中小規(guī)模煤氣工程脫硫方式的選擇
一、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（焦爐、直立爐、立箱爐等），煤氣質量好、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。下面結合近幾年的工作，淺談一些中小規(guī)模煤氣工程脫硫方面的問題。
二、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（H2S），亦有少量有機硫（主要是COS）。無論是干餾制氣還是氣化制氣，煤中的硫主要都轉化為硫化氫（H2S）。在干餾制氣中煤中的硫約有17%轉化進入煤氣，假設煤的含硫量為1%，則焦爐煤氣中的硫化氫（H2S）含量約為5.625g/m3（以每噸煤產(chǎn)焦爐煤氣320m3計）；如果是直立爐制氣，則煤氣中的硫化氫（H2S）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%轉化進入煤氣，仍假設煤的含硫量為1%，則無煙煤氣化煤氣中的硫化氫（H2S）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（H2S）含量約為2.8g/m3（以每噸煤產(chǎn)煤氣3000m3計）！冻擎(zhèn)燃氣設計規(guī)范》對民用煤氣中硫化氫（H2S）含量的要求為20mg/m3；要求高的工業(yè)用戶一般對硫化氫（H2S）含量的要求為50mg/m3，因此都需要較為徹底的脫硫。
三、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--400毫米，并應定期翻動。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，其再生可以在塔內進行，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（Fe2S3•H2O）失去水分，進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，影響脫硫反應的進行。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)煤氣的雜質含量 煤氣中的焦油等雜質要脫除干凈，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，一般購買脫硫專用活性炭；钚蕴磕軌蛎摮簹庵械牧蚧瘹浼坝袡C硫，這在很早已經(jīng)被認識到，但工業(yè)化應用在煤氣工程中是近十幾年來的事。這是隨著活性炭技術的提高，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；钚蕴棵摿蛏a(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，脫硫塔應該保溫。2)硫化物與氧含量的比值應在1:2以上，氧含量不足時可補充空氣。3)相對濕度 煤氣的相對濕度應在70—100%，濕度不足時可補充水蒸汽，但不應帶液態(tài)水進入活性炭床。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)煤氣的雜質含量 煤氣中的焦油等雜質要脫除干凈，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 操作壓力應小于5Mpa，目前一般的煤氣生產(chǎn)工藝都不超過此壓力。此外，脫硫塔的設計要考慮到空速、線速度等要求。 再生問題：脫硫活性炭的再生，目前一般采用過熱蒸汽再生法。這種再生方法設備簡單、操作方便、成本較低；钚蕴恳话憧稍偕20次左右。根據(jù)活性炭脫硫的機理，活性炭脫硫后吸附的是單質硫，所以再生操作時，根據(jù)單質硫的理化特性和活性炭的吸附與解吸原理，向活性炭層通無氧高溫氣流（過熱蒸汽）使活性炭與吸附其中的單質硫同時得到加熱，當溫度升高到325℃以上時，硫被熔化成液態(tài)或氣態(tài)而從活性炭孔隙中被解吸出來，隨過熱蒸汽帶出活性炭床外，被送入水冷卻槽，硫被冷卻成固體而沉于槽底，未被冷凝的氣體自煙囪排放；钚蕴康玫皆偕^續(xù)使用，硫被回收。再生用過熱蒸汽在600℃范圍內，溫度越高越好，再生時間、費用、效率等都與溫度有直接關系。
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。濕法脫硫屬于成熟工藝，主要有直接氧化法、化學吸收法、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上。目前應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，可以適當簡化，將不多的硫磺泡沫放入干化池中自然風干，這樣就省去了許多設備，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量要求，則可以增加濕法脫硫與干法串聯(lián)使用。
四、結語
總之，中小型煤氣工程脫硫方式的選擇，應根據(jù)煤氣的種類、性質、煤氣量的大小、煤氣中硫化物的含量、煤氣質量要求等綜合因素全面考慮。并應結合當?shù)刭Y源，考慮脫硫劑的來源、價格、副產(chǎn)品的處理、環(huán)境保護等。既要考慮到方案的可行性，又要考慮到投資建設、生產(chǎn)運行的經(jīng)濟性，以達到最佳的效果。
參考文獻：（略）
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