六、干法脱硫和湿法脱硫
煤气的脱硫方法从总体上来分有两种:热煤气脱硫和冷煤气脱硫。在我国,热煤气脱硫现在仍处于试验研究阶段,还有待于进一步完善,而冷煤气脱硫是比较成熟的技术,其脱硫方法也很多。
冷煤气脱硫大体上可分为干法脱硫和湿法脱硫两种方法,干法脱硫以氧化铁法和活性炭法应用较广,而湿法脱硫以砷碱法、ADA、改良ADA和栲胶法颇具代表性。
①干法脱硫
最早应用于煤气的干法脱硫技术是以沼铁矿为脱硫剂的氧化铁脱硫技术,之后,随着煤气脱硫活性炭的研究成功及其生产成本的相对降低,活性炭脱硫技术也开始被广泛应用。干法脱除有机硫可分4类,即吸附法、热解法、水解法和加氢转化法。
干法脱硫的优点:
在选用反应活性好硫容高的脱硫剂的前提下,干法脱硫脱硫效率高,比较适宜处理含H2S较低的煤气,因为,煤气中H2S过高会造成脱硫剂很快失效。
干法脱硫的缺点:
A、干式氧化铁法脱硫 设备笨重,脱硫剂再生大多为间歇再生,每次再生完毕,必须用蒸汽将塔内的残余空气吹净,煤气分析合格后,方能倒塔送气,否则会引起爆炸;另外,更换脱硫剂时,操作劳动强度大,操作不当很容易起火燃烧,较为危险。
B、干式活性法脱硫 脱硫剂再生使用的过热蒸汽不易获得,而且再生效果很难达到要求,多数厂家干脆就不再生,而是取出后更换新的活性炭。由于干法脱硫大多属于间歇再生,为了不影响企业连续生产,必须设置备用脱硫塔,造成设备闲置浪费。
工艺流程图:
②湿法脱硫
湿法脱硫可以归纳分为物理吸收法、化学吸收法和氧化法三种。 目前,在发生炉煤气的湿法脱硫技术中,应用较为广泛的是栲胶脱硫法。它是以纯碱作为吸收剂,以栲胶为载氧体,以NaVO2为氧化剂。 湿法脱硫应用较早的方法是氨洗中和法,自从上世纪50年代初国外出现ADA法以来,我国也先后研制开发了改良型ADA法、MSQ法、KCS法以及栲胶法等脱硫技术。
湿式栲胶法脱硫优点:
湿式栲胶法脱硫整个脱硫和再生过程为连续在线过程,脱硫与再生同时进行,不需要设置备用脱硫塔;煤气脱硫净化程度可以根据企业需要,通过调整溶液配比调整,适时加以控制,净化后煤气中H2S含量稳定。
湿式栲胶法脱硫缺点:
设备较多,工艺操作也较复杂,设备投资较大
工艺流程图:
③干法脱硫与湿法脱硫技术结合应用
对于一些对煤气中的H2S比较敏感的行业,可以结合干法脱硫与湿法脱硫技术的优点,将两种脱硫方法结合起来应用,利用湿法脱硫先将煤气中的大部分H2S脱除,然后,再利用干法脱硫对煤气中的H2S进行精脱,从而,达到较高的脱硫净度。这样既利用了湿法脱硫可以在线调整的优点,又利用了干法脱硫脱硫效率高的优点,并克服了由于干法脱硫脱硫剂硫容因素造成的脱硫剂失效过快的问题。煤气中含有的无机硫通过金属氧化物可以实现精脱除,而有机硫(主要是COS) 脱除相对比较困难。
工艺流程图:
七、雷氏文丘里洗涤系统
洗涤装置采用雷氏(Reither)文丘里洗涤系统,该系统的文丘里喉口。
采用德国专利技术,喉口被设计成狭长矩形,并可以调节喉口大小,为国际上大型文丘里系统中唯一得到大量使用的可变喉口设计。
图 1 RDSTM 工艺流程图
该系统充分利用了流体的文丘里效应,当废气以亚音速进入文丘里喉口后其静压会骤然降低,由此产生的巨大压降和高剪切力可以大大增加气流的紊动,使得进入喉口的吸收液雾化成极细的雾状颗粒,从而产生巨大的气液接触比表面积,使废气中的待处理成分高效快捷地转移到液体中去。气体离开喉口后,压力重新变回到进入喉口前相同的水平,气流紊动减缓,液滴重新聚集变大,并在随后的气液分离装置中分离去除。该系统有两种工艺(System -REITHERTM 和 Bayer-REITHERTM )可供选择(图2)。
如图所2示,与气流方向垂直放置的圆柱体在气体通路形成特殊的文丘里喉口,其中 System -REITHERTM 可以通过调节位于下方正中的圆柱体的上下位置方便灵活地调节文丘里喉口的大小,使得喉口内的气流速度在一定范围内变化,而 Bayer-REITHERTM 的文丘里喉口固定,采用先进的气水混合喷嘴来雾化吸收液在这两种系统中,气体在经过文丘里反应后都进入后续的旋风分离器进行气液分离。相比较而言, Bayer-REITHERTM 系统的气阻更低,但在炼厂催化裂化装置中,由于催化剂粉尘携带量较大,一般采用System -REITHERTM 设计方案。
图 2 System -REITHERTM 和 Bayer-REITHERTM 文丘里废气洗涤系统构造图
(1-烟气;2-处理后空气;3-洗涤液;4-压缩空气;A-文丘里洗涤器;B-旋风分离器)