干法脱硫的原理_干法脱硫的特点及工艺的选择

03-11 200

干法脱硫又称干法烟气脱硫技术。脱硫技术的使用,一定程度上保证了环境污染状况。那么它的工作原理是什么?这个技术有什么特点和用途?本文,天洁环保网小编就来具体介绍一下吧!
干法脱硫的原理
干法脱除沼气气体中硫化氢的设备基本原理是以O2使H2S氧化成硫或硫氧化物一种方法,也可称为干式氧化法。另一种方法为专用氧化铁(即MT专用氧化铁脱硫剂)吸收法,即以专用氧化铁脱硫剂中活性三氧人二铁,吸收气体中硫化氢,使其转化为硫化铁,从而脱除硫化氢的方法(目前多采用此法)。干法设备的构成是,在一个罐体内放入填料,填料层可为氧化铁脱硫剂、活性炭脱硫剂等,最好是用氧化铁脱硫剂,因此脱硫剂硫容大,费用低比较实用。气体以低流速从一端经过罐体内填料层,硫化氢氧化成硫或硫氧化物或被转化为硫化铁后,余留在填料层中,净化后气体从容器另一端排出。
干法烟气脱硫是指喷入炉膛的CaCO3高温煅烧分解成CaO,与烟气中的SO2发生反应,生成硫酸钙;采用电子束照射或活性炭吸附使SO2转化生成硫酸氨或硫酸。
干法烟气脱硫工艺流程:沼气→脱水→脱硫→阻火→发电或锅炉燃烧
干法脱硫的特点
(1)结构简单,使用方便;
(2)工作过程中无需人员值守,定期换料,一用一备,交替运行;
(3)脱硫率新原料时较高,后期有所降低;
(4)与湿式相比,需要定期换料;
(5)运行费用偏高;
(6)适用于处理气量较小,脱硫精度要求高的气体。

干法脱硫工艺的选择

干法脱硫净化度较高,并能脱除有机硫。但干法脱硫剂或者不能再生或者再生非常困难,并且硫容有限,为了提高脱硫剂硫容,延长操作周期,需要采用多塔的串、并联工艺,脱硫设备庞大,劳动强度高,因此,干法脱硫仅适用于气体含硫量低的场合。

1、氢氧化铁法(1) 基本原理 用氢氧化铁法脱除硫化氢,反应式如下:2Fe(OH)3+3H2S=Fe2S3+6H2O该反应为不可逆反应,反应压力不受平衡压力影响,但水蒸汽的含量对脱硫效率影响很大,副产硫磺,催化剂可以再生,再生反应为:2Fe2S3+6H2O+302=4Fe(OH)3+6S再生有间歇和连续两种。间歇再生用含氧气体进行循环再生,连续再生在脱硫槽进口处向原料气加入空气与水蒸汽,后者简便、省时、能提高脱硫剂利用效率。(2)使用条件氢氧化铁脱硫剂组成为aFe2O3.xH2O,脱硫剂需要适宜的含水量,最好为30%-50%,否则会降低脱硫率。氢氧化铁使用时无特殊要求,在常温、低压、加压下都能使用,但脱硫效果与接触时间关系很大,在脱硫过程中,原料气含硫量与所需接触时间几乎成直线关系,所以脱硫效率低。(3)高温下的氧化铁脱硫,氧化铁脱硫剂主要成分是Fe2O3,其使用温度为300~400℃,压力要求不严,既可脱除H2S和COS。

