一種濕法硫化氫廢氣凈化裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種濕法硫化氫廢氣凈化裝置及其方法，所述第一文丘里管、第二文丘里管的入口分別通過對應的進口液體泵和氣液固分離罐相連，所述第一文丘里管的收縮段上設有空氣入口，第一文丘里管的擴散段和撞擊吸收室相連，第二文丘里管的收縮段上設有硫化氫氣體入口，第二文丘里管的擴散段和撞擊吸收室相連，氣液固分離罐內設有鐵基離子液體，撞擊吸收室的出口端通過出口液體泵連接到氣液固分離罐。本發(fā)明大大強化了氣液傳質過程，促進脫硫與再生反應；整個過程加大了硫化氫的溶解，傳質推動力增大，促進硫化氫分子向離子液體液膜擴散，進一步提高鐵基離子液體中三價鐵離子利用率。
【專利說明】一種濕法硫化氫廢氣凈化裝置及其方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種含硫化氫氣體凈化技術，尤其涉及的是一種濕法硫化氫廢氣凈化 裝置及其方法。

【背景技術】
[0002] 克勞斯尾氣中的含硫危害組分，現(xiàn)在工藝上采用尾氣加氫工藝，將有機硫及CS2等 全部轉化無機H 2S，再用醇胺水溶液吸收。其中的醇胺吸收提濃的工藝存在的問題：先降溫 再升溫，存在嚴重的耗能問題；醇胺水溶液的腐蝕性很強、醇胺本身易降解等，最后產生大 量的污染，成為嚴重的污染源。
[0003] 而傳統(tǒng)其它水相濕法脫硫工藝效率高，可再生循環(huán)使用，應用廣泛，但由于脫硫過 程是在堿性的水溶液中進行，使得反應過程中水相的生成極易稀釋脫硫劑失去活性，同時 副產大量的無機鹽，隨廢水外排，造成二次污染，必須定期地補充脫硫催化劑，消耗大量的 堿液調控脫硫體系，加大運行成本。
[0004] 鐵基離子液體是一種功能化離子液體，具有良好的疏水性、弱酸性，有效解決傳統(tǒng) 水相濕法脫硫工藝的弊端，具有脫硫效率高，同時鐵基離子液體熱穩(wěn)定性好脫硫溫度范圍 寬，對溫度表現(xiàn)出良好的適用性，可以適用于常溫、中高溫含硫氣體脫硫。但在脫硫實驗過 程中發(fā)現(xiàn)，理論硫容遠遠高于實測硫容，存在數(shù)量級上的差異，這表明鐵基離子液體中三價 鐵的利用率并不高，直接導致脫硫液的投入量過大，脫硫成本增加。


【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種濕法硫化氫廢氣凈化裝置及 其方法，提高鐵基離子液體的利用率，強化氣液混合傳質過程。
[0006] 本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括多級曝氣撞擊流反應器、多個進 口液體泵、出口液體泵和氣液固分離罐，所述多級曝氣撞擊流反應器包括多組加速管和撞 擊吸收室；每組加速管包括分別設置于撞擊吸收室兩側的第一文丘里管和第二文丘里管， 所述第一文丘里管、第二文丘里管的入口分別通過對應的進口液體泵和氣液固分離罐相 連，所述第一文丘里管的收縮段上設有空氣入口，第一文丘里管的擴散段和撞擊吸收室相 連，第二文丘里管的收縮段上設有硫化氫氣體入口，第二文丘里管的擴散段和撞擊吸收室 相連，氣液固分離罐內設有鐵基離子液體，撞擊吸收室的出口端通過出口液體泵連接到氣 液固分離罐，撞擊吸收室的底部設有廢液廢渣出口，氣液固分離罐的頂部設有凈化尾氣出 口，底部設有廢液廢渣出口。
[0007] 所述空氣入口上設有空氣流量計，硫化氫氣體入口上設有硫化氫流量計。用于監(jiān) 測和設定氣體的流量。
[0008] 所述鐵基離子液體為氯化烷基咪唑、氯化烷基吡啶或烷基胺類鹽酸鹽與六水合三 氯化鐵按摩爾比1:4?1:1混合攪拌反應，然后液液或液固兩相分離制得。
[0009] 所述氯化烷基咪唑是由氯代丁烷、氯代己烷、氯代辛烷、氯代十二烷的氯代烷與 N-甲基咪唑、N-乙基咪唑、N-丁基咪唑的咪唑反應獲得。
[0010] 所述氯化烷基吡啶是由氯代丁烷、氯代己烷、氯代辛烷、氯代十二烷的氯代烷與 N-甲基吡陡、N-乙基吡啶和N- 丁基吡啶的吡啶反應獲得。
[0011] 一種濕法硫化氫廢氣凈化方法，包括以下步驟：
