煤氣中的硫來(lái)自原料煤中，存在形式主要是 H2S，亦有少量有機(jī)硫(主要是COS)。H2S 不僅會(huì)造成環(huán)境的污染，還會(huì)腐蝕設(shè)備，使催化劑中毒，對(duì)生產(chǎn)造成很多不良影響，所以必須要脫去煤氣中的硫。煤氣脫硫即采用一定的技術(shù)手段將 H2S、HCN 等有害物質(zhì)從焦?fàn)t煤氣中脫除，采用的工藝方法一般分為濕法和干法。

1焦?fàn)t煤氣脫硫技術(shù)

焦?fàn)t煤氣常用的脫硫方法從脫硫劑的形態(tài)上來(lái)分包括干法脫硫技術(shù)和濕法脫硫技術(shù)。

1.1焦?fàn)t煤氣干法脫硫技術(shù)

干法脫硫工藝是利用固體吸收劑脫除煤氣中的硫化氫，同時(shí)脫除及焦油霧等雜質(zhì)。干法脫硫又分為中溫脫硫、低溫脫硫和高溫脫硫。常用脫硫劑有鐵系和鋅系，氧化鐵脫硫劑是一種傳統(tǒng)的氣體凈化材料，適宜于對(duì)天然氣、油氣伴生氣、城市煤氣以及廢氣中硫化氫含量高的氣體。常溫氧化鐵脫硫原理是用水合氧化鐵(Fe2O3·H2O)脫除 H2S，其反應(yīng)包括脫硫反應(yīng)與再生反應(yīng)。

干法脫硫工藝多采用固定床原理，工藝簡(jiǎn)單，凈化率高，操作簡(jiǎn)單可靠，脫硫精度高，但處理量小，適用于低含硫氣體的處理，一般多用于二次精脫硫。但由于氣固吸附反應(yīng)速度較慢，工藝運(yùn)行所需設(shè)備一般比較龐大，而且脫硫劑不易再生，運(yùn)行費(fèi)用增高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，不能回收成品硫，廢脫硫劑、廢氣、廢水嚴(yán)重污染環(huán)境。

1.2焦?fàn)t煤氣濕法脫硫技術(shù)

濕法工藝是利用液體脫硫劑脫除煤氣中的硫化氫和*。常用的方法有氨水法、vasc法、單乙醇胺法、砷堿法、改良 ADA法、TH 法、對(duì)苯二酚法、HPF 法以及一些新興的工藝方法等。

1.2.1氨法(AS 法)

氨法脫硫是利用焦?fàn)t煤氣中的氨，在脫硫塔頂噴灑氨水溶液(利用洗氨溶液)吸收煤氣中 H2S，富含 H2S 和 NH3的液體經(jīng)脫酸蒸氨后再循環(huán)洗氨脫硫。在脫硫塔內(nèi)發(fā)生的氨水與硫化氫的反應(yīng)是：H2S+2NH3·H2O→(NH4)2S+2H2O。AS 循環(huán)脫硫工藝為粗脫硫，操作費(fèi)用低，脫硫效率在 90 %以上，脫硫后煤氣中的 H2S 在200～500 mg·m-3。

1.2.2VASC法

VASC法脫硫過(guò)程是洗苯塔后的煤氣進(jìn)入脫硫塔，塔內(nèi)填充聚丙烯填料，煤氣自下而上流經(jīng)各填料段與碳酸鉀溶液逆流接觸，再經(jīng)塔頂捕霧器出塔。煤氣中的大部分 H2S 和 HCN 和部分 CO2被堿液吸收，堿液一般主要是 Na2CO3或 K2CO3溶液。吸收了酸性氣體的脫硫富液與來(lái)自再生塔底的熱貧液換熱后，由頂部進(jìn)入再生塔再生，吸收塔、再生塔及大部分設(shè)備材質(zhì)為碳鋼，富液與再生塔底上升的水蒸汽接觸使酸性氣體解吸。

1.2.3改良 ADA法(亦稱蒽醌二磺酸鈉法)

ADA法是以蒽醌二磺酸鈉(ADA)為催化劑，以稀碳酸鈉溶液為吸收劑的脫硫、脫氰方法。在 ADA 法溶液中添加適量的偏硅酸鈉(NaVO3)、酒石酸鉀鈉(NaKC4H4O6)和 FeCl3作為吸收液進(jìn)行脫硫、脫氰，稱改良 ADA 法。這種方法的反應(yīng)原理比較復(fù)雜，分為幾個(gè)階段進(jìn)行，在脫硫塔內(nèi)稀堿液吸收硫化氫生成硫氫化物，硫氫化物被偏釩酸鈉迅速氧化成硫。而偏釩酸鈉被還原成焦釩酸鈉，還原性的焦釩酸鈉與氧化態(tài)的 ADA 反應(yīng)，生成還原態(tài)的ADA，而焦釩酸鈉則被 ADA 氧化，再生成偏釩酸鈉鹽，還原態(tài)ADA 被空氣中的氧氧化成氧化態(tài)的 ADA，恢復(fù)了 ADA 的氧化性能。

