用氫氧化鈉溶液吸收硫化氫制取硫化鈉工業技術

尚方毓

（南風化工集團鋇業分公司，山西運城 044000）

用氫氧化鈉溶液吸收硫化氫制取硫化鈉工業技術

尚方毓

（南風化工集團鋇業分公司，山西運城 044000）

摘 要：詳細闡述了在氯化鋇生產過程中，將產生的硫化氫用氫氧化鈉溶液吸收并制取硫化鈉的生產工藝，分別從技術和經濟的角度討論其可行性：用380～420 g/L氫氧化鈉溶液在填料塔中吸收硫化氫，反應終點控制硫化鈉質量濃度為330～350 g/L，硫化氫吸收率達95%～98%。該工藝不僅可有效保護環境，而且可為企業創造效益。

關鍵詞：硫化鈉；氫氧化鈉；硫化氫；硫氫化鈉

氯化鋇是一種無色有光澤的單斜晶體，可用于制備各種鋇鹽及顏料，還可以用來作殺蟲劑以及用于精制電解食鹽水及防止陶瓷制品褪色等。目前，中國生產氯化鋇普遍采用鹽酸-硫化鋇法。但該方法反應過程中會放出具有腐臭味的有毒性氣體硫化氫，對環境和人類健康具有較大危害性，因此國家規定硫化氫最高允許濃度為150mg／m3［1］。

對于硫化氫的回收處理，目前中國通常采用比較成熟的克勞斯法及吸收氧化法，其中以回收硫磺為主要技術。由于克勞斯法制硫磺投資大、產出低、運行成本高，加上硫磺價格逐漸下降及下游企業開工不足，因此用克勞斯法回收硫磺已經無盈利空間，而采用氫氧化鈉液體吸收硫化氫來制取硫化鈉，企業還是有很大的利潤空間。

1 技術方案分析

1．1 工藝流程簡述

從氯化工序排放的硫化氫經過酸洗、水洗、氣液分離等工序凈化、除雜后，進入吸收工序，用氫氧化鈉溶液吸收，尾氣用噴射泵抽出放空。吸收達到終點經檢驗合格后進行蒸發濃縮，當硫化鈉濃度達到60%（質量分數）后送入制片機，制成片狀后包裝入庫。經過分析，產品質量滿足GB 10500—2009《工業硫化鈉》的要求，如表1所示。

表1 硫化鈉技術指標 %

1．2 吸收工序分析與控制

氫氧化鈉吸收硫化氫實際上是酸堿中和反應的過程，在生成強堿弱酸鹽的同時伴隨著氧化反應，方程式如下：

H2S+2NaOH→NaS+2H2O

NaS+2O2+H2O→Na2S2O3+2NaOH

根據相關的文獻介紹［2］，當質量濃度為2 049.21mg/m3的H2S氣體停留時間為10.2 s時，其吸收率為94.21%，因此反應速度非常快，該反應是典型的受擴散速度控制的反應。對于吸收過程采用填料塔就能達到98%～99%吸收率，可滿足生產要求。

但是在吸收過程中，應注意控制反應的終點。因為中和反應首先生成硫化鈉，隨著氫氧化鈉濃度逐步下降和硫化鈉濃度逐步上升，當酸堿反應超過終點（或等當點）時，生成的硫化鈉溶液就與硫化氫生成硫氫化鈉。因此為了制取硫化鈉，應控制氫氧化鈉濃度小于1%（質量分數）作為反應終點。其工藝操作控制要點為：1）吸收塔塔內負壓為2.6×103～6.6× 103Pa；2）氫氧化鈉起始質量濃度為380～420 g/L；3）反應終點控制硫化鈉質量濃度為330～350 g/L；4）在吸收過程中控制溫度小于80℃。

1．3 蒸發工序分析與控制

硫化鈉的蒸發設備為管殼式蒸發器 （如圖1），主要由列管換熱器、閃蒸室、循環泵和汽液分離器等構成。其工作原理為：當堿液從進料口到上視鏡處時，停止進料，啟動循環泵使堿液循環。堿液經過循環泵加壓后以2～5m/s的速度通過加熱管達到沸點，進入蒸發器內閃蒸，并在蒸發器內進行汽液分離。在蒸發過程中及時補充堿液到上視鏡處，經過多次連續進料，直至堿液濃度達到要求時，從出料口排出［3］。其工藝操作控制要點為：1）蒸發器內負壓為3.0×104～3.5×104Pa；2）控制蒸發液位要平穩，禁止液位上下劇烈波動，避免出現“炕管”現象。

圖2 管殼式蒸發器示意圖

1.4 制片工序分析與控制

目前，硫化堿行業普遍采用制片機將成品制成片狀。由于從蒸發器出來的成品硫化鈉溫度在130～140℃，而其凝固點較低，因此必須冷卻后才能送入制片機加工。其工藝操作控制要點為：1）控制制片機的速度，速度太快容易產生“濕料”，在包裝時容易結塊；2）控制制片刀與滾筒的距離，距離太近，制取的堿片容易成粉末，在包裝過程中污染環境；3）制片過程中還要注意管道保溫，防止堿液在管道中結垢。

2 經濟方案分析

在處理1 t硫化氫過程中，需要消耗氫氧化鈉（折100%）2.35 t，生成工業硫化鈉（質量分數以60%計）成品3.83 t，如果回收率按98%計，則成品為3.75 t，表2列出生產過程的成本及產值。

表2 硫化氫吸收工藝生產成本及產品產值（以處理1 t硫化氫計）

由表2可知，處理1 t硫化氫產值為11 250－6 989＝4 261元。對于年處理3 000 t的硫化氫，可以產出工業硫化鈉11 250 t，產值4 793.625萬元，投資周期短，回報率高。

3 結論

通過對技術與經濟分析，氯化鋇生產過程產生的硫化氫用堿液吸收并制取工業硫化鈉工藝是可行的。該工藝路線簡單，運行穩定，操作方便，產品質量符合GB 10500—2009《工業硫化鈉》要求。該工藝不僅能保護環境，而且為企業節能減排提供技術支持，具有良好的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

［1］ GB16297—1996大氣污染物綜合排放標準［S］.

［2］ 趙玉明，王余高.堿吸收法回收廢氣中的環氧丙烷和硫化氫［J］.化工環保，1997，17（5）：309-311.

［3］ 尚方毓.硫化鈉蒸發濃縮工藝的現狀與展望［J］.無機鹽工業，2006，38（7）：3-5.

聯系方法：sfy111@sohu.com

中圖分類號：TQ131.12

文獻標識碼：A

文章編號：1006-4990(2012)02-0042-02

收稿日期：2011-08-27

作者簡介：尚方毓（1973— ），男，本科，工程師，主要從事硫酸鋇、硫化鈉的工藝設計、生產和研發工作。

Industrial technology of preparing sodium sulfide from absorption of hydrogen sulfidew ith sodium hydroxide solution

Shang Fangyu
（Nafine Chemical（Group）Co.，Ltd.，yuncheng 044000，China）

Abstract：An industrial technology of using sodium hydroxide solution to absorb hydrogen sulfide generated from barium chloride production to produce sodium sulfidewas introduced and its feasibility was discussed from technical and economic perspectives respectively：sodium hydroxide solution with 380～420 g/L absorbed hydrogen sulfide in the packed tower，the reaction was end whenmass concentration of sodium sulfidewas at330～350 g/L and the absorption rate ofhydrogen sulfide reached at95%～98%.Itnotonly protects the environment，butalso createsbenefits forenterprises.

Keywords：sodium sulfide；sodium hydroxide；hydrogen sulfide；sodium hydrosulfide