[0012] (1)鐵基離子液體高速注入加速管，在氣體入口處產生負壓，空氣和硫化氫氣體快 速吸入并與鐵基離子液體曝氣混合，兩股高流速的氣液流進入撞擊吸收室，在撞擊吸收室 的中心撞擊形成湍動區(qū)；
[0013] (2)混合物進入氣液固分離罐進行三相分離，凈化尾氣排出，固體硫磺回收，鐵基 離子液體循環(huán)使用。
[0014] 所述空氣和硫化氫氣體的進氣為自然吸入或加壓進氣，氣液比1 :20?5 :1。可以 確保氣液的高效混合。
[0015] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，所述反應溫度為20?100°C，可以在保證鐵基離子 液體的熱穩(wěn)定性前提下，進行脫硫反應。
[0016] 所述步驟（1)中，使用氧氣代替空氣，也可以達到同樣的效果。
[0017] 作為本發(fā)明的優(yōu)選方式之一，所述硫化氫氣體的體積濃度為0?100%。
[0018] 本發(fā)明相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點：本發(fā)明大大強化了氣液傳質過程，促進脫硫 與再生反應；整個過程加大了硫化氫的溶解，傳質推動力增大，促進硫化氫分子向離子液體 液膜擴散，進一步提高鐵基離子液體中三價鐵離子利用率，減少脫硫液投入量循環(huán)量，降低 工藝運行成本；反應與再生同時進行，保證工藝連續(xù)化，使鐵基離子液體始終保持高活性； 設置多級曝氣撞擊單元，可根據(jù)凈化要求及實際情況調整氣液兩相在撞擊室的停留時間； 同時由于撞擊流反應器整個裝置結構簡單，有利于副產物硫磺沉積，脫除硫化氫的同時實 現(xiàn)廢物資源化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明的結構示意圖；
[0020] 圖2是傳統(tǒng)鼓泡塔脫硫裝置；
[0021] 圖3是氯化咪唑離子液體不同溫度下的拉曼光譜圖；
[0022] 圖4是氯化咪唑鐵基離子液體的熱重分析圖；
[0023] 圖5是不同掃描速率下氯化咪唑鐵基離子液體的循環(huán)伏安曲線；
[0024] 圖6是本發(fā)明的脫硫效率不意圖；
[0025] 圖7是傳統(tǒng)鼓泡塔脫硫效率不意圖。

【具體實施方式】
[0026] 下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施 例。
[0027] 實施例1
[0028] 如圖1所示，本實施例包括多級曝氣撞擊流反應器、多個進口液體泵1、出口液體 泵2和氣液固分離罐3,所述多級曝氣撞擊流反應器包括兩組加速管和撞擊吸收室4 ;每組 加速管包括分別設置于撞擊吸收室4兩側的第一文丘里管5和第二文丘里管6,所述第一 文丘里管5、第二文丘里管6的入口分別通過對應的進口液體泵1和氣液固分離罐3相連， 所述第一文丘里管5的收縮段上設有空氣入口 7,第一文丘里管5的擴散段和撞擊吸收室 4相連，第二文丘里管6的收縮段上設有硫化氫氣體入口 8,第二文丘里管6的擴散段和撞 擊吸收室4相連，氣液固分尚罐3內設有鐵基尚子液體9,撞擊吸收室4的出口端通過出口 液體泵2連接到氣液固分離罐3,撞擊吸收室4的底部設有廢液廢渣出口 9,氣液固分離罐 3的頂部設有凈化尾氣出口 12,底部設有廢液廢渣出口 9,所述空氣入口 7上設有空氣流量 計10,硫化氫氣體入口 8上設有硫化氫流量計11，進口液體泵1和撞擊吸收室4之間設有 液體流量計。
[0029] -種濕法硫化氫廢氣凈化方法包括以下步驟：
[0030] (1)取10L鐵基離子液體以5L/min的速度注入加速管，在氣體入口處產生負壓， 進氣口的壓力為〇. 1?〇. 2Mpa，空氣和硫化氫氣體快速吸入并與鐵基離子液體曝氣混合， 兩股高流速的氣液流進入撞擊吸收室4,在撞擊吸收室4的中心撞擊形成湍動區(qū)，本實施例 用1 %體積濃度的硫化氫標準氣體模擬實際體系硫化氫，本實施例加壓進氣，氣液比1 :20 ;
[0031] (2)混合物進入氣液固分離罐3進行三相分離，凈化尾氣排出，固體硫磺回收，鐵 基離子液體循環(huán)使用，反應溫度為40°C，時間2h。
