最新无机化工工艺学习题

习题答案

脱硫一、填空

1、合成氨原料气中的硫分为无机硫H

2S和有机硫CS

2

、COS、硫醇、噻吩、硫醚等。

2、气体脱硫方法按脱硫剂的形态可分为两类，一类是干法脱硫，一类是湿法脱硫。湿法脱硫可分为物理吸收法、化学吸收法两类。

3、常用的干法脱硫有：钴钼加氢、氧化锌法、活性炭法、氧化铁法等。

4、氧化锌脱硫剂以氧化锌为主体，其余为三氧化二铝，可加入氧化铜、氧化钼等以增加脱硫效果。

5、活性炭脱硫法分吸附法、催化法和氧化法。

6、钴钼催化剂以氧化铝为载体，由氧化钼和氧化钴组成。

7、湿法脱硫根据吸收原理的不同可分为物理法、化学法。化学吸收法又分为中和法和湿式氧化法。

8、湿式氧化法脱硫包括两个过程。一是脱硫剂中的吸收剂将将原料气中的硫化氢吸收；二是吸收到溶液中的硫化氢的氧化以及吸收剂的再生。

二、判断

1、采用钴钼加氢可使天然气、石脑油原料中的有机硫几乎全部转化成硫化氢。（×）

2、吸附脱硫是因为活性炭具有很大的比表面积，对某些物质具有较强的吸附能力。（）

3、活性炭对吸附有机硫中的噻吩很有效，而对挥发性大的硫氧化碳的吸附很差。（）

4、活性炭对吸附原料气中二氧化碳和氨的吸附强，而对挥发性大的氧和氢较差。（）

5、ADA是蒽醌二磺酸钠的英文缩写。（）

6、PDS法、MSQ、栲胶法和鳌合铁法都属于湿式氧化法脱硫。（）

三、简答

1、合成氨原料气为何要进行脱硫？

答：硫是各种催化剂的毒物。对甲烷转化和甲烷化催化剂、中温变换催化剂、低温变换催化剂、甲醇合成催化剂、氨合成催化剂等的活性有显著的影响。硫化物还会腐蚀设备和管道，给后工序的生产带来许多危害。因此，对原料气中硫化物的清除是十分必要的。同时，在净化过程中还可得到副产品硫磺。

2、 氧化锌法脱硫的原理是什么？温度对脱硫过程有何影响？

答：氧化锌内表面积较大，硫容量较高，在脱除气体中的硫化氢及部分有机硫的过程中，速度极快，广泛用于精细脱硫。氧化锌脱硫剂可直接吸收硫化氢和硫醇，反应式：

O H ZnS ZnO S H 22+=+

C 2H 5SH+ZnO=ZnS+C 2H 4+H 2O

对有机硫，如COS ，CS 2等则先转化成硫化氢，然后再被氧化锌吸收，反应式：

CO S H H COS 22+=+

4222CH S H 2H 4CS +=+

3、 活性炭法脱硫的原理是怎样的？脱硫后的活性炭如何再生？

答：活性炭主要用于脱除有机硫及少量的硫化氢。因反应机理不同可分为吸附、氧化和催化三种方法。

吸附法：活性炭具有很大的比表面积，吸附能力较强，具有较强的选择性，主要表现在难吸附挥发性大的物质，对噻吩最有效。

氧化法：硫化氢和氧硫化碳被气体中存在的氧气氧化。

H 2S(g)＋O 2=S(s)+H 2O 2COS+O 2==CO 2+2S

催化法：在活性炭上浸渍铁、铜等盐类，使有机硫催化为硫化氢，然后再被吸附脱除。 脱硫剂再生有过热蒸汽法和多硫化铵法。

①多硫化铵法是采用硫化铵溶液多次萃取活性炭中的硫，硫与硫化铵反应生成多硫化铵，反应式为：

（NH 4）2S+（n-1）S=（NH 4）2Sn

此法包括硫化铵溶液的制备、用硫化铵溶液浸取活性炭上的硫磺、再生活性炭和多硫化铵溶液的分解、以及回收硫磺及硫化铵溶液等步骤。

②过热蒸汽或热惰性气体（热氮气或煤气燃烧气）再生法：由于这些气体不与硫反应，可用燃烧炉或电炉加热，调节温度至350～450℃，通入活性炭脱硫器内，活性炭上硫磺便发生升华，硫蒸汽被热气体带走。

4、 什么是湿式氧化法？与中和法有何不同？如何选择湿式氧化法的氧化催化剂？

答：湿法氧化法是指用碱性脱硫剂吸收酸性硫化氢气体，再用氧化态催化剂将硫化氢氧化为单质硫使脱硫剂再生的方法。湿法氧化法脱硫包含两个过程：一是脱硫剂中的吸收剂将

将原料气中的硫化氢吸收；二是吸收到溶液中的硫化氢的氧化以及吸收剂的再生；

湿式氧化法与中和法区别于再生原理不同。中和法脱硫剂的再生是通过升温和减压使吸收过程中生成的化合物分解并释放出硫化氢；湿式氧化法脱硫剂的再生是以催化剂作为载氧体将溶液中被吸收下来的硫化氢氧化为单质硫。

湿式氧化法的氧化催化剂必须既能氧化硫化氢，又能被空气中的氧所氧化。即氧化态的催化剂：0.2V ﹤E ⊙

Q/H2Q ﹤0.75V 是选择催化剂的重要依据，同时还应考虑原料的来源、用

量、价格、化学性质等。

5、 ADA 法脱硫和再生的原理是什么？ADA 法脱硫塔为什么容易发生堵塞现象？

ADA 法脱硫和再生的原理：

（1）脱硫塔中的反应：以PH 为8.5~9.2的稀碱液吸收硫化氢生成硫氢化物

3232NaHCO NaHS S H CO Na +−→−+

硫氢化物与偏钒酸盐反应转化成还原性的焦钒酸钠及单质硫

322492NaHS+4NaVO +H O Na V O +4NaOH+2S −−→↓

氧化态ADA 反复氧化焦钒酸纳

24923Na V O +2ADA()+2NaOH+H O 4NaVO +2ADA()−−→氧化态还原态

（2）氧化槽中（吸收液再生设备）的反应

还原态的ADA 被空气中的氧氧化恢复氧化态，其后溶液循环使用；

O H )(ADA 2O )(ADA 222+−→−+氧化态还原态

由于在脱硫塔内发生析硫反应，因而ADA 法脱硫塔中容易发生堵塞现象。

6、 简述天然气加氢串氧化锌脱硫工艺过程。

答：含有有机硫40 mg/m 3的原料气压缩到4~4.5Mpa 后加入氢氮混合气使天然气含氢气15%，在一段转化炉对流段加热到400℃进入加氢槽1，通过钴钼催化剂加氢使有机硫转化为硫化氢，使转化气中含有机硫≤1mg/m 3，然后送入两个串联的氧化锌槽2将硫化氢吸收除去。