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三级反应耦合系统生产硫氢化钠的酸性气处理工艺及应用

文档作者：刘成军1　温世昌1　王民2　蔺冰军2　周璇1　蒋正初2 文档来源： 1. 中石油华东设计院有限公司 2. 山东瑞阳新能源科技有限公司		更新日期： 2026年05月11日	点击数：
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三级反应耦合系统生产硫氢化钠的
酸性气处理工艺及应用
刘成军1　温世昌1　王民2　蔺冰军2　周璇1　蒋正初2
1. 中石油华东设计院有限公司　2. 山东瑞阳新能源科技有限公司
摘要：目的 开发一种用于处理含硫化氢酸性气的低成本硫氢化钠（NaHS）生产工艺并进行工业化应用，实现尾气达标
排放。方法 将酸性气原料与混合碱液在塔式一级反应器内逆流接触并发生反应，反应后的粗NaHS 溶液、循环碱液、一级
净化气分别进入汽提塔、循环冷却器和搅拌槽式二级反应器；二级反应器内反应后的二级碱液和二级净化气分别进入半
成品罐和静态混合器式三级反应器；三级反应器内反应后的气液两相反应产物进入半成品罐；半成品罐分出的半成品碱
液与循环碱液混合后作为混合碱液返回一级反应器，分出的三级净化气在水洗分离罐内与除盐水接触后产生氨水。结果 经
工业化装置验证，该工艺在不对酸性气原料进行预处理的情况下，可有效脱除NaHS 产品中的氨类等杂质，可根据市场需
要灵活生产出不同规格的NaHS 产品， 并保证净化气达标排放， 还可生产氨水。结论 该工艺具有资源化利用程度高、
NaHS 选择性高、操作灵活、设备和操作费用低的特点，可为其他酸性气处理装置提供参考。
关键词：硫氢化钠；含硫化氢酸性气；pH；结晶；汽提；氨水；尾气；达标排放
DOI：10.3969/j.issn.1007-3426.2025.02.001
引用格式：刘成军，温世昌，王民，等. 三级反应耦合系统生产硫氢化钠的酸性气处理工艺及应用[J]. 石油与天然气化工，2025，54（2）：1-8.
LIU Chengjun, WEN Shichang, WANG Min, et al. Acid gas treatment process and application for producing sodium hydrosulfide with three-stage reaction
coupling system[J]. Chemical Engineering of Oil &amp;amp; Gas, 2025, 54(2): 1-8.
Acid gas treatment process and application for producing sodium hydrosulfide
with three-stage reaction coupling system
LIU Chengjun1, WEN Shichang1, WANG Min2, LIN Bingjun2, ZHOU Xuan1, JIANG Zhengchu2
1. CNPC East-China Design Institute Co., Ltd., Qingdao, Shandong, China；2. Shandong Ruiyang New Energy Technology Co., Ltd., Binzhou, Shandong, China
Abstract: Objective The aim is to develop a low-cost sodium hydrosulfide (NaHS) production process for treating acid gas
containing hydrogen sulfide and carry out industrial applications, to achieve the up-to-standard emission of tail gas. Method The acid gas
feed and the mixed caustic solution were counter currently contacted and reacted in the column type first-stage reactor, and the crude
NaHS solution, circulating caustic solution, and first-stage purified gas after the reaction were respectively entered into the stripping
column, circulating cooler, and stirred tank type second-stage reactor. The second-stage caustic solution and second-stage purified gas
from the second-stage reactor entered the semi-finished product tank and the static mixer type third-stage reactor, respectively. The
gas-liquid two-phase reaction product from the third-stage reactor entered the semi-finished product tank. The semi-finished caustic
solution separated from the semi-finished product tank was mixed with the circulating caustic solution and returned to the first-stage
reactor as a mixed caustic solution. The third-stage purified gas was contacted with the desalted water in the water washing separator and
produced ammonia water. Result It had been verified by the industrial unit that the process could effectively remove ammonia and other
impurities from NaHS products without pre-treatment of acid gas feed. It could flexibly produce different specifications of NaHS
products according to market needs, and ensure that purified gas met the emission standards. It could also produce ammonia water.
Conclusion This process has the characteristics of high resource utilization, high selectivity of NaHS, flexible operation, and low
equipment and operating costs, which can provide a reference for other acid gas treatment units.
