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導(dǎo)讀：生爐煤氣中的硫來源于氣化用煤，主要以H2S形式存在，氣化用煤中的硫約有80％轉(zhuǎn)化成H2S進(jìn)入煤氣，假如，氣化用煤的含硫量為1％，氣化后轉(zhuǎn)入煤氣中形成H2S大約2-3g/Nm3左右，而陶瓷、高嶺土等行業(yè)對煤氣含硫量要求為20-50mg/Nm3；假如煤氣中的H2S燃燒后全部轉(zhuǎn)化成SO2為2.6g/m3左右，比國家規(guī)定的SO2的最高排放濃度指標(biāo)高出許多。所以，無論從環(huán)保達(dá)標(biāo)排放，還是從保證企業(yè)最終產(chǎn)品質(zhì)量而言，煤氣中這部分H2S都是必須要脫除的。 煤氣的脫硫方法從總體上來分有兩種：熱煤氣脫硫和冷煤氣脫硫。在我國，熱煤氣脫硫現(xiàn)在仍處于試驗研究階段，還有待于進(jìn)一步完善，而冷煤氣脫硫是比較成熟的技術(shù)，其脫硫方法也很多。 冷煤氣脫硫大體上可分為干法脫硫和濕法脫硫兩種方法，干法脫硫以氧化鐵法和活性炭法應(yīng)用較廣，而濕法脫硫以砷堿法、ADA、改良ADA和栲膠法頗具代表性。 一干法脫硫技術(shù) 煤氣干法脫硫技術(shù)應(yīng)用較早，最早應(yīng)用于煤氣的干法脫硫技術(shù)是以沼鐵礦為脫硫劑的氧化鐵脫硫技術(shù)，之后，隨著煤氣脫硫活性炭的研究成功及其生產(chǎn)成本的相對降低，活性炭脫硫技術(shù)也開始被廣泛應(yīng)用。 發(fā)生爐煤氣干法脫硫系統(tǒng) 1氧化鐵脫硫技術(shù) 最早使用的氧化鐵脫硫劑為沼鐵礦和人工氧化鐵，為增加其孔隙率，脫硫劑以木屑為填充料，再噴灑適量的水和少量熟石灰，反復(fù)翻曬制成，其PH值一般為8-9左右，該種脫硫劑脫硫效率較低，必須塔外再生，再生困難，不久便被其他脫硫劑所取代?，F(xiàn)在TF型脫硫劑應(yīng)用較廣，該種脫硫劑脫硫效率較高，并可以進(jìn)行塔內(nèi)再生。 2活性炭脫硫技術(shù) 活性炭脫硫主要是利用活性炭的催化和吸附作用，活性炭的催化活性很強，煤氣中的H2S在活性炭的催化作用下，與煤氣中少量的O2發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)生成的單質(zhì)S吸附于活性炭表面。當(dāng)活性炭脫硫劑吸附達(dá)到飽和時，脫硫效率明顯下降，必須進(jìn)行再生?；钚蕴康脑偕鶕?jù)所吸附的物質(zhì)而定，S在常壓下，190℃時開始熔化，440℃左右便升華變?yōu)闅鈶B(tài)，所以，一般利用450-500℃左右的過熱蒸汽對活性炭脫硫劑進(jìn)行再生，當(dāng)脫硫劑溫度提高到一定程度時，單質(zhì)硫便從活性炭中析出，析出的硫流入硫回收池，水冷后形成固態(tài)硫。 二濕法脫硫技術(shù) 濕法脫硫應(yīng)用較早的方法是氨洗中和法，自從上世紀(jì)50年代初國外出現(xiàn)ADA法以來，我國也先后研制開發(fā)了改良型ADA法、MSQ法、KCS法以及栲膠法等脫硫技術(shù)。 