热化学碘硫循环制氢中硫酸分解器结构设计与模拟研究

硫酸分解是影响热化学碘硫循环制氢效率的关键环节。通过数值模拟方法设计了一款满足1 m^(3)/h制氢量要求的中试规模的刺刀式硫酸分解器。首先开展实验测定了Fe_(2)O_(3)催化剂的反应动力学参数,其中指前因子和活化能分别为1.439×10^(7)s^(-1)和125.63 kJ/mol。然后对三种结构形式的硫酸分解器进行模拟对比。结果表明,刺刀式硫酸分解器中“半截面积”内管形式比“半直径”形式具有更强的传热效果,可将分解器预热段长度缩短43.27%,达到相同分解率时催化剂用量减少23%。而结构三在“半截面积”内管形式的基础上向预热段填充SiC小球,进一步优化了预热段传热效果,预热段长度可缩短70.51%,并且SiC小球所引起的压降和能耗增加相对较小。对比发现,当预热段长度为870 mm、催化分解段长度为333 mm时,结构三表现出最佳的经济性能,此时SO_(3)催化分解率达到73.73%,对应H_(2)的理论产率为1.2288 m^(3)/h。当分解器外壁面加热温度降低到860℃时,SO_(3)分解率降至60%,恰好对应H2的理论产率为1 m^(3)/h。该研究可为中试规模硫酸分解器的设计提供参考。

Occurrence of the Bunsen side reaction in the sulfur-iodine thermochemical cycle for hydrogen production

This study aimed to establish a closed-cycle operation technology with high thermal efficiency in the thermochemical sulfur-iodine cycle for large-scale hydrogen production.A series of experimental studies were performed to investigate the occurrence of side reactions in both the H2SO4 and HI x phases from the H2SO4/HI/I2/H2O quaternary system within a constant temperature range of 323-363 K.The effects of iodine content,water content and reaction temperature on the side reactions were evaluated.The results showed that an increase in the reaction temperature promoted the side reactions.However,they were prevented as the iodine or water content increased.The occurrence of side reactions was faster in kinetics and more intense in the H2SO4 phase than in the HI x phase.The sulfur or hydrogen sulfide formation reaction or the reverse Bunsen reaction was validated under certain conditions.

合成氨单元开工加热炉炉管开裂失效分析

为了查明合成氨单元开工加热炉炉管发生开裂失效的原因,采用多种检测方法对失效炉管进行了分析。根据裂纹形貌分析、材质化学成分分析、金相组织分析和裂纹填充物能谱分析等结果可以得出,失效炉管两处开裂的原因分别是湿硫化氢破坏和异种金属混入,炉管上部外壁的密集蚀坑则是由烟气硫酸露点腐蚀所致,基于炉管失效原因分析,提出了针对性的预防措施。

气液强化型硫化技术在废酸处理中的应用与实践

介绍了气液强化型硫化技术在阳新弘盛铜业有限公司烟气制酸装置废酸处理中应用情况,针对生产过程中出现的问题采取了有效的解决措施。该工艺采用硫化氢代替传统的硫化钠进行气液强化硫化处理废酸,具有硫化氢利用率高、硫化反应速率快和智能化程度高的特点,降低了硫化剂使用成本,避免了硫化氢气体外逸,确保生产安全,且未引入钠盐,提高了硫化渣中砷含量,实现了硫化渣减量化。

有色冶炼污酸治理中硫化氢气体制取工艺的选择研究

以某公司污酸治理升级改造项目所需的硫化氢气体制取工艺选择为实例,对Na_(2)S/NaHS酸解法、氢气与硫磺合成法制取硫化氢工艺,以及甲醇裂解、天然气蒸气转化制氢方案进行综合对比分析。综合多种影响因素研究选取了甲醇-硫磺合成硫化氢工艺治理污酸废水。

某油田生产流程硫化氢治理技术研究

通过分析某油田的生产历史和硫化氢成因机理,制定针对性的生产流程硫化氢治理方案,并在现场采用两种治理药剂,对油田生产流程中的硫化氢污染进行加药治理。通过对现场生产水中SO42-、S2-、VFA及伴生气中的硫化氢浓度检测结果说明,两种药剂均有明显治理效果;在硫化氢浓度和产量两个指标上分析,药剂I的治理效果优于药剂II的治理效果;同时两种药剂均对有益菌NRB的增殖和SRB的抑制效果起到促进作用。