Keywords: sodium hydrosulfide; acid gas containing hydrogen sulfide; pH; crystallization; stripping; ammonia water; tail gas;
up-to-standard emission
炼油化工厂主要采用Claus 硫磺回收、湿法制
硫酸等工艺对生产过程中产生的含硫酸性气进行
处理， 其中， 硫磺回收工艺一般包括Claus 制硫、
SCOT 尾气处理、尾气焚烧及烟气处理等部分[1-4]，
　　 作者简介：刘成军，1967 年生，教授级高级工程师，本刊编委，1989 年毕业于成都科技大学化学工程专业，一直从事石
油与天然气化工专业的设计工作，已发表论文70 余篇。E-mail：liuchengjun-hqc@cnpc.com.cn
2025 年 4 月
第54 卷 第 2 期
石 油 与 天 然 气 化 工
CHEMICAL ENGINEERING OF OIL &amp;amp; GAS 1
工艺流程长，操作较复杂，投资较高；湿法制硫酸工
艺包括酸性气焚烧、SCR 脱硝、SO2 催化转化、水合
冷凝、尾气处理等部分[5-7]，其操作条件苛刻，且难
以生产出高价值的发烟硫酸，经济效益较差。相对
而言，硫氢化钠（NaHS）生产工艺流程简单，操作费
用低，可对上述酸性气特别是小流量、小流股酸性
气进行有效处理。所生产的NaHS 用途广泛，如采
矿工业产生的废酸中含有对环境影响较大的砷离
子、铜离子等金属离子，NaHS 水溶液可与上述金属
离子发生反应生成沉淀物，从而实现对废酸进行治
理的目的[8-10]。另外，NaHS 在染料工业中可用于合
成有机中间体，在制革工业可用于生皮的脱毛及鞣
革，在化肥工业中可用于脱除活性炭脱硫剂中的单
体硫，在人造纤维生产中可用于亚硫酸染色等，同
时，还是制造硫化铵、多硫化钠、硫代硫酸钠等的
原料[11]。
目前，一些NaHS 生产工艺需对酸性气原料进
行复杂的预处理，如某工艺采用两级吸收−两级再
生流程对酸性气中的硫化氢（H2S）提纯，酸性气首
先在一级吸收塔内与一级贫胺液逆流接触，一级贫
胺液对酸性气中的H2S 进行选择性吸收后成为一
级富液，一级富液进入一级再生塔进行再生，塔顶
的一级再生气进入二级吸收塔与二级贫胺液逆流
接触，二级贫胺液吸收了一级再生气中的H2S 后成
为二级富液，二级富液进入二级再生塔进行再生，
塔顶气即为提纯后的H2S 气体[12]；该工艺流程较复
杂，设备和操作费用较高。另一些工艺为了降低产
品中副反应产物的生成量，采用降低H2S 转化率的
方式生产NaHS， H2S 转化率仅为68.58%~97.20%，
尾气中H2S 体积分数（不计空气）高达22.30%~
66.81%，造成尾气不能达标排放[13]。还有一些工艺以
工业硫化钠（Na2S）为原料生产NaHS，工艺流程简
单[14]，但工业Na2S 单耗高，且无工业化装置进行验证。
鉴于此，提供了一种有工业业绩的低成本生产
NaHS 工艺，该工艺不需要对酸性气进行复杂的预
处理，可根据市场需要生产出不同规格的NaHS 液
体产品，可保证净化尾气达标排放，具有产品收率
高、操作灵活的特点。
1　工艺流程简述
来自界区的含有H2S、二氧化碳（CO2）、水蒸气、
氨和烃类等的酸性气进入一级反应器底部，来自混
合器的混合碱液进入一级反应器某床层的顶部，两
者逆流接触并发生反应，见图1。
反应（Ⅰ）、（Ⅱ）分别生成Na2S 和NaHS。在一
级反应器内发生的主反应为反应（Ⅱ）。
A
M
M
pH F
高选
新鲜碱液
水洗分离罐
净化尾气
三级反应器
真空泵
半成品罐
除盐水
氨水
氨水冷却器
氨水循环泵
H2S
A
循环冷却器
混合器
酸性气
一级反应器二级反应器
一级循环泵
汽提塔
半成品泵
