硫化氫是一種無(wú)色的易燃氣體,它的毒性很大,并具有特有的臭雞蛋味。大自然中的生物腐爛過(guò)程和火山與地熱活動(dòng),釋放出大量硫化氫。它是大氣天然硫排放物的主要形式。由于它會(huì )較快地氧化成二氧化硫,所以硫化氫是二氧化硫的一個(gè)大的間接天然源。
1.天然氣開(kāi)采時(shí)的脫硫尾氣
天然氣中都含有數量不等的H2S以及硫醇、硫醚、二硫醚、環(huán)狀硫化物(噻吩及其衍生物)等有機硫化物,有的還含有二硫化碳和硫氧化碳。
含硫天然氣不能直接作燃料,否則在燃燒時(shí)會(huì )產(chǎn)生大量SO2污染大氣;含硫天然氣更不能作化工原料,因為它會(huì )給產(chǎn)品帶進(jìn)大量雜質(zhì),同時(shí)會(huì )使生產(chǎn)中所用的催化劑中毒,使之失去活性,甚至使生產(chǎn)過(guò)程不能進(jìn)行。因此,含硫天然氣在應用之前要用適當的方法脫硫,通常是用有機或無(wú)機溶劑吸收法脫硫,例如用K2CO3、NaOH、乙醇胺、環(huán)丁砜、二異丙醇胺、蒽醌二磺酸鈉(A.D.A)溶液、氨水等,將H2S和其他某些硫化物脫除到一定程度才能作燃料和化工原料使用。脫硫程度根據使用要求而定,例如,以天然氣作造氣原料的大型合成氨廠(chǎng),一般要求含硫量在0.5x10-6以下,有的要求在0.2x10-6以下。
天然氣脫硫一般是先用上述溶劑吸收,得到副產(chǎn)品H2S或初品工業(yè)硫磺。單用溶劑吸收不能達到脫硫工藝要求時(shí)再配合使用吸附分離(用活性炭、分子篩等作吸附劑)。
天然氣脫硫獲得高濃度H2S,再用克勞斯裝置回收硫磺,這是目前世界上除了天然硫以外最重要的硫的來(lái)源。
2.煉油工業(yè)廢氣
含高硫(4%以上)的原油在進(jìn)入常減壓蒸餾塔之前,要經(jīng)過(guò)脫硫。常用的方法是以γ-Al2O3為載體,以Co-Cu或Ni-Co為催化劑,在15.2MPa、350~300℃溫度下將H2氣通入原油,使原油中的硫轉變?yōu)镠2S而被脫除。在原油的深加工過(guò)程中,為了得到更多的輕組分油品(汽油和柴油),常常采用催化裂化,即在高溫和催化劑的作用下,原料中含的有機硫化物裂解并與氫發(fā)生反應而生成H2S,其反應為:
RSH+H2→RH+H2S
另外,CS2和COS在高溫下與稀釋水蒸氣發(fā)生水解也會(huì )產(chǎn)生H2S和CO2:
CS2+2H2O→2H2S+CO2
COS+H2O→H2S+CO2
在加氫精制過(guò)程中,使用Co-Ni-Mo催化劑,能將油品中的有機硫變成H2S、有機氮變?yōu)镹H3而從油品中分出。
煉廠(chǎng)氣中的H2S和硫化物可用溶劑吸收,解吸后放出高濃度的H2S氣體,可用克勞斯裝置回收硫磺。
3.煤氣中H2S污染
煤氣的制造是將煤干餾或氣化。其過(guò)程溫度為1000℃左右,在這樣高的溫度及還原氣氛下,煤中的有機硫受熱裂解轉變?yōu)镠2S,與少量殘留的有機硫一道進(jìn)入煤氣。為了保護環(huán)境和避免輸送煤氣的管線(xiàn)受腐蝕,煤氣在進(jìn)管道之前應脫硫
4.化學(xué)反應的含硫尾氣
染料化工廠(chǎng)生產(chǎn)硫化染料,用硫化鈉與有機中間體反應時(shí),在尾氣中含有高濃度的H2S。有機磷農藥生產(chǎn)廠(chǎng)用P2S5與甲醇合成酸基硫化物、與乙醇合成乙基硫化物作中間體的過(guò)程中,也有大量高濃度H2S產(chǎn)生。堿法造紙廠(chǎng)用堿蒸煮木材時(shí),有機物會(huì )生成有惡臭的硫醇和H2S;蒸煮后的黑液在焚燒回收堿時(shí),有部分芒硝被還原,并與水蒸氣反應產(chǎn)生H2S。粘膠纖維和玻璃紙廠(chǎng)是以短纖維與堿及二硫化碳合成堿纖維磺酸脂,再在硫酸、硫酸鋅溶液中凝固抽絲,CS2有三分之一變成H2S與未轉化的CS2、多硫化物一起逸散車(chē)間和排入大氣。此外,制革、橡膠、醫藥、二硫化碳生產(chǎn)等也產(chǎn)生一定數量的H2S廢氣。