專利名稱：鐵－堿溶液催化法氣體脫碳脫硫脫氰技術的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及廢氣和工業(yè)氣體凈化技術，尤其是含硫、氰化氫或二氧化碳的工業(yè)原料氣和廢氣的凈化技術。
由于工業(yè)的迅猛發(fā)展，含硫、含氰化氫和含二氧化碳的工業(yè)原料氣和廢氣的消耗和排放量日益增多。含硫，含氰化氫和含二氧化碳的廢氣的排放造成了嚴重的環(huán)境污染，例如，酸雨的形成，建筑物的酸化腐蝕，及協(xié)同作用引起癌癥、呼吸道疾病及皮膚病等，直接危害人類健康。
含硫，含氰化氫和含二氧化碳的工業(yè)原料氣對工業(yè)生產(chǎn)危害極大，例如，引起設備嚴重腐蝕，中毒傷亡事故等，尤其對合成氨工業(yè)的危害更為嚴重，例如，引起變換催化劑、合成氨催化劑中毒失去活性，銅耗增加，[參見姜圣階著，《合成氨工學》(第二卷)，北京，中國石油化學工業(yè)出版社出版，1976]，產(chǎn)品質量下降，產(chǎn)品發(fā)黑等現(xiàn)象，其中硫化氫素有合成氨工業(yè)“癌細胞”之稱。因此，發(fā)展和研究脫碳脫硫脫氰技術顯得日益迫切和重要。
迄今為止，各類氣體在排入大氣之前，很少經(jīng)過脫硫、脫氰或脫碳處理，即使經(jīng)過處理，其含量還是比較高?，F(xiàn)有的醇胺法、A.D.A.法、G-V法、堿溶液法、稀氨水法、栲膠法、及環(huán)丁砜法等脫硫法，主要是作為初級脫硫法，脫除工業(yè)原料氣體中的硫化氫[見F.C.Riesenfeld.A.L.Kohl，沈余生譯，《氣體凈化》，北京，中國建筑出版社，1982]，而沒有普遍用于脫除一般氣體中的硫化氫，主要是因為這些脫硫方法成本高，腐蝕嚴重，效果不理想?，F(xiàn)在的氫氧化亞鐵的醋酸，醋酸鈉和氨的緩沖溶液法[見1998《化工學報》，49(1),P48-58]具有脫除多種硫的能力，且脫硫效果好。但是，以上這些方法不具有脫氰能力。
本發(fā)明的目的是提供一種含鐵的離子的堿性鹽的水溶液脫碳脫硫脫氰技術，使其對氣體具有脫碳脫硫脫氰三重任務，并使該溶液對設備的腐蝕速度降低。
本發(fā)明用含鐵的離子(包括二價鐵離子和三價鐵離子)的堿性鹽的水溶液(以下簡稱為“鐵堿溶液”)，脫除氣體中的有機硫和無機硫、氰化氫和二氧化碳，鐵堿溶液在對苯二酚與鐵的離子的共同催化下，用空氣氧化再生時，副產(chǎn)硫磺，并釋放出二氧化碳，鐵堿溶液進一步用氫氧化鈉處理時，副產(chǎn)氰化鈉，再生鐵堿溶液循環(huán)使用。
氣體的組成范圍為20％≤二氧化碳(體積含量)＜100％；總硫(體積含量)≤0.07％；氰化氫(體積含量)≤0.004％時，采用加壓吸收，減壓和加熱再生流程，吸收壓力為1.0～5.0MPa(表壓)，吸收溫度為30～90℃；再生壓力為0.05～0.3MPa(絕對壓力)，再生溫度為90～130℃。使用鐵化合物、碳酸鈉、對苯二酚和蒸餾水配制的鐵堿溶液，其組成為總鈉離子濃度小于或等于6.0mol/L，總鐵離子濃度小于或等于0.5mol/L，對苯二酚濃度小于或等于0.15mol/L,3≤pH≤11.5；當硫含量較小時，本流程所對應的鐵堿溶液中也可以不加對苯二酚，在這種情況下，再生時除有硫磺產(chǎn)生外，還有少量硫化亞鐵產(chǎn)生。
