硫化氫濕式氧化吸收傳質(zhì)過程研究及模擬計(jì)算.pdf

1、以煉油廠酸性氣中富含的硫化氫為原料制取氫氣和硫磺的硫化氫濕式氧化吸收—吸收液電解制氫雙反應(yīng)過程，是一種有效處理及合理利用硫化氫的新型工藝。其最大優(yōu)點(diǎn)是將硫化氫中的硫和氫元素轉(zhuǎn)化為化工基礎(chǔ)原料硫磺和清潔能源氫氣兩種產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)高含硫化氫工業(yè)廢氣的綜合處理及利用。本文在首次建立了產(chǎn)氫量為1.5m3·h-1的雙反應(yīng)擴(kuò)大試驗(yàn)裝置，處理煉油廠高含硫化氫的酸性氣體。主要進(jìn)行了硫化氫濕式氧化吸收裝置、吸收過程的工藝條件、吸收的傳質(zhì)過程和模擬計(jì)算等方面研

2、究工作。 針對硫化氫濕式氧化吸收過程中有固體硫磺生成的特點(diǎn)，選用撞擊流吸收器、射流管式吸收器和鼓泡吸收塔進(jìn)行了傳質(zhì)性能研究。確定射流管式吸收器和鼓泡吸收器相結(jié)合作為硫化氫濕式氧化吸收裝置，當(dāng)溶液中[Fe3+]高于0.2mol·L-1時(shí)，[Fe3+1不影響硫化氫的吸收。當(dāng)操作溫度升高，硫化氫的吸收率增大；當(dāng)操作溫度高于40℃時(shí)，操作溫度對吸收率影響很小。當(dāng)液氣體積比大于1.5時(shí)，硫化氫的吸收率可達(dá)99％以上。實(shí)現(xiàn)了硫化氫氧化吸收—

3、電解制氫裝置的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。為了進(jìn)行傳質(zhì)過程的計(jì)算，由實(shí)驗(yàn)測定數(shù)據(jù)，回歸了硫酸鐵—硫酸亞鐵—硫酸溶液的密度和粘度計(jì)算關(guān)聯(lián)式。利用自制的雙頭玻璃電導(dǎo)探針，進(jìn)行了氣、液兩相流相界面特性參數(shù)測量實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，回歸得到了鼓泡吸收塔內(nèi)含硫化氫氣體濕式氧化吸收時(shí)的氣、液兩相流相界面特性參數(shù)—?dú)馀葜睆?、氣泡速度、氣含率和相界面積的計(jì)算關(guān)聯(lián)式，為鼓泡塔內(nèi)的模擬計(jì)算提供了依據(jù)。 在自制的噴射導(dǎo)管吸收反應(yīng)器上進(jìn)行了硫化氫氣體濕式氧化吸收的體積總傳

4、質(zhì)系數(shù)實(shí)驗(yàn)研究，經(jīng)數(shù)據(jù)回歸得到了噴射導(dǎo)管吸收反應(yīng)器中硫化氫濕式氧化吸收過程的體積總傳質(zhì)系數(shù)隨氣、液相雷諾數(shù)和導(dǎo)管長度變化的計(jì)算關(guān)聯(lián)式。研究了濕壁塔內(nèi)硫酸鐵—硫酸亞鐵—硫酸溶液濕式氧化吸收硫化氫氣體的傳質(zhì)過程。由上述實(shí)驗(yàn)研究提出了硫化氫氧化吸收過程的傳質(zhì)機(jī)理模型，液相中H2S和Fe3+的擴(kuò)散是吸收過程的主要影響因素。得出了硫化氫濕式氧化吸收過程的氣相傳質(zhì)系數(shù)及液相傳質(zhì)系數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式。 建立了導(dǎo)管內(nèi)和管外鼓泡吸收塔內(nèi)硫化氫濕式