專利名稱：從流體流中除去硫化氫的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種從流體流中除去硫化氫(H2S)的方法，該流體用正鐵螯合物的水溶液進(jìn)行處理，基本上全部除去其中所含的硫化氫氣體。
在現(xiàn)有技術(shù)中，用鐵螯合物從酸氣流中除去H2S是公知的，例如，美國專利4，622，212中第一縱欄及第二縱欄提出了可添加各種有機(jī)化合物用作鐵螯合物的穩(wěn)定劑，在下列的美國專利中也有說明US4，382，918;4，388，293;4，400，368;4，421，733和4，461，754。
過去使用的棕色抑制劑通常在大量存在時才有效，并且已知通過降解過程消耗抑制劑，這就增加了抑制劑的復(fù)雜性，對H2S螯合物回收處理中也要損耗，因此，長時期以來一直尋找不需要大量存在也不需經(jīng)常補(bǔ)充的抑制劑。
本發(fā)明是一種利用鐵螯合物溶液除去酸氣流中H2S的方法，在酸氣流中鐵螯合物溶液與酸氣接觸，通過加入一定量的陰離子聚合物從降解作用中受到抑制。本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是提供一種含鐵螯合物和陰離子聚合物的水溶液的組合物。
本發(fā)明的方法有如下步驟A)在接觸區(qū)內(nèi)，酸氣或地?zé)崃髋c含有下列成分的水溶液相接觸，(1)有效量的鐵(Ⅲ)螯合物，和(2)一定量的含有磺基，羧基或他們的混合物的水溶陰離子聚合物，該水溶液對穩(wěn)定所述的螯合物是有效的。
在所述的溶液中鐵螯合物還原為鐵(Ⅱ)螯合物，產(chǎn)生凈化氣流和硫化顆粒。
B)在氧化區(qū)內(nèi)再生所述的還原鐵螯合物為鐵(Ⅲ)螯合物。
C)至少除去一部份所述的硫化顆粒。和D)再循環(huán)所述的再生鐵螯合物至所述的接觸區(qū)。
在已知的有機(jī)化合物的使用范圍內(nèi)，本發(fā)明的有利之處是不使用有機(jī)化合物重量的1.0%至5.0%，而可使用很小量的陰離子聚合物，即在百萬分之一的范圍內(nèi)。
本發(fā)明制備正鐵螯合物中所用的螯合劑包括那些形成可溶于水的螯合物的螯合劑或配位劑。這些螯合劑的代表是氨基羧酸，例如，次氮基三乙酸，N-羥乙基亞氨基二乙酸，乙二胺四乙酸、N-羥乙基乙二胺三乙酸，二亞乙基三胺五乙酸，環(huán)己二胺四乙酸，三亞乙基四胺六乙酸等，包括它們的鹽。
有用的螯合劑的另一實(shí)例是氨基膦酸，例如乙二胺四亞甲基膦酸，氨基三亞甲基膦酸，二亞乙基三胺五亞甲基膦酸;膦酸，例如，1-羥基亞乙基-1，1-二膦酸，2-膦?；宜?，2-膦?；岷?-膦?；彝?，2-二羧酸;多羥基螯合劑，例如，單糖和糖類(例如二糖，如蔗糖，乳糖和麥芽糖)，糖酸(如葡糖酸或葡糖庚酸);其它多元醇，例如，山梨醇和甘露糖醇等。
其它有用的螯合劑是磺化油和三乙醇胺。
在制備正鐵螯合物時，上述各種螯合劑中以使用乙二胺四乙酸，N-羥乙基乙二胺三乙酸，次氮基三乙酸最為有利。
在循環(huán)溶液中被螯合的鐵的濃度應(yīng)該是鐵的百萬分之(ppm)100至50000的范圍內(nèi)，最好是在1000至10000ppm的范圍內(nèi)。
螯合物溶液的循環(huán)速率決定于環(huán)流中硫化氫的含量，一般來說，循環(huán)速率對進(jìn)入反應(yīng)區(qū)的每摩爾H2S來說為1至6摩爾，最好是2至4摩爾的正鐵螯合物是足夠的，如此以一較高的正鐵螯合物濃度則可用于較低的循環(huán)速率。
本發(fā)明有用的水溶聚合物的例子包括有磺基，羧基或它們的混合物的陰離子聚合物，本發(fā)明所使用的這樣的聚合物是聚苯乙烯磺酸鈉鹽，苯乙烯磺化鈉和丙烯酰胺的共聚物和聚乙烯磺酸的均聚物以及與丙烯酰胺的共聚物。