氣體的組成范圍為10％≤二氧化碳(體積含量)≤20％；總硫(體積含量)≤0.1％；氰化氫(體積含量)≤0.04％時，采用加壓吸收，減壓再生流程，吸收壓力為0.3～2.0MPa(表壓)，吸收溫度為30～60℃；再生時將再生壓力降至常壓，再生溫度為35～120℃。使用鐵化合物、碳酸鈉、對苯二酚和蒸餾水配制的鐵堿溶液，組成為總鈉離子濃度≤2.5mol/L，總鐵離子濃度≤1.0mol/L，對苯二酚濃度小于或等于0.25mol/L，3≤pH≤12；氣體的組成范圍為二氧化碳(體積含量)≤10％；總硫(體積含量)≥0.1％；氰化氫(體積含量)≥0.04％時，采用常壓吸收，常壓常溫再生流程，吸收溫度為30～60℃，再生溫度為35～80℃。使用鐵化合物、碳酸鈉、對苯二酚和蒸餾水配制的鐵堿溶液，組成為總鈉離子濃度小于或等于1.5mol/L，總鐵離子濃度小于或等于2.1mol/L，對苯二酚濃度小于或等于0.25mol/L，4≤pH≤12。
本發(fā)明所述的鐵堿溶液的配制時，其中所述的碳酸鈉可以用碳酸鉀、磷酸鈉、磷酸鉀、硼酸鈉、硼酸鉀、砷酸鈉、砷酸鉀、醇胺類等取代；對苯二酚可以用單寧(即栲膠)取代；鐵化合物可以是無機鐵化合物，也可以是有機鐵化合物。
本發(fā)明所述的催化劑是鐵化合物、對苯二酚或單寧。
本發(fā)明基本原理如下氣體和鐵堿溶液接觸時，發(fā)生如下吸收反應
以上反應中CS2,COS,R-SH,
分別是二硫化碳，硫氧化碳，硫醇和硫酚，它們屬于揮發(fā)性有機硫類化合物。
吸收了硫、氰化氫和二氧化碳的含鐵的離子的碳酸鈉的水溶液(即鐵堿溶液)，以下簡稱為“富液”。“富液”在對苯二酚與鐵的離子的共同催化下，用空氣氧化再生，再生反應如下
。
經(jīng)空氣氧化再生后的“富液”轉變成“貧液”，“貧液”循環(huán)使用；當“貧液”中的CN-或SO42-離子的濃度大于0.001mol/L時，抽取部分“貧液”用氫氧化鈉處理，會產(chǎn)生灰白色溶膠層和清液層，灰白色溶膠層返回系統(tǒng)回收使用，提取清液層中的氰化鈉和硫酸鈉作為副產(chǎn)品，剩余的液體也可以返回“貧液”系統(tǒng)；在處理過程中會發(fā)生如下反應
為了實現(xiàn)上述基本原理，按不同氣體的組成范圍設計了三種生產(chǎn)流程第一種是加壓吸收，減壓和加熱再生流程；第二種是加壓吸收減壓再生流程；第三種是常壓吸收，常壓常溫再生流程。
第一種流程鐵堿溶液中的碳酸根離子、碳酸氫根離子、二價鐵離子和三價鐵離子的具體濃度沒有必要準確地規(guī)定，因為在吸收過程中大量的二氧化碳轉入鐵堿溶液，鐵堿溶液中的碳酸根離子幾乎全部轉變成碳酸氫根離子，并含有大量的游離二氧化碳，這時鐵堿溶液中的碳酸根離子的濃度幾乎為零，當減壓和加熱再生時，鐵堿溶液中釋放出大量二氧化碳，其中的碳酸氫根離子分解成二氧化碳和碳酸根離子，即在鐵堿溶液的循環(huán)過程中的碳酸根離子和碳酸氫根離子的濃度是顯著變化的；鐵堿溶液在空氣再生時，二價鐵離子被氧化成三價鐵離子，在吸收硫時，三價鐵離子將硫離子還原成單質硫，同時，三價鐵離子轉變成二價鐵離子，即在鐵堿溶液的循環(huán)過程中的二價鐵離子和三價鐵離子的濃度是顯著變化的，但是鐵堿溶液中二價鐵離子和三價鐵離子濃度的最高限度值為0.5mol/L。由于鐵堿溶液采用了二價鐵離子和三價鐵離子作為脫硫脫氰的主要成分，生成了相應的鐵離子的含硫或含氰的絡合物及硫磺，減壓和加熱再生時，這些絡合物不會分解，所以，再生所得的二氧化碳氣體中不含相應的揮發(fā)性的有機硫和無機硫及氰化氫，這些絡合物和硫磺在進一步用空氣再生時，形成硫泡沫，一起分離除去。經(jīng)本方法處理后的氣體中，二氧化碳含量小于或等于0.2％(體積含量)，總硫含量小于或等于1.0×10-6(體積含量)，氰化氫脫除率大于90％；再生所得的二氧化碳氣體純度達99％(體積含量)以上，并不含有相應的揮發(fā)性的有機硫和無機硫及氰化氫。