1.2.4單乙醇胺法(索爾菲班法)

此流程脫硫是使用弱堿性的單乙醇氨(簡(jiǎn)稱 MEA)水溶液直接吸收煤氣中的H2S和 HCN，屬于濕式吸收法。索爾菲班法脫硫產(chǎn)品為含 H2S和 HCN 的酸性氣體，它可以經(jīng)克勞斯?fàn)t生產(chǎn)元素硫，也可以用接觸法生產(chǎn)硫酸。凈化后煤氣指標(biāo)為 H2S≤0.2g·m-3，NH3≤0.1 g·m-3。

1.2.5HPF法

HPF法脫硫是國(guó)內(nèi)自行開(kāi)發(fā)的以煤氣中的氨為堿源，以 HPF為復(fù)合催化劑，終 H2S 轉(zhuǎn)化為單體硫得以除去的脫硫工藝，HPF較其它催化劑相比具有較高的活性和較好的流動(dòng)性。脫硫塔中煤氣與堿溶液充分接觸，其中的硫化氫、*與溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這個(gè)化學(xué)反應(yīng)相當(dāng)復(fù)雜，該反應(yīng)的反應(yīng)原理是：

吸收：H2S+NH4OH→NH4HS+H2O

NH4HS+NH4OH→(NH4)2S+H2O

NH4HS+NH4OH+SX-1→(NH4)2SX+H2O

HCN+NH4OH→NH4CN+H2O

再生氧化：(NH4)2SX+O2→SX+2NH3H2O

脫硫液在吸收了煤氣中 H2S 后，在復(fù)合催化劑 HPF 作用下氧化再生。

1.2.6TH法(萘醌二磺酸法)

該法以煤氣中的氨作堿源，以 1,4-萘醌二磺酸鈉為催化劑，氧化法脫硫脫氰工藝，在吸收塔中用含氨的循環(huán)脫硫液吸收煤氣中的 H2S 和 HCN，在再生塔中用空氣再生，廢液在高溫、高壓的濕式氧化塔中處理，將廢液中的(NH4)2S2O3及 NH4CNS 轉(zhuǎn)化為硫銨和硫酸。該法的突出優(yōu)點(diǎn)是高效處理廢液，并將廢液中的(NH4)2S2O3和 NH4CNS 轉(zhuǎn)化成硫和硫酸，增加硫銨的產(chǎn)量，減少硫酸消耗。但此種方法設(shè)備的造價(jià)高，成為 TH 法脫硫脫氰工藝推廣的大難點(diǎn)。

2影響脫硫反應(yīng)效率的因素

2.1合適的溫度、噴灑量和一定的濃度

為使整個(gè)生產(chǎn)正常運(yùn)行，反應(yīng)進(jìn)行更*，提高脫硫的效率，必須對(duì)脫硫過(guò)程進(jìn)行工藝指標(biāo)的控制。不論哪種脫硫工藝，都需要控制好預(yù)冷塔后煤氣的溫度，溫度高低直接影響脫硫效率。煤氣溫度過(guò)高，使脫硫液溫度相應(yīng)提高，液面上氣相中氨的分壓增大，進(jìn)入預(yù)冷塔的氨氣及煤氣中自帶氨很難被脫硫液吸收，致使脫硫液氨含量偏低，脫硫效率下降，而且會(huì)使反應(yīng)中副鹽的含量增加，但是溫度過(guò)低易造成預(yù)冷塔結(jié)萘堵塞，影響再生效果及系統(tǒng)正常運(yùn)行，因此在生產(chǎn)中應(yīng)將預(yù)冷塔后煤氣溫度和脫硫液溫度控制在一定合理的范圍。一般來(lái)說(shuō)提高吸收液濃度會(huì)提高反應(yīng)的吸收效率，溶液的噴灑量大能減少懸浮硫在填料、分布板等的沉積，是防止塔堵的一種有效措施，但噴灑量過(guò)大會(huì)使氣體夾帶液體，也增加動(dòng)力消耗，所以要有合適的噴灑量，此外還要有合適 pH、氣液比，對(duì)于以煤氣中氨為堿源的煤氣脫硫工藝來(lái)說(shuō)煤氣中氨含量的高低將直接影響脫硫的吸收效率，提高 NH3與 H2S 的比值將會(huì)提高反應(yīng)的吸收效率。