NaHS
图 1　NaHS 生产工艺流程示意图
2 刘成军 等　 三级反应耦合系统生产硫氢化钠的酸性气处理工艺及应用2025
H2S+2NaOH!Na2S+2H2O （Ⅰ）
H2S+Na2S!2NaHS （Ⅱ）
当酸性气中含有CO2 时，还会发生式（Ⅲ）和式
（Ⅳ）中的副反应。
CO2+NaOH!NaHCO3 （Ⅲ）
NaHCO3+NaOH!Na2CO3+H2O （Ⅳ）
上述副反应不但会导致碱液耗量增大并产生
大量废碱液，所生成的碳酸盐还会污染NaHS 产品。
另外，碳酸盐易结晶为固体，从而造成工艺管道和
设备的堵塞。因此，提高NaHS 的选择性、降低碳酸
盐的生成非常重要。
一级反应器为塔式反应器，可根据酸性气原料
组成情况设置1~4 段反应床层， 每段床层高度为
2~4 m，床层内件优选散堆填料。
一级反应器反应床层越高，则气液接触越充分，
H2S 吸收效果越好，所需循环碱液流量也越低，但
酸性气中CO2 被碱液吸收的量也越大。由于碱液吸
收H2S 的速度比CO2 快得多[15-16]，在每段床层的顶
部均设置备用的混合碱液进料口，混合碱液进料位
置根据酸性气中CO2 含量变化情况进行调整，如：
当CO2 体积分数≤0.5% 时，从最顶部床层进料；当
0.5%＜CO2 体积分数≤1.5% 时，从自上而下的第二
床层进料；当1.5%＜CO2 体积分数≤2.5% 时，从自
上而下计数的第三床层进料；当2.5%＜CO2 体积分
数≤4.0% 时，在最底部床层进料。总之，酸性气中CO2
含量越高，则混合碱液进料位置越低，以缩短CO2
与碱液接触的时间，减少CO2 穿透气液界面与碱液
进行反应的概率，降低NaHCO3 和NaCO3 的生成量。
当酸性气中CO2 体积分数＞4.0% 时，需改变一
级反应器的结构型式，如将塔式改为气液喷射式混
合器的型式，进一步缩短气液两相的接触时间。
一级反应器下部设有缓冲罐，混合碱液自上而
下进入缓冲罐，在罐内进行缓冲并分离出所携带的
气体，再由一级循环泵升压后分为循环碱液和粗
NaHS 溶液两部分。前者经循环冷却器冷却并与半
成品碱液混合后返回一级反应器；后者进入汽提塔
顶部，在汽提塔内与自下而上的蒸汽逆流接触，将
粗NaHS 溶液中所携带的氨类、油类等杂质汽提出
来，并作为汽提尾气自汽提塔塔顶进入水洗分离罐
进一步处理。粗NaHS 溶液在脱除杂质后作为NaHS
产品自塔底出料。
酸性气原料中的部分H2S 在一级反应器内被混
合碱液吸收，剩余的酸性气自一级反应器顶部出料，
作为一级净化气进入二级反应器搅拌器下方，经分
布管分配流量后均匀通入二级反应器内，与二级新
鲜碱液进行接触，以进一步脱除其中的H2S。
二级反应器为搅拌槽反应器，其主要参数如下：
高径比为1.0~1.5；搅拌器直径与反应器内径的比值
为0.30~0.40；搅拌器转速为1.0~2.0 r/s；桨叶宽度与
搅拌器直径之比为0.15~0.25。
当液面高度与反应器内径之比＞1.0 但≤1.6 时，
设置两个搅拌器；当液面高度与反应器内径之比＞1.6
时，应考虑采用3 个搅拌器。
为缩短一级净化气中CO2 与碱液的接触时间，
二级反应器尺寸按一级净化气体积空速为150~200 h−1
进行设计。
在二级反应器内反应（Ⅰ）为主反应，其液体反
应产物作为二级碱液自二级反应器底部进入半成
品罐，其气体反应产物作为二级净化气自二级反应
器顶部出料，然后进入三级反应器与三级新鲜碱液
接触，三级新鲜碱液将二级净化气中残余的H2S 进
行深度脱除。三级反应器优选SX 型或SV 型静态
混合器，其长径比（L/D）控制在6~15 的范围内，气
液体积比控制在3~10 的范围内。三级反应器出口
的气液两相反应产物一起进入半成品罐。
经一、二级反应后，酸性气原料中H2S 的总脱
除率为90%~95%，三级反应器仅用于脱除二级净化
