氢氧化钠吸收硫化氢的工业技术讨论

周　浩，　 钱　钧，　 金玉山

（新阳科技集团有限公司，江苏 常州 213000）

氢氧化钠吸收硫化氢的工业技术讨论

周浩， 钱钧， 金玉山

（新阳科技集团有限公司，江苏 常州 213000）

硫化氢作为目前酸雨形成的原因之一，其排放量正越来越多的受到国家的重视，为此工业生产中各种处理硫化氢的工艺应运而生。本文首先对鼓泡式与塔吸收式的吸收方法进行对比讨论，同时在鼓泡式吸收的基础上，通过实验测定出氢氧化钠吸收硫化氢以及硫化钠吸收硫化氢的反应速率。

氢氧化钠；硫化氢；鼓泡式吸收；塔式吸收

粗苯是煤在干馏过程中生产的副产品，其中含有苯、甲苯、混合二甲苯、有机硫、有机氮等重要的有机原料。工业分离前先要经过加氢，将其中的有机硫、有机氮加氢变成无机硫、无机氮。其中无机硫以硫化氢的形式存在，硫化氢有臭鸡蛋气味，对环境和人类健康具有重大危害，我国国家规定硫化氢最高允许浓度为150 mg/m³[1]。因此国内粗苯加氢行业要想长久发展，必然要将硫化氢处理好，否则行业难有大的远期发展。

本文正是在此背景下，探讨了氢氧化钠吸收硫化氢制备硫氢化钠的工艺，同时总结了工业生产中出现的问题，以及解决的办法。同时对氢氧化钠吸收硫化氢、硫化钠吸收硫化氢的反应速率在工业生产的基础上进行了工业研究。

1　工艺流程描述

1.1鼓泡式吸收法

鼓泡吸收罐的体积为8 m³，一次装填量为30%的氢氧化钠溶液3.5 t。整个装置设置3个吸收釜，正常运行期间采用两级吸收，另外一釜作为备用，当其中一台吸收饱和后切除，将备用釜投用，始终实现两级连续吸收。如图1所示。

图1　鼓泡式吸收法

图2　塔式吸收法

1.2塔式吸收法

塔式吸收法的设计形式和流程见图2，底部为吸收碱液储罐，上部为吸收的填料塔，通过泵循环实现逆流吸收，当吸收饱和后，将吸收塔切除，更换新的吸收塔。

2　工艺流程对比

2.1塔式吸收法

塔式吸收法在吸收过程中容易出现堵塞现象，包括罐的液位计、泵的进出口管线，都极容易发生堵塞，尤其是在冬季或停车的过程中。主要原因有两点：第一，硫化氢在与氢氧化钠反应过程中首先生成硫化钠，而硫化钠在不同温度下的溶解度较低，不同温度下的溶解度如表1所示，硫化钠在20℃的溶解度不足20g/L，因此一旦温度控制不好极容易造成管线的堵塞，影响正常开车；第二，塔式吸收法底部为吸收液储罐，从填料段吸收下来的吸收液进入储罐，吸收过程对底部吸收液罐的影响较小，为硫化钠晶体析出创造条件，因此极容易出现硫化钠析出。

表1　硫化钠在不同温度下的溶解度（g/100g水）

2.2鼓泡吸收法

鼓泡式吸收法与塔式吸收法对比，节省了投资成本，且工艺流程较简单。由于硫化氢尾气直接进入吸收釜内鼓泡吸收，对吸收液的搅动较大，避开塔式吸收由于吸收液扰动较小造成的晶体析出现象。另外，同一个反应釜内因放热所以反应釜内的溶液温度较均一，且没有死角，温度升高，溶解度随之增加。

塔式吸收由于填料对吸收液的分布作用，与硫化氢接触的面积较大，因此吸收效果较好[1]，这点是鼓泡式吸收釜所不具备的优点。由于条件有限，笔者无法有效的直接采集两种吸收方式的数据进行对比，而只能创造条件对鼓泡式吸收法进行数据采集与分析。本文后续对吸收硫化氢的速率进行采样分析研究。

