6大脱硫技术详解与脱硫工艺选择

1、焦炉煤气脱硫技术

焦炉煤气常用的脱硫方法从脱硫剂的形态上来分：包括干法脱硫技术和湿法脱硫技术。

1.1焦炉煤气干法脱硫技术

干法脱硫工艺是利用固体吸收剂脱除煤气中的硫化氢，同时脱除氰化物及焦油雾等杂质。

干法脱硫又分为中温脱硫、低温脱硫和高温脱硫。常用脱硫剂有铁系和锌系，氧化铁脱硫剂是一种传统的气体净化材料，适宜于对天然气、油气伴生气、城市煤气以及废气中硫化氢含量高的气体。

常温氧化铁脱硫原理是用水合氧化铁(Fe2O3·H2O)脱除 H2S，其反应包括脱硫反应与再生反应。

干法脱硫工艺多采用固定床原理，工艺简单，净化率高，操作简单可靠，脱硫精度高，但处理量小，适用于低含硫气体的处理，一般多用于二次精脱硫。

但由于气固吸附反应速度较慢，工艺运行所需设备一般比较庞大，而且脱硫剂不易再生，运行费用增高，劳动强度大，不能回收成品硫，废脱硫剂、废气、废水严重污染环境。

1.2焦炉煤气湿法脱硫技术

湿法工艺是利用液体脱硫剂脱除煤气中的硫化氢和氰化氢。常用的方法有氨水法、单乙醇胺法、砷碱法、VASC脱硫法、改良 ADA法、TH 法、苦味酸法、对苯二酚法、HPF 法以及一些新兴的工艺方法等。

1.2.1  氨水法(AS法)：

氨水法脱硫是利用焦炉煤气中的氨，在脱硫塔顶喷洒氨水溶液(利用洗氨溶液)吸收煤气中 H2S，富含 H2S 和 NH3的液体经脱酸蒸氨后再循环洗氨脱硫。

在脱硫塔内发生的氨水与硫化氢的反应是：H2S+2NH3·H2O→(NH4)2S+2H2O。

AS 循环脱硫工艺为粗脱硫，操作费用低，脱硫效率在 90 %以上，脱硫后煤气中的 H2S 在200～500 mg·m-3。

1.2.2  VASC法：

VASC法脱硫过程是洗苯塔后的煤气进入脱硫塔，塔内填充聚丙烯填料，煤气自下而上流经各填料段与碳酸钾溶液逆流接触，再经塔顶捕雾器出塔。

煤气中的大部分 H2S 和 HCN 和部分 CO2被碱液吸收，碱液一般主要是 Na2CO3或 K2CO3溶液。

吸收了酸性气体的脱硫富液与来自再生塔底的热贫液换热后，由顶部进入再生塔再生，吸收塔、再生塔及大部分设备材质为碳钢，富液与再生塔底上升的水蒸汽接触使酸性气体解吸。

1.2.3 ADA 法(蒽醌二磺酸钠法)：

ADA法是以蒽醌二磺酸钠(ADA)为催化剂，以稀碳酸钠溶液为吸收剂的脱硫、脱氰方法。

在 ADA 法溶液中添加适量的偏硅酸钠(NaVO3)、酒石酸钾钠(NaKC4H4O6)和 FeCl3作为吸收液进行脱硫、脱氰，称改良 ADA 法。

这种方法的反应原理比较复杂，分为几个阶段进行，在脱硫塔内稀碱液吸收硫化氢生成硫氢化物，硫氢化物被偏钒酸钠迅速氧化成硫。

而偏钒酸钠被还原成焦钒酸钠，还原性的焦钒酸钠与氧化态的 ADA 反应，生成还原态的ADA，而焦钒酸钠则被 ADA 氧化，再生成偏钒酸钠盐，还原态ADA 被空气中的氧氧化成氧化态的 ADA，恢复了 ADA 的氧化性能。

1.2.4单乙醇胺法：

此流程脱硫是使用弱碱性的单乙醇氨(简称 MEA)水溶液直接吸收煤气中的H2S 和 HCN，属于湿式吸收法。

乙醇胺法脱硫产品为含 H2S和 HCN 的酸性气体，它可以经克劳斯炉生产元素硫，也可以用接触法生产硫酸。

净化后煤气指标为 H2S≤0.2 g·m-3，NH3≤0.1 g·m-3。

1.2.5  HPF法

HPF法脱硫是以煤气中的氨为碱源，以HPF为复合催化剂，最终 H2S 转化为单体硫得以除去的脱硫工艺，HPF较其它催化剂相比具有较高的活性和较好的流动性。

脱硫塔中煤气与碱溶液充分接触，其中的硫化氢、氰化氢与溶液发生化学反应。这个化学反应相当复杂，该反应的反应原理是：

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。

脱硫液在吸收了煤气中 H2S 后，在复合催化剂 HPF 作用下氧化再生。

1.2.6  TH法(萘醌二磺酸法)

该法以煤气中的氨作碱源，以 1,4-萘醌二磺酸钠为催化剂，氧化法脱硫脱氰工艺，在吸收塔中用含氨的循环脱硫液吸收煤气中的 H2S 和 HCN，在再生塔中用空气再生，废液在高温、高压的湿式氧化塔中处理，将废液中的(NH4)2S2O3及 NH4CNS 转化为硫铵和硫酸。

该法的突出优点是高效处理废液，并将废液中的(NH4)2S2O3和 NH4CNS 转化成硫和硫酸，增加硫铵的产量，减少硫酸消耗。但此种方法设备的造价高，成为 TH 法脱硫脱氰工艺推广的最大难点。

2、脱硫工艺的选择。

在满足用户净化煤气指标要求的前提下，在脱硫工艺的选择上应遵循以下几方面的原则：

2.1从经济角度考虑脱硫工艺。

在达到脱硫指标标准的同时尽量降低基建费用和运行成本，在选择脱硫工艺时，应对有关脱硫工艺的投资及运行费用进行详细的计算比较，优先选用投资低、运行费用低的脱硫工艺，这样可以尽量减少脱硫设施的成本，使企业更具有竞争能力。

例如：在利用煤气中的氨作为脱硫剂来除去煤气中的 H2S 和HCN 时，利用煤气中的氨作为碱源是最为经济的，它不需要购入碳酸钠等碱源，并且在洗氨的同时可脱除煤气中的 H2S 和 HCN，具有工艺合理性和运行经济性。

2.2从环保角度要求三废少，易于治理。

应尽量控制减少产生的污染物，产生的废气、废水、废渣也应便于治理，脱硫后烟气硫含量应符合国家排放标准的规定和环境评价要求。

2.3脱硫效率高且能耗小。

AS循环洗涤法比湿式氧化法中的改良ADA法、TH 法、FRC 法等的脱除 H2S 和 HC 效率要低些，当焦炉煤气用作城市煤气、合成气等时，则必须选择脱硫效率更高的脱硫工艺。下载本文