第二種流程鐵堿溶液中的碳酸根離子、碳酸氫根離子、二價鐵離子和三價鐵離子的具體濃度沒有必要準確地規(guī)定，因為在吸收過程中大量的二氧化碳轉入鐵堿溶液，鐵堿溶液中的碳酸根離子大部分轉變成碳酸氫根離子，當再生時，鐵堿溶液中釋放出二氧化碳，其中的碳酸氫根離子分解成二氧化碳和碳酸根離子，即在鐵堿溶液的循環(huán)過程中的碳酸根離子和碳酸氫根離子的濃度是變化的；鐵堿溶液在空氣再生時，二價鐵離子被氧化成三價鐵離子，在吸收硫時，三價鐵離子將硫離子還原成單質硫，同時，三價鐵離子轉變成二價鐵離子，即在鐵堿溶液的循環(huán)過程中的二價鐵離子和三價鐵離子的濃度是變化的，但是鐵堿溶液中二價鐵離子和三價鐵離子濃度的最高限度值為1.0mol/L。經(jīng)本方法處理后的氣體中，二氧化碳脫除率為3.0-20％(體積含量)，總硫含量小于或等于1.0×10-6(體積含量)，氰化氫脫除率大于95％。并副產(chǎn)硫磺和氰化鈉。
第三種流程鐵堿溶液中的碳酸根離子、碳酸氫根離子、二價鐵離子和三價鐵離子的具體濃度沒有必要準確地規(guī)定，因為在吸收過程中大量的二氧化碳轉入鐵堿溶液，鐵堿溶液中的碳酸根離子幾乎全部轉變成碳酸氫根離子，當再生時，鐵堿溶液中釋放出二氧化碳，其中的碳酸氫根離子分解成二氧化碳和碳酸根離子，即在鐵堿溶液的循環(huán)過程中的碳酸根離子和碳酸氫根離子的濃度是變化的；鐵堿溶液在空氣再生時，二價鐵離子被氧化成三價鐵離子，在吸收硫時，三價鐵離子將硫離子還原成單質硫，同時，三價鐵離子轉變成二價鐵離子，即在鐵堿溶液的循環(huán)過程中的二價鐵離子和三價鐵離子的濃度是變化的，但是鐵堿溶液中二價鐵離子和三價鐵離子濃度的最高限度值為2.1mol/L。經(jīng)本方法處理后的氣體中，二氧化碳脫除率為3.0％(體積含量)左右，硫的脫除率為99％以上，氰化氫脫除率大于99.5％。并副產(chǎn)硫磺和氰化鈉。
由于本發(fā)明的鐵堿溶液中含有較高濃度的二價鐵離子和三價鐵離子，從化學反應動力學和熱力學及化學反應平衡理論角度來看，可以有效地降低單質鐵被氧化成二價鐵離子或三價鐵離子的反應速度，即減輕了鐵堿溶液對設備的腐蝕性，延長了設備的使用壽命。
本發(fā)明與傳統(tǒng)的醇胺法、A.D.A.法、G-V法、堿溶液法、稀氨水法、栲膠法、及環(huán)丁砜法等脫碳和脫硫法相比，具有如下優(yōu)點①這些傳統(tǒng)的方法，在加壓脫碳，減壓再生時，再生所得的二氧化碳氣體中含有硫等一些雜質，用本發(fā)明所指的方法，在加壓脫碳，減壓再生時，再生所得的二氧化碳氣體的純度高，硫等一些雜質的含量很少；②這些傳統(tǒng)的方法，不具有同時脫除二氧化碳和硫的作用，并且不具有脫除有機硫和氰化氫的能力，本發(fā)明所指的方法，具有脫碳脫硫脫氰三重能力，并且具有脫除多種有機硫和多種無機硫的能力；③傳統(tǒng)的方法腐蝕性大，本方法腐蝕性??；④本方法用于合成氨生產(chǎn)線的脫碳工序時，能使脫碳液同時具有脫碳脫硫和脫氰的能力，故此，可以將原生產(chǎn)流程中的干法脫硫工序屏棄。
