改性碳酸钠碱液对硫化氢的去除研究

改性碳酸钠碱液对硫化氢的去除研究

在采矿过程中，含硫煤硫气体的异常积聚和爆炸有时会导致矿山和设备的安全。1改革开放的机制和实验流程1.1表面活性剂的添加碳酸钠作为吸收液,其吸收机理为碳酸钠溶液作为吸收液时,在井下由于水流的扰动作用及反应生成的HS实验通过添加表面活性剂以降低吸收液的表面张力,增大渗透半径,添加适当的氧化剂氧化HS1.2启普发生器主要试剂和材料:块状硫化亚铁(Fe设备:500启普发生器;电磁式空压泵;转子流量计;气体采样器;800L气袋;“U”型管压力计;笔形pH计;500mL缓冲瓶,胶皮管若干;球胆若干。1.3氮气稀释和尾气处理首先,在启普发生器中以硫酸(H将通过反应制备的硫化氢气体收集好,其次为了降低纯净硫化氢浓度,用氮气进行稀释处理,配置硫化氢气体浓度降低到20×10由图1可知,进气口通入配置好的硫化氢气体进过气体压力计进入吸收管,在反应试管中进行吸收实验,反应后的气体依次通过溶液缓冲瓶Ⅰ、气体流量计、空压泵以及溶液缓冲瓶Ⅱ,最后进入尾气处理瓶。采样分析可通过吸收管以及胶皮管连接处进行浓度检测。2单因素试验分析2.1除率与正相关性以不同浓度的碳酸钠溶液为基础对H由图2可得,在实验初期,碳酸钠碱液浓度与硫化氢去除率呈现正相关性。当碳酸钠溶液浓度增加到2%时,硫化氢初始去除率为100%,但通过比较初始去除率曲线和振荡后的去除率曲线可以看出,碳酸钠溶液对硫化氢的吸收不彻底,振荡后硫化氢从吸收尾液中逸出,即使在碳酸钠浓度为3%的情况下,吸收尾液振后仍释放出H2.2二烷基苯磺酸钠对硫化氢吸收效率实验结果选取常用的十二烷基苯磺酸钠来进行表面活性剂对碳酸钠溶液吸收效率影响的实验通过在50mL的2%的碳酸钠溶液中分别加入浓度为0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%的十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂,测定表面活性剂的加入对碱液吸收硫化氢效果的影响,及对硫化氢气体的初始去除率及振荡后去除率(图3)。由图3可得,随着十二烷基苯磺酸钠浓度的增加吸收液对硫化氢的去除率也在提高,当表面活性剂浓度增加到0.4%时,其升高速率逐渐趋于平缓,当浓度增加到0.7%时,初始去除率为98%,振荡后去除率为93.1%,可见十二烷基苯磺酸钠对碳酸钠溶液吸收硫化氢具有一定的促进作用,这是由于十二烷基苯磺酸钠降低了吸收液的表面张力,加快了气液两相间的传质过程,增强了吸收液与硫化氢气体分子之间的接触,从而提高了吸收效果。但该试剂的加入无法改善硫化氢二次散逸的问题,从图3可以看出,振荡后去除率始终低于初始去除率,表明吸收尾液经振荡后仍有硫化氢气体逸出。试验证明了采用表面活性剂去除煤体内部赋存的硫化氢具有一定的可行性,但其实际效果需要现场试验才能得到进一步证实。2.3氧化剂对硫化氢吸收效率实验分析H选取常用的H通过在50mL2%的碳酸钠溶液中分别加入浓度为0%、0.12%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%、1.2%的双氧水作为氧化剂,测定氧化剂的加入对碱液吸收硫化氢效果的影响,分析硫化氢气体的初始去除率及振荡后去除率(图4)。由图4可得,双氧水对碳酸钠溶液吸收硫化氢效果具有明显改善作用,当双氧水浓度大于0.4%时,振荡后硫化氢去除率大于初始硫化氢去除率,在0.6%以后去除率逐渐趋于稳定。这是因为双氧水具有强氧化性,能够将HS3次模型及方差分析实验因素及水平见表1,实验方案与结果见表2。根据前期单因素实验,选取3个主要影响因子:碳酸钠溶液浓度A、表面活性剂浓度B、氧化剂浓度C。实验吸收时间为40min,考察因变量为振荡后硫化氢去除率。根据响应面多因素软件设计了17组实验方案由表1和表2通过模型建立后可以得到,方案实际去除率与响应面回归方程预测值较为接近,误差较小。多种模型拟合度R学生化残差的正态概率分布如图5,可以用来判断得到的观测值相对于模型拟合后是否有异常点,图上残差各点的分布几乎在同一条直线上,说明模型的拟合效果比较准确可靠。响应面二次模型及方差分析结果见表4。同样可以看出模型P值小于0.00001,说明模型极有显著性,建模是有意义的,也可以根据建立的模型对硫化氢吸收效率进行分析和预测。从表4的方差分析结果可以看出,模型F值为193.91,P值小于0.0001,显示此模型与数据的拟合度较高,实验的误差较小。从显著性检验可以看出,各因素显著性影响大小排序为:碳酸钠溶液浓度A>氧化剂浓度C>表面活性剂浓度B,并且A、C这2个因素P值均小于0.05,表示该两项指标显著,而B(表面活性剂浓度)P值大于0.05;一次项AC的交互作用最为显著,二次项A结合单因素实验以及响应面多因素分析法分析可得,碳酸钠溶液的浓度越高,对于硫化氢的吸收越有效,但由于溶液碱性过强会对设备和人员造成伤害,且当碳酸钠溶液浓度大于0.2%后,吸收效率逐渐趋于平缓;表面活性剂用量0.4%～0.5%较为适合,而氧化剂适合用量为0.6%左右。所以提出实验硫化氢治理配套吸收碱液的最佳配比为:碳酸钠溶液浓度2%,表面活性剂浓度0.4%,氧化剂浓度0.6%。4碱液对硫化氢的吸收效率1)实验初期,碳酸钠碱液浓度与硫化氢去除率成正相关性,当碳酸钠溶液浓度增加到2%时,硫化氢初始去除率为100%,但经过振荡后,硫化氢二次散逸问题较为显著。2)随着十二烷基苯磺酸钠浓度的增加碱液对硫化氢的去除率逐渐提高。当浓度增加到0.7%时,初始去除率为98%,振荡后去除率为93.1%,振荡后去除率有所降低。3)双氧水对碳酸钠溶液吸收硫化氢效果具有明显改