用氢氧化钠溶液吸收硫化氢制取硫化钠工业技术

尚方毓

（南风化工集团钡业分公司，山西运城 044000）

用氢氧化钠溶液吸收硫化氢制取硫化钠工业技术

尚方毓

（南风化工集团钡业分公司，山西运城 044000）

摘 要：详细阐述了在氯化钡生产过程中，将产生的硫化氢用氢氧化钠溶液吸收并制取硫化钠的生产工艺，分别从技术和经济的角度讨论其可行性：用380～420 g/L氢氧化钠溶液在填料塔中吸收硫化氢，反应终点控制硫化钠质量浓度为330～350 g/L，硫化氢吸收率达95%～98%。该工艺不仅可有效保护环境，而且可为企业创造效益。

关键词：硫化钠；氢氧化钠；硫化氢；硫氢化钠

氯化钡是一种无色有光泽的单斜晶体，可用于制备各种钡盐及颜料，还可以用来作杀虫剂以及用于精制电解食盐水及防止陶瓷制品褪色等。目前，中国生产氯化钡普遍采用盐酸-硫化钡法。但该方法反应过程中会放出具有腐臭味的有毒性气体硫化氢，对环境和人类健康具有较大危害性，因此国家规定硫化氢最高允许浓度为150mg／m3［1］。

对于硫化氢的回收处理，目前中国通常采用比较成熟的克劳斯法及吸收氧化法，其中以回收硫磺为主要技术。由于克劳斯法制硫磺投资大、产出低、运行成本高，加上硫磺价格逐渐下降及下游企业开工不足，因此用克劳斯法回收硫磺已经无盈利空间，而采用氢氧化钠液体吸收硫化氢来制取硫化钠，企业还是有很大的利润空间。

1 技术方案分析

1．1 工艺流程简述

从氯化工序排放的硫化氢经过酸洗、水洗、气液分离等工序净化、除杂后，进入吸收工序，用氢氧化钠溶液吸收，尾气用喷射泵抽出放空。吸收达到终点经检验合格后进行蒸发浓缩，当硫化钠浓度达到60%（质量分数）后送入制片机，制成片状后包装入库。经过分析，产品质量满足GB 10500—2009《工业硫化钠》的要求，如表1所示。

表1 硫化钠技术指标 %

1．2 吸收工序分析与控制

氢氧化钠吸收硫化氢实际上是酸碱中和反应的过程，在生成强碱弱酸盐的同时伴随着氧化反应，方程式如下：

H2S+2NaOH→NaS+2H2O

NaS+2O2+H2O→Na2S2O3+2NaOH

根据相关的文献介绍［2］，当质量浓度为2 049.21mg/m3的H2S气体停留时间为10.2 s时，其吸收率为94.21%，因此反应速度非常快，该反应是典型的受扩散速度控制的反应。对于吸收过程采用填料塔就能达到98%～99%吸收率，可满足生产要求。

但是在吸收过程中，应注意控制反应的终点。因为中和反应首先生成硫化钠，随着氢氧化钠浓度逐步下降和硫化钠浓度逐步上升，当酸碱反应超过终点（或等当点）时，生成的硫化钠溶液就与硫化氢生成硫氢化钠。因此为了制取硫化钠，应控制氢氧化钠浓度小于1%（质量分数）作为反应终点。其工艺操作控制要点为：1）吸收塔塔内负压为2.6×103～6.6× 103Pa；2）氢氧化钠起始质量浓度为380～420 g/L；3）反应终点控制硫化钠质量浓度为330～350 g/L；4）在吸收过程中控制温度小于80℃。

1．3 蒸发工序分析与控制

硫化钠的蒸发设备为管壳式蒸发器 （如图1），主要由列管换热器、闪蒸室、循环泵和汽液分离器等构成。其工作原理为：当碱液从进料口到上视镜处时，停止进料，启动循环泵使碱液循环。碱液经过循环泵加压后以2～5m/s的速度通过加热管达到沸点，进入蒸发器内闪蒸，并在蒸发器内进行汽液分离。在蒸发过程中及时补充碱液到上视镜处，经过多次连续进料，直至碱液浓度达到要求时，从出料口排出［3］。其工艺操作控制要点为：1）蒸发器内负压为3.0×104～3.5×104Pa；2）控制蒸发液位要平稳，禁止液位上下剧烈波动，避免出现“炕管”现象。

图2 管壳式蒸发器示意图

1.4 制片工序分析与控制

目前，硫化碱行业普遍采用制片机将成品制成片状。由于从蒸发器出来的成品硫化钠温度在130～140℃，而其凝固点较低，因此必须冷却后才能送入制片机加工。其工艺操作控制要点为：1）控制制片机的速度，速度太快容易产生“湿料”，在包装时容易结块；2）控制制片刀与滚筒的距离，距离太近，制取的碱片容易成粉末，在包装过程中污染环境；3）制片过程中还要注意管道保温，防止碱液在管道中结垢。

2 经济方案分析

在处理1 t硫化氢过程中，需要消耗氢氧化钠（折100%）2.35 t，生成工业硫化钠（质量分数以60%计）成品3.83 t，如果回收率按98%计，则成品为3.75 t，表2列出生产过程的成本及产值。

表2 硫化氢吸收工艺生产成本及产品产值（以处理1 t硫化氢计）

由表2可知，处理1 t硫化氢产值为11 250－6 989＝4 261元。对于年处理3 000 t的硫化氢，可以产出工业硫化钠11 250 t，产值4 793.625万元，投资周期短，回报率高。

3 结论

通过对技术与经济分析，氯化钡生产过程产生的硫化氢用碱液吸收并制取工业硫化钠工艺是可行的。该工艺路线简单，运行稳定，操作方便，产品质量符合GB 10500—2009《工业硫化钠》要求。该工艺不仅能保护环境，而且为企业节能减排提供技术支持，具有良好的经济效益和社会效益。

参考文献：

［1］ GB16297—1996大气污染物综合排放标准［S］.

［2］ 赵玉明，王余高.碱吸收法回收废气中的环氧丙烷和硫化氢［J］.化工环保，1997，17（5）：309-311.

［3］ 尚方毓.硫化钠蒸发浓缩工艺的现状与展望［J］.无机盐工业，2006，38（7）：3-5.

联系方法：sfy111@sohu.com

中图分类号：TQ131.12

文献标识码：A

文章编号：1006-4990(2012)02-0042-02

收稿日期：2011-08-27

作者简介：尚方毓（1973— ），男，本科，工程师，主要从事硫酸钡、硫化钠的工艺设计、生产和研发工作。

Industrial technology of preparing sodium sulfide from absorption of hydrogen sulfidew ith sodium hydroxide solution

Shang Fangyu
（Nafine Chemical（Group）Co.，Ltd.，yuncheng 044000，China）

Abstract：An industrial technology of using sodium hydroxide solution to absorb hydrogen sulfide generated from barium chloride production to produce sodium sulfidewas introduced and its feasibility was discussed from technical and economic perspectives respectively：sodium hydroxide solution with 380～420 g/L absorbed hydrogen sulfide in the packed tower，the reaction was end whenmass concentration of sodium sulfidewas at330～350 g/L and the absorption rate ofhydrogen sulfide reached at95%～98%.Itnotonly protects the environment，butalso createsbenefits forenterprises.

Keywords：sodium sulfide；sodium hydroxide；hydrogen sulfide；sodium hydrosulfide