煤气净化湿法脱硫的化学工艺探究

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  [摘 要]对煤气进行脱硫净化是提高煤炭加工利用效率的主要方法,符合我国绿色工业、经济循环和节约型社会发展的趋势。随着时代的进步和技术的发展,我国对已有的煤气脱硫工艺技术进行了改革和创新,能够有效地除去其中的焦油、氨、萘、苯以及硫等物质,从而减少了对空气的污染。本文主要是对HPF脱硫法、栲胶脱硫法和环丁砜脱硫法这三种湿法脱硫技术的具体情况和湿法脱硫技术在我国的应用进行分析论述,希望能够更好地熟知湿法脱硫技术,从而提高其使用效果,进而改善空气质量,保护环境。
  [关键词]HPF脱硫法;栲胶脱硫法;环丁砜脱硫法
  中图分类号:TQ546.5 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)14-0058-01
  为了达到煤气净化的目的,通常需要对其进行脱硫处理,而脱硫技术一般可以分为干法和湿法两种,目前在实际生产过程中比较常用的是湿法脱硫。湿法脱硫的化学工艺是先用液体将硫化物从粗煤气中分离出来并加以富集,再通过解析生成H2S富气或催化氧化后转化为单质硫或硫酸。一般而言,湿法脱硫比较适用于气体中含硫高且处理量大的情况,其投资、操作费用高,动力消耗比较大。而溶剂可连续重复使用,装置占地较少,操作环境较好,有利于保护环境。下文主要是对HPF脱硫法、栲胶脱硫法和环丁砜脱硫法这三种脱硫方法进行详细的论述。
  一、HPF脱硫法
  1. HPF脱硫的概述
  HPF法脱硫工艺是以煤气中的氨为碱源,脱硫液在吸收了煤气中硫化氢后,在复合催化剂HPF的作用下氧化再生,最终将硫化氢转化为元素硫得以除去,脱硫液循环使用。HPF法具有设备简单、操作方便稳定和脱硫效率高等特点,已在许多焦化企业得到推广应用。对规模比较大的煤气进行一次脱硫一般会选用湿法脱硫工艺,同时该方法又分为湿式氧化法、物理吸收法、化学吸收法和物理-化学吸收法。根据煤气处理的先后顺序又分为前脱硫和后脱硫两个工艺。前脱硫主要是先进行脱硫工段,该阶段完成后再进行氨和粗苯等化学产品的回收,通常将煤气含有的氨作为碱的来源,并以PDS作为催化剂,这样做能够有效降低煤气中H2S气体对相关设备的腐蚀。该环节中的煤气H2S的浓度若超过20mg/m3以下,则需要对煤气进行二次脱硫,以保证煤气中硫的浓度符合要求。后脱硫主要是先采取措施对煤气中氨和粗苯等化学产品进行回收,然后再进行脱硫处理,这时的碱源主要来自于外加的碳酸钠,选用ADA作为催化剂,一次脱硫之后H2S的浓度就会降到标准以下,因此,可以直接供城市煤气。20世纪80年代以来,湿法脱硫技术在我国得到快速发展,并对其很多化学工艺都进行了创新,而HPF脱硫的出现也成功地取代了传统化学制剂的地位,成为了新一代煤气脱硫首选催化剂。
  2.HPF脱硫工艺的流程
  近几年HPF脱硫法在我国应用广泛,尤其是我国企业自主研发的一种煤气净化脱硫技术,对我国煤气脱硫技术的发展有着重要的意义。HPF脱硫指对传统脱硫技术的创新,将HPF当做脱硫催化剂运用到煤气脱硫过程中去,大大提高了我国煤气脱硫的质量,并且保证了废气排放的清洁度。HPF脱硫工艺主要包括以下三个步骤:第一,煤气降温。从焦炉中排放出的煤气一般都带有着一定的温度,其不利于脱硫工作的展开,因此在进行脱硫之前,需要先对煤气进行降温。这一工作通常在预冷塔内完成,通过对其进行一定的制冷处理,降低煤气的温度,从而满足脱硫的要求。第二,煤气的脱硫。降温后的煤气,开始进入正式的脱硫程序,首先其要进入脱硫塔中,在脱硫塔中借助化学制剂对其进行脱硫工作,将其内部的H2S等硫化物以及氨化物置换出俩。在这一过程中会产生一定的化学反应,因此一定要确保脱硫塔内的密闭性,保障周围工作人员的人身安全。第三,再生循环。煤气在进行完脱硫后进入脱氨、脱苯阶段。刚刚对煤气进行脱硫的化学液体中含有大量的硫化物,这部分液体将进入再生塔中,工作人员向其中加入HPF制剂与其产生化学反应,并通过一系列的物理作用,使得脱硫液体再生继续使用,而存在于液体中的硫化物也被分离出来以泡沫的形态自流入泡沫槽中,等待进一步的固化处理。
