專利名稱：實(shí)驗(yàn)室處理含H₂S/CO₂尾氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及尾氣處理方法，特別是一種實(shí)驗(yàn)室處理含H2S/CO2尾氣的方法。
背景技術(shù)：
隨著高含硫油氣田的大舉開(kāi)發(fā)及高含硫原油的煉制，實(shí)驗(yàn)室高溫高壓H2S/C02腐 蝕模擬研究成為腐蝕與防護(hù)研究的熱點(diǎn)。然而由于上述試驗(yàn)所產(chǎn)生的高溫、高壓、高含H2S/ C02尾氣壓強(qiáng)最高可達(dá)35MPa、溫度最高可能達(dá)到350°C，同時(shí)H2S氣體屬于高污染性氣體、 國(guó)家低空排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放濃度為低于5ppm，因此如何實(shí)現(xiàn)上述高溫高壓高溫、高壓、高 含H2S/C02尾氣的安全、高效處理已成為開(kāi)展高溫高壓H2S/C02腐蝕模擬研究的關(guān)鍵。在石化工業(yè)中較為常見(jiàn)的酸性氣體中H2S/C02的脫除方法是采用乙醇胺或二乙醇 胺等吸收，在吸收塔中H2S/CO2分別與胺液反應(yīng)生成不穩(wěn)定的化合物，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)酸性氣體 中H2S/C02的脫除；之后將含硫胺液在胺液再生塔中加熱到125°C左右，又重新生成H2S/C02 氣體，有些廠家還通過(guò)此方法還生產(chǎn)純H2S氣體。Shell公司Martin、Suenson等人申請(qǐng)的GB2192347A發(fā)明專利中，對(duì)上述方法進(jìn) 行了改進(jìn)，該專利描述了一種先使用三價(jià)鐵離子與ETA或EDTA化合物脫除天然氣中含有的 微量H2S、繼而使用MDEA脫除其中含有的C02的方法和設(shè)備。顯然上述兩種方法工藝復(fù)雜、 設(shè)備龐大，不適用于實(shí)驗(yàn)室小流量氣體的處理。由ABB弗萊克蒂公司E.西茗桑、M.瓦林等人申請(qǐng)的CN1118146A闡述了一種硫酸 鹽工業(yè)適用的H2S氣體吸收方法及裝置。他們采用三級(jí)吸收裝置和含碳酸鹽的堿性溶液將 H2S選擇性的從H2S/C0jg合氣體中進(jìn)行吸收。具體方法為采用由堿液(如氫氧化鈉、氫氧 化鉀等)調(diào)節(jié)pH至9 12左右的0. 1 3M堿性金屬碳酸鹽(如碳酸鈉、碳酸鉀等)溶液 在三級(jí)吸收裝置中與氣體對(duì)流，從而達(dá)到選擇性吸收的目的。在CN1133568A中作者對(duì)上述 方法進(jìn)行了擴(kuò)展，他們將經(jīng)上述方法吸收后得到的殘余氣體進(jìn)行了燃燒，使得其中殘余的 H2S轉(zhuǎn)化為S02，之后在清洗器中對(duì)S02進(jìn)行吸收。上述發(fā)明的特點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)選擇性的吸收尾氣中的H2S氣體，并對(duì)殘余氣體中的 微量H2S進(jìn)行再次處理使之轉(zhuǎn)化為亞硫酸鹽，較為完善的實(shí)現(xiàn)了 H2S氣體的處理；但該裝置 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作繁瑣，不宜在實(shí)驗(yàn)室中采用；此外，由于工業(yè)裝置中產(chǎn)生的H2S/CO2混合氣體 各組分比例相對(duì)確定，因而使用堿性碳酸鹽溶液進(jìn)行選擇性吸收可針對(duì)該固定組分進(jìn)行吸 收液配制，然而實(shí)驗(yàn)室中H2S/CO2混合氣體各組分比例相差較大較難實(shí)現(xiàn)上述吸收方法；另 外沒(méi)有考慮到co2的處理；中國(guó)發(fā)明專利CN1745877A公開(kāi)了一種脫除氣體中H2S/CS2的方法和設(shè)備，其采用 30 42%的氫氧化鈉溶液在一個(gè)二級(jí)吸收系統(tǒng)中除去H2S氣體，并在每級(jí)吸收系統(tǒng)中設(shè)置 冷凝器使cs2結(jié)晶并最終去除。