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生化铁-碱溶液催化法气体脱硫方法(改良DDS脱硫技术)

作者:北京大学    转贴自:http://www.kj.zjg.gov.cn/Article_Show.asp?ArticleID=335    点击数:66


一、项目概述

由于工业的迅猛发展,含硫的工业原料气和废气的消耗和排放量日益增多。含硫的废气的排放造成了严重的环境污染,例如,酸雨的形成,建筑物的酸化腐蚀,及协同作用引起癌症、呼吸道疾病及皮肤病等,直接危害人类健康。

含硫的工业原料气对工业生产危害极大,例如,引起设备严重腐蚀,中毒伤亡事故等,尤其对合成氨工业的危害更为严重,例如,引起变换催化剂、合成氨催化剂中毒失去活性,铜耗增加,产品质量下降,产品发黑等现象,其中硫化氢素有合成氨工业“癌细胞”之称。因此,发展和研究脱硫技术显得日益迫切和重要。

迄今为止,各类气体在排入大气之前,很少经过脱硫处理,即使经过处理,其含量还是比较高。现有的醇胺法等脱硫法,主要是作为初级脱硫法,脱除工业原料气体中的硫化氢,而没有普遍用于脱除一般气体中的硫化氢,主要是因为这些脱硫方法成本高,腐蚀严重,效果不理想,有机硫的脱除率差。现在的氢氧化亚铁的醋酸、醋酸钠和氨的缓冲溶液法,铁-碱溶液催化法气体脱碳脱硫脱氰方法[见中国专利ZL99100596.1]的含铁离子的碱性物质的水溶液的湿法脱硫方法具有脱除多种硫的能力,且对低硫含量的气体脱硫效果比传统的气体湿法脱硫方法效果好,可以将气体中总的硫含量降至3mg/m3以下。但是,我们发现这些铁离子在碱性溶液的稳定性差,会产生大量的氢氧化铁或氢氧化亚铁沉淀,同时,当该铁-碱溶液和含硫化物的气体接触时,还会产生大量的硫化铁或硫化亚铁沉淀,造成溶液中铁离子含量迅速减少,脱硫效果迅速降低,并引起脱硫塔堵塞等现象,且不适宜于高硫含量的气体脱硫。

本发明的目的是提供一种含好氧菌、酚类物质和铁离子的碱性物质的水溶液脱硫方法,使其对气体具有脱有机硫和无机硫的任务,同时,保证各种形态的铁离子在溶液中能够稳定性地存在,不产生各种形态的含铁的沉淀物质,增强铁-碱溶液的稳定性,克服铁-碱溶液催化法气体脱碳脱硫脱氰方法的不足之处,使之能够用于高硫含量气体的脱硫,并不受气体中其它有害成分的干扰。

二、技术原理

DDS脱硫方法用含好氧菌、酚类物质和铁离子(包括二价铁离子、三价铁离子或其它更高价的铁离子)的碱性物质的水溶液(以下简称为“铁碱溶液” ),脱除气体中的有机硫、无机硫,铁碱溶液在酚类物质与铁离子的共同催化下,用空气氧化再生时,副产硫磺,再生铁碱溶液循环使用。

基本原理如下:气体和铁碱溶液接触时,含铁离子的碱性物质的水溶液(即铁碱溶液)吸收了硫和二氧化碳而成为“富液”。 “富液”在酚类物质与铁离子的共同催化下,用空气氧化再生,再转变成“贫液”, “贫液”循环使用。

由于在吸收和再生过程中会产生氢氧化铁、氢氧化亚铁、氧化铁、氧化亚铁、硫化铁和硫化亚铁等不溶性铁盐;在一些络合配体的协助下,好氧菌可以将生成的不溶性铁盐瓦解,使之返回铁-碱溶液中,保证溶液中各种形态铁离子稳定地存在。

三、应用范围

本方法适用于天然气、焦炉气、城市煤气、合成氨的半水煤气和变换气、染料厂合成废气、化纤厂排污气、克劳斯(Cross)尾气、以及含硫的其他工业原料气和废气等气体的脱硫。

四、技术优势

由于本发明的铁碱溶液中含有较高浓度的二价铁离子和三价铁离子,从化学反应动力学和热力学及化学反应平衡理论角度来看,可以有效地降低单质铁被氧化成二价铁离子或三价铁离子的反应速度,即减轻了铁碱溶液对设备的腐蚀性,延长了设备的使用寿命。

本发明与铁-碱溶液催化法气体脱碳脱硫脱氰方法相比,具有如下优点:①该方法只适用于低硫含量气体脱硫,本发明所指的方法可以用于高硫含量气体脱硫;②该方法在整个脱硫和再生过程中会产生不溶性铁盐沉淀,本发明所指的方法不会产生不溶性铁盐沉淀;③在该方法的基础上,本发明所指的方法脱硫溶液循环量还可以大幅度地降低;④该方法不能用于高硫含量气体的脱硫,否则会产生大量不溶性沉淀物,引起堵塔和停产等许多麻烦现象,本发明所指的方法脱硫时产生不溶性沉淀物量很少,不会引起堵塔和停产等现象;⑤该方法脱硫净化度比本发明所指的方法脱硫净化度低,本发明所指的方法可以将气体中的总硫含量降至0.1mg/m3以下。

四、项目所处阶段

本项目的DDS脱硫技术已申请国家专利,专利申请号:02130605.2,公开号:1398659。可以进行大规模的工业化推广。

五、投入与效益分析、市场前景

如果现已经有湿法脱硫设备,可以在原有设备上做少量改进即可投产;如果现在没有脱硫设备,其设备投资根据生产规模的不同,其投资也不同。市场前景广阔,并符合环保发展的要求。

六、合作方式

合作开发或技术转让。

七、联系方式:

北京大学   江岚  010-62751446  jianglan@pku.edu.cn