下面結合具體的實施例來描述本發(fā)明的實施方案。
圖1是加壓吸收，減壓和加熱再生流程的實施示意圖。
(1)凈化塔，(2)半貧液泵，(3)半貧液澄清槽，(4)貧液泵，(5)貧液澄清槽，(6)空氣再生槽，(7)空氣泵，(8)堿再生槽，(9)催化劑添加槽，(10)半貧液換熱器，(11)貧液換熱器，(12)減壓加熱再生塔，(13)蒸汽閃蒸器，(14)氣體，(15)凈化氣體，(16)加壓蒸汽，(17)再生二氧化碳氣體，(18)富液，(19)半貧液，(20)貧液，(21)空氣，(22)放空氣，(23)氫氧化鈉溶液，(24)含氰化鈉清液層，(25)含鐵離子的懸浮液層，(26)含硫的副產(chǎn)物。
圖2是加壓吸收，減壓再生流程的實施示意圖。
(1)凈化塔，(27)渦輪式脫硫泵，(28)噴射吸收再生槽，(8)堿再生槽，(9)催化劑添加槽，(14)氣體，(15)凈化氣體，(18)富液，(20)貧液，(25)含鐵離子的懸浮液層，(24)含氰化鈉清液層，(23)氫氧化鈉溶液，(21)空氣，(22)放空氣，(26)含硫的副產(chǎn)物。
圖3是常壓吸收，常壓常溫再生流程的實施示意圖。
(1)凈化塔，(4)貧液泵，(28)噴射吸收再生槽，(8)堿再生槽，(9)催化劑添加槽，(14)氣體，(15)凈化氣體，(18)富液，(20)貧液，(25)含鐵離子的懸浮液層，(24)含氰化鈉清液層，(23)氫氧化鈉溶液，(21)空氣，(22)放空氣，(26)含硫的副產(chǎn)物。
實施方案一如圖1所示，圖1適用于第一種流程，是加壓吸收，減壓和加熱再生流程，氣體(14)從凈化塔(1)底部進入，依次和半貧液(19)及貧液(20)逆流接觸；氣體(14)中的硫、二氧化碳和氰化氫被半貧液(19)和貧液(20)吸收，氣體(14)轉變成凈化氣體(15)從凈化塔(1)頂部出。吸收了硫、二氧化碳和氰化氫的半貧液(19)和貧液(20)在凈化塔(1)底部混合，轉變成富液(18)；富液(18)從凈化塔(1)底噴出，驅動半貧液泵(2)，將壓力能傳給半貧液泵(2)；釋放了能量的富液(18)進入半貧液換熱器(10)，和半貧液(19)進行熱交換，使半貧液(19)溫度降低，富液(18)的溫度上升；吸收了熱量的富液(18)又進入貧液換熱器(11)和貧液(20)進行熱交換，降低貧液(20)的溫度，同時，使富液(18)的溫度進一步升高；從貧液換熱器(11)出來的富液(18)從頂部進入減壓加熱再生塔(12)，在塔中進行減壓加熱再生，釋放出再生二氧化碳氣體(17)，富液(18)變成半貧液(19)，一部分半貧液(19)從減壓加熱再生塔(12)的中部引出，進入蒸汽閃蒸器(13)進行減壓閃蒸再生，然后注入半貧液澄清槽(3)進行澄清分離，分離出含硫的副產(chǎn)物(26)，回收含硫的副產(chǎn)物(26)可以制備硫磺等，經(jīng)半貧液澄清槽(3)澄清的半貧液(19)由半貧液泵(2)輸送至半貧液換熱器(10)和富液(18)進行熱交換，被降低了溫度，降低了溫度的半貧液(19)從中部進入凈化塔(1)。