摘要：利用自行设计的湿法脱硫实验装置，较系统的研究了混合碱加入，对催化剂工作硫容及碱耗的影响规律。确定了NaOH、Na2CO3浓度及二者配比对工作硫容和碱耗的影响获得了适宜的混合碱的浓度和配比为0.08MNaOH，0.16MNa2CO3此时脱硫过程的碱耗最低，分析了混合碱能够降低碱耗的原因。
关键词：催化剂；混碱；工作硫容；脱硫率；碱耗
0.前言
催化剂是三酞氰钴磺酸盐金属有机化合物为主体的催化剂[1]，由于其用量少、脱硫活性高、无毒及优越的使用性能，目前已广泛用于化肥厂、焦化厂、煤气厂等气体组分的脱硫，并得到使用工厂的一致好评，并形成了脱硫法[2]。本研究将对使用混合碱对于控制脱硫过程碱耗的作用。
1.实验部分
1.1实验原料
催化剂，东狮科贸实业有限公司生产；模拟气体（北京海谱气体公司，H2S0.43%，N2平衡）；Na2CO3、NaOH、硫代硫酸钠、KI等均为分析纯。
1.2实验用分析方法
（1）气体中H2S含量用硫代硫酸钠滴定法
（2）最小硫容按下公式计算
Smin=U·T·0.01·34/V（1）
式中：U—H2S气速，ml/min；
T—吸收时间，min；
V—脱硫液的体积，ml
（3）工作硫容按下列公式计算
Sw=U·(入口H2S浓度-出口H2S浓度)/V
式中：U—通入气体气速，ml/min；V-脱硫液液体/min
（4）脱硫率按下列公式计算
1.3实验装置及实验过程
1.3.1实验装置：
脱硫活性评价实验装置如下图
图1脱硫活性评价实验装置图
1—N2钢瓶；2—H2S钢瓶；3.4—调压阀；5—质量流量计；6—气体转子流量计；7—缓冲瓶；8—恒温水浴；9—吸收瓶；10—催化剂储瓶；11—液体流量计；12—恒流泵；13.14—吸收瓶；15—质量流量计
1.3.2实验过程：
（1）反应液配制：称取一定量粉末的催化剂溶于不同配比的碱液中，搅拌均匀即可。反应前向催化剂溶液中通入空气活化4h。
（2）工作硫容测定：
向置于恒温水浴的脱硫反应器中加入催化剂溶液ml,并向两个吸收瓶中分别加入已知浓度的醋酸锌溶液各ml，用N2检验气路的气密性后关闭N2阀门。同时启动装置中催化剂补加系统，然后打开模拟气体钢瓶阀门按一定流速向脱硫反应器中通入气体。通过质量流量计观测气体的累计流量达到8L时关闭，记录反应时间。把吸收瓶中的醋酸锌全部到出，利用硫代硫酸钠滴定法确定出口H2S浓度。按公式（2）计算工作硫容。
（3）最小硫容测定：
向置于恒温水浴的脱硫反应器中加入已知浓度溶液ml，并向吸收瓶中加入0.05mol/LAgNO3溶液ml，检查气密性，向反应器中以一定流量通入模拟气体，当锡寿平中的硝酸银溶液中出现黑色溶液时，关闭模拟气体出口阀，记录时间，按公式（2）计算最小硫容。改变脱硫工艺条件，观察其对催化剂脱硫活性的影响。
2.结果与讨论
2.1氢氧化钠对脱除硫化氢的影响
催化剂补加速度为4ml/min，温度为40℃，气体流速为0ml/min，硫化氢含量为0.43%，催化剂浓度为25ppm，催化剂用量为mL，碳酸钠的浓度为0.1mol/mL,改变氢氧化钠的浓度，它对硫容、脱硫效率及碱耗的影响数据数据列于表1中。
表1氢氧化钠的浓度与工作硫容、脱硫效率及碱耗的关系数据
2.2碳酸钠对脱除硫化氢的影响由表1数据可知：氢氧化钠的浓度改变对催化剂的工作硫容、脱硫效率及碱耗都有影响，随着氢氧化钠的浓度的增加，脱硫效率、工作硫容都在增大，但是碱耗不是一直在减小，是开始在减小随后又在增大。这说明氢氧化钠的加入会影响到碱耗，且会随着情况的不同会有所变化。
当补加速度为4ml/min，温度为40℃，气体流速为0ml/min，硫化氢含量为0.43%，催化剂浓度为25ppm，催化剂用量为mL，氢氧化钠的浓度为0.1mol/mL,碳酸钠的浓度对硫容，脱硫效率及碱耗的关系数据列于表2中。
表2碳酸钠的浓度与工作硫容、脱硫效率及碱耗的关系数据
由表中数据可知：在有氢氧化钠存在的情况下，碳酸钠的浓度对工作硫容、吸收效率及碱耗也有这不同的影响，随着碳酸钠的浓度的增加，吸收效率及硫容都有所提高，但是碱耗却有着不同的情况，在实验情况下碱耗开始有所降低，但很快又变大。
2.3总碱度固定不同碱配比对硫化氢的对脱硫率、碱耗等的影响
催化剂补加速度为4ml/min，温度为40℃，气体流速为0ml/min，硫化氢含量为0.43%，催化剂浓度为25ppm，催化剂用量为mL，氢氧化钠和碳酸钠的配比对硫容，脱硫效率及碱耗的关系数据列于表3中。
表3氢氧化钠与碳酸钠配比与工作硫容、吸收率及碱耗的关系数据
2.4理论分析由表3中数据可知：在保持总碱度为0.4N的情况下，随着氢氧化钠和碳酸钠的配比的不同，工作硫容、吸收效率及碱耗是不同的。当氢氧化钠的配比增加同时碳酸钠的配比降低时，吸收效率及工作硫容都有明显的提高，但是碱耗开始有所下降随后又有回升的趋势。
氢氧化钠的加入会抑制碳酸钠的水解，破坏溶液碳酸钠-碳酸氢钠的一个缓冲体系，产生降低碳酸氢钠提高碳酸钠的作用，从而有利于提高碱度，提高相同条件下的PH，因而脱硫效率会提高，提高了溶液中的HS-相对反应浓度，使得氧化反应数度加快，因而提高工作硫容，工作硫容提高了相对的就降低了碱耗。
2.5实验结果已经在山东平度青岛碱业有限公司得到工业实验验证。
3.结论
（1）.本文研究了以氢氧化钠和碳酸钠的混合物为碱源，为催化剂，进行H2S脱出过程的研究，讨论了混合碱中各组分浓度及组分比例变化对脱硫过程中碱耗的影响规律，试验结果表明利用混合碱为碱源能够降低碱耗。
（2）.实验确定了适宜的工艺条件：混碱配比为氢氧化钠0.08mol/L碳酸钠为0.16mol/L此时碱耗最低。
（3）.从理论上分析了使用混合碱降低碱耗的原因。
参考文献
[1].梁兴禄，汪晓梅.煤化工，，(4)
[2].齐家光，汪晓梅.小氮肥设计技术，.(2)
[3].王祥光，小氮肥厂脱硫技术，
[4].张龙，汪晓梅等，脱硫技术，.（1-3）