專利名稱：加壓鐵-堿溶液脫碳脫硫的制作方法
技術領域：
本發明是用含氫氧化亞鐵和氫氧化鐵的堿性鹽的水溶液(以下簡稱脫碳脫硫液)，在壓力為12-40atm，溫度為60-90℃下，吸收變換氣(合成氨工業中，從變換工序送來的氣體稱變換氣，它是由原料氣經一級脫硫，然后再經變換催化劑催化，其中的CO和水蒸汽反應生成CO2和H2)中的CO2和硫(包括無機硫和有機硫)；該溶液在常壓，加熱時再生，弛放出較純的CO2氣體，同時產生一些含硫化合物溶膠。
歷年來各類工業原料氣液相脫碳脫硫方法很多，其中比較經典的有醇胺類(一乙醇胺、二乙醇胺等)、堿性鹽(包括碳酸鈉、碳酸鉀、磷酸鈉、磷酸鉀、硼酸鈉、硼酸鉀、砷酸鈉、砷酸鉀等)的水溶液類等方法([美]F.C.里森費爾德(Riesenfeld)，A.L.科耳(Kohl)，氣體凈化，加爾福出版社(Gulf PublishingCompany，1979)。這些方法的主要缺點是成本高，溶液損失嚴重，脫碳和脫硫限度值(氣體經脫碳和脫硫后，氣體中CO2和硫含量所能達到的最小值)高，腐蝕嚴重。近期的半水煤氣脫硫脫氧新方法(魏雄輝，中國專利，申請號92112970·X，公開號CN1087110A，1994)是向脫碳液中加入亞鐵鹽的“醋酸-氨”的緩沖水溶液，使之具有脫碳能力的同時，又具有脫硫能力，同時還需向此溶液中加入“澄清劑”調節它的陰離子濃度；其優點是脫硫效果較好，但由于引入的各種穩定性陰離子量及種類較多，導致脫碳液組成紊亂，引起設備部分堵塞現象。
本發明的目的是使脫碳脫硫液具有脫碳和脫硫雙重任務，降低脫碳和脫硫的限度值，簡化合成氨生產流程，減緩設備腐蝕速度；克服半水煤氣脫硫脫氧新方法所導致的脫碳液組成紊亂，設備堵塞現象。
本發明是用含氫氧化亞鐵和氫氧化鐵的堿性鹽(包括碳酸鈉、碳酸鉀、磷酸鈉、磷酸鉀、硼酸鈉、硼酸鉀、砷酸鈉、砷酸鉀和有機醇胺類)的水溶液，在壓力為12-40atm，溫度為60-90℃，脫除變換氣中的CO2和硫；脫碳脫硫液在常壓，溫度為90-120℃時再生，弛放出較純的CO2氣體。由于這些方法的基本原理相同，所以這里以加壓鐵—碳酸鈉水溶液脫碳脫硫為例來闡述本發明的基本原理；本脫碳脫硫液吸收變換氣中的CO2、無機硫和有機硫(包括COS，CS2、R-SH硫醇、 )的方程式如下
吸收了CO2和硫的脫碳脫硫液在常壓、90-120℃時再生，其再生方程式如下
由于本發明的脫碳脫硫液是采用Fe2+和Fe3+離子作為脫硫主要成分，因而生成的有機硫和Fe2+或Fe3+的絡合物及FeS和Fe2S3的溶度積常數遠遠小于NaHS的溶度積常數，因此，溶液中的HS-和S2-離子濃度非常小，幾乎為零，所以再生時無氣態H2S和有機硫產生，硫主要以含硫化合物溶膠形式析出，而達到分離。