另一部分半貧液(19)繼續(xù)流入減壓加熱再生塔(12)的底部，進行進一步的加熱再生，變成貧液(20)，從減壓加熱再生塔(12)的底端流出，進入貧液換熱器(11)，進行熱交換，溫度被降低，降低了溫度的貧液(20)進入空氣再生槽(6)，空氣泵(7)將空氣(21)鼓入空氣再生槽(6)中，和貧液(20)混和，在空氣再生槽(6)中，貧液(20)中的硫離子等被催化氧化成單質硫，形成含硫的副產(chǎn)物(26)被除去；空氣(21)變成放空氣(22)釋放到外界；經(jīng)過空氣再生的貧液(20)在貧液澄清槽(5)中進行澄清，分離出其中的含硫的副產(chǎn)物(26)，澄清的貧液(20)和催化劑添加槽(9)中來的催化劑或新鮮溶液會合，并混和，一起被貧液泵(4)從頂端輸送到凈化塔(1)中。當經(jīng)過空氣再生的貧液(20)中的氰根離子含量高于0.001摩爾/升時，取出部分貧液(20)，放入堿再生槽(8)中，向其中加入氫氧化鈉溶液(23)，反應后分成含氰化鈉清液層(24)和含鐵離子的懸浮液層(25)，含鐵離子的懸浮液層(25)注入貧液澄清槽(5)中和貧液(20)混合，排放含氰化鈉清液層(24)并回收其中的氰化鈉。當從貧液換熱器(11)出來的貧液(20)中的氰根離子和硫離子的含量都低于0.001摩爾/升時，貧液(20)沒有必要進行空氣再生和氫氧化鈉再生，此時，貧液(20)直接進入貧液澄清槽(5)中，循環(huán)使用。加壓蒸汽(16)的一部分進入蒸汽閃蒸器(13)的噴射頭，使蒸汽閃蒸器(13)中的壓力突然減小，其中的半貧液(19)釋放出二氧化碳，釋放出的二氧化碳與蒸汽混和，從中部進入減壓加熱再生塔(12)，加熱半貧液(19)；另一部分加壓蒸汽(16)從減壓加熱再生塔(12)底部進入，加熱塔中的貧液(20)。
實施方案二如圖2所示，圖2適用于第二種流程，是加壓吸收，減壓再生流程，其中氣體(14)從底端進入凈化塔(1)與貧液(20)逆流接觸，吸收氣體(14)中的硫、氰化氫和部分二氧化碳，氣體(14)變成凈化氣體(15)，從凈化塔(1)的頂端出來。吸收了氣體(14)中的硫、氰化氫和部分二氧化碳的貧液(20)轉變成富液(18)，從凈化塔(1)的底部出來，將壓力能轉移給渦輪式脫硫泵(27)，進入噴射吸收再生槽(28)，噴射吸收空氣(21)；富液(18)與空氣(21)在噴射吸收再生槽(28)中混合；富液(18)在空氣(21)的氧化和減壓下再生，釋放出二氧化碳和含硫的副產(chǎn)物(26)，釋放的二氧化碳和空氣(21)混合形成放空氣(22)，排出系統(tǒng)，同時，富液(18)轉變成貧液(20)；貧液(20)和從催化劑添加槽(9)中來的催化劑或新鮮溶液混合，由渦輪式脫硫泵(27)從頂端輸送到凈化塔(1)中。當經(jīng)噴射吸收再生槽(28)再生后的貧液(20)中的氰根離子的含量高于0.001摩爾/升時，取出部分貧液(20)，注入堿再生槽(8)中，并加入氫氧化鈉溶液(23)，使之反應，反應后分成含鐵離子的懸浮液層(25)和含氰化鈉清液層(24)，含鐵離子的懸浮液層(25)和主流貧液(20)混合，循環(huán)使用；回收含氰化鈉清液層(24)取出其中的氰化鈉。
