周　浩，　 錢　鈞，　 金玉山

（新陽科技集團有限公司，江蘇 常州 213000）

氫氧化鈉吸收硫化氫的工業(yè)技術討論

周浩， 錢鈞， 金玉山

（新陽科技集團有限公司，江蘇 常州 213000）

硫化氫作為目前酸雨形成的原因之一，其排放量正越來越多的受到國家的重視，為此工業(yè)生產中各種處理硫化氫的工藝應運而生。本文首先對鼓泡式與塔吸收式的吸收方法進行對比討論，同時在鼓泡式吸收的基礎上，通過實驗測定出氫氧化鈉吸收硫化氫以及硫化鈉吸收硫化氫的反應速率。

氫氧化鈉；硫化氫；鼓泡式吸收；塔式吸收

粗苯是煤在干餾過程中生產的副產品，其中含有苯、甲苯、混合二甲苯、有機硫、有機氮等重要的有機原料。工業(yè)分離前先要經過加氫，將其中的有機硫、有機氮加氫變成無機硫、無機氮。其中無機硫以硫化氫的形式存在，硫化氫有臭雞蛋氣味，對環(huán)境和人類健康具有重大危害，我國國家規(guī)定硫化氫最高允許濃度為150 mg/m3[1]。因此國內粗苯加氫行業(yè)要想長久發(fā)展，必然要將硫化氫處理好，否則行業(yè)難有大的遠期發(fā)展。

本文正是在此背景下，探討了氫氧化鈉吸收硫化氫制備硫氫化鈉的工藝，同時總結了工業(yè)生產中出現的問題，以及解決的辦法。同時對氫氧化鈉吸收硫化氫、硫化鈉吸收硫化氫的反應速率在工業(yè)生產的基礎上進行了工業(yè)研究。

1　工藝流程描述

1.1鼓泡式吸收法

鼓泡吸收罐的體積為8 m3，一次裝填量為30%的氫氧化鈉溶液3.5 t。整個裝置設置3個吸收釜，正常運行期間采用兩級吸收，另外一釜作為備用，當其中一臺吸收飽和后切除，將備用釜投用，始終實現兩級連續(xù)吸收。如圖1所示。

圖1　鼓泡式吸收法

圖2　塔式吸收法

1.2塔式吸收法

塔式吸收法的設計形式和流程見圖2，底部為吸收堿液儲罐，上部為吸收的填料塔，通過泵循環(huán)實現逆流吸收，當吸收飽和后，將吸收塔切除，更換新的吸收塔。

2　工藝流程對比

2.1塔式吸收法

塔式吸收法在吸收過程中容易出現堵塞現象，包括罐的液位計、泵的進出口管線，都極容易發(fā)生堵塞，尤其是在冬季或停車的過程中。主要原因有兩點：第一，硫化氫在與氫氧化鈉反應過程中首先生成硫化鈉，而硫化鈉在不同溫度下的溶解度較低，不同溫度下的溶解度如表1所示，硫化鈉在20℃的溶解度不足20g/L，因此一旦溫度控制不好極容易造成管線的堵塞，影響正常開車；第二，塔式吸收法底部為吸收液儲罐，從填料段吸收下來的吸收液進入儲罐，吸收過程對底部吸收液罐的影響較小，為硫化鈉晶體析出創(chuàng)造條件，因此極容易出現硫化鈉析出。

表1　硫化鈉在不同溫度下的溶解度（g/100g水）

2.2鼓泡吸收法

鼓泡式吸收法與塔式吸收法對比，節(jié)省了投資成本，且工藝流程較簡單。由于硫化氫尾氣直接進入吸收釜內鼓泡吸收，對吸收液的攪動較大，避開塔式吸收由于吸收液擾動較小造成的晶體析出現象。另外，同一個反應釜內因放熱所以反應釜內的溶液溫度較均一，且沒有死角，溫度升高，溶解度隨之增加。

塔式吸收由于填料對吸收液的分布作用，與硫化氫接觸的面積較大，因此吸收效果較好[1]，這點是鼓泡式吸收釜所不具備的優(yōu)點。由于條件有限，筆者無法有效的直接采集兩種吸收方式的數據進行對比，而只能創(chuàng)造條件對鼓泡式吸收法進行數據采集與分析。本文后續(xù)對吸收硫化氫的速率進行采樣分析研究。

3　吸收速率研究

3.1氫氧化鈉吸收速率實驗方法及過程

在鼓泡式吸收法的基礎上進行實驗研究，將兩個串聯的鼓泡吸收釜均裝填3.5 t為30%（wt）的氫氧化鈉溶液，吸收過程中每兩個小時取樣分析一次硫化鈉與硫氫化鈉的純度，并記錄取樣時間點的反應釜溫度，直至氫氧化鈉溶液完全變成飽和的硫氫化鈉溶液為止。實驗過程中用兩臺釜進行吸收，當第一釜分析合格后，將第一釜切除，同時將第二釜轉成第一釜，然后直至吸收飽和。