與干法脫硫相比，濕法脫硫技術(shù)的應(yīng)用相對要稍晚一些，最早濕法脫硫技術(shù)是在焦?fàn)t煤氣和水煤氣的凈化方面首先應(yīng)用，隨著人們對發(fā)生爐煤氣高凈化度的要求，濕法脫硫技術(shù)才開始應(yīng)用于發(fā)生爐煤氣行業(yè)。濕法脫硫技術(shù)應(yīng)用于發(fā)生爐煤氣凈化與其在焦?fàn)t煤氣和水煤氣的凈化方面的應(yīng)用略有不同，脫硫設(shè)備、工藝和操作參數(shù)都略有調(diào)整。  濕法脫硫可以歸納分為物理吸收法、化學(xué)吸收法和氧化法三種。物理吸收法是采用有機溶劑作為吸收劑，加壓吸收H2S，再經(jīng)減壓將吸收的H2S釋放出來，吸收劑循環(huán)使用，該法以環(huán)丁礬法為代表；化學(xué)吸收法是以弱堿性溶劑為吸收劑，吸收過程伴隨化學(xué)反應(yīng)過程，吸收H2S后的吸收劑經(jīng)增溫、減壓后得以再生，熱砷堿法即屬化學(xué)吸附法；氧化法是以堿性溶液為吸收劑，并加入載氧體為催化劑，吸收H2S，并將其氧化成單質(zhì)硫，氧化法以改良ADA法和栲膠法為代表。 目前，在發(fā)生爐煤氣的濕法脫硫技術(shù)中，應(yīng)用較為廣泛的是栲膠脫硫法。它是以純堿作為吸收劑，以栲膠為載氧體，以NaVO2為氧化劑。 三中小規(guī)模煤氣用戶的特點 基于我國的國情及經(jīng)濟特點，在我國，不論民用煤氣還是工業(yè)用煤氣都存在大量的中小型用戶。中小型民用煤氣及部分中小型工業(yè)用煤氣（冶金、建材、化工、有色等行業(yè)），雖然用氣量不大，但對煤氣的質(zhì)量要求卻很高。而這些中小城市及中小工業(yè)用戶又得不到天然氣或液化石油氣，有的雖然可以得到液化氣但價格太高難以承受。因此這些中小城市及中小工業(yè)用戶不得不使用煤制氣。煤制氣中的干餾制氣（焦?fàn)t、直立爐、立箱爐等），煤氣質(zhì)量好、煤氣熱值高，但存在規(guī)模大、投資高、污染環(huán)境、焦炭及化產(chǎn)回收等問題，中小用戶難以采用，這些中小用戶只能采用煤氣化制氣。 根據(jù)目前我國各個產(chǎn)煤地的煤炭質(zhì)量，煤炭氣化制得的煤氣用于民用除了常規(guī)的凈化（降溫、除塵、除油）外，還都需要脫硫，用于某些要求高的工業(yè)制品生產(chǎn)也需要脫硫。 煤氣中硫的來源及脫除要求煤氣中的硫來自原料煤中，存在形式主要是硫化氫，亦有少量有機硫。無論是干餾制氣還是氣化制氣，煤中的硫主要都轉(zhuǎn)化為硫化氫。在干餾制氣中煤中的硫約有17%轉(zhuǎn)化進(jìn)入煤氣，假設(shè)煤的含硫量為1%，則焦?fàn)t煤氣中的硫化氫含量約為5.625g/m3（以每噸煤產(chǎn)焦?fàn)t煤氣320m3計）；如果是直立爐制氣，則煤氣中的硫化氫含量約為5.140g/m3（以每噸煤產(chǎn)直立爐煤氣350m3計）。在氣化制氣中煤中的硫約有80%轉(zhuǎn)化進(jìn)入煤氣，仍假設(shè)煤的含硫量為1%，則無煙煤氣化煤氣中的硫化氫含量約為2.6g/m3（以每噸煤產(chǎn)煤氣3300m3計）；煙煤氣化煤氣中的硫化氫含量約2.8g/m3（以每噸煤產(chǎn)煤氣3000m3計）?！