模拟电气设备过热故障时SF_6气体分解产物的体积分数及其特征

对于运行中的电气设备,判断其设备内部运行状态相对困难,通过分析检测SF6气体的分解产物是判断SF6气体绝缘设备内部运行情况的一个强有力手段。笔者模拟了SF6电气设备不同温度和湿度的过热情况下所产生的分解产物类型及其体积分数,为确定电气设备故障类型提供数据支持。通过模拟试验得出,SF6在350℃时即开始产生较显著的分解产物,在高湿度环境下比在低湿度环境下更容易分解,且分解产物SO2、H2S和HF的体积分数更大。设备中的高水分含量会加速SF6的分解,为了确保电气设备的安全运行,必须严格控制设备内部气体的水分体积分数。SF6分解会产生HF,其具有强腐蚀性,当HF增长到一定体积分数后,会腐蚀设备内部,从而造成HF体积分数下降。是否含有S2OF10对SF6分解产物及其体积分数的影响并不显著。

杂多酸脱硫制硫新工艺

对几种不同种类和来源的杂多酸进行了实验筛选，对杂多酸溶液的氧化还原电位进行了实验测定。研究表明，杂多酸脱硫在热力学上是可行的，但实际过程中单一的杂多酸体系再生过程非常缓慢，难以实用；钒类化合物能够加速杂多酸的再生，两种钒类化合物对再生过程的催化性能相近。在实验条件下，ＨＰＡ分子中的Ｍｏ（Ⅵ）至少会转变为Ｍｏ（Ⅳ），很大可能会转变为Ｍｏ（Ⅲ）。

炼厂酸性气吸收工艺的实验研究

考察了吸收剂的组成和吸收反应器结构对炼厂酸性气中硫化氢吸收反应的影响。实验结果表明,硫化氢在氯化铁体系中的吸收反应速度高于硫酸铁体系中的反应速度,在硫酸铁体系中加入适当浓度的氯离子,能加快硫化氢的吸收反应速度;硫化氢的吸收率与吸收反应器结构密切相关,喷射式反应器用于炼厂酸性气的吸收,硫化氢的吸收率可超过99%,并能有效防止硫磺的堵塞,使设备长周期运转。

典型有机硫化合物热演化的加水热解实验研究

14种典型含硫化合物在200～330℃温度区间、在有低硫褐煤和硫抑制剂存在条件下的加水热模拟实验结果表明,大多数结构类型的含硫化合物是结构不稳定的化合物,它们的热稳定性差异很大,不同结构类型的含硫化合物所对应的热解温度不同,它们在不同温度段产物的分布也不尽相同,这表明单个硫化合物的地球化学行为差异很大,而单个有机硫化合物在有机质热成熟过程中的转换特征基本上可以依据其生成硫化氢、二次含硫化合物以及大分子含硫化合物的量来描述。另一方面,硫化氢作为主要热解产物表明硫化合物分解生成硫化氢是有机硫化合物成熟转化的主要机理性过程。在所调查的化合物中,苯并噻吩、二苯并噻吩、二苯硫和噻蒽等在最高热解温度下也不发生任何化学反应,表明这些化合物代表了稳定型结构的硫化合物,这与这些化合物广泛存在于成熟原油和沉积有机质中的状况是一致的。上述结果还显示含硫化合物的种类和结构类型是受有机质的成熟度或演化阶段控制的。

氧化吸收硫化氢回收硫和氢的影响因素

研究了以氯化铁水溶液处理低硫化氢含量的废气，并用间接电解法回收其中的单质硫和氢气。用氯化铁水溶液处理硫化氢的过程包括三氯化铁水溶液氧化吸收硫化氢和吸收液电解再生制氢两部分。在实验研究的基础上综合评价了Ｈ＋浓度、Ｃｌ－浓度对硫化氢吸收率的影响和盐酸浓度对分解电压的影响。在电解制氢过程中，盐酸浓度降低到０．０１ｍｏｌ／Ｌ时分解电压只有１Ｖ左右，仍远低于电解水制氢的分解电压。

[bmim]OH和[A336][FeCl_4]混合离子液体氧化吸收硫化氢

为了降低非水相催化氧化硫化氢体系的运行成本,将碱性的氢氧化1-丁基-3-甲基咪唑([bmim]OH)离子液体与价格较低的酸性三辛基甲基铵四氯铁酸盐([A336][FeCl_4])离子液体分别按照0.2∶1、0.5∶1、0.8∶1、1∶1和2∶1的比例混合,用所得到的混合离子液体进行硫化氢氧化吸收实验,系统研究了混合离子液体的水溶性、密度、红外光谱、黏度和酸性强度等性能,并对其硫容和反应产物进行了分析。研究结果表明:(1)[A336]FeCl_4季铵盐离子液体的酸性强度和价格均低于[bmim]Fe Cl4离子液体,可以降低离子液体非水相催化氧化硫化氢体系的成本;(2)混合离子液体不仅同时具有[bmim]OH和[A336][FeCl_4]的骨架结构,且其p H值、黏度和硫容均随[bmim]OH量的增加而增加;(3)混合离子液体明显弱于[A336][FeCl_4]离子液体的酸性强度,有利于硫化氢的吸收,其黏度随温度上升而剧烈下降的性质有利于中、高温脱硫。结论认为,当[bmim]OH/[A336][FeCl_4]的物质的量之比在0.5∶1~1∶1时,可以构建成本较低、酸性适中、黏度较低、硫容较高的中、高温脱硫体系。