  二、栲胶脱硫法
  1. 栲胶脱硫法的概述
  近几年,栲胶脱硫技术在国内一些焦化厂得到普遍使用,并获得满意效果,新建装置应用在煤焦化装置的焦炉气脱硫。
  该方法属于湿法脱硫,是利用碱性栲胶的水溶液吸收煤气,主要用于半水煤气或焦炉气中的H2S,借助栲胶和矾作为载体和催化剂将吸收的H2S转化为单质硫,发生吸收反应后的栲胶溶液利用空气在溶液再生槽中进行再生,再进入溶液循环槽重复循环使用。
  2.栲胶脱硫方法的分析
  (1)栲胶脱硫法的优点:第一,不管是气体净化度、溶液硫容量、硫回收率等主要指标都可与改良ADA法相提并论,栲胶资源丰富、价格低廉、没有毒性、脱硫溶液成本及运行费用低,没有硫磺堵塞脱硫塔的问题;第二,脱硫溶液的活性好、性能稳定、腐蚀性小。栲胶本身是氧化剂也是钒的络合剂,脱硫溶液的组成比改良ADA法简单;第三,脱硫效率大于98%,析出的硫容易浮选和分离。
  (2)栲胶脱硫法具有很大自身的优势,但同时也存在着一些问题:第一,栲胶脱硫液具有很高的选择性,在适宜的条件下,它能从99%的CO2原料气中将200mg/m的H2S脱除至45mg/m以下,而因溶液吸收CO2后使溶液的pH值下降,使脱硫效率降低,且脱硫精度比较低;第二,设备较大,处理气量较小,得到的硫磺纯度比较低,不利于加工。
  三、环丁砜脱硫法
  1.环丁砜法的概述
  环丁砜法是一种理化吸收法。溶液由化学吸收溶剂烷基醇胺、物理吸收溶剂环丁砜和水混合而成。可使用的烷基醇胺包括MEA、MDEA及DIPA。一般采用浓度较高的醇胺溶液,而环丁砜与水的比例按其用途确定。此法可以用于煤气工艺气体的净化。
  2.环丁砜法的优缺点
  第一,环丁砜法的优点:环丁砜能降低吸收溶液的表面张力,抑制溶液的起泡倾向。同时它也是缓蚀剂,可以减轻溶液对设备的腐蚀;溶液受热后比较稳定,不容易变质。
  第二,环丁砜法的缺点:环丁砜有吸收重烃,特别是芳烃的倾向,如果原料气中重烃和芳烃含量高时,气体进入脱硫工序前一定要先除去其中的重烃和芳烃
  四、湿法脱硫技术在我国的应用
  脱硫技术经过20年的发展,脱硫效率得到提高。与一般脱硫技术相比,HPF脱硫技术得到快速发展,并对其很多化学工艺进行创新,HPF脱硫技术通过与煤气中的硫化物进行有效的反应。湿法脱硫技术采用新工艺,成功取代了传统化学制剂的地位,成为了新一代煤气脱硫的主要技术。湿法脱硫技术的效果更好,能够有效吸出煤气中的硫元素,更有利于废气的排出质量。同时,该工艺技术脱硫的工艺流程操作起来比较稳定且迅速,而且相关设备及零件在国内得到了广泛 的应用。HPF脱硫法最近几年在我国,尤其是当前的市场上是一种比较理想的脱硫脱氰工艺。我国企业自主研发 的一种煤气净化脱硫技术,国内已经处于领先水平。HPF脱硫是对传统脱硫2HF脱硫技术的一次创新,在其传统脱硫基础上进行的一定改革,存在着一定的发展空间。
  五、结束语
  综上所述,随着我国经济的快速发展,工业化城市化进程的快速发展,环境问题日益严重,影响人们的正常生活,因此,需要采取行之有效的措施,改善环境质量。本文谈到的湿法脱硫技术能够有效脱去煤气的硫,从而净化空气,改善环境质量,因此,具有广泛的应用前景。
  参考文献
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