分析方法及硫氫化鈉指標參考國標GB23937-2009的方法及要求[2]。

表2　實驗結果

續(xù)表2

3.2實驗結果分析

從實驗結果看第一釜吸收飽和時間為26 h，其中從氫氧化鈉吸收飽和成為硫化鈉的時間是12 h，從硫化鈉吸收飽和成為硫氫化鈉時間為14 h；另外，第二釜從吸收開始至成為硫氫化鈉時間為41 h。

圖3　氫氧化鈉吸收過程曲線圖

從溫度曲線可見硫化氫與氫氧化鈉反應過程中溫度不斷升高，當達到86℃左右的時候，溫度曲線升高較為緩慢，且此點基本上處于硫化鈉向硫氫化鈉轉變的轉折點，隨后的溫度基本維持在90℃左右。

關于硫化鈉轉化成硫氫化鈉的過程中溫度沒有在升高，有兩個原因的推測：第一，硫化鈉與硫化氫吸收不放熱，或者放熱的量很少；第二，在相對應的吸收壓力下，此點的溫度已經達到沸點溫度。筆者更傾向于第一種解釋，雖然反應的壓力在0.08 MPa的條件下。

由于反應硫化氫的尾氣中硫化氫在150g/m3，其余均為C1、C2的烴化物，因此氣相中不凝氣的含量比較多，水蒸氣的分壓較低，否則的話容易將大量的水蒸發(fā)掉。

圖4　硫化鈉生成模擬曲線

圖5　硫氫化鈉生成模擬曲線

圖4是氫氧化鈉生成硫化鈉的曲線，經過模擬曲線方程為y＝0.154 29＋2.394 x；圖5為硫化鈉反應曲線，經過模擬曲線方程為y＝47.8－1.845 4 x。

4　結論

1）氫氧化鈉完全轉化為硫化鈉需要12 h，硫化鈉吸收飽和需要14 h，氫氧化鈉吸收硫化氫速率略快。

2）硫化鈉生成曲線和硫氫化鈉生成曲線為線性關系，也就是說，不隨氫氧化鈉或硫化鈉的質量濃度的改變而變小。

3）目前裝置是用兩級吸收，一級吸收飽和的時間是26 h，二級吸收飽和時間是41 h，說明硫化氫濃度高低是影響反應的主要原因。同時兩釜串聯吸收的時候，第二釜從氫氧化鈉完全變成硫化鈉的時候吸收的時間要27 h。

4）根據每釜氫氧化鈉3.5 t，質量濃度為30%計算，在吸收過程中，每小時吸收的硫化氫的量為34.3 kg/h，第二釜每小時吸收量為16.5 kg/h，在兩釜串聯的時候，吸收硫化氫量為50.8 kg/h。

5）從兩釜在同樣的質量，同樣的質量濃度情況下，每小時吸收的能力看，幾乎相差一倍，也進一步說明氫氧化鈉吸收硫化氫的反應速率，主要取決于硫化氫的濃度。

由于工業(yè)生產過程無法與實驗室精確性分析相比，因此筆者只能從有限的數據中需求突破，以期望找出硫化氫吸收的更好的解決辦法，為同行業(yè)從事相關專業(yè)的人員提供一些建議性的意見和實驗基礎，并將筆者所在單位遇到的實際性的問題進行分析和報道，希望對這個行業(yè)解決相關的溫度提供幫助。

另外關于氫氧化鈉吸收硫化氫的反應速率，筆者只做了一般的探討，對于硫化氫濃度變化對吸收速率的影響則沒有條件進行探討，相關文獻也做了報道[3]，也希望后續(xù)可以多看到相關的報道。

[1] 尚方毓. 用氫氧化鈉溶液吸收硫化氫制取硫化鈉工業(yè)技術[J]. 無機鹽工業(yè), 2012, 44(2): 42-43.

[2] 工業(yè)硫氫化鈉.gB23937-2009 中國標準書號[S]. 北京: 中國標準出版社, 2009.

[3] 趙玉明, 王余高. 堿吸收法回收廢氣中的環(huán)氧丙烷和硫化氫[J]. 環(huán)工環(huán)保, 1997, 17(5): 309-311.

Industrial Technology of Hydrogen Sulfide with Hydroxide Solution

ZHOU Hao,QIAN Jun,JIN Yu-shan
（New Solar Technologygroup Co., LTD, Changzhou 213000, China）

One of the reasons for the formation of hydrogen sulfide as acid rain, their emissions are increasingly subject to national attention. So variously of industrial production of hydrogen sulfide processing techniques have emerged. This article first compared bubbling absorption with tower absorption, while on the basis of bubbling absorption, by experimental measurements of sodium hydroxide and sodium sulfide absorption rate of hydrogen sulfide.

sodium hydroxide; hydrogen sulfide; bubbling absorption; tower absorption

TQ523.5

A

1009-220X(2016)02-0052-04 DOI: 10.16560/j.cnki.gzhx.20160201

2015-12-05

周 浩（1985～），男，江蘇宿遷人，碩士；主要從事粗苯加氫的生產和研究。

文章編號：1009-220X(2016)02-0056-04 DOI: 10.16560/j.cnki.gzhx.20160203