實施方案三如圖3所示，圖3適用于第三種流程，是常壓吸收，常壓常溫再生流程，其中氣體(14)從底端進入凈化塔(1)與頂端來的貧液(20)逆流接觸，其中的硫、氰化氫和部分二氧化碳轉入貧液(20)中，此時，氣體(14)變成凈化氣體(15)，貧液(20)變成富液(18)；富液(18)進入噴射吸收再生槽(28)，并自吸空氣(21)，自吸的空氣(21)與富液(18)在噴射吸收再生槽(28)中混和，富液(18)被空氣(21)氧化再生成貧液(20)，富液(18)中的硫被氧化成單質硫形成含硫的副產(chǎn)物(26)排出噴射吸收再生槽(28)；吸收的空氣(21)和富液(18)釋放的二氧化碳混合形成放空氣(22)被排放；貧液(20)和從催化劑添加槽(9)中來的催化劑混合，由貧液泵(4)從頂端送入凈化塔(1)。當從噴射吸收再生槽(28)中流出的貧液(20)中的的氰根離子的含量高于0.001摩爾/升時，取出部分貧液(20)，注入堿再生槽(8)中，并加入氫氧化鈉溶液(23)，使之反應，反應后分成含鐵離子的懸浮液層(25)和含氰化鈉清液層(24)，含鐵離子的懸浮液層(25)和主流貧液(20)混合，循環(huán)使用；回收含氰化鈉清液層(24)取出其中的氰化鈉。
權利要求
1．一種鐵—堿溶液催化法氣體脫碳脫硫脫氰技術，其特征在于用鐵堿溶液，脫除氣體中的有機硫和無機硫、氰化氫和二氧化碳，鐵堿溶液在對苯二酚與鐵的離子的共同催化下，用空氣氧化再生時，副產(chǎn)硫磺，并釋放出二氧化碳，鐵堿溶液進一步用氫氧化鈉處理時，副產(chǎn)氰化鈉，再生鐵堿溶液循環(huán)使用。
2．如權利要求1所述的鐵—堿溶液催化法氣體脫碳脫硫脫氰技術，其特征在于氣體的組成范圍為20％≤二氧化碳(體積含量)＜100％．總硫(體積含量)≤0.07％；氰化氫(體積含量)≤0.004％時，采用加壓吸收，減壓和加熱再生流程，吸收壓力為1.0～5.0MPa(表壓)，吸收溫度為30～90℃；再生壓力為0.05～0.3MPa(絕對壓力)，再生溫度為90～130℃；使用鐵化合物、碳酸鈉、對苯二酚和蒸餾水配制的鐵堿溶液，其組成為總鈉離子濃度≤6.0mol/L，總鐵離子濃度≤0.5mol/L，對苯二酚濃度≤0.15mol/L，3≤pH≤11.5。
3．如權利要求2所述的鐵—堿溶液催化法氣體脫碳脫硫脫氰技術，其特征在于氣體(14)從凈化塔(1)底部進入，依次和半貧液(19)及貧液(20)逆流接觸；氣體(14)中的硫、二氧化碳和氰化氫被半貧液(19)和貧液(20)吸收，氣體(14)轉變成凈化氣體(15)從凈化塔(1)頂部出。吸收了硫、二氧化碳和氰化氫的半貧液(19)和貧液(20)在凈化塔(1)底部混合，轉變成富液(18)；富液(18)從凈化塔(1)底噴出，驅動半貧液泵(2)，將壓力能傳給半貧液泵(2)；釋放了能量的富液(18)進入半貧液換熱器(10)，和半貧液(19)進行熱交換，使半貧液(19)溫度降低，富液(18)的溫度上升；吸收了熱量的富液(18)又進入貧液換熱器(11)和貧液(20)進行熱交換，降低貧液(20)的溫度，同時，使富液(18)的溫度進一步升高；從貧液換熱器(11)出來的富液(18)從頂部進入減壓加熱再生塔(12)，在塔中進行減壓加熱再生，釋放出再生二氧化碳氣體(17)，富液(18)變成半貧液(19)，一部分半貧液(19)從減壓加熱再生塔(12)的中部引出，進入蒸汽閃蒸器(13)進行減壓閃蒸再生，然后注入半貧液澄清槽(3)進行澄清分離，分離出含硫的副產(chǎn)物(26)，回收含硫的副產(chǎn)物(26)可以制備硫磺等，經(jīng)半貧液澄清槽(3)澄清的半貧液(19)由半貧液泵(2)輸送至半貧液換熱器(10)和富液(18)進行熱交換，被降低了溫度，降低了溫度的半貧液(19)從中部進入凈化塔(1)。