2、活性炭法
(1)基本原理活性炭脱硫法分吸附法、催化法和氧化法。①吸附法是利用活性炭选择性吸附的特性进行脱硫,对脱除噻吩最有效,但因硫容量过小,使用受到限制。②催化法是在活性炭中浸渍了铜铁等金属,使有机硫被催化转换成硫化氢,而硫化氢在被活性炭吸附。③氧化法脱硫是最常用的一种,借助与氨的催化作用,硫化氢和硫氧化碳被气体中存在的氧所氧化,反应式为H2S+1/2O2=S+H2OCOS+1/2O2=S+CO2反应分两步进行,第一步是活性炭表面化学吸附氧,形成表面氧化物,这一步反应速率极快;第二步是气体中的硫化氢分子与化学吸附态的氧反应生成硫和水,速度较慢,反应速率由第二步确定。反应过程强烈放热,当温度维持在20~40℃时,对脱硫过程无影响;如超过50℃。气体将带走活性炭中水分,使温度降低,恶化脱硫过程,同时水膜中氨浓度下降,使氨的催化作用减弱。(2)再生方法脱硫剂再生过程有过热蒸汽法和多硫化铵法。①多硫化铵法是采用硫化铵溶液多次萃取活性炭上的硫磺、再生活性炭和多硫化铵溶液的分解、以及回收硫黄继硫化铵溶液等步骤。多硫化铵法是传统的再生方法,优质的活性炭可再生使用20~30次,但这种方法流程比较复杂,设备繁多,系统庞大。②过热蒸汽或热惰性气体(热氮气或煤气燃烧气)再生法,由于这些气体不与硫反应,可用燃烧炉或电炉加热,调节温度至350~450℃,通入活性炭脱硫器内,活性碳上硫磺便发生升华,硫蒸气被热气带走。3、铁钼加氢转化法(1) 基本原理在铁钼催化剂的作用下,有机硫加氢转化为H2S的反应如下:R-SH(硫醇)+H2=RH+H2SR-S-R(硫醚)+2 H2= RH+H2S+RHC4H4S(噻吩)+4H2=C4H10+H2SCS2(二硫化碳)+4H2=CH4+2H2S上述反应平衡常数都较大,在350~430℃的操作温度范围内,有机硫转化率比较高,其转化反应速率对不同种类的硫化物差别较大,其中噻吩加氢反应速率较慢,所以有机硫加氢反应速率取决于噻吩的加氢反应速率。加氢反应速率与温度和氢气分压有关,温度升高氢气分压增大,加氢反应速率加快。在转化有机硫的过程中,副反应为:CO+3H2=CH4+H2OCO2+4H2=CH4+2H2O转化反应和副反应均为放热反应,所以生产中要控制催化剂的温升。(2)铁钼催化剂铁钼催化剂的化学组分是以氧化铝为载体,铁含量为2.0%~3.0%,氧化钼为7.5%~10.5%,呈黑褐色,该催化剂对加氢转化反应活性不大,经过硫化后具有较高的活性。操作温度为350~450℃,压力为0.7~7.0MPa,空速为500~1500h-1,主要用于重油(天然气)。

4、氧化锰脱硫法(1)基本原理氧化锰对有机硫的转化反应与铁钼相似,对噻吩的转化能力小,在干法脱硫中,主要起吸收H2S的作用,其反应式为:MnO+H2S= MnS+ H2O(2)氧化锰催化剂氧化锰催化剂是天然的锰矿石,天然锰矿都以MnO2形式存在,MnO2不能脱除H2S,对其还原后才具有活性,因此在使用前需对其进行还原,还原反应式为:MnO2+H2 = MnO+ H2O在实际生产中是根据需要将锰矿石粉碎成一定的粒度,然后均匀装入设备内经还原后方可使用。氧化锰催化剂温度一般为350~420℃,操作压力为 2.1MPa,,出口总硫可降至20mg/m3以下,催化剂层热点温度为400℃。

5.氧化锌脱硫法氧化锌法是精细脱硫手段之一,特别适用于烃类蒸汽转化工艺及铜基催化剂合成甲醇工艺,气体中硫化物可脱除到0.1-0.2ppm以下。(1)、基本原理反应式:ZnO+H2S = ZnS+H2OZnO+C2H5SH=ZnS+C2H4+ H2O气体中有氢存在时,COS,CS2,RSH,RSR等会与氢发生转化反应,生成的硫化氢被氧化锌吸收。但噻吩等硫化物及其衍生物在氧化锌上与氢发生转化反应的能力低,单独用氧化锌不能除去噻吩类硫化物。(2)、操作条件单存氧化锌颗粒缺乏多孔性,比表面积太小。当氧化锌中加入一定量的氧化铝载体时(约20%),颗粒呈多孔性,使硫化物能够进入内部。如加入少量的铜、钼、锰的氧化物可增进脱硫效果。脱硫剂一般制成球状,使用前为灰色,使用后为黑色,硫容量达18-20%,出口硫含量0.1-0.2ppm。

干法脱硫设备用途
用户进口硫化氢含量,每小时处理气量以及用户要求使用的周期等专门设计量身定做脱硫罐(或脱硫塔)、气水分离器、阻火器、鼓风机、稳压罐、脱硫剂装置、水封、压力表、流量表及配套管道阀门等。
干法脱硫设备可用在沼气、养殖、淀粉、造纸、污水处理、酒精、化纤、制药、化肥、焦化、填埋、煤气、天然气、陶瓷、食品、玉米深加工、柠檬酸等行业的净化系统中。