在本方法中，由于Fe(OH)2和Fe(OH)3的加入，增強了脫碳脫硫液的堿性，因而其脫碳限度值和脫硫限度值低于相應的醇胺類和堿性鹽的水溶液類等方法的脫碳和脫硫限度值；其吸收的硫生成了含硫化合物溶膠，在再生時不放出氣態H2S和有機硫，因而其再生獲得的CO2氣體純度比醇胺類和堿性鹽的水溶液類等方法的脫碳再生獲得的CO2氣體的純度要高；由于本脫碳脫硫液中含有Fe2+和Fe3+離子體系，該體系與腐蝕性組分結合的速度很快，從而降低了腐蝕性組分對設備的腐蝕速度。本方法與半水煤氣脫硫脫氧新方法相比，由于它吸收的硫生成了含硫化合物溶膠形式，懸浮于湍動的脫碳脫硫液中，不會沉積，而是富積在澄清槽的上層，很容易分離，不會引起設備堵塞現象；再者它沒有加入“澄清劑”，因而不會象半水煤氣脫硫脫氧新方法一樣，導致溶液組成紊亂現象，同時，還降低了產品成本。再由于本方法具有脫碳和脫硫的雙重能力，并脫碳和脫硫限度值很小，所以采用該法以后，可以摒棄現有流程中的干法脫硫，簡化了合成氨生產流程。本方法也適用于非合成氨廠變換氣的其它類含CO2硫的氣體的脫碳和脫硫。
下面結合
圖1來描述本發明的施實方案。圖1是本方法的施實示意圖，圖1中(1)脫碳脫硫塔，(2)再生塔，(3)蒸汽閃蒸器，(4A)、(4B)澄清槽，(5)半貧液泵，(6)貧液泵，(7)變換氣，(8)脫碳脫硫氣，(9)再生CO2氣體，(10)富液，(11)半貧液，(12)貧液，(13)蒸氣，(14)含硫化合物溶膠，圖1中的箭頭表示氣體或液相或含硫化合物溶膠的走向。圖1中所示的意義是變換氣(7)從底部進入脫碳脫硫塔(1)與半貧液(11)和貧液(12)逆流接觸，變成脫碳脫硫氣(8)從頂部流出；半貧液(11)和貧液(12)吸收變換氣中的CO2和硫后變成富液(10)從脫碳脫硫塔(1)底部流出，直接從頂部進入再生塔(2)內再生，其中大部分再生不徹底的脫碳脫硫液從再生塔(2)中部取出，流入澄清槽(4A)稱作半貧液(11)，由半貧液泵(5)加壓從中部進入脫碳脫硫塔(1)內；另一部分脫碳脫硫液溢流進入再生塔(2)的底端，繼續再生，從塔底部取出，送入蒸汽閃蒸器(3)內，進一步再生成貧液(12)貯存于澄清槽(4B)中，然后由貧液泵(6)加壓從頂部送入脫碳脫硫塔(1)內；蒸氣進入蒸汽閃蒸器(3)的噴咀內使蒸汽閃蒸器(3)內產生負壓，弛放出的CO2氣體和蒸汽混合，從底部進入再生塔(2)內，加熱脫碳脫硫液，使之再生，再生出的CO2氣體從再生塔(2)頂部流出；析出的含硫化合物溶膠(14)富積在澄清槽(4A)、(4B)上層，然后從上端取出(注富液、半貧液、貧液是脫碳脫硫液的三個不同狀態或階段)。
權利要求
1.一種用含氫氧化亞鐵和氫氧化鐵的堿性鹽的水溶液脫除合成氨廠變換氣中的CO2、無機硫和有機硫的方法。
2.權利要求1中所指的堿性鹽是指碳酸鈉、碳酸鉀、磷酸鈉、磷酸鉀、硼酸鈉、硼酸鉀、砷酸鈉、砷酸鉀和醇胺類。
3.權利要求1中所指的堿性鹽的水溶液中可以只含Fe2+離子或者只含Fe3+離子。
4.按權利要求1～3中所規定的溶液也可用于脫除非變換氣的其它類型的氣體中的CO2或無機硫和有機硫。
全文摘要
本發明是用含氫氧化亞鐵和氫氧化鐵的堿性鹽的水溶液加壓脫除變換氣中的CO
文檔編號C10K1/12GK1133817SQ9610119
公開日1996年10月23日 申請日期1996年2月17日 優先權日1996年2月17日
發明者魏雄輝 申請人:魏雄輝