尚方毓

（南風(fēng)化工集團(tuán)鋇業(yè)分公司，山西運(yùn)城 044000）

用氫氧化鈉溶液吸收硫化氫制取硫化鈉工業(yè)技術(shù)

尚方毓

（南風(fēng)化工集團(tuán)鋇業(yè)分公司，山西運(yùn)城 044000）

摘 要：詳細(xì)闡述了在氯化鋇生產(chǎn)過程中，將產(chǎn)生的硫化氫用氫氧化鈉溶液吸收并制取硫化鈉的生產(chǎn)工藝，分別從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)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(yīng)終點控制硫化鈉質(zhì)量濃度為330～350 g/L，硫化氫吸收率達(dá)95%～98%。該工藝不僅可有效保護(hù)環(huán)境，而且可為企業(yè)創(chuàng)造效益。

關(guān)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(chǎn)氯化鋇普遍采用鹽酸-硫化鋇法。但該方法反應(yīng)過程中會放出具有腐臭味的有毒性氣體硫化氫，對環(huán)境和人類健康具有較大危害性，因此國家規(guī)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(shù)。由于克勞斯法制硫磺投資大、產(chǎn)出低、運(yùn)行成本高，加上硫磺價格逐漸下降及下游企業(yè)開工不足，因此用克勞斯法回收硫磺已經(jīng)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(yè)還是有很大的利潤空間。

1 技術(shù)方案分析

1．1 工藝流程簡述

從氯化工序排放的硫化氫經(jīng)過酸洗、水洗、氣液分離等工序凈化、除雜后，進(jìn)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(dá)到終點經(jīng)檢驗合格后進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，當(dāng)硫化鈉濃度達(dá)到60%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）后送入制片機(jī)，制成片狀后包裝入庫。經(jīng)過分析，產(chǎn)品質(zhì)量滿足GB 10500—2009《工業(yè)硫化鈉》的要求，如表1所示。

表1 硫化鈉技術(shù)指標(biāo) %

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(yīng)的過程，在生成強(qiáng)堿弱酸鹽的同時伴隨著氧化反應(yīng)，方程式如下：

H2S+2NaOH→NaS+2H2O

NaS+2O2+H2O→Na2S2O3+2NaOH

根據(jù)相關(guān)的文獻(xiàn)介紹［2］，當(dāng)質(zhì)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(yīng)速度非?？?，該反應(yīng)是典型的受擴(kuò)散速度控制的反應(yīng)。對于吸收過程采用填料塔就能達(dá)到98%～99%吸收率，可滿足生產(chǎn)要求。

但是在吸收過程中，應(yīng)注意控制反應(yīng)的終點。因為中和反應(yīng)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(dāng)酸堿反應(yīng)超過終點（或等當(dāng)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(yīng)控制氫氧化鈉濃度小于1%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）作為反應(yīng)終點。其工藝操作控制要點為：1）吸收塔塔內(nèi)負(fù)壓為2.6×103～6.6× 103Pa；2）氫氧化鈉起始質(zhì)量濃度為380～420 g/L；3）反應(yīng)終點控制硫化鈉質(zhì)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(fā)工序分析與控制

硫化鈉的蒸發(fā)設(shè)備為管殼式蒸發(fā)器 （如圖1），主要由列管換熱器、閃蒸室、循環(huán)泵和汽液分離器等構(gòu)成。其工作原理為：當(dāng)堿液從進(jìn)料口到上視鏡處時，停止進(jìn)料，啟動循環(huán)泵使堿液循環(huán)。堿液經(jīng)過循環(huán)泵加壓后以2～5m/s的速度通過加熱管達(dá)到沸點，進(jìn)入蒸發(fā)器內(nèi)閃蒸，并在蒸發(fā)器內(nèi)進(jìn)行汽液分離。在蒸發(fā)過程中及時補(bǔ)充堿液到上視鏡處，經(jīng)過多次連續(xù)進(jìn)料，直至堿液濃度達(dá)到要求時，從出料口排出［3］。其工藝操作控制要點為：1）蒸發(fā)器內(nèi)負(fù)壓為3.0×104～3.5×104Pa；2）控制蒸發(fā)液位要平穩(wěn)，禁止液位上下劇烈波動，避免出現(xiàn)“炕管”現(xiàn)象。

圖2 管殼式蒸發(fā)器示意圖

1.4 制片工序分析與控制

目前，硫化堿行業(yè)普遍采用制片機(jī)將成品制成片狀。由于從蒸發(fā)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(jī)加工。其工藝操作控制要點為：1）控制制片機(jī)的速度，速度太快容易產(chǎn)生“濕料”，在包裝時容易結(jié)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(huán)境；3）制片過程中還要注意管道保溫，防止堿液在管道中結(jié)垢。

2 經(jīng)濟(jì)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(yè)硫化鈉（質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(chǎn)過程的成本及產(chǎn)值。

表2 硫化氫吸收工藝生產(chǎn)成本及產(chǎn)品產(chǎn)值（以處理1 t硫化氫計）

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

3 結(jié)論

通過對技術(shù)與經(jīng)濟(jì)分析，氯化鋇生產(chǎn)過程產(chǎn)生的硫化氫用堿液吸收并制取工業(yè)硫化鈉工藝是可行的。該工藝路線簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，操作方便，產(chǎn)品質(zhì)量符合GB 10500—2009《工業(yè)硫化鈉》要求。該工藝不僅能保護(hù)環(huán)境，而且為企業(yè)節(jié)能減排提供技術(shù)支持，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

參考文獻(xiàn)：

［1］ GB16297—1996大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)［S］.

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

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

聯(lián)系方法：sfy111@sohu.com

中圖分類號：TQ131.12

文獻(xiàn)標(biāo)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(shè)計、生產(chǎn)和研發(fā)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