煤炭气化工程课本寇公编

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1、第八章煤气脱硫煤气中的硫来源于煤。在煤炭气化过程中，煤中的含硫量约有80％进入煤气，而其余的则残存于灰渣中。煤气中的硫有无机硫和有机硫两种，其中以硫化氢为主。煤气的脱硫主要是脱除硫化氢，近些年来也开始注意脱除有机硫。煤气的脱硫应根据煤气的用途而定，例如城市煤气，规定煤气中H2S含量不超过20mg／m3(标准)。作为工业燃料气，由于煤气中的硫化氢经燃烧后将转变为二氧化硫排放于大气，污染了环境。随着环境保护的加强，工业燃料气的脱硫日益受到重视。特别是用于某些工业部门(如炼制特种钢)的燃料煤气，对煤气中硫化氢含量有严格

2、要求。脱除硫化氢的方法分为干法脱硫与湿法脱硫两大类。本章分别介绍其脱硫原理、工艺流程、主要设备计算等。当前随着气化新技术的开发以及高温煤气的直接应用，煤气的高温脱硫也正在开发研究。干法脱硫具有工艺简单、成熟可靠的特点，既能脱除煤气中的硫化氢，也能脱除氰化物、氧化氮及焦油雾，脱硫的净化程度较高。当要求煤气的脱硫程度较高或煤气处理量较小时常采用此法．目前我国最常用的干法脱琉是氧化铁法，即以氧化铁为脱硫剂。氧化铁法是一种古老的脱硫方法。最早采用的常温氧化铁法脱硫至今仍在大量应用，近代又开发了中温氧化铁脱硫，并正在研究高

3、温氧化铁脱硫。氧化铁脱硫方法的分类如表8—1所示。一、过程原理生产过程包括脱硫与再生。含有硫化氢的煤气通过脱硫剂时，硫化氢与脱硫剂作用，生成硫化铁与硫化亚铁。脱硫剂中除了氧化铁外，还均匀地加入水分。因此在有水存在的条件下，氧化铁(Fe2O3)便成为氢氧化铁[Fe(OH)3)。所以煤气中的硫化氢是与脱硫剂中的活性氢氧化铁进行反应。在碱性(脱硫剂中添加少量石灰)时，脱硫反应式为2Fe(OH)3+H2SFe2S3+8H2O2Fe(OH)3+H2S2Fe(OH)2+S+2H2OFe(OH)2+H2SFeS+2H2O吸收硫

4、化氢的反应速度取决于煤气与氧化铁的接触程度，为此在脱硫剂中加入少量的锯木屑，使堆放的孔隙率不低于50％。吸收硫化氢后的脱硫剂，在有水分的存在时，可以用空气中的氧进行再生。铁的硫化物又转化为氢氧化铁，并析出元素硫，元素硫逐渐沉积在脱硫剂中。当水分充足时，再生反应式为实际上，当煤气中含有一定量的氧时，脱琉的同时也进行着再生反应。为使反应向有利于生成Fe(OH)3的方向进行，在脱硫前向煤气中通入一些水蒸气。二、脱硫剂目前常用的脱硫剂有：1、天然沼铁矿85%以上的颗粒直径为I一2mm的天然沼铁矿，按先例掺混木屑和熟石灰，

5、其重量比为：沼铁矿95％、木屑4％一4.5％、熟石灰1％一0.5％。进箱脱炕剂含水分30％左右。天然沼铁矿含高价铁50％一60％，脱硫效率较高。2．人工氧化铁将颗粒直径为0.6—2.4mm的铸铁屑与木屑按重量比I：I掺泥，洒水后充分翻晒，进行人工氧化，控制三氧化二铁(Fe2O3)与氧化亚铁(FeO)的含量比大于1．5，作为氧化合格指标。在进箱前再加入0.5％熟石灰，脱硫效果较好。由于干法脱硫的脱硫精度高，当前使用极为普遍。为了提高脱硫效率、降低脱琉剂成本、不少单位正从事脱硫剂的研究，尽量利用工厂下脚铁泥。如颜料厂

6、、硫酸厂、钢铁厂或氮肥厂的含铁废料，经处理后作为脱硫剂的原料。这些下脚铁泥的主要成分为氧化铁。又为了增加煤气与脱硫剂的接触，也可用焦炭屑等多孔物来代替木屑。在选择脱硫剂时，可以用吸附硫存量作为评价指标。脱硫剂应保持一定的碱度，除加入一定量的熟石灰使之呈碱性外，也可喷洒稀氨水，控制pH值在8—9左右较为合适。由于反应后元素硫不断沉积在脱硫剂上，同时焦油雾等杂质会使脱硫剂结块，从而使用力上升，脱硫效率下降，因此脱硫剂需定期再生或更换。目前国内通常采用箱外再生门的方法。一般消况下，新脱硫剂的使用时间约为半年，经过再生后

7、的脱硫剂使用时间约为三个月左右。根据资源情况及脱硫效率，脱硫剂可以便用一次即废奔，也可以经再生一、二次使用后废弃。三、工艺过程及装置典型的常温氧化铁法工艺流程如图8—1所示。其中脱硫装置的数目可多于两个。根据工艺要求，煤气以串联或并联的形式通过脱硫箱。为了延长脱硫剂的使用周期，也可以采用定期改换箱内煤气流向的操作方法。改变脱硫箱的煤气进出口，就可使煤气在箱内成向上流或向下流。工艺要求：操作温度:25~30℃操作压力:常压脱硫剂水分：25％一35％；脱硫剂碱度：pH＝8—9；脱硫剂阻力：每米高的脱硫剂不大于2000

8、Pa。四、脱硫箱和脱硫剂用量的计算目前国内常用的常温常压脱硫装置为箱式。脱硫箱为长方形的槽，箱体材质可用铸铁、钢或钢筋混凝土；当采用钢板脱硫箱时，箱体应采取适当的防腐措施。箱式脱硫装置如图8—2所示，箱内放三层木格子，木格上堆放脱硫剂。为了更换脱硫剂及吊装箱盖，箱体上应设置吊装设备。通常整个箱式脱硫装置由四组设备组成，其中三组并联操作，另一组为备用。脱硫箱的设计参数：煤气