冻擎?zhèn)燃?xì)庠O(shè)計規(guī)范》對民用煤氣中硫化氫含量的要求為20mg/m3；要求高的工業(yè)用戶一般對硫化氫含量的要求為50mg/m3，因此都需要較為徹底的脫硫。 四脫硫方案的確定 具體到某項工程，脫硫方案的確定，既要考慮到可行性，又要考慮到經(jīng)濟性。對于用氣量較?。ū热缑啃r五、六千立方米以下），而且煤氣中含硫量不高的用戶，可以考慮單級采用干法脫硫或濕法脫硫（用氣量特別小的，比如每小時兩、三千立方米以下不宜用濕法）。目前最常用的干法脫硫劑是氧化鐵和活性炭。通常，干法脫硫的脫硫工藝流程較為簡單，但考慮到環(huán)保及經(jīng)濟性，一般都要對脫硫劑再生使用，而氧化鐵和活性炭的再生從流程到成本都差別較大。 如采用氧化鐵脫硫劑，可以自制或購買成型制品。自制氧化鐵脫硫劑，一般采用天然沼鐵礦或鐵屑摻以木屑、熟石灰及水，其制作成本較低。這種自制的氧化鐵脫硫劑，一般脫硫效率較高、脫硫效果較好，但其硫容較低、可再生次數(shù)較少。脫硫劑使用一段時間后需要再生，這種自制氧化鐵脫硫劑一般采用塔外再生。將脫硫劑取出，放在曬場上充分氧化再生，曬場上脫硫劑的厚度不宜超過300--400mm，并應(yīng)定期翻動。這種自制的氧化鐵脫硫劑雖然成本低，但制作、再生都需要較大的場地、較多的人工，也比較麻煩，所以現(xiàn)在很多單位購買成型的氧化鐵脫硫劑，也有許多單位研制成型的氧化鐵脫硫劑銷售。這些成型的氧化鐵脫硫劑，顆粒均勻、孔隙率大、強度較高、氧化鐵含量高、脫硫效率高、硫容大、可再生次數(shù)多，其再生可以在塔內(nèi)進(jìn)行，一般通入空氣即可。 氧化鐵脫硫劑的使用條件一般限定以下幾點： 1)溫度正常使用溫度以20—30℃為宜。溫度過高，將使氧化速度加快，相對降低了硫化速度，使脫硫效率降低，同時溫度過高將使硫化鐵的水合物失去水分，進(jìn)而影響脫硫劑的濕度及酸堿度，影響脫硫效果。溫度過低，會大大降低硫化速度，使脫硫效率下降，同時也將使煤氣中的水分冷凝下來，造成脫硫劑過濕。 2)水分脫硫劑宜保持25%--35%的水分，若水分小于10%將會影響脫硫操作。水分能保持硫化氫與氧化鐵的足夠接觸時間，減少脫硫劑結(jié)塊，并可溶解部分鹽類，防止其包在氧化鐵表面，影響脫硫反應(yīng)的進(jìn)行。 3)含氧量煤氣中含有一定的氧，可以使氧化鐵在脫硫的同時實現(xiàn)再生一般以含氧1.0—1.1%為宜。含氧量過高會加速鐵的腐蝕和形成煤氣膠。 4)煤氣的雜質(zhì)含量煤氣中的焦油等雜質(zhì)要脫除干凈，否則容易造成脫硫劑表面被焦油等覆蓋而失效。 5)酸堿度氧化鐵脫硫一般要求在弱堿性（PH值8—9）的環(huán)境下進(jìn)行，PH值過高過低都會影響脫硫效率。 如采用活性炭作脫硫劑，一般購買脫硫?qū)Ｓ没钚蕴?。活性炭能夠脫除煤氣中的硫化氫及有機硫，這在很早已經(jīng)被認(rèn)識到，但工業(yè)化應(yīng)用在煤氣工程中是近十幾年來的事。這是隨著活性炭技術(shù)的提高，活性炭生產(chǎn)成本大幅度降低帶來的成果?；钚蕴棵摿蚓哂辛蛉萘看?