(shí)驗(yàn)部分首先通過正交實(shí)驗(yàn)考察了再生時(shí)間，進(jìn)氣量，進(jìn)液量等因素對再生效果的影響。以脫硫液中可溶性硫化物和脫硫催化劑 PDS含量的變化來對再生效果進(jìn)行表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：再生塔內(nèi)鼓入的空氣量對脫硫富液中可溶性硫化物的催化氧化效率影響最大，而再生塔內(nèi)脫硫液的進(jìn)液量對催化劑 PDS的再生效果影響最大。綜合各因素，本實(shí)驗(yàn)中脫硫富液再生的最佳條件：再生時(shí)間為30min，進(jìn)氣