另一部分半貧液(19)繼續(xù)流入減壓加熱再生塔(12)的底部，進行進一步的加熱再生，變成貧液(20)，從減壓加熱再生塔(12)的底端流出，進入貧液換熱器(11)，進行熱交換，溫度被降低，降低了溫度的貧液(20)進入空氣再生槽(6)，空氣泵(7)將空氣(21)鼓入空氣再生槽(6)中，和貧液(20)混和，在空氣再生槽(6)中，貧液(20)中的硫離子等被催化氧化成單質硫，形成含硫的副產(chǎn)物(26)被除去；空氣(21)變成放空氣(22)釋放到外界；經(jīng)過空氣再生的貧液(20)在貧液澄清槽(5)中進行澄清，分離出其中的含硫的副產(chǎn)物(26)，澄清的貧液(20)和催化劑添加槽(9)中來的催化劑或新鮮溶液會合，并混和，一起被貧液泵(4)從頂端輸送到凈化塔(1)中。當經(jīng)過空氣再生的貧液(20)中的氰根離子含量高于0.001摩爾/升時，取出部分貧液(20)，放入堿再生槽(8)中，向其中加入氫氧化鈉溶液(23)，反應后分成含氰化鈉清液層(24)和含鐵離子的懸浮液層(25)，含鐵離子的懸浮液層(25)注入貧液澄清槽(5)中和貧液(20)混合，排放含氰化鈉清液層(24)并回收其中的氰化鈉。當從貧液換熱器(11)出來的貧液(20)中的氰根離子和硫離子的含量都低于0.001摩爾/升時，貧液(20)沒有必要進行空氣再生和氫氧化鈉再生，此時，貧液(20)直接進入貧液澄清槽(5)中，循環(huán)使用。加壓蒸汽(16)的一部分進入蒸汽閃蒸器(13)的噴射頭，使蒸汽閃蒸器(13)中的壓力突然減小，其中的半貧液(19)釋放出二氧化碳，釋放出的二氧化碳與蒸汽混和，從中部進入減壓加熱再生塔(12)，加熱半貧液(19)；另一部分加壓蒸汽(16)從減壓加熱再生塔(12)底部進入，加熱塔中的貧液(20)。
4．如權利要求1所述的鐵—堿溶液催化法氣體脫碳脫硫脫氰技術，其特征在于氣體的組成范圍為10％≤二氧化碳(體積含量)≤20％；總硫(體積含量)≤0.1％；氰化氫(體積含量)≤0.04％時，采用加壓吸收，減壓再生流程，吸收壓力為0.3～2.0MPa(表壓)，吸收溫度為30～60℃；再生時將再生壓力降至常壓，再生溫度為35～120℃；使用鐵化合物、碳酸鈉、對苯二酚和蒸餾水配制的鐵堿溶液，組成為總鈉離子濃度≤2.5mol/L，總鐵離子濃度≤1.0mol/L，對苯二酚濃度≤0.25mol/L，3≤pH≤12。
5．如權利要求4所述的鐵—堿溶液催化法氣體脫碳脫硫脫氰技術，其特征在于氣體(14)從底端進入凈化塔(1)與貧液(20)逆流接觸，吸收氣體(14)中的硫、氰化氫和部分二氧化碳，氣體(14)變成凈化氣體(15)，從凈化塔(1)的頂端出來。吸收了氣體(14)中的硫、氰化氫和部分二氧化碳的貧液(20)轉變成富液(18)，從凈化塔(1)的底部出來，將壓力能轉移給渦輪式脫硫泵(27)，進入噴射吸收再生槽(28)，噴射吸收空氣(21)；富液(18)與空氣(21)在噴射吸收再生槽(28)中混合；富液(18)在空氣(21)的氧化和減壓下再生，釋放出二氧化碳和含硫的副產(chǎn)物(26)，釋放的二氧化碳和空氣(21)混合形成放空氣(22)，排出系統(tǒng)，同時，富液(18)轉變成貧液(20)；貧液(20)和從催化劑添加槽(9)中來的催化劑或新鮮溶液混合，由渦輪式脫硫泵(27)從頂端輸送到凈化塔(1)中。當經(jīng)噴射吸收再生槽(28)再生后的貧液(20)中的氰根離子的含量高于0.001摩爾/升時，取出部分貧液(20)，注入堿再生槽(8)中，并加入氫氧化鈉溶液(23)，使之反應，反應后分成含鐵離子的懸浮液層(25)和含氰化鈉清液層(24)，含鐵離子的懸浮液層(25)和和主流貧液(20)混合，循環(huán)使用；回收含氰化鈉清液層(24)，取出其中的氰化鈉。