、活性高、孔隙率大、脫硫效率高、機械強度高、耐水性好、氣體阻力小、設(shè)備簡單、操作方便、易于再生、生產(chǎn)費用低、可直接回收硫磺等優(yōu)點。 活性炭脫硫生產(chǎn)主要的工藝條件有： 1)溫度正常使用溫度可以在27—82℃，但最佳使用溫度為32—52℃，因此在寒冷地區(qū)使用，脫硫塔應(yīng)該保溫。 2)硫化物與氧含量的比值應(yīng)在1:2以上，氧含量不足時可補充空氣。 3)相對濕度煤氣的相對濕度應(yīng)在70—100%，濕度不足時可補充水蒸汽，但不應(yīng)帶液態(tài)水進(jìn)入活性炭床。 4)氣體中酸堿性要求活性炭脫硫要求堿性環(huán)境，如煤氣中不含堿性氣體成分，可以使用浸堿活性炭。 5)煤氣的雜質(zhì)含量煤氣中的焦油等雜質(zhì)要脫除干凈，否則容易造成活性炭表面微孔被焦油等覆蓋而失效。 6)壓力操作壓力應(yīng)小于5Mpa，目前一般的煤氣生產(chǎn)工藝都不超過此壓力。 對于用氣量稍大（每小時兩、三千立方米以上）、煤氣中含硫量又不太高的用戶可以采用單級濕法脫硫。濕法脫硫?qū)儆诔墒旃に?，主要有直接氧化法、化學(xué)吸收法、物理吸收法等。近幾十年的變化主要集中在對吸收液的改進(jìn)上。 目前應(yīng)用最廣的是直接氧化法。吸收劑主要有：碳酸鈉、氨水。而用得最多的是碳酸鈉。氧化劑經(jīng)歷了砷堿、萘醌、栲膠、蒽醌等的逐步改良，最近設(shè)計的工程一般使用RTS。一套完整的濕法脫硫系統(tǒng)包括了脫硫、脫硫液再生、脫硫液貯存循環(huán)、脫硫液加熱、硫磺加工回收等。對于硫磺產(chǎn)量較小的用戶，如果上馬一套完整的硫磺加工設(shè)備，象熔餾釜、硫泡沫槽、真空過濾機等，就顯得投資、生產(chǎn)成本太高了。因此，可以適當(dāng)簡化，將不多的硫磺泡沫放入干化池中自然風(fēng)干，這樣就省去了許多設(shè)備，也大大降低了生產(chǎn)成本。 對于用氣量稍大或煤氣中含硫量較高的用戶，如果一級干法或濕法脫硫不能滿足要求，則可以采用干、濕法串連使用。對于中小型民用煤氣用戶，因為民用煤氣工程的用戶發(fā)展有一個逐步增加的過程，不可能一下子達(dá)到最終規(guī)模。所以，工程初期用戶數(shù)量較少時，可以采用簡單實用的干法脫硫并預(yù)留濕法脫硫場地，待用戶擴大后，若實踐證明脫硫費用增加太多或不能滿足煤氣質(zhì)量要求，則可以增加濕法脫硫與干法串聯(lián)使用。 總之，中小型煤氣工程脫硫方式的選擇，應(yīng)根據(jù)煤氣的種類、性質(zhì)、煤氣量的大小、煤氣中硫化物的含量、煤氣質(zhì)量要求等綜合因素全面考慮。并應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源，考慮脫硫劑的來源、價格、副產(chǎn)品的處理、環(huán)境保護(hù)等。既要考慮到方案的可行性，又要考慮到投資建設(shè)、生產(chǎn)運行的經(jīng)濟性，以達(dá)到最佳的效果。
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