低温甲醇洗工艺的硫化氢尾气处理新途径探讨

发表时间:2020/6/11   来源:《基层建设》2019年第36期   作者:张磊
[导读] 摘要:本文通过对低温甲醇洗中产生的硫化氢气体的合理利用,即做为原材料用于对二甲基亚砜的生产,并对这一方法进行了可行性研究,从而得出了硫化氢尾气处理的一种新的方式。
        南京诚志清洁能源有限公司  江苏南京  210000
        摘要:本文通过对低温甲醇洗中产生的硫化氢气体的合理利用,即做为原材料用于对二甲基亚砜的生产,并对这一方法进行了可行性研究,从而得出了硫化氢尾气处理的一种新的方式。
        关键词:低温甲醇洗;硫化氢;尾气处理;
        1前言
        1950年以后,低温甲醇洗工艺技术逐渐被应用于煤气净化领域,它的作用是可以实现对煤气中硫化氢气体和二氧化碳气体的去除。进而达到相应的使用标准。处理后的二氧化碳气体被排放到空气中,对于硫化氢气体一般采取克劳斯工艺对其处理净化并用于硫磺的生产,但经过低温甲醇洗去除的硫化氢气体浓度偏低。因此为了达到克劳斯装置的使用要求,进入克劳斯工艺进行处理之前,需要对硫化氢气体进行提纯,同时目前市场对于硫磺的生产和使用供应量大于需求量。由此看来,开发一种新的对低温甲醇洗工艺中产生的硫化氢尾气处理方式是非常有必要的。
        2二甲基亚砜的制造可行性分析
        2. 1 技术可行性
        二甲基亚砜首先进行硫化氢与甲醇的催化化学反应,然后针对二甲基硫醚采用二氧化氮进行氧化反应,最后通过蒸馏等工艺流程得到产品。其反应过程非常容易操控和调整、二甲基亚砜的生产率也较高,是可行的技术方向。
        随着人们的不断深入研究和技术的不断发展成熟,用硫化氢作为原料来生产二甲基亚砜的工艺方式已逐渐成熟。国外的美国,日本等国家已具有相当成熟的生产工艺并已投入二甲基亚砜的生产,我国国内也有化工企业成功的利用该技术生产出合格的二甲基亚砜。
        2. 2 DMSO 产品用途及市场前景预测
        二甲基亚砜是一种具有非常广泛用途的有机溶剂,同时具有很高的适应性和选择性,可被用于多种领域,拥有 “万能溶剂”的称号,在石油化工领域、医学领域、电气电子领域、农药化肥领域等多种方面。着社会的进步和经济的不断发展,二甲基亚砜在这些领域中的需求将会越来越大,也会更多地被应用到其他更多的新的领域中,具有非常好的市场前景。
        近年来随着二甲基亚砜被不断地应用于各种领域,目前国内国外对于二甲基亚砜需求量都大幅增加,我国每年的出口量也逐年增加,同时我国生产二甲基亚砜的质量也在不断提高,已经超过了美国、法国等国家,且价格低于国外厂家,通过调查2004年的数据,法国二甲基亚砜价格为1760美元/吨;美国二甲基亚砜价格为1880美元/吨;中国二甲基亚砜价格为1470美元/吨,产品价格低质量好具有强大的国际市场竞争力。
        2. 3 经济效益分析
        调查国内的相关生产企业,其中只有一家企业是采用硫化氢为原料生产二甲基亚砜,其余的企业都是采用比较传统的工艺即二硫化碳法来进行二甲基亚砜的生产。在同等条件下,因为硫化氢较二硫化碳来说价格便宜,所以采用以硫化氢为原料生产二甲基亚砜成本就较低,同时多数的低温甲醇洗企业都具有非常完备的配套公用设施建设和保障,所以在这一方面的支出成本也相应较低。
        3 二甲基亚砜制造原理及工艺方式
        3.1二甲基亚砜制造的生产原理