6．如權利要求1所述的鐵—堿溶液催化法氣體脫碳脫硫脫氰技術，其特征在于氣體的組成范圍為二氧化碳(體積含量)≤10％；總硫(體積含量)≥0.1％；氰化氫(體積含量)≥0.04％時，采用常壓吸收，常壓常溫再生流程，吸收溫度為30～60℃，再生溫度為35～80℃；使用鐵化合物、碳酸鈉、對苯二酚和蒸餾水配制的鐵堿溶液，組成為總鈉離子濃度≤1.5 mol/L，總鐵離子濃度≤2.1mol/L，對苯二酚濃度≤0.25mol/L,4≤pH≤12。
7．如權利要求6所述的鐵—堿溶液催化法氣體脫碳脫硫脫氰技術，其特征在于氣體(14)從底端進入凈化塔(1)與頂端來的貧液(20)逆流接觸，其中的硫、氰化氫和部分二氧化碳轉入貧液(20)中，此時，氣體(14)變成凈化氣體(15)，貧液(20)變成富液(18)；富液(18)進入噴射吸收再生槽(28)，并自吸空氣(21)，自吸的空氣(21)與富液(18)在噴射吸收再生槽(28)中混和，富液(18)被空氣(21)氧化再生成貧液(20)，富液(18)中的硫被氧化成單質硫形成含硫的副產(chǎn)物(26)排出噴射吸收再生槽(28)；吸收的空氣(21)和富液(18)釋放的二氧化碳混合形成放空氣(22)被排放；貧液(20)和從催化劑添加槽(9)中來的催化劑混合，由貧液泵(4)從頂端送入凈化塔(1)。當從噴射吸收再生槽(28)中流出的貧液(20)中的的氰根離子的含量高于0.001摩爾/升時，取出部分貧液(20)，注入堿再生槽(8)中，并加入氫氧化鈉溶液(23)，使之反應，反應后分成含鐵離子的懸浮液層(25)和含氰化鈉清液層(24)，含鐵離子的懸浮液層(25)和主流貧液(20)混合，循環(huán)使用；回收含氰化鈉清液層(24)，取出其中的氰化鈉。
8．如權利要求1或2或4或6所述的鐵—堿溶液催化法氣體脫碳脫硫脫氰技術，其特征在于配制所用的碳酸鈉可以用碳酸鉀、或磷酸鈉、或磷酸鉀、或硼酸鈉、或硼酸鉀、或砷酸鈉、或砷酸鉀、或醇胺類代替。
9．如權利要求1或2或4或6所述的鐵—堿溶液催化法氣體脫碳脫硫脫氰技術，其特征在于配制所用的對苯二酚可以用單寧(即栲膠)代替。
10．如權利要求1或2或4或6所述的鐵—堿溶液催化法氣體脫碳脫硫脫氰技術，其特征在于配制所用的鐵化合物可以是無機鐵化合物，也可以是有機鐵化合物。
全文摘要
一種鐵—堿溶液催化法氣體脫碳脫硫脫氰技術，用含鐵離子的堿性鹽的水溶液，脫除氣體中的硫、氰化氫和二氧化碳，溶液在減壓再生時，副產(chǎn)高純度的二氧化碳，繼續(xù)在對苯二酚與鐵的離子的共同催化下，用空氣氧化再生時，副產(chǎn)硫磺，進一步用氫氧化鈉處理時，副產(chǎn)氰化鈉，溶液循環(huán)使用。經(jīng)本方法處理后氣體中硫和二氧化碳含量分別可以降至1.0×10
文檔編號B01D53/46GK1227135SQ9910059
公開日1999年9月1日 申請日期1999年2月5日 優(yōu)先權日1999年2月5日
發(fā)明者魏雄輝, 鄒美華, 魏鳳輝 申請人:魏雄輝