气中残余的H2S，确保净化尾气达标排放。因此，二
级新鲜碱液和三级新鲜碱液流量分别按占新鲜碱
液总量的90%~95% 和5%~10% 进行设置即可满足
装置操作要求。
上述反应产物在半成品罐内进行气液分离，分
出的液相作为半成品碱液由半成品泵升压后与循
环碱液在混合器内充分混合，然后作为混合碱液进
入一级反应器；分出的气相作为三级净化气经真空
泵升压后进入水洗分离罐底部，在罐内与上部的除
盐水逆流接触，除盐水吸收三级净化气、汽提尾气
中的氨气后生成氨水，氨水自罐底经氨水循环泵升
压并经氨水冷却器冷却后分为两部分，一部分循环
第54 卷 第 2 期
石 油 与 天 然 气 化 工
CHEMICAL ENGINEERING OF OIL &amp;amp; GAS 3
至水洗分离罐，一部分作为氨水产品出界区。水洗
分离罐顶部分出的净化尾气出界区进行焚烧处理。
2　技术特点
主要技术特点包括：①采用三级反应高度耦合
系统生产NaHS；②设置循环碱液pH 和三级净化气
中H2S 含量在线分析控制系统；③设置粗NaHS 溶
液汽提系统；④对汽提尾气及三级净化气中的氨进
行回收。
2.1　采用三级反应高度耦合系统生产NaHS
一级反应器为底部带缓冲罐的塔式反应器，具
有灵活调节碱液循环量的功能，主要将混合碱液中
的Na2S 进一步与H2S 反应生成NaHS；二级反应器
为搅拌槽式反应器，具有强大的搅拌功能，使气液
两相得到充分混合[17-18]，且在较高的pH 下允许部
分Na2S 晶体悬浮于溶液中并与H2S 气体进行接触，
可有效降低Na2S 等结晶带来的不利影响，主要将
一级净化气中H2S 与新鲜碱液反应生成Na2S；三级
反应器为静态混合器式反应器，混合性能好，效率
高，操作弹性大，反应时间短[19-21]，可将二级净化气
中残留的H2S 基本脱除掉，以提高H2S 转化率并确
保净化尾气达标排放。此外，当二级、三级反应产
物中碳酸钠等杂质过多时，可通过半成品泵将少量
半成品碱液作为废碱渣排至界区，如排至酸性水汽
提装置的酸性水原料罐中，以防止过多的碳酸钠等
杂质在系统内累积，确保NaHS 产品质量合格。
2.2　设置循环碱液pH 和三级净化气H2S 在线分析
控制系统
在本工艺中， 设置循环碱液的主要目的是：
①保证一级反应器内酸性气与碱液充分接触，使碱
液中的Na2S 进一步与H2S 反应生成NaHS，以降低
NaHS 产品中Na2S 含量； ② 由于H2S 及氢氧化钠
（NaOH）生成NaHS 的反应为放热反应，其标准生
成热约为−58.576 kJ/mol，为降低反应温升，可在循
环碱液管线上设置循环冷却器，用于取走反应热。
若酸性气原料为单塔全吹出酸性水汽提酸性气，
其进料温度必须≥85 ℃，以防止硫氢化铵结晶[22]。
此外，设置循环冷却器还具有间接降低该酸性气
原料温度的作用。循环碱液流量越大， H2S 吸收
效果越好，能耗越大。实践证明，循环碱液流量为
半成品碱液流量的1~2 倍即可满足装置操作的
要求。
S2􀀀
循环碱液pH 是一级反应器操作的关键参数，
如果循环碱液pH 高于11，则碱液溶液中部分HS−
就会转化为，使NaHS 产品中的Na2S 含量超标；
如果循环碱液pH 小于9，则存在H2S 转化率低和碳
酸盐结晶沉淀问题。
为了确保所生产的NaHS 产品中杂质含量及外
排的净化尾气中H2S 含量满足要求，本工艺在循环
碱液管线上设置了循环碱液pH 在线分析仪，在三
级净化气管线上设置了H2S 含量在线分析仪，并设
置了高选控制系统。正常生产时，为确保循环碱液
的pH 在9~11 范围之内，由循环碱液pH 在线分析
仪检测到循环碱液pH 小于9 时，增加新鲜碱液进
料量；当循环碱液pH 大于11 时，减少新鲜碱液进
料量。当H2S 含量在线分析仪测出三级净化气中
