CN111467937A - 一种高效脱硫剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及脱硫技术领域，具体公开一种高效脱硫剂及其制备方法。所述高效脱硫剂包括以下重量份的组分：硝酸铁0.4‑1份、螯合剂2‑10份、硫化氢吸收剂10‑15份、硫代硫酸钠2‑5份、缓蚀剂1‑5份和水900‑1100份；所述螯合剂为亚氨基二琥珀酸或亚氨基二琥珀酸盐。本发明提供的高效脱硫剂具有对生态***无毒、无害，无二次污染，且稳定性好，常规操作下即可保持较高脱硫效率和较高的硫容，原料组成简单，脱硫成本低。

Description

一种高效脱硫剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及脱硫技术领域，尤其涉及一种高效脱硫剂及其制备方法。
背景技术
硫化氢是一种具有腐蚀性和刺激性的酸性有害气体，是伴随工业化生产而产生的一种工业废气。低浓度的硫化氢就会对大气环境和人体健康造成严重危害。天然气广泛地运用于化工行业和民用，其中含有硫化氢等杂质，硫化氢遇水形成弱酸，弱酸的存在会造成钢制等设备和管路的腐蚀。而且，如果将含有硫化氢的天然气作为民用燃料使用时，天然气燃烧后产生的排放废气中会含有硫化物。因此，对开采出的天然气首先需将其中的硫化氢脱除，以满足工厂生产和民用气的使用要求。
目前的脱硫工艺中，脱硫剂中的络合铁螯合剂主要为乙二胺四乙酸、二乙烯三胺五乙酸、1，2-环己烷二胺四乙酸、羟乙基三乙酸和氨三乙酸等。尽管此类螯合剂配位能力强，易与重金属形成螯合物而增加重金属溶解性，但此类螯合剂同时具有难以被降解处理的缺陷，易造成重金属在水中蓄积，污染水体，危害巨大。
现有的经过改进的脱硫剂虽然大多都提高了硫容量，但是脱硫剂的脱硫反应速率慢、脱硫效率低、硫容量依然不理想，且脱硫后进行脱硫剂的再生耗时长。若进行湿法脱硫时，还需要大量的脱硫液进行循环使用，且脱硫液存在稳定性差、副反应多、硫秏大的问题，大大增加脱硫成本。
发明内容
针对现有脱硫剂的脱硫效率低、稳定性差、副反应多，且脱硫后进行脱硫剂的再生耗时长、脱硫成本高、难以被生物降解造成环境污染的问题，本发明提供一种高效脱硫剂及其制备方法。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种高效脱硫剂，包括以下重量份的组分：
硝酸铁0.4-1份、螯合剂2-10份、硫化氢吸收剂10-15份、硫代硫酸钠2-5份、缓蚀剂1-5份和水900-1100份；
所述螯合剂为亚氨基二琥珀酸或亚氨基二琥珀酸盐。
相对于现有技术，本发明提供的高效脱硫剂具有对生态***无毒、无害、无二次污染，且稳定性好，常规操作下即可保持较高脱硫效率和较高的硫容，原料组成简单，脱硫成本低。
本发明中的螯合剂(亚氨基二琥珀酸和亚氨基二琥珀酸盐)具有较好的络合能力，其加入可以有效防止硝酸铁及该脱硫剂中其它组分在溶液中产生沉淀，可保证脱硫剂的溶液性能稳定。硝酸铁为廉价的工业品，可以降低该脱硫剂的原料成本，其作为可溶性铁盐加入本发明含亚氨基二琥珀酸或亚氨基二琥珀酸盐的脱硫剂中可显著增加脱硫剂的脱硫效率和硫容量。
传统的液体脱硫剂为了提高其在脱硫过程中的稳定性，通常会在脱硫剂中会加入高稳定性和强配位能力的络合铁螯合剂，这种螯合剂虽然提高了脱硫剂的稳定性，但是后期非常难以降解处理，容易造成重金属在水中蓄积，造成水体污染。本发明的脱硫剂中通过加入硝酸铁使之与亚氨基二琥珀酸或亚氨基二琥珀酸盐结合，可以促进上述螯合剂的生物降解，在生物质降解酶的作用下上述螯合剂的生物降解率可达到99％以上，避免了重金属在水中蓄积造成水体污染，使该脱硫剂对生态***无毒、无害，环境友好。
本发明的脱硫剂中通过硫化氢吸收剂与亚氨基二琥珀酸/亚氨基二琥珀酸盐的配合，可以避免螯合剂在脱硫过程中发生的氧化降解，提高脱硫剂中螯合剂的稳定性，保证螯合剂在脱硫运行过程中的氧化降解率低于1％，始终保证脱硫剂在运行过程中的稳定性和较高的脱硫效率。
