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金属基离子液体脱硫化氢工艺国际先进
更新时间:2021/6/16 来源:中国化工报
  

攻克技术难题 推动产业升级

  中化新网讯 6月11日,北京化工大学环境催化与分离过程研究团队对外公布了其最新的研究成果。该团队成功开发了金属基离子液体脱硫化氢(H₂S)新工艺及资源化技术,并通过了由中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。鉴定专家组认为该技术在国内率先实现了离子液体脱硫化氢的工业应用,达到国际先进水平,建议加快示范工程建设和推广应用。


安庆石化克劳斯加氢尾气金属基离子液脱硫

  该技术由北京化工大学、宣化钢铁集团有限责任公司、中国石油化工股份有限公司安庆分公司、张家口天龙科技发展有限公司等单位合作开发完成。

  据该团队负责人、北京化工大学余江教授介绍,水相湿法氧化脱硫技术普遍运用于工业过程气中硫化氢酸性气的处理,需要在碱性和增氧再生条件下运行,但脱硫过程中存在二氧化碳气体干扰和硫化氢过度氧化现象,导致脱硫剂易降解、产生大量副盐以及硫黄品质差等瓶颈问题。



鉴定会现场

  为解决上述问题,该团队在国家“863”计划及国家自然基金重大研究计划的资助下,提出金属基离子液体湿法氧化脱硫的新思路,研发出非水相铁基离子液体湿法氧化脱硫新工艺,并在临汾、南阳、天津、安庆等地完成现场验证和侧线示范,涉及焦炉煤气、生物燃气(沼气)、炼厂气、酸性水汽提尾气、克劳斯加氢尾气以及油田伴生气的净化。

  据介绍,该工艺实现了硫化氢脱除率达99%以上、出口硫化氢浓度低于5ppm的超低排放,解决了脱硫过程中二氧化碳干扰和硫化氢过度氧化产生副盐以及高盐有机废水排放的难题;利用直接熔硫技术,解决了熔硫过程中硫黄产物杂质含量高的难题,使硫黄产品纯度不低于99%,回用价值高,实现了硫膏固废的近零排放。

  相关技术在焦炉煤气、克劳斯加氢尾气等体系完成工业示范应用,实现净化工艺的绿色化和资源化。采用该技术,中石化安庆分公司克劳斯加氢尾气硫化氢含量降至8mg/m³以下,熔硫后硫黄纯度达99.49%,无废水排放,实现了二氧化碳、二氧化硫和NOx的减排。在处理宣钢集团焦炉煤气时,硫化氢含量降至10mg/m³以下,脱除率达99.9%,实现焦炉煤气的超深脱硫目的,不仅解决了传统湿法氧化脱硫技术中高盐废水及硫膏等二次污染严重的问题,而且拓宽了原料煤的使用范围,降低了生产成本。



宣钢焦炉煤气脱硫

  该工艺表现出的绿色高效、硫黄品质高、流程短、操控性好以及不消耗水资源的特点,为解决我国偏、远、散以及气量有限的天然气及油田伴生气的原位处理难题提供了一条新思路,具有独特的优势。

  截至目前,该项目申请国家发明专利近30项,已获授权10项,并具有完全的自主知识产权。

  链接

  硫化氢是一种无色剧毒气体,主要来源于生活垃圾处理、污水处理、石油加工、天然气、煤化工、化肥、制药等行业。我国2000年仅加工原油产硫化氢达到160万吨,据美国麻省理工学院推算,每年由自然界产生的硫化物总数估计为1.3亿~2亿吨。硫化氢气体经燃烧后以SOx的形式排放,SOx是造成酸雨、光化学烟雾等严重生态环境问题的罪魁祸首之一,并严重威胁人类健康;而硫化氢气体在工业生产过程中可造成工业管道腐蚀和催化剂中毒。因此,含硫污染物带来的危害是当今世界面临的主要环境问题之一。

  硫化氢的脱除方法大致分为干法和湿法两类。克劳斯法是一种典型的、工业上应用最广的高温干法脱硫工艺。该方法在高温燃烧的条件下将硫化氢部分转化为二氧化硫,剩余的硫化氢与二氧化硫在催化反应器中以金属氧化物为催化剂,一定温度下反应生成硫黄。克劳斯脱硫技术具有处理能力强、硫黄产品品质高的特点。但受反应平衡的限制,硫的回收率在95%左右,排放的尾气中二氧化硫等组分的总硫含量一般超过10000ppm,严重超标。通常会采取加氢处理,再由醇胺为吸收剂进一步吸收处理。相比于干法吸收脱硫,工业上95%脱硫工艺采用湿法氧化脱硫,利用硫化氢的强还原性,选择合适的氧化剂,将硫化氢氧化成硫黄,反应后的氧化剂再以适当的方式再生,从而达到循环使用的目的。传统湿法氧化脱硫过程中存在硫黄品质差、脱硫剂耗量大、排放大量副盐工业废水等瓶颈问题。

  因此,构建新的脱硫工艺既能实现脱硫液的低温、液相、催化氧化的高效脱硫净化效率,又能从根本上解决硫膏质量低和大量废液处理的问题,对于提升企业的可持续发展具有极其重要的研发和实际应用价值。

(图片均由北京化工大学余江教授团队提供)

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