3　吸收速率研究

3.1氢氧化钠吸收速率实验方法及过程

在鼓泡式吸收法的基础上进行实验研究，将两个串联的鼓泡吸收釜均装填3.5 t为30%（wt）的氢氧化钠溶液，吸收过程中每两个小时取样分析一次硫化钠与硫氢化钠的纯度，并记录取样时间点的反应釜温度，直至氢氧化钠溶液完全变成饱和的硫氢化钠溶液为止。实验过程中用两台釜进行吸收，当第一釜分析合格后，将第一釜切除，同时将第二釜转成第一釜，然后直至吸收饱和。

分析方法及硫氢化钠指标参考国标GB23937-2009的方法及要求[2]。

表2　实验结果

续表2

3.2实验结果分析

从实验结果看第一釜吸收饱和时间为26 h，其中从氢氧化钠吸收饱和成为硫化钠的时间是12 h，从硫化钠吸收饱和成为硫氢化钠时间为14 h；另外，第二釜从吸收开始至成为硫氢化钠时间为41 h。

图3　氢氧化钠吸收过程曲线图

从温度曲线可见硫化氢与氢氧化钠反应过程中温度不断升高，当达到86℃左右的时候，温度曲线升高较为缓慢，且此点基本上处于硫化钠向硫氢化钠转变的转折点，随后的温度基本维持在90℃左右。

关于硫化钠转化成硫氢化钠的过程中温度没有在升高，有两个原因的推测：第一，硫化钠与硫化氢吸收不放热，或者放热的量很少；第二，在相对应的吸收压力下，此点的温度已经达到沸点温度。笔者更倾向于第一种解释，虽然反应的压力在0.08 MPa的条件下。

由于反应硫化氢的尾气中硫化氢在150g/m³，其余均为C1、C2的烃化物，因此气相中不凝气的含量比较多，水蒸气的分压较低，否则的话容易将大量的水蒸发掉。

图4　硫化钠生成模拟曲线

图5　硫氢化钠生成模拟曲线

图4是氢氧化钠生成硫化钠的曲线，经过模拟曲线方程为y＝0.154 29＋2.394 x；图5为硫化钠反应曲线，经过模拟曲线方程为y＝47.8－1.845 4 x。

4　结论

1）氢氧化钠完全转化为硫化钠需要12 h，硫化钠吸收饱和需要14 h，氢氧化钠吸收硫化氢速率略快。

2）硫化钠生成曲线和硫氢化钠生成曲线为线性关系，也就是说，不随氢氧化钠或硫化钠的质量浓度的改变而变小。

3）目前装置是用两级吸收，一级吸收饱和的时间是26 h，二级吸收饱和时间是41 h，说明硫化氢浓度高低是影响反应的主要原因。同时两釜串联吸收的时候，第二釜从氢氧化钠完全变成硫化钠的时候吸收的时间要27 h。

4）根据每釜氢氧化钠3.5 t，质量浓度为30%计算，在吸收过程中，每小时吸收的硫化氢的量为34.3 kg/h，第二釜每小时吸收量为16.5 kg/h，在两釜串联的时候，吸收硫化氢量为50.8 kg/h。

5）从两釜在同样的质量，同样的质量浓度情况下，每小时吸收的能力看，几乎相差一倍，也进一步说明氢氧化钠吸收硫化氢的反应速率，主要取决于硫化氢的浓度。

由于工业生产过程无法与实验室精确性分析相比，因此笔者只能从有限的数据中需求突破，以期望找出硫化氢吸收的更好的解决办法，为同行业从事相关专业的人员提供一些建议性的意见和实验基础，并将笔者所在单位遇到的实际性的问题进行分析和报道，希望对这个行业解决相关的温度提供帮助。

另外关于氢氧化钠吸收硫化氢的反应速率，笔者只做了一般的探讨，对于硫化氢浓度变化对吸收速率的影响则没有条件进行探讨，相关文献也做了报道[3]，也希望后续可以多看到相关的报道。

[1] 尚方毓. 用氢氧化钠溶液吸收硫化氢制取硫化钠工业技术[J]. 无机盐工业, 2012, 44(2): 42-43.

[2] 工业硫氢化钠.gB23937-2009 中国标准书号[S]. 北京: 中国标准出版社, 2009.

[3] 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]. 环工环保, 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，江苏宿迁人，硕士；主要从事粗苯加氢的生产和研究。

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