該方法的特點(diǎn)是不僅實(shí)現(xiàn)了 cs2的回收利用，同時(shí)得到了硫 氫化鈉這種新型的化工原料，實(shí)現(xiàn)了資源的有效利用。然而上述方法和設(shè)備也是應(yīng)用于工 業(yè)條件，在實(shí)驗(yàn)室中較難實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種實(shí)驗(yàn)室處理含H2S/C02尾氣的方法，以安全、有效處理 日常實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生高溫、高壓、高含H2S/co2尾氣。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，實(shí)驗(yàn)室處理含H2S/CO2尾氣的方法，其包括如下步驟1)試驗(yàn)完畢的尾氣通過(guò)廢氣管路進(jìn)入冷卻裝置，將氣體溫度降 至30 60°C，再經(jīng) 減壓至0. 5 2. 5MPa后通入多級(jí)吸收槽；2)將冷卻處理后的高含H2S/C02尾氣導(dǎo)入多級(jí)吸收槽，多級(jí)吸收槽內(nèi)含有濃度為 7 19%質(zhì)量百分比的KMnO4溶液，KMnO4溶液使用H2SO4調(diào)節(jié)pH至1_3，ΚΜη04液選擇性吸 收尾氣中的高濃度H2S氣體；3)經(jīng)脫除H2S的尾氣通入酸性氣體綜合處理塔進(jìn)行二次處理，以脫除CO2氣體和 殘余H2S氣體，吸收塔采用10 25%質(zhì)量百分比NaOH溶液作為吸收液；4)經(jīng)完全吸收的氣體經(jīng)在線測(cè)試達(dá)到排放要求后排入大氣。又，將冷卻處理后的高含H2S/C02尾氣以流速5 25L/min導(dǎo)入多級(jí)吸收槽。另外，KMnO4溶液吸收液溫度控制在20 35°C。多級(jí)吸收槽采用多層結(jié)構(gòu)；多級(jí)吸收槽氣體出口端采用多孔結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明處理方法中，采用的KMnO4吸收液使用H2SO4調(diào)節(jié)pH值的目的在于在使 用KMnO4吸收液吸收H2S的反應(yīng)中，H2SO4參與該吸收反應(yīng)；但pH < 1或pH > 3均會(huì)降低吸 收液的吸收效率；KMnO4吸收液的濃度控制在7-19%的目的在于在該區(qū)間內(nèi)KMnO4吸收液 對(duì)H2S氣體的吸收效率最高；KMnO4吸收液的溫度控制在20-30°C則在于，溫度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致 KMnO4結(jié)晶，從而降低KMnO4吸收液的吸收效率，溫度大于30°C則需要另外添加加熱設(shè)備。相對(duì)于其他專利中所述的使用NaOH吸收液及堿性Na2CO3吸收液的處理方法，其 H2S氣體吸收效率更高，經(jīng)多級(jí)吸收槽即可基本除去尾氣中所含H2S氣體。本發(fā)明所述處理方法采用KMnO4K收液對(duì)高濃度、高危險(xiǎn)性H2S氣體進(jìn)行選擇性吸 收，使實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)系統(tǒng)和氣體輸送管道中的H2S氣體均處于較低濃度，從而保證了實(shí)驗(yàn)室的 安全本發(fā)明所述處理方法采用KMnO4K收液的目的還在于采用KMnO4K收液代替其他 文獻(xiàn)資料中廣泛使用的NaOH吸收液還避免了實(shí)驗(yàn)人員直接面臨高濃度的NaOH溶液，從而 增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的安全性。本發(fā)明所述處理方法采用的KMnO4吸收液與H2S氣體反應(yīng)直接產(chǎn)生元素S沉淀。 反觀之，其他專利中所述NaOH吸收液所產(chǎn)生的Na2S則易于分解、再次生成H2S氣體，從而造 成二次污染甚至二次傷害。本發(fā)明多級(jí)吸收槽采用多層結(jié)構(gòu)，以增加氣體在吸收槽中行程，從而增大吸收效 率；多級(jí)吸收槽在氣體逸出端采用多孔結(jié)構(gòu)來(lái)控制氣泡逸出時(shí)的體積，以增大氣體與吸收 堿液接觸面積，從而提高吸收效率。