[0032] 本實施例的鐵基離子液體為N-甲基氯代丁烷咪唑與六水合三氯化鐵按摩爾比 1:2混合攪拌反應，然后液液兩相分離制得。表1是混合產物的物化特性參數(shù)。由表1可知， 通過自動水分滴定儀測定鐵基離子液體中脫硫劑中不含有水分，且單離子測定儀測得的鐵 基離子液體中鐵離子的質量百分含量達到14. 4%，元素分析結果表明C、H、N的質量百分含 量分別為26. 2 %、4. 3 %、8. 6 %，因此，鐵基離子液體脫硫劑可以記為[Bmim] Fea 9C14.7，該鐵 基離子液體為純凈物靠離子鍵力相結合。
[0033] 表1 [Bmim] FexCly的物化特性參數(shù)
[0034]

【權利要求】
1. 一種濕法硫化氫廢氣凈化裝置，其特征在于，包括多級曝氣撞擊流反應器、多個進口 液體泵（1)、出口液體泵（2)和氣液固分離罐（3)，所述多級曝氣撞擊流反應器包括多組加 速管和撞擊吸收室（4);每組加速管包括分別設置于撞擊吸收室（4)兩側的第一文丘里管 (5)和第二文丘里管（6)，所述第一文丘里管（5)、第二文丘里管（6)的入口分別通過對應的 進口液體泵（1)和氣液固分離罐（3)相連，所述第一文丘里管（5)的收縮段上設有空氣入 口（7)，第一文丘里管（5)的擴散段和撞擊吸收室（4)相連，第二文丘里管（6)的收縮段上 設有硫化氫氣體入口（8)，第二文丘里管（6)的擴散段和撞擊吸收室（4)相連，氣液固分離 罐（3)內設有鐵基離子液體，撞擊吸收室（4)的出口端通過出口液體泵（2)連接到氣液固 分離罐（3)，撞擊吸收室（4)的底部設有廢液廢渣出口（9)，氣液固分離罐（3)的頂部設有 凈化尾氣出口（12)，底部設有廢液廢渣出口（9)。
2. 根據(jù)權利要求1所述的濕法硫化氫廢氣凈化裝置，其特征在于，所述空氣入口（7)上 設有空氣流量計（10)，硫化氫氣體入口（8)上設有硫化氫流量計（11)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的濕法硫化氫廢氣凈化裝置，其特征在于，所述鐵基離子液體 為氯化烷基咪唑、氯化烷基吡啶或烷基胺類鹽酸鹽與六水合三氯化鐵按摩爾比1:4?1:1 混合攪拌反應，然后液液或液固兩相分離制得。
4. 根據(jù)權利要求3所述的濕法硫化氫廢氣凈化裝置，其特征在于，所述氯化烷基咪唑 是由氯代丁烷、氯代己烷、氯代辛烷、氯代十二烷的氯代烷與N-甲基咪唑、N-乙基咪唑、 N- 丁基咪唑的咪唑反應獲得。
5. 根據(jù)權利要求3所述的濕法硫化氫廢氣凈化裝置，其特征在于，所述氯化烷基吡啶 是由氯代丁烷、氯代己烷、氯代辛烷、氯代十二烷的氯代烷與N-甲基吡啶、N-乙基吡啶和 N- 丁基吡啶的吡啶反應獲得。
6. -種如權利要求1所述的濕法硫化氫廢氣凈化方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 鐵基離子液體高速注入加速管，在氣體入口處產生負壓，空氣和硫化氫氣體快速 吸入并與鐵基離子液體曝氣混合，兩股高流速的氣液流進入撞擊吸收室（4)，在撞擊吸收室 (4)的中心撞擊形成湍動區(qū)； (2) 混合物進入氣液固分離罐（3)進行三相分離，凈化尾氣排出，固體硫磺回收，鐵基 離子液體循環(huán)使用。
7. 根據(jù)權利要求6所述的一種濕法硫化氫廢氣凈化方法，其特征在于，所述空氣和硫 化氫氣體的進氣為自然吸入或加壓進氣，氣液比1 :20?5 :1。
8. 根據(jù)權利要求6所述的一種濕法硫化氫廢氣凈化方法，其特征在于，所述反應溫度 為 20 ?100°C。
9. 根據(jù)權利要求6所述的一種濕法硫化氫廢氣凈化方法，其特征在于，所述步驟（1) 中，使用氧氣代替空氣。
10. 根據(jù)權利要求6所述的一種濕法硫化氫廢氣凈化方法，其特征在于，所述硫化氫氣 體的體積濃度為〇?100%。
【文檔編號】C01B17/05GK104289093SQ201410503622
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權日:2014年9月26日
【發(fā)明者】余江, 余春文, 李義爍, 張運, 張婷婷, 胡孔彪, 葛喜樂, 吳全法 申請人:中國石油化工股份有限公司, 北京化工大學