煤气脱硫技术研究与应用进展.pdf

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1、·28·全国气体净化信息站2010年技术交流会论文集煤气脱硫技术研究与应用进展廖小敏1，高亚楼2，李旭光2，邱祖民1，盖恒军1(1．南昌大学环境与化学工程学院，江西南昌330031；2．中煤能源哈尔滨煤化工有限公司，黑龙江哈尔滨150001)摘要：脱除煤气中硫化氢是保证煤基化学品质量、减少环境风险的必要工序。文章总结了脱硫技术的最新进展和应用现状，着重分析了几种主要脱硫技术的原理、技术经济性能及适用范围，为选择脱硫技术提出建议。关键词：硫化氢；煤气；脱硫我国是一个富煤少油缺气的国家，这种能源结构促使我国必须加大煤基化学工业和能源工业的发展力度。煤气化是清洁、高效利用煤

2、炭的有效方式，在煤制气过程中，煤气中的H：S会对设备、催化剂等产生不良影响。这部分H：S若直接排人大气，会对自然环境造成很大危害。为了保证后续产品的质量、减少对环境的危害，必须将粗煤气中H：s等有害气体脱除。煤气脱硫的方法分为干法和湿法两大类，本文介绍了主要脱硫技术的原理、特点、性能及发展趋势。1干法脱硫技术干法脱硫主要有活性炭法、分子筛法、氧化铁法和氧化锌法等4种⋯。其中应用较广的是活性炭法、氧化铁法和氧化锌法。1．1活性炭法活性炭属于中低温脱硫剂，其脱硫效率与比表面积、孔结构、炭表面酸碱度及气体的湿度等因素有关眵J。对于活性炭脱硫的研究主要集中在如何提高活性炭的表

3、面活性和比表面积上。Adib[31与BandoszHl的研究显示，碱性条件下，H：S更容易被氧化成单质硫，因而将活性炭浸渍在碱液、碘类、金属及其盐中，可制备出表面活性更高、比表面积更大的改性活性炭。邱玲等”1使用7％的碳酸钠溶液对活性炭进行改性，改性后的活性炭脱硫效果明显提高，硫容增加近30％。'lSeng等【61选用KOH对活性炭进行改性，发现KOH溶液有助于活性炭微孔的形成，活化后的活性炭扩散能力和吸附能力均显著提高。蒋明等¨1在活性炭表面浸渍l层cu2+离子，通过扫描电镜分析，发现改性活性炭表面结构发生较大变化，形成大量网状孔道，大大提高了吸附效果。当原料气湿度

4、在0．9左右时，其脱硫效果最佳⋯。1．2氧化铁法氧化铁也是常用的中低温脱硫剂，具有反应快、硫容高、价格低等优点，缺点是脱硫精度相对较低，遇水易粉化。氧化铁能脱除H：S，主要原因是其成分中含有活性氧化铁，通过活性氧化铁以水合形式(Fe：O，·H：O)与H：S反应生成单质硫析出。氧化铁形态有很多种，邢同春【91认为只有a，7型氧化铁才是脱硫剂中的有效成分。在活性氧化铁中加人其它金属或其氧化物，制得复合型脱硫剂已成为研究热点。刘世斌等【1训在活性铁中加入钛等过渡金属制得复合型脱硫剂(主要成分为Fe：O，，TiO：)，研究发现改性后的脱硫剂比单一氧化铁脱硫剂具有更高的活性和硫

5、容。李彦旭等Ⅲ1将氧化钙与三氧化二铁进行复配，制成操作温度更高、机械强度更大的复合脱硫剂。钱红辉等¨副通过使用碳酸盐对氧化铁进行改性后发现，在无氧条件下，改性脱硫剂的COS硫容达到3％，并且对H：S和CS：的脱除能力也有很大程度的提高。1．3氧化锌法氧化锌具有快速脱除H：S、有机硫(噻吩除外)的功能。由于其脱硫精度高，常被用于低浓度脱硫或最后一步精脱硫，对设备和催化剂起到保护作用。氧化锌与H，S在250—400℃反应，生成难于离解的硫化锌，该反应属放热反应。从热力学角度分析，降低温度可提高脱硫精度。但陈子江等¨驯发现在低温下，其硫容远低于中、高温脱硫剂。因此，发展低温

6、高效氧化锌脱硫剂，提高硫容是研究趋势。此外，氧化锌脱硫效率还与其活性以及形态、颗粒大小和全国气体净化信息站2010年技术交流会论文集’29·气体的组分及浓度有关。Novochinskii等¨4。151对此进行了深入研究，研究结果表明：相同条件下，氧化锌涂层比氧化锌颗粒具有更好的脱硫活性。当氧化锌颗粒从200～500am减小到24—71nm时，其动力学硫容可提高近lO倍。由于纯氧化锌脱硫剂再生困难、价格昂贵，限制了在工业上的广泛使用。为了克服这一缺点，研究锌基复合脱硫剂已成为国内外的热点。比如，将ZnO与Fe：0，，'rio：等混合形成铁酸锌、钛酸锌等化合物。Kobay

7、ashi等¨副研究铁酸锌的脱硫性能发现，铁酸锌的硫化速率和硫容都比ZnO高，形成的铁酸锌还可减少锌单质的挥发损失。Lew等¨71研究钛酸锌的脱硫性能发现，加入"riO：可减少ZnO还原成单质锌而造成的锌损失，且以含氯化物制得的钛酸锌其转化率可大大提高。2湿法脱硫技术2．1湿法氧化法湿式氧化法又称液相催化法，先由碱液与气体中的H：S反应，生成物再在催化剂的作用下被氧化成硫磺，而催化剂在空气中得以再生、循环使用。湿式氧化法主要可分为砷基工艺、钒基工艺和铁基工艺3种，其工艺特点见表1。表1湿式氧化法技术及其特点2．2吸收法2．2．1化学吸收法化学吸收法主要