超重力技术在气体净化中的应用

超重力技术是一种过程强化的新型技术,在环保、化工等工业领域有着广阔的应用前景。本文介绍了该项新技术的作用原理和特点及其在多种气体净化过程中的应用。

硫磺回收装置尾气排放超标解决方案

分析了兖矿国泰化工有限公司甲醇车间硫磺回收尾气SO2排放超标的原因。介绍了相应的改造解决办法:①加氢反应采用高纯度H2;②改造气体流程;③采用聚乙二醇二甲醚作为硫磺回收尾气吸收的溶剂,并改造溶液再生流程;④将加氢反应器N2升温过程进行优化改造等。流程改造后,成功解决了硫回收尾气SO2排放超标的问题。

碘硫循环制氢中HI的电解渗析浓缩工艺研究

为应对碘硫循环制氢工艺中浓缩HI的要求,采用石墨、活性炭纤维布为电极,Nafion117CS为质子交换膜构成电解渗析（EED）池,对Bunsen反应HIx相的模拟溶液进行了HI的EED浓缩实验.实验结果表明,EED操作能够对HI起到有效的浓缩作用.在所考察的2.5～20.0 A/dm^2电流密度范围内未发生浓差极化,随电流密度的提高,阴极液HI浓缩速率逐渐增大.在连续运行实验中,当电流密度为20.0 A/dm^2时,对初始m（HI）为8.8 mol/kg的HI-H2O-I2溶液进行2 h的EED处理,即可使m（HI）超越恒沸点.采用石墨电极时的浓缩效果优于采用活性炭纤维布,但采用后者时EED槽电压明显低于前者,可使EED操作能耗有效降低.提高操作温度会使HI的浓缩效率下降,但可显著降低槽电压.

我国高含H_2S/CO_2气藏安全高效钻采的关键问题

我国高含H2S/CO2气藏天然气探明地质储量已经超过5000×108m3,由于国内在高含H2S/CO2天然气藏钻探与开采方面缺乏系统的理论和成熟的工程技术,经常遇到系统失稳、压力失控、硫堵塞、工具失效及测试失败等棘手问题,不仅造成了巨大的直接经济损失,而且还严重制约了这类天然气藏的勘探开发与产能建设。为此,系统阐述了高含H2S/CO2气藏安全高效钻采的若干关键问题,包括:高含H2S/CO2气藏流体相态特征与渗流规律、元素硫积机理与防治、天然气水合物形成与防治、基于超临界流体相态与压力传递规律的井控及预报、高含H2S/CO2气藏安全开发模式等,以期为这类气藏的安全、高效生产提供帮助。

低浓度酸性气回收处理控制难点与对策

在简要介绍镇海炼化分公司两套采用常规Claus+SCOT尾气处理硫磺回收装置(Ⅳ、Ⅴ硫磺)工艺技术特点的基础上,对处理低浓度酸性气(即H2S含量低,CO2含量高的酸性气)的工况变化进行分析,提出了处理低浓度酸性气时的主要控制难点和对策措施。低浓度酸性气中富含的CO2在反应炉中燃烧会直接导致反应炉温度下降和过程气中羰基硫含量的增加,如果不及时采取措施加以解决,将会造成装置能耗增加,并且使净化后尾气中H2S浓度和烟气中SO2排放浓度上升,影响装置高效、环保运行。以上不利影响可以通过改变反应器温度、优化脱硫单元操作、分流低浓度酸性气等对策加以克服。

小型炼厂酸性气处理方法选择与分析

炼厂酸性气主要成分为硫化氢,为保护环境和确保资源的充分利用,需对硫进行回收利用。文章介绍了炼厂酸性气各种硫回收处理方法、特点及工业应用情况,并对各种回收方法进行了分析与比较,找出适合小型炼油厂的硫回收处理方法-回收制硫氢化钠。

60万t/a醋酸造气装置硫平衡及其技术改造

结合江苏索普集团60万t/a醋酸造气装置,分析了气化和合成界区内硫元素的不同分布,进行硫平衡计算,并研究了硫的分布及流失。根据结果对装置做出了合理的技改。

硫化氢气体在有色冶炼污酸治理中的应用前景

在有色冶炼企业中,硫化法处理污酸工艺一直以来是应用范围最广。传统工艺往往采用硫化钠(工业级纯度60%Na2S)作为硫化剂去除砷元素以及其他重金属元素。本文介绍了直接采用硫化氢气体进行污酸处理的应用前景,并且对几种主流的硫化氢合成工艺进行了全面比较,综合多种因素确定了适合有色冶炼行业的硫化氢合成工艺(甲醇-硫磺法)。最后,对传统工艺与甲醇-硫磺合成硫化氢工艺和效益进行了对比分析。