H2S 含量大于目标值时，其输出信号传至高选器，
使控制系统自动切换至对三级净化气中H2S 含量
进行调节的模式；当工况恢复正常时，又自动切换
到原来的控制系统中。
2.3　设置粗NaHS 溶液汽提系统
粗NaHS 溶液在汽提塔内与自下而上的蒸汽逆
流接触，在逆流接触过程中，将粗NaHS 溶液中所
携带的氨类、油类等杂质汽提出来；可供选择的汽
提方式有两种，一种是采用釜式重沸器汽提，另一
种是直接蒸汽汽提。当采用釜式重沸器汽提时，粗
NaHS 溶液中所含的部分水分因受热而汽化，NaHS 产
品得到浓缩，最终可根据水的汽化程度不同而得到
32%、38% 或43% 等各种规格的NaHS 液体产品；
当采用直接蒸汽汽提时，粗NaHS 溶液不需要脱水
浓缩。
2.4　对汽提尾气及三级净化气中的氨进行回收
汽提尾气及三级净化气与除盐水在水洗分离
罐内逆流接触，除盐水吸收气体中的氨后成为氨水，
氨水中氨的质量分数不小于20%、蒸发残渣质量分
数不大于0.2%，当需进一步脱除杂质时，可设置氨
精馏塔对氨水进一步处理，在精馏的作用下，氨水
中所含的微量H2S、轻烃作为轻组分向塔的上部移
4 刘成军 等　 三级反应耦合系统生产硫氢化钠的酸性气处理工艺及应用2025
动并在塔顶馏出，最终可在塔底得到H2S 质量分数
≤5.0 mg/kg 的精制氨水。
3　工业应用
采用该技术建成的一套3 000 t/a NaHS 工业实
验装置于2023 年9 月一次开车成功，图2 所示为一
级反应器与汽提塔联合布置的情况。实践表明，在
实际处理量远小于设计值的情况下，该装置仍可生
产出满足GB/T 23937 — 2020《工业硫氢化钠》要求
的不同规格的NaHS 液体产品，净化尾气经焚烧处
理后满足GB 31570 — 2015《石油炼制工业污染物
排放标准》的要求（烟气中SO2 质量浓度在一般
地区和特别地区的排放限值分别为400 mg/m3 和
100 mg/m3）[23-26]。以下从原料性质、主要操作条件、
装置物料平衡、公用工程消耗及能耗、主要设备选
型等方面对该装置进行简要介绍。
3.1　原料性质
酸性气主要性质见表1。
表 1 酸性气主要性质
质量流量/（kg·h−1） 温度/℃ 压力/MPa 平均相对分子质量密度/（kg·m−3）
体积分数/%
H2S NH3 H2O CH4 C2H6 C4H10 合计
200 85 0.07 20.68 1.19 32.2 42.4 24.8 0.2 0.1 0.3 100.0
由表1 可知，酸性气原料中H2S、氨（NH3）、H2O
的体积分数分别为32.2%、42.4% 和24.8%。尽管酸
性气原料中H2S 纯度低、NH3 及H2O 等杂质含量较
高，但本工艺无需对酸性气原料进行任何预处理，
从而大幅度节省了设备和操作费用。
3.2　主要操作条件
主要操作条件见表2。由表2 可知，一级反应
器、二级反应器和半成品缓冲罐均在负压下操作，
是为了防止在正压操作过程中因泄漏等原因造成
H2S 气体向外逸出，避免造成环境污染，并确保操
作人员的人身安全。
3.3　装置物料平衡
装置物料平衡如表3 所列。从表3 可以看出，
表 2 主要操作条件
项目温度/℃ 压力/MPa
汽提塔塔顶113 0.10
汽提塔塔底125 0.12
一级反应器70 −0.03
二级反应器50 −0.04
半成品缓冲罐50 −0.05
水洗分离罐75~85 0.06
图 2　一级反应器与汽提塔共用操作和支撑平台
表 3 装置物料平衡
项目质量流量/（kg·h−1） 质量分数/%
进料
　酸性气200 30.30
　碱液① 170 25.76
　除盐水290 43.94
　合计660 100.00
出料
　NaHS产品270 40.91
　尾气10 1.52
　氨水380 57.57
　合计660 100.00
