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          干法脫硫的原理_干法脫硫的特點及工藝的選擇

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          干法脫硫又稱干法煙氣脫硫技術。脫硫技術的使用,一定程度上保證了環境污染狀況。那么它的工作原理是什么?這個技術有什么特點和用途?本文,天潔環保網小編就來具體介紹一下吧!
          干法脫硫的原理
          干法脫除沼氣氣體中硫化氫的設備基本原理是以O2使H2S氧化成硫或硫氧化物一種方法,也可稱為干式氧化法。另一種方法為專用氧化鐵(即MT專用氧化鐵脫硫劑)吸收法,即以專用氧化鐵脫硫劑中活性三氧人二鐵,吸收氣體中硫化氫,使其轉化為硫化鐵,從而脫除硫化氫的方法(目前多采用此法)。干法設備的構成是,在一個罐體內放入填料,填料層可為氧化鐵脫硫劑、活性炭脫硫劑等,最好是用氧化鐵脫硫劑,因此脫硫劑硫容大,費用低比較實用。氣體以低流速從一端經過罐體內填料層,硫化氫氧化成硫或硫氧化物或被轉化為硫化鐵后,余留在填料層中,凈化后氣體從容器另一端排出。
          干法煙氣脫硫是指噴入爐膛的CaCO3高溫煅燒分解成CaO,與煙氣中的SO2發生反應,生成硫酸鈣;采用電子束照射或活性炭吸附使SO2轉化生成硫酸氨或硫酸。
          干法煙氣脫硫工藝流程:沼氣→脫水→脫硫→阻火→發電或鍋爐燃燒
          干法脫硫的特點
          (1)結構簡單,使用方便;
          (2)工作過程中無需人員值守,定期換料,一用一備,交替運行;
          (3)脫硫率新原料時較高,后期有所降低;
          (4)與濕式相比,需要定期換料;
          (5)運行費用偏高;
          (6)適用于處理氣量較小,脫硫精度要求高的氣體。

          干法脫硫工藝的選擇

          干法脫硫凈化度較高,并能脫除有機硫。但干法脫硫劑或者不能再生或者再生非常困難,并且硫容有限,為了提高脫硫劑硫容,延長操作周期,需要采用多塔的串、并聯工藝,脫硫設備龐大,勞動強度高,因此,干法脫硫僅適用于氣體含硫量低的場合。

          1、氫氧化鐵法(1) 基本原理 用氫氧化鐵法脫除硫化氫,反應式如下:2Fe(OH)3+3H2S=Fe2S3+6H2O該反應為不可逆反應,反應壓力不受平衡壓力影響,但水蒸汽的含量對脫硫效率影響很大,副產硫磺,催化劑可以再生,再生反應為:2Fe2S3+6H2O+302=4Fe(OH)3+6S再生有間歇和連續兩種。間歇再生用含氧氣體進行循環再生,連續再生在脫硫槽進口處向原料氣加入空氣與水蒸汽,后者簡便、省時、能提高脫硫劑利用效率。(2)使用條件氫氧化鐵脫硫劑組成為aFe2O3.xH2O,脫硫劑需要適宜的含水量,最好為30%-50%,否則會降低脫硫率。氫氧化鐵使用時無特殊要求,在常溫、低壓、加壓下都能使用,但脫硫效果與接觸時間關系很大,在脫硫過程中,原料氣含硫量與所需接觸時間幾乎成直線關系,所以脫硫效率低。(3)高溫下的氧化鐵脫硫,氧化鐵脫硫劑主要成分是Fe2O3,其使用溫度為300~400℃,壓力要求不嚴,既可脫除H2S和COS。

          2、活性炭法
          (1)基本原理活性炭脫硫法分吸附法、催化法和氧化法。①吸附法是利用活性炭選擇性吸附的特性進行脫硫,對脫除噻吩最有效,但因硫容量過小,使用受到限制。②催化法是在活性炭中浸漬了銅鐵等金屬,使有機硫被催化轉換成硫化氫,而硫化氫在被活性炭吸附。③氧化法脫硫是最常用的一種,借助與氨的催化作用,硫化氫和硫氧化碳被氣體中存在的氧所氧化,反應式為H2S+1/2O2=S+H2OCOS+1/2O2=S+CO2反應分兩步進行,第一步是活性炭表面化學吸附氧,形成表面氧化物,這一步反應速率極快;第二步是氣體中的硫化氫分子與化學吸附態的氧反應生成硫和水,速度較慢,反應速率由第二步確定。反應過程強烈放熱,當溫度維持在20~40℃時,對脫硫過程無影響;如超過50℃。氣體將帶走活性炭中水分,使溫度降低,惡化脫硫過程,同時水膜中氨濃度下降,使氨的催化作用減弱。(2)再生方法脫硫劑再生過程有過熱蒸汽法和多硫化銨法。①多硫化銨法是采用硫化銨溶液多次萃取活性炭上的硫磺、再生活性炭和多硫化銨溶液的分解、以及回收硫黃繼硫化銨