酸性氣體綜合處理吸收塔采用10-25% NaOH溶液作為吸收液，用以二次處理經(jīng) 脫除H2S的尾氣和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)置換出的空氣中的CO2氣體和殘余H2S氣體。酸性氣體綜合處理 吸收塔通過(guò)氣體輸送管路連接多級(jí)吸收槽；氣體由吸收塔底部進(jìn)入，吸收液液滴從吸收塔 頂部呈散射狀進(jìn)入位于塔體中部的填料區(qū)；填料與吸收液充分浸潤(rùn)，一方面增大了吸收液與氣體的接觸面積，另一方面也降低了吸收液流速、增強(qiáng)了吸收能力；吸收塔采用10-25% NaOH作為吸收液，NaOH吸收液可循環(huán)使用。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別和改進(jìn)本發(fā)明采用KMnO4溶液對(duì)高濃度、高危險(xiǎn)性H2S氣體進(jìn)行選擇性吸收，在第一時(shí)間 對(duì)高壓、高含H2s/C02尾氣中的H2S氣體進(jìn)行了吸收，使實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)系統(tǒng)和氣體輸送管道中 的H2S氣體均處于較低濃度，從而保證了實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的安全；同時(shí)，相對(duì)于其他專利中所述的使用NaOH吸收液及堿性Na2CO3吸收液的處理方 法，其H2S氣體吸收效率更高，同時(shí)也更為安全。此外，KMnO4吸收液與H2S氣體反應(yīng)直接產(chǎn)生元素S沉淀。反觀之，其他專利中所 述NaOH吸收液所產(chǎn)生的Na2S則易于分解可能再次生成H2S氣體，從而造成二次污染甚至二 次傷害。



圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號(hào)1、廢氣進(jìn)氣管路及冷卻裝置；2、簡(jiǎn)易多級(jí)吸收槽；3、實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)系統(tǒng) 及氣體輸送管路；4、酸性氣體綜合處理吸收塔；5、經(jīng)處理氣體排放管路；6、吸收堿液補(bǔ)充 管路；7、堿液排出及循環(huán)使用管路8、9、10、11吸收廢液及吸收產(chǎn)物綜合處理系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1，本發(fā)明實(shí)驗(yàn)室處理含H2S/C02尾氣的方法，1)試驗(yàn)完畢的尾氣通過(guò)廢氣 管路進(jìn)入冷卻裝置1，通過(guò)冷卻裝置1的處理，廢氣溫度將降至30-60°C，同時(shí)氣體壓強(qiáng)降至 5-lOMPa，經(jīng)減壓閥進(jìn)一步減壓至0. 5-2. 5MPa ；2)將冷卻處理后的高含H2S/C02尾氣以流速 5-25L/min導(dǎo)入多級(jí)吸收槽2，多級(jí)吸收槽2內(nèi)為質(zhì)量百分比濃度7-19% KMnO4溶液，KMnO4 溶液使用H2SO4調(diào)節(jié)pH至1-3，KMnO4吸收液溫度控制在20_30°C。上述兩種吸收液用于選 擇性吸收高濃度H2S氣體；3)經(jīng)脫除H2S的尾氣通入酸性氣體綜合處理塔4進(jìn)行二次處理， 以脫除CO2氣體和殘余H2S氣體；吸收塔采用10-25% NaOH溶液作為吸收液；4)經(jīng)完全吸 收的氣體經(jīng)在線測(cè)試并達(dá)到排放要求后排入大氣。下面以實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，實(shí)驗(yàn)設(shè)備一次性排放出的廢氣中H2S/C02 氣體最大值為86mol，約合常溫下氣體1930L ；通風(fēng)管道流量為1750m3/h。參見(jiàn)表1。