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脱硫剂脱硫行业中的一种,干法脱硫工艺的选择

所属分类:行业资讯    发布时间: 2019-11-28    作者:大连屹品佳源
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干法脱硫净化度较高,并能脱除有机硫。但干法脱硫剂或者不能再生或者再生非常困难,并且硫容有限,为了提高脱硫剂硫容,延长操作周期,需要采用多塔的串、并联工艺,脱硫设备庞大,劳动强度高,因此,干法脱硫仅适用于气体含硫量低的场合。
1、氢氧化铁法
 (1) 基本原理 用氢氧化铁法脱除硫化氢,反应式如下:2Fe(OH)3+3H2S=Fe2S3+6H2O该反应为不可逆反应,反应压力不受平衡压力影响,但水蒸汽的含量对脱硫效率影响很大,副产硫磺,催化剂可以再生,再生反应为:2Fe2S3+6H2O+302=4Fe(OH)3+6S再生有间歇和连续两种。间歇再生用含氧气体进行循环再生,连续再生在脱硫槽进口处向原料气加入空气与水蒸汽,后者简便、省时、能提高脱硫剂利用效率。
(2)使用条件氢氧化铁脱硫剂组成为aFe2O3.xH2O,脱硫剂需要适宜的含水量,.好为30%-50%,否则会降低脱硫率。氢氧化铁使用时无特殊要求,在常温、低压、加压下都能使用,但脱硫效果与接触时间关系很大,在脱硫过程中,原料气含硫量与所需接触时间几乎成直线关系,所以脱硫效率低。
(3)高温下的氧化铁脱硫,氧化铁脱硫剂主要成分是Fe2O3,其使用温度为300~400℃,压力要求不严,既可脱除H2S和COS。
2、活性炭法
(1)基本原理活性炭脱硫法分吸附法、催化法和氧化法。
 ①吸附法是利用活性炭选择性吸附的特性进行脱硫,对脱除噻吩.有效,但因硫容量过小,使用受到限制。
 ②催化法是在活性炭中浸渍了铜铁等金属,使有机硫被催化转换成硫化氢,而硫化氢在被活性炭吸附。
 ③氧化法脱硫是.常用的一种,借助与氨的催化作用,硫化氢和硫氧化碳被气体中存在的氧所氧化,反应式为H2S+1/2O2=S+H2OCOS+1/2O2=S+CO2反应分两步进行,..步是活性炭表面化学吸附氧,形成表面氧化物,这一步反应速率极快;第二步是气体中的硫化氢分子与化学吸附态的氧反应生成硫和水,速度较慢,反应速率由第二步确定。反应过程强烈放热,当温度维持在20~40℃时,对脱硫过程无影响;如超过50℃。气体将带走活性炭中水分,使温度降低,恶化脱硫过程,同时水膜中氨浓度下降,使氨的催化作用减弱。
(2)再生方法脱硫剂再生过程有过热蒸汽法和多硫化铵法。
 ①多硫化铵法是采用硫化铵溶液多次萃取活性炭上的硫磺、再生活性炭和多硫化铵溶液的分解、以及回收硫黄继硫化铵溶液等步骤。多硫化铵法是传统的再生方法,优质的活性炭可再生使用20~30次,但这种方法流程比较复杂,设备繁多,系统庞大。
 ②过热蒸汽或热惰性气体(热氮气或煤气燃烧气)再生法,由于这些气体不与硫反应,可用燃烧炉或电炉加热,调节温度至350~450℃,通入活性炭脱硫器内,活性碳上硫磺便发生升华,硫蒸气被热气带走。
3、铁钼加氢转化法
(1) 基本原理在铁钼催化剂的作用下,有机硫加氢转化为H2S的反应如下:R-SH(硫醇)+H2=RH+H2SR-S-R(硫醚)+2 H2= RH+H2S+RHC4H4S(噻吩)+4H2=C4H10+H2SCS2(二硫化碳)+4H2=CH4+2H2S上述反应平衡常数都较大,在350~430℃的操作温度范围内,有机硫转化率比较高,其转化反应速率对不同种类的硫化物差别较大,其中噻吩加氢反应速率较慢,所以有机硫加氢反应速率取决于噻吩的加氢反应速率。加氢反应速率与温度和氢气分压有关,温度升高氢气分压增大,加氢反应速率加快。在转化有机硫的过程中,副反应为:CO+3H2=CH4+H2OCO2+4H2=CH4+2H2O转化反应和副反应均为放热反应,所以生产中要控制催化剂的温升。
(2)铁钼催化剂铁钼催化剂的化学组分是以氧化铝为载体,铁含量为2.0%~3.0%,氧化钼为7.5%~10.5%,呈黑褐色,该催化剂对加氢转化反应活性不大,经过硫化后具有较高的活性。操作温度为350~450℃,压力为0.7~7.0MPa,空速为500~1500h-1,主要用于重油(天然气)。
4、氧化锰脱硫法
(1)基本原理氧化锰对有机硫的转化反应与铁钼相似,对噻吩的转化能力小,在干法脱硫中,主要起吸收H2S的作用,其反应式为:MnO+H2S= MnS+ H2O
(2)氧化锰催化剂氧化锰催化剂是天然的锰矿石,天然锰矿都以MnO2形式存在,MnO2不能脱除H2S,对其还原后才具有活性,因此在使用前需对其进行还原,还原反应式为:MnO2+H2 = MnO+ H2O在实际生产中是根据需要将锰矿石粉碎成一定的粒度,然后均匀装入设备内经还原后方可使用。氧化锰催化剂温度一般为350~420℃,操作压力为 2.1MPa,,出口总硫可降至20mg/m3以下,催化剂层热点温度为400℃。
5.氧化锌脱硫法氧化锌法是精细脱硫手段之一,特别适用于烃类蒸汽转化工艺及铜基催化剂合成甲醇工艺,气体中硫化物可脱除到0.1-0.2ppm以下。
(1)、基本原理反应式:ZnO+H2S = ZnS+H2OZnO+C2H5SH=ZnS+C2H4+ H2O气体中有氢存在时,COS,CS2,RSH,RSR等会与氢发生转化反应,生成的硫化氢被氧化锌吸收。但噻吩等硫化物及其衍生物在氧化锌上与氢发生转化反应的能力低,单独用氧化锌不能除去噻吩类硫化物。
(2)、操作条件单存氧化锌颗粒缺乏多孔性,比表面积太小。当氧化锌中加入一定量的氧化铝载体时(约20%),颗粒呈多孔性,使硫化物能够进入内部。如加入少量的铜、钼、锰的氧化物可增进脱硫效果。脱硫剂一般制成球状,使用前为灰色,使用后为黑色,硫容量达18-20%,出口硫含量0.1-0.2ppm。
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