【工业碳酸锶生产时尾气中硫化氢的处理】硫化氢尾气处理方法

时间：2019-04-10 03:13:55　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：碳酸锶生产中产生大量的硫化氢气体。不能直接排空，必须进行有效处理，尾气在克劳斯炉中经过焚烧后，大部分在炉中燃烧生成硫，一小部分没有燃烧，同时又产生大量二氧化硫气体。二氧化硫也是剧毒气体，不能排空。因此对焚烧后的尾气又用氢氧化钠强碱溶液进行吸收，再经高温焚烧后排空。
　　
　　关键词：尾气、硫化氢、焚烧率、二氧化硫、强碱吸收
　　Abstract: with the production of hydrogen sulfide gas generate a lot. Can"t directly emptying, the need for effective treatment, exhaust in furnace burn after Klaus, most in the oven burning sulfur generation, a small part does not have the combustion, and at the same time and produce the large amount of sulfur dioxide. Sulfur dioxide and poisonous gas, can"t empty. So the exhaust gas and burn after with sodium hydroxide alkali solution to absorb, then through high heat after incinerating empty.
　　
　　Keywords: exhaust, hydrogen sulfide, burning rate, sulfur dioxide, alkali absorption
　　
　　
　　中图分类号：TQ125.1+2 文献标识码：A 文章编号：
　　一、前言
　　工业碳酸锶在生产中产生大量的硫化氢气体，硫化氢是一种无色、具有臭鸡蛋味的可燃性剧毒气体，若将生产中产生的硫化氢直接排放到大气中，不仅严重污染环境，危害人体健康，而且也造成硫资源的极大浪费。为此，我公司在生产中采用国内工艺较为成熟的克劳斯法回收尾气中的硫化氢。硫化氢在克劳斯炉焚烧后产生的硫蒸汽经冷凝器冷凝、捕集器捕集后，得到固体硫磺。焚烧过程中产生的二氧化硫及部分未反应完的硫化氢，用氢氧化钠强碱溶液进行三级吸收，经强碱吸收后的尾气由烟囱排空。
　　二、尾气中硫化氢的处理方法
　　1、反应原理
　　1-1、硫化氢的性质
　　硫化氢的密度比空气稍重，熔点-82.9℃，沸点-61.8℃。溶于水、乙醇、甘油，硫化氢的化学性质不稳定，自燃点345-380℃，与空气混合发生爆炸，爆炸极限4.3-45.5%。
　　1-2、工艺原理
　　在高温下，硫化氢和空气中的氧气按一定比例混合在克劳斯炉中进行焚烧。其反应式如下：
　　2H2S + 3O2== 2H2O + 3SO2+ 518.32×103千焦/千克分子（1）
　　
　　3H2S + 3/2O2== 3H2O + 3/xSx+ 470.25×103千焦/千克分子（2）
　　
　　2H2S + SO2== 2H2O + 3/xSx+ 87.78×103千焦/千克分子（3）
　　
　　注:x代表一个硫分子中硫原子的个数，随着温度、压力等外界条件的不同，每个硫分子中的硫原子数亦不相同，x一般为2、6、8。
　　对上述反应机理分析如下：
　　1-2-1、上述三个反应均为放热反应，特别是（1）、（2）两式，放出大量的热量，因此克劳斯炉内的温度较高，一般在1000℃以上，最高达到1350℃。所以降低温度有利于反应平衡向生成物方向移动。但为加快反应速度，温度不可过低，因此在正常操作中，一般控制克劳斯炉内的温度在1000-1200℃。
　　1-2-2、（2）、（3）两个反应系不同条件下的反应，（2）式为高温条件下的反应，（3）式为低温条件下，并需有催化剂存在。显然，降低生成物硫的浓度，有利于反应平衡向生成物方向移动。
　　1-2-3、从生成物向体积增大的趋势来看，稍为正压的操作，可以促使反应平衡向生成物方向移动，增加收得率。
　　2、工艺流程（见流程图）
　　2-1、碳酸锶生产中排出的含硫化氢尾气，经两级气水分离器分离其中的水分后，再经一水封器进入湿式气柜。气柜体积为1000m3,气体在气柜中得以缓冲，混合后的出气柜气体的再经一水封器和两级气水分离器分离其中的水分后，由罗茨风机加压送入克劳斯炉内，所需要的氧气由另一台罗茨风机供给空气。根据尾气中硫化氢的百分比，按硫化氢的三分之一完全燃烧生成二氧化硫定量配入空气。在克劳斯炉内进行焚烧。
　　2-2、经焚烧后的混合气体进入废热锅炉。冷却至400℃，壳程通入软化水，并以此回收热量，可产生蒸汽，供系统保暖。从废热锅炉出来的混合气体，进入1#冷凝器，把克劳斯炉内反应生成的硫蒸汽冷凝成液态硫，冷却后的混合气进入1#捕集器，将硫蒸汽捕集下来冷凝成液态硫，液态硫靠位差流入液流釜。1#捕集器出来的混合气进入一级转化器，一级转化器温度保持在300-350℃.在催化剂的作用下，硫化氢和二氧化硫进行转化反应，生成蒸汽硫和水，放出热量。从而使转化器的床层温度升至350-380℃.
　　2-3、从一级转化器出来的混合气进入2#冷凝器，使硫蒸汽冷凝成液态硫分离出来，冷却后的混合气进入2#捕集器，将硫蒸汽捕集下来冷凝成液态硫，液态硫靠位差流入液流釜。从2#捕集器出来的混合气进入二级转化器。二级转化器温度保持在250℃左右.在催化剂的作用下，硫化氢和二氧化硫进一步发生转化反应。转化后的混合气进入3#冷凝器和3#捕集器，将硫蒸汽捕集下来冷凝成液态硫，液态硫靠位差流入液流釜。
　　2-4、流入液流釜的液态硫经过再次冷却得到固体硫磺，从3#捕集器出来的尾气进入沉降室，在沉降室再次冷却沉降后的尾气送入碱洗车间。
　　三、影响尾气中硫化氢焚烧率的因素
　　1、空气配比对硫化氢焚烧率的影响
　　无论是部分燃烧法还是分硫法，其反应都是硫化氢被氧化成二氧化硫。转化时，硫化氢与二氧化硫反应生成硫和水，反应式为：
　　2H2S + 3O2==2H2O + 2SO2（4）
　　4H2S + 2 SO2==4H2O + 3S2（5）
　　由以上反应式可以看出，两分子的硫化氢与一份子二氧化硫反应生成硫，为了使反应完全进行就需要使反应气体中H2S：SO2严格遵循 2 ：1的关系，但实际中不可能完全做到。
　　2、催化剂对硫化氢焚烧率的影响
　　在转化器中发生反应4H2S + 2 SO2 == 4H2O + 3S2，从热力学研究结果可以得出，当温度＞538℃时，平衡转化随温度上升而增大，此区域称之为热反应区。当温度＜538℃时，平衡转化随温度上升而减小，此区域称之为催化剂反应区。转化温度越低，越有利于转化率的增长，但温度降低反应速度减慢，即转化温度、反应速度和转化率三者发生矛盾。此时对反应的进行是不利的，而催化剂的作用是加快反应速度，所以采用低的转化温度，性能良好的催化剂，从而保证反应速度，并获得高的转化率。
　　3、床层温度对硫化氢焚烧率的影响

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