表 1 本發(fā)明的方法能夠?qū)簭?qiáng)最高35MPa、溫度最高350°C的高溫、高壓、高含H2S/C02 尾氣進(jìn)行安全處理，達(dá)到國(guó)家低空排放標(biāo)準(zhǔn)，從而解決了實(shí)驗(yàn)室高溫、高壓、高含H2S/CO2尾 氣的安全處理這一大難題。相對(duì)于其他工業(yè)裝置，本發(fā)明所述處理裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單占用 空間小的特點(diǎn)。本發(fā)明所述設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本低廉，同時(shí)可達(dá)到安全、有效處理實(shí)驗(yàn) 室實(shí)驗(yàn)設(shè)備所產(chǎn)生高溫、高壓、高含H2S/CO2尾氣的目標(biāo)，并可達(dá)到低空排放要求；可在各類 硫化氫實(shí)驗(yàn)室推廣使用。
權(quán)利要求
實(shí)驗(yàn)室處理含H2S/CO2尾氣的方法，其包括如下步驟1)試驗(yàn)完畢的尾氣通過(guò)廢氣管路進(jìn)入冷卻裝置，將氣體溫度降至30～60℃，再經(jīng)減壓至0.5～2.5MPa后通入多級(jí)吸收槽；2)將冷卻處理后的高含H2S/CO2尾氣導(dǎo)入多級(jí)吸收槽，多級(jí)吸收槽內(nèi)含有濃度為7～19％質(zhì)量百分比的KMnO4溶液，KMnO4溶液使用H2SO4調(diào)節(jié)pH至1-3，KMnO4液選擇性吸收尾氣中的高濃度H2S氣體；3)經(jīng)脫除H2S的尾氣通入酸性氣體綜合處理塔進(jìn)行二次處理，以脫除CO2氣體和殘余H2S氣體，吸收塔采用10～25％質(zhì)量百分比NaOH溶液作為吸收液；4)經(jīng)完全吸收的氣體經(jīng)在線測(cè)試達(dá)到排放要求后排入大氣。
2.如權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)室處理含H2S/C02尾氣的方法，其特征是，將冷卻處理后的 高含H2S/C02尾氣以流速5 25L/min導(dǎo)入多級(jí)吸收槽。
3.如權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)室處理含H2S/C02尾氣的方法，其特征是，KMn04溶液吸收 液溫度控制在20 35°C。
4.如權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)室處理含H2S/C02尾氣的方法，其特征是，多級(jí)吸收槽采用 多層結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1或4所述的實(shí)驗(yàn)室處理含吐3/0)2尾氣的方法，其特征是，多級(jí)吸收槽 氣體出口端采用多孔結(jié)構(gòu)。
全文摘要
實(shí)驗(yàn)室處理含H2S/CO2尾氣的方法，包括如下步驟1)試驗(yàn)完畢的尾氣通過(guò)廢氣管路進(jìn)入冷卻裝置，將氣體溫度降至30～60℃，再經(jīng)減壓至0.5～2.5MPa后通入多級(jí)吸收槽；2)將冷卻處理后的高含H2S/CO2尾氣導(dǎo)入多級(jí)吸收槽，多級(jí)吸收槽內(nèi)含有濃度為7～19％質(zhì)量百分比的KMnO4溶液，KMnO4溶液使用H2SO4調(diào)節(jié)pH至1-3，KMnO4液選擇性吸收尾氣中的高濃度H2S氣體；3)經(jīng)脫除H2S的尾氣通入酸性氣體綜合處理塔進(jìn)行二次處理，吸收塔采用10～25％質(zhì)量百分比NaOH溶液作為吸收液；4)經(jīng)吸收的氣體經(jīng)在線測(cè)試達(dá)到排放要求后排入大氣。本發(fā)明可以安全、有效處理高溫高壓H2S/CO2腐蝕實(shí)驗(yàn)所產(chǎn)生高溫、高壓、高含H2S/CO2尾氣。
文檔編號(hào)B01L1/00GK101875020SQ20091005038
公開(kāi)日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者張忠鏵, 楊建強(qiáng), 蔡海燕, 郭金寶 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司