優(yōu)選的水可溶陰離子聚合物團(tuán)是甲基丙烯酰胺/異丁烯酸聚合物。其它的例子是(1)聚丙烯酸或聚異丁烯酸或他們的鹽，(2)部份水解了的聚丙烯酰胺或聚甲基丙烯酰胺，(3)丙烯酸或異丁烯酸或它們的鹽和丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺的共聚物，(4)乙烯基磺酸或它的鹽和丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺的共聚物，(5)2-丙烯?；０被?2-甲基-丙烷磺酸鹽和丙烯酸或異丁烯酸鹽及丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺的三元共聚物。這些陰離子共聚物是已知的，可以從市場上得到，可參閱比利時專利628018;美國專利2，909，508;3，617，572;4，479，879。
前述的陰離子聚合物的作用是作為螯合物降解的抑制劑，在循環(huán)溶液中采用的量為鐵的0.005至0.04。上述范圍可認(rèn)為是催化劑的有效量，一般來說，若在使用時小于上述范圍的量則達(dá)不到所希的效果。使用抑制劑的量可直至它的溶性極限。但大于上述可取范圍是不經(jīng)濟(jì)的，較好的范圍是鐵的0.005至0.1，最好的范圍是鐵的0.1至0.4。
氣流與水溶液接觸時間至少為0.05秒，更可取的是在0.2至1.0秒范圍內(nèi)。
正鐵螯合物水溶液的pH值是6至11，更可取的是7.0至9.0，PH值在6以下對H2S的除去是不適宜的。pH值在11以上則溶液就不能保持正鐵螯合物為可溶的形態(tài)。
一般來說，要提供具有一定容量的曝氣池或槽，螯合劑溶液在那里滯留時間為0.1至5小時，更好為0.5至2小時，在氧化區(qū)內(nèi)，空氣或包含氣體的氧氣以一定的速率向氧化區(qū)內(nèi)噴射，至少達(dá)到被處理的每摩爾的H2S中有0.5摩爾的氧氣。一般來說，比率為每摩爾H2S 0.6至20.0摩爾的氧，更好為每摩爾H2S 1.0至10.0摩爾的氧。
在流動系統(tǒng)任一便利處提供了除去固體硫的方法。任何一種合適的方法都可以使用，包括但不限于過濾，沉淀或溶化，通過此系統(tǒng)在溶液的每一個通道可以完全除去硫，或用另一方法僅除去硫的一部份，因而容許固體硫在溶液中聚集到容許的限額。
下面用實(shí)例和操作進(jìn)一步說明本發(fā)明。
操作1在一個2升的槽內(nèi)加入下列組分71.5克Na2B4O7.10H2O，65.3克K2HPO4，1350毫升H2O和150毫升5%Fe(NO3)3溶液與羥基乙基乙二胺三乙酸(HEDTA)的螯合物。上述組分溶解后，空氣和5%的H2S(剩余氮?dú)?的混合物分別以44SCFH(每小時標(biāo)準(zhǔn)立方呎)或1.2米3/小時和0.5SCFH(0.01米3/小時)的速率噴入同時攪拌著的溶液內(nèi)。大約12小時后，氣體停止流動，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中取樣對HEDTA配位體進(jìn)行分析。
實(shí)例1至5重復(fù)操作，但在水溶液中含有本發(fā)明的聚合物抑制劑，各種量的具有百分之4.8摩爾丙烯酸的低電荷密度聚丙烯酰胺-丙烯酸共聚物的鈉鹽，在市場上可作為烴乳化劑得到(來自EXXOn化學(xué)制品Jay flocTM803)，其結(jié)果由表1示出。
表1添加劑每份Fe的 Na3HEDTA添加劑(活性配合活性配合劑損耗率試驗(yàn)(ppm)劑ppm)的份數(shù)(ppm/hr)操作0001002實(shí)例185290.0058982實(shí)例2148510.0102743實(shí)例3213730.0146534實(shí)例44251460.0292530實(shí)例58512930.0586480表1的數(shù)據(jù)表明了以低濃度(每百萬分子一)添加劑可以達(dá)到有效的降解抑制，這意味著抑制過程不同于S.N.831969所公開的抑制劑，在S.N.831969中要求相對高的主要凈化劑的濃度(例如重量的5%)，表1還表示了共聚物的高濃度在進(jìn)一步減少降解方面有最小的影響。
實(shí)例6和7以具有百分之9.5摩爾的丙烯酸(JayflocTM808)的中等電荷密度的聚丙烯酰胺-丙烯共聚物重復(fù)作實(shí)例1至5，其結(jié)果列于表2。
操作2以硫代硫酸鈉作為抑制劑重復(fù)操作1，這是一種已知的在US4，622，212中介紹過的抑制劑，其結(jié)果示于表2。