优选的，包括以下重量份的组分：硝酸铁0.6-0.8份、螯合剂3-5份、硫化氢吸收剂11-13份、硫代硫酸钠2-4份、缓蚀剂2-3份和水950-1050份。
优选的，包括以下重量份的组分：硝酸铁0.7份、螯合剂4份、硫化氢吸收剂12份、硫代硫酸钠3份、缓蚀剂2.5份和水1000份。
上述优选的组分配比，可以进一步提高脱硫剂的脱硫率和已经稳定性。
优选的，所述亚氨基二琥珀酸盐为亚氨基二琥珀酸钠盐、亚氨基二琥珀酸钾盐、亚氨基二琥珀酸铁盐和亚氨基二琥珀酸铵盐中的一种。
优选的，所述硫化氢吸收剂为碳酸钠或氨水。
优选的，所述的缓蚀剂为钼酸钠。
优选钼酸钠作为缓蚀剂，可以有效避免脱硫剂对脱硫设备产生腐蚀。
本发明还提供所述高效脱硫剂的制备方法。该制备方法为：按重量配比，将硝酸铁加入水中搅拌溶解，再依次加入螯合剂、硫代硫酸钠、缓蚀剂和硫化氢吸收剂，溶解后，调节pH值至8-9，得到脱硫剂。
相对于现有技术，本发明提供的高效脱硫剂的制备方法操作简单、设备要求低、原料廉价易得，相比传统脱硫剂的制备方法，其原料成本和人工成本都显著降低。
优选的，用碳酸钠或氨水进行pH值调节。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种高效脱硫剂，包括以下重量份的组分：
硝酸铁0.4份、亚氨基二琥珀酸钠盐2份、碳酸钠10份、硫代硫酸钠2份、钼酸钠1份和水900份。
上述高效脱硫剂的制备方法为：
按重量配比，将硝酸铁加入水中搅拌溶解，再加入亚氨基二琥珀酸钠盐待完全溶解后，加入硫代硫酸钠和钼酸钠溶解后，加入碳酸钠，调节pH值至8，得到脱硫剂。
实施例2
一种高效脱硫剂，包括以下重量份的组分：
硝酸铁0.7份、亚氨基二琥珀酸钠盐4份、氨水12份、硫代硫酸钠3份、钼酸钠2.5份和水1000份。
上述高效脱硫剂的制备方法为：
按重量配比，将硝酸铁加入水中搅拌溶解，再加入亚氨基二琥珀酸钠盐待完全溶解后，加入硫代硫酸钠和钼酸钠溶解后，加入氨水，调节pH值至9，得到脱硫剂。
实施例3
一种高效脱硫剂，包括以下重量份的组分：
硝酸铁1份、亚氨基二琥珀酸铵盐10份、碳酸钠15份、硫代硫酸钠5份、钼酸钠5份和水1100份。
上述高效脱硫剂的制备方法为：
按重量配比，将硝酸铁加入水中搅拌溶解，再加入亚氨基二琥珀酸铵盐待完全溶解后，加入硫代硫酸钠和钼酸钠溶解后，加入碳酸钠，调节pH值至8，得到脱硫剂。
实施例4
一种高效脱硫剂，包括以下重量份的组分：
硝酸铁0.6份、亚氨基二琥珀酸3份、碳酸钠11份、硫代硫酸钠2份、钼酸钠2份和水950份。
上述高效脱硫剂的制备方法为：
按重量配比，将硝酸铁加入水中搅拌溶解，再加入亚氨基二琥珀酸待完全溶解后，加入硫代硫酸钠和钼酸钠溶解后，加入碳酸钠，调节pH值至8，得到脱硫剂。
实施例5
一种高效脱硫剂，包括以下重量份的组分：
硝酸铁0.7份、亚氨基二琥珀酸铁盐4份、氨水12份、硫代硫酸钠3份、钼酸钠2.5份和水1000份。
上述高效脱硫剂的制备方法为：
按重量配比，将硝酸铁加入水中搅拌溶解，再加入亚氨基二琥珀酸铁盐待完全溶解后，加入硫代硫酸钠和钼酸钠溶解后，加入氨水，调节pH值至9，得到脱硫剂。
实施例6
一种高效脱硫剂，包括以下重量份的组分：
硝酸铁0.8份、亚氨基二琥珀酸钾盐5份、碳酸钠13份、硫代硫酸钠4份、钼酸钠3份和水1050份。
上述高效脱硫剂的制备方法为：
按重量配比，将硝酸铁加入水中搅拌溶解，再加入亚氨基二琥珀酸钾盐待完全溶解后，加入硫代硫酸钠和钼酸钠溶解后，加入碳酸钠，调节pH值至8，得到脱硫剂。
对比例1
用等量的磺基水杨酸钠代替实施例1中的亚氨基二琥珀酸钠，其它组分和制备方法与实施例1相同，得到脱硫剂。
对比例2
用等量的硫酸铁替实施例1中的硝酸铁，其它组分和制备方法与实施例1相同，得到脱硫剂。
对比例3
用等量苯磺酸钠代替实施例1中的硫代硫酸钠，其它组分和制备方法与实施例1相同，得到脱硫剂。