　注：①NaOH质量分数为40%的新鲜碱液。
第54 卷 第 2 期
石 油 与 天 然 气 化 工
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该装置可生产出270 kg/h NaHS 和380 kg/h 氨水。
所生产的NaHS 产品中NaHS 质量分数≥36%、
Na2S 质量分数≤1.0%；所生产的氨水中氨质量分
数≥20%、蒸发残渣质量分数≤0.15%，主要指标满
足HG/T 5353 — 2018《工业氨水》的要求。因此，本
工艺不但可以生产NaHS，还能生产出有价值的氨
水，使含硫酸性气得到充分的资源化利用，取得了
良好的经济效益和环保效益。
3.4　公用工程消耗及能耗
装置公用工程消耗如表4 所示。
表 4 装置公用工程消耗
低压蒸汽耗量/
（kg·h−1）
凝结水耗量/
（kg·h−1）
循环水耗量/
（t·h−1）
电耗/
kW
净化风耗量/
（m3·h−1）
20.0 20.0 19.3 52.0 30.0
根据表4 给出的公用工程消耗量和GB/T 50441 —
2016《石油化工设计能耗计算标准》规定的能耗指
标，经计算得到装置单位能耗（以每t NaHS 产品计，
下同）为56.06 kgoe/t （1 kgoe = 41 868 kJ）。其中，电
耗为42.37 kgoe/t，占总能耗的75.58%。国内某工业
装置因采用胺液吸收−溶剂再生流程对酸性气原料
中的H2S 进行提纯预处理，溶剂再生部分蒸汽耗量
较大，造成装置单位能耗高达87.60 kgoe/t，远高于
本装置能耗。
由于本装置酸性气处理量小、酸性气中H2S 含
量较低，造成电动设备效率较低，当酸性气处理量
增大时，电动设备效率会进一步提高，装置能耗还
会进一步降低。
3.5　主要设备选型
3.5.1　一级反应器
该反应器为塔式反应器，操作介质为酸性气和
碱液。下部缓冲罐规格（以切线高度计，下同）为
Φ1 400 mm×4 200 mm，上部塔式反应器采用容器
法兰连接，规格为Φ450 mm×13 000 mm。设备壳体
选用S31603+Q245R/S31603 钢板。
3.5.2　二级反应器
该反应器为带夹套搅拌釜式反应器，介质为NH3、
水、轻烃、碱液及H2S。设备规格为Φ2 000 mm×
2 300 mm。设备材质选用S31603。
3.5.3　汽提塔
该塔操作介质为尾气、NaHS、蒸汽和NH3。下
部为釜式重沸器，规格为Φ1 400 mm×3 500 mm，重
沸器管束规格为BKU400-1.5/0.48-12-3/25-2Ⅰ；上部
为填料塔，采用容器法兰连接，规格为Φ450 mm×
13 000 mm。整个设备壳体选用S31603+Q245R/S31603
钢板。
4　操作问题及处理措施
4.1　二级碱液管道内结晶
该装置在冬季操作时二级反应器出口的二级
碱液管道内易发生结晶现象见图3。由图3 可知，
结晶物将二级碱液管道完全堵塞，导致装置操作不
正常，产品质量不合格。
图 3　二级碱液管道内结晶情况
4.1.1　原因分析
正常生产时，二级反应器操作温度为50 ℃，二
级新鲜碱液中NaOH 质量分数为40%，反应器内碱
液pH 大于13。在该反应条件下，二级反应器内主
要反应为反应（Ⅰ），反应生成的Na2S 在水中的溶
解度较NaHS 低，且在碱液含量和pH 较高时易与
水结合为Na2S·5H2O 晶体，反应见式（Ⅴ）。
Na2S+5H2O!Na2S5H2O （Ⅴ）
由于搅拌器在二级反应器内对二级碱液进行
搅拌、一级净化气对二级碱液进行鼓泡，因此，所生
成的Na2S·5H2O 晶体不易沉积在二级反应器的底部
或黏附在其侧壁，而是均匀地悬浮于二级碱液中并
随二级碱液一同进入二级碱液管道。由于二级碱液
管道伴热效果差，当环境温度过低时，管内温度会