表2試驗(yàn)添加劑添加劑每份Fe的 Na3HEDTA(ppm)(活性配合劑)活性配合劑損耗率ppm的份數(shù)(ppm/hr)實(shí)例724160.003594實(shí)例854360.007386操作267，71467，71413.5510表2的數(shù)據(jù)表明了較小量的中等電荷密度聚合物的抑制作用比小電荷密度材料更有效。而且，操作也表明就聚丙烯酰胺-丙烯酸共聚物而言，為了得到相同的效果必須使用高于2000倍的硫代硫酸鹽。
權(quán)利要求
1.一種從流體中除去H2S的方法，包括A)在接觸區(qū)內(nèi)，所述的流體流與含有下列成分的水溶液接觸(1)鐵(Ⅲ)螯合物(2)含有磺基，羧基或它們的混合物的水溶陰離子聚合物穩(wěn)定所述的螯合物，在所述的溶液中鐵螯合物還原為鐵(Ⅱ)螯合物，產(chǎn)生凈化氣流和硫化顆粒。B)在氧化區(qū)內(nèi)再生所述的還原鐵螯合物，C)至少除去一部分所述的硫化顆粒，D)再循環(huán)所述的再生鐵螯合物至所述的接觸區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的流體是地?zé)崃鳌?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的流體是酸氣流，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的聚合物是適量水溶甲基丙烯酰胺和/或異丁烯酸聚合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的水溶液是(Ⅰ)在螯合形態(tài)下，鐵的重量的0.1至5.0%，(Ⅱ)水溶陰離子聚合物的百萬分之0.1至10000，這些聚合物是(1)聚丙烯酸或聚異丁烯酸或它們的鹽，(2)部分水解了的聚丙烯酰胺或聚甲基丙烯酰胺，(3)丙烯酸或異丁烯酸或它們的鹽和丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺的共聚物。(4)乙烯基磺酸或它的鹽和丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺的共聚物，(5)2-丙烯?；０被?2-甲基-丙烷磺酸鹽和丙烯酸或異丁烯酸鹽及丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺的三元共聚物。
6.一種用于從氣流中除去硫化氫的水溶液，包括A)被螯合的鐵(Ⅲ)的重量的百分之0.1至5.0，B)含有磺基，羧基或它們的混合物的水溶陰離子聚合物的百萬分之0.1至10000，
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水溶液，其特征在于該可溶陰離子聚合物是甲基丙烯?；?或異丁烯酸聚合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水溶液，其特征在于水溶陰離子聚合物是1)聚丙烯酸或聚異丁烯酸或它們的鹽，2)部分水解了的聚丙烯酰胺或聚甲基丙烯酰胺，3)丙烯酸或異丁烯酸或它們的鹽和丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺的共聚物，4)乙烯基磺酸或它的鹽和丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺的共聚物，5)2-丙烯?；０被?2-甲基-丙烷磺酸鹽和丙烯酸或異丁烯酸鹽及丙烯酰胺或甲基丙酰胺的三元共聚物。
全文摘要
用含有正鐵螯合物和含有磺基，羧基或它們的混合物的水溶液作為一種阻催化劑可以達(dá)到基本上完全除去在酸氣流或地?zé)崃髦械牧蚧瘹?。在這過程中正鐵螯合物還原為亞鐵螯合物，并通過含有氣流的氧氣再生為正鐵螯合物。本發(fā)明的聚合催化劑在鐵的0.005至0.4濃度下抑制了氧化及螯合劑的損耗。
文檔編號C01B17/05GK1040744SQ8910776
公開日1990年3月28日 申請日期1989年8月25日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月29日
發(fā)明者斯蒂芬·A·比德爾, 約翰·D·邁爾斯 申請人:唐化學(xué)原料公司