        以硫化氢为原料生产二甲基亚砜的方法过程主要分两步,首先是硫化氢和甲醇进行催化反应得到中间产物二甲基硫醚,然后对二甲基硫醚进行氧化,从而得到我们需要的二甲基亚砜。

即首先利用催化作用将甲醇与硫化氢生成二甲基硫醚,第二步是二甲基硫醚在二氧化氮和氧气催化作用下氧化反应生成二甲基亚砜,其反应式如下: H2S+2CH3OH=(CH3)2S+2H2O
        2(CH3)2S+O2=2(CH3)2SO
        3.2二甲基亚砜制造的工艺流程
        低温甲醇洗处理工艺得到的硫化氢气体浓度相对较低,一般为40%左右,经过提纯后硫化氢气体的浓度得到提高,较高浓度的硫化氢气体被运送到缓冲罐中。甲醇液体经过机泵打压也被运送到车间的储液罐中,通过计算两种物质按照比例混合并经过加热进行反应,在一定的催化剂、温度、压力情况下反应生成粗硫醚,然后把水从粗硫醚中脱除,再把粗硫醚运送到蒸馏塔中,进而得到精硫醚。精硫醚和氧气在二氧化氮的作用下从而生成粗亚砜。然后再进行碱中和反应,即用15%的氢氧化钠溶液和残留的二氧化氮气体进行中和。中和后的粗亚砜再进入蒸发器通过给予一定的压力进行蒸发,蒸发出亚砜和水,再进入脱水塔进行脱水,脱水后进如成品塔蒸馏出合格的亚砜,合格的亚砜再进行氧化,从而得到我们需要的二甲基亚砜。
        3.3二甲基亚砜与克劳斯工艺方式比较
        低温甲醇洗处理工艺得到的硫化氢气体浓度相对较低,一般为40%左右,并含有一定比例的烃类,为了适应装置的需求,低温甲醇洗处理过程中产生的硫化氢气体无论做为生产二甲基亚砜的原料还是进入克劳斯装置都需要对硫化氢气体进行浓度的提高。二甲基亚砜工艺是对硫化氢进行提纯后,硫化氢与甲醇进行反应得到二甲基硫醚,二甲基硫醚与氧气在二氧化氮的作业下生产二甲基亚砜,克劳斯工艺也是首先对硫化氢气体进行提纯,然后进入克劳斯装置进行硫的回收处理得到单质硫磺。通过对比两者的工艺过程可以发现克劳斯过程是以氢制硫,而单质硫磺价格偏低,影响经济效益。
        3.4二甲基亚砜工艺与克劳斯工艺投资利润对比
        利用低温甲醇洗处理工艺产生的硫化氢尾气生产二甲基亚砜的生产工艺,投资回报率较高,以得到产品1000吨二甲基亚砜为例,考虑市场波动,保守估计可收获400万元左右的利润,一般的投资企业可在投入生产后的两年至三年内收回投资成本。而克劳斯工艺的的最终生产产品为硫磺,单质硫磺的价格远远比不上二甲基亚砜,所以利润大打折扣,而且从目前国内外形式看,市场并不乐观,经营不善有可能收不回成本造成亏损。
        4 结论
        国家工业水平的飞速发展使得生产制造会产生大量的废水和废气,如果这些废物产品不能被合理的利用和处理后将会对环境造成严重的影响。着国家政策和法律法规的完善,国民的环保意识不断增强,我们对废气废水的处理也逐渐重视,本文提出了一种对低温甲醇洗产生的硫化氢尾气的新处理方法,并进行了可行性分析,通过一系列的对比分析,得出二甲基亚砜处理工艺是适应当下市场发展需求的一种可行的处理低温甲醇洗硫化氢尾气的途径,具有高回收率、易操控、高附加值的特点,为低温甲醇洗硫化氢尾气处理提供了新的发展方向。在企业投入生产之前,应该充分的了解市场的需求,确定合理的企业生产规模,同时在企业投入生产之前要兼顾经济利益和环境保护问题,充分考虑是否对环境造成影响,并结合自身的生产方式,配套相应完善的以保护环境为目的的处理设备。随着二甲基亚砜工艺技术的逐渐成熟和二甲基亚砜产品应用领域的逐渐扩大,企业可以考虑配套新的生产流程来生产相关产品增加企业利润。
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