降至10 ℃ 以下，造成Na2S 的溶解度进一步降低，
Na2S·5H2O 晶体与水进一步结合为Na2S·9H2O 晶体，
6 刘成军 等　 三级反应耦合系统生产硫氢化钠的酸性气处理工艺及应用2025
最终导致管道完全堵塞。寒冬季节，几乎每周都会
发生结晶堵塞，导致管道拆卸与清洗困难，还会造
成环境污染。
4.1.2　处理措施
1） 降低二级新鲜碱液中NaOH 含量，将NaOH
质量分数由40% 降至30%，避免碱液在寒冷季节结
晶；尽管粗NaHS 溶液质量分数下降，但在汽提塔
中可将多余的水分蒸发掉，不会影响NaHS 产品的
质量和装置操作。
2） 降低二级新鲜碱液流量，将二级反应器内碱
液pH 降至≤12，以进一步降低二级反应器内NaOH
的质量分数，进而降低Na2S·5H2O 晶体和Na2S·9H2O
晶体的生成量。
3） 将二级碱液管道由热水伴热改为电伴热，虽
然改用电伴热后需要消耗更多的电能，使用成本相
对较高，但可以通过温控器进行远程控制，实现温度
自动调节，确保二级碱液管道内介质温度≥50 ℃。
4） 当二级碱液管道内压降上升较快时，采用
约70 ℃ 的热水对该管道进行冲洗，将内部的结晶
物及时溶解掉。
以上措施实施后，可有效解决二级碱液管道内
结晶的问题。
4.2　真空泵出口带液
开工阶段，曾出现真空泵出口带碱液，碱液进
入水洗分离罐底部，造成产品质量不合格。
4.2.1　原因分析
1） 装置开工时，酸性气实际处理量约为设计值
的30%，经三级反应后，酸性气中的绝大部分H2S
被吸收、蒸汽被冷凝，造成真空泵入口的三级净化
气流量大幅度降低，低于真空泵额定负荷的10%，
导致整个系统真空度进一步升高，部分碱液被吸入
真空泵入口。
2） 三级反应器出口的气液两相反应产物在靠
近半成品罐气包顶部位置进料，造成三级净化气所
携带的碱液因分离时间过短而被带入真空泵。
4.2.2　处理措施
1） 增加真空泵出口至酸性气原料的循环线，将
部分三级净化气进行循环，不但解决了真空泵入口
流量过小的问题，还可进一步降低三级净化气中的
H2S 含量。
2） 将上述气液两相反应产物进料位置改为从
半成品罐本体进料，以增大气液两相分离的时间。
优化后的工艺流程示意图见图4。上述措施实
施后，真空泵出口再无带液现象。
新鲜碱液
水洗分离罐
净化尾气
除盐水
氨水
氨水冷却器
氨水循环泵
M
M
F
高选
三级反应器
真空泵
半成品罐
新增开工循环线
H2S
A
二级反应器
A
pH 循环冷却器
混合器
酸性气
一级反应器
一级循环泵
汽提塔
半成品泵
NaHS
图 4　优化后工艺流程示意图（红色为改造内容）
第54 卷 第 2 期
石 油 与 天 然 气 化 工
CHEMICAL ENGINEERING OF OIL &amp;amp; GAS 7
5　结语
NaHS 生产工艺将无机化工与环境保护有机结
合起来，为炼油化工厂含H2S 酸性气的处理提供了
一种可供选择的有效途径。
开发了一种与现有技术不同的NaHS 生产工艺，
在不对酸性气原料进行复杂预处理的前提下，可有
效脱除NaHS 液体产品中的油类和氨类等杂质，保
证NaHS 产品满足相关指标的要求、净化尾气达标
排放，可根据市场需要灵活生产出质量分数为32%、
38% 或43% 的NaHS 液体产品，还可生产氨水。工
业化装置应用结果表明，该工艺具有资源化利用程
度高、NaHS 选择性高、流程简单、操作灵活、设备
和操作费用低的特点。
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收稿日期：2024-08-06；编辑：温冬云
8 刘成军 等　 三级反应耦合系统生产硫氢化钠的酸性气处理工艺及应用2025

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