2.2降低雜質(zhì)的含量

除了增加反應(yīng)物的濃度來(lái)提高反應(yīng)速度和效率外，另外就是降低煤氣中的雜質(zhì)含量。煤氣中的雜質(zhì)會(huì)與反應(yīng)液發(fā)生一定化學(xué)反應(yīng)，從而影響溶液質(zhì)量和脫硫的效果，如焦?fàn)t煤氣中的焦油在堿性溶液中會(huì)發(fā)生皂化反應(yīng)，使溶液發(fā)泡變質(zhì)影響 H2S 吸收及脫硫液再生。所以煤氣經(jīng)電捕焦油器除去焦油后焦油霧含量要控制在 50 mg·m-3以下。

2.3增加反應(yīng)的接觸面積和傳質(zhì)效果

煤氣與反應(yīng)液在脫硫塔內(nèi)反應(yīng)的*程度還取決與反應(yīng)物之間的接觸面積即填料比表面積和氣液分布情況。在一些鋼廠脫硫裝置中選用的輕瓷填料 XA-1，具有比表面積大，持液量大等特點(diǎn)，取得了良好的效果。氣液再分布器是脫硫塔傳質(zhì)的重要部件，對(duì)于大型填料塔，在保證良好的液體初始分布外，要求填料高度一般不超過(guò) 6 m，每段之間必須設(shè)置氣液再分布器，其目的是為了保證較好的氣液分布和避免填料塔的壁流效應(yīng)，同時(shí)保證較小的煤氣阻力。此外脫硫催化劑的選擇至關(guān)重要，好的催化劑既可保證脫硫效果，同時(shí)脫硫廢液產(chǎn)生量也小，脫硫液中催化劑濃度高低將直接影響催化反應(yīng)速度，從而影響脫硫效率。

3脫硫工藝的選擇

隨著科學(xué)技術(shù)不斷的進(jìn)步，新的工藝和方法也在不斷的涌現(xiàn)，無(wú)論技術(shù)怎么變革，始終要圍繞市場(chǎng)來(lái)布局生產(chǎn)，不斷加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)，維護(hù)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。在滿足用戶凈化煤氣指標(biāo)要求的前提下，在脫硫工藝的選擇上應(yīng)遵循這樣幾方面原則。

3.1從經(jīng)濟(jì)角度考慮脫硫工藝

在達(dá)到脫硫指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)盡量降低基建費(fèi)用和運(yùn)行成本，在選擇脫硫工藝時(shí)，應(yīng)對(duì)有關(guān)脫硫工藝的投資及運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算比較，優(yōu)先選用投資低、運(yùn)行費(fèi)用低的脫硫工藝，這樣可以盡量減少脫硫設(shè)施的成本，使企業(yè)更具有競(jìng)爭(zhēng)能力。

例如在利用煤氣中的氨作為脫硫劑來(lái)除去煤氣中的 H2S 和HCN 時(shí)，利用煤氣中的氨作為堿源是為經(jīng)濟(jì)的，它不需要購(gòu)入碳酸鈉等堿源，并且在洗氨的同時(shí)可脫除煤氣中的 H2S 和 HCN，具有工藝合理性和運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

3.2從環(huán)保角度要求三廢少，易于治理

隨著國(guó)民環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的不斷提高，應(yīng)盡量控制減少產(chǎn)生的污染物，產(chǎn)生的廢氣、廢水、廢渣也應(yīng)便于治理，脫硫后煙氣硫含量應(yīng)符合國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定和環(huán)境評(píng)價(jià)要求。

3.3脫硫效率高且能耗小

相比較而言AS循環(huán)洗滌法比濕式氧化法中的改良A.D.A法、TH 法、FRC 法等的脫除 H2S 和 HC 效率要低些，當(dāng)焦?fàn)t煤氣用作城市煤氣、合成氣等時(shí)，則必須選擇脫硫效率更高的脫硫工藝。

4結(jié)論

選擇合理的脫硫工藝流程，不僅需要達(dá)到預(yù)期的脫硫效果，同時(shí)還需要工藝系統(tǒng)能夠*穩(wěn)定、高效運(yùn)行。因此，在生產(chǎn)過(guò)程中需要對(duì)不斷整個(gè)脫硫工藝進(jìn)行優(yōu)化和完善，同時(shí)選擇和開(kāi)發(fā)出更好的脫硫劑和催化劑，減少或降低副產(chǎn)物對(duì)脫硫系統(tǒng)的影響，進(jìn)一步提高脫硫效率。