将实施例1-6和对比例1-3得到的脱硫剂置于脱硫装置中，对焦炉煤气进行脱硫处理，处理工艺条件为：
焦炉煤气流量：100L/h；
脱硫剂流量：2L/h；
空气曝气流量：40L/h；
温度：20℃。
脱硫处理72h后，对脱硫效果和脱硫剂硫容进行检测，检测结果如表1所示：
表1脱硫效率和硫容
Figure BDA0002453614530000061
实施例1-6得到的脱硫剂在脱硫装置中运行72h后脱硫效率都在99.6％以上，说明本发明的脱硫剂脱硫效率高，可使焦炉煤气达到净化标准。且运行72h后脱硫剂中无沉淀产生，稳定性极好。经检测本发明的脱硫剂的硫容最高可达到2.41g/L，具有良好的使用性能。
对脱硫剂中的螯合剂的降解率进行检测，检测结果如表2所示：
表2螯合剂的氧化降解率
Figure BDA0002453614530000071
其中，螯合剂的氧化降解率为＝(初始脱硫剂中螯合剂的浓度-72h后脱硫剂中螯合剂的浓度)/初始脱硫剂中螯合剂的浓度。
实施例1-6中的脱硫剂在脱硫装置中运行72小时，脱硫剂中的螯合剂的降解率较低，表明本发明的脱硫剂中螯合剂的氧化降解率较低，使用过程中稳定性较好。
对脱硫剂中的铁消耗率进行检测，检测结果如表3所示：
表3铁消耗率
Figure BDA0002453614530000072
Figure BDA0002453614530000081
铁消耗率＝(初始脱硫剂中总铁浓度-72h后脱硫剂中总铁浓度)/初始脱硫剂中总铁浓度。
实施例1-6中的脱硫剂在脱硫装置中运行72小时，脱硫剂中的铁消耗率较低，表明本发明的脱硫剂对铁的络合能力强。
对脱硫剂中的螯合剂的生物降解效率进行检测，检测方法为：向脱硫剂中加入0.5wt％的生物质降解酶，35℃处理24h，检测结果如表4所示：
表4螯合剂的生物降解效率
Figure BDA0002453614530000082
螯合剂的生物降解率为＝(初始脱硫剂中螯合剂的浓度-生物质降解酶处理后脱硫剂中螯合剂的浓度)/初始脱硫剂中螯合剂的浓度。
实施例1-6中的脱硫剂在进行生物质降解酶处理后，脱硫剂中的螯合剂的降解率达到99％以上，表明本发明的脱硫剂中螯合剂的生物降解率好，不会对环境造成二次污染。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高效脱硫剂，其特征在于：包括以下重量份的组分：
硝酸铁0.4-1份、螯合剂2-10份、硫化氢吸收剂10-15份、硫代硫酸钠2-5份、缓蚀剂1-5份和水900-1100份；
所述螯合剂为亚氨基二琥珀酸或亚氨基二琥珀酸盐。
2.如权利要求1所述的高效脱硫剂，其特征在于：包括以下重量份的组分：硝酸铁0.6-0.8份、螯合剂3-5份、硫化氢吸收剂11-13份、硫代硫酸钠2-4份、缓蚀剂2-3份和水950-1050份。
3.如权利要求1所述的高效脱硫剂，其特征在于：包括以下重量份的组分：硝酸铁0.7份、螯合剂4份、硫化氢吸收剂12份、硫代硫酸钠3份、缓蚀剂2.5份和水1000份。
4.如权利要求1-3任一项所述的高效脱硫剂，其特征在于：所述亚氨基二琥珀酸盐为亚氨基二琥珀酸钠盐、亚氨基二琥珀酸钾盐、亚氨基二琥珀酸铁盐和亚氨基二琥珀酸铵盐中的一种。
5.如权利要求1-3任一项所述的高效脱硫剂，其特征在于：所述硫化氢吸收剂为碳酸钠或氨水。
6.如权利要求1-3任一项所述的高效脱硫剂，其特征在于：所述缓蚀剂为钼酸钠。
7.权利要求1-6任一项所述的高效脱硫剂的制备方法，其特征在于：按重量配比，将硝酸铁加入水中搅拌溶解，再依次加入螯合剂、硫代硫酸钠、缓蚀剂和硫化氢吸收剂，溶解后，调节pH值至8-9，得到脱硫剂。
8.如权利要求7所述的高效脱硫剂的制备方法，其特征在于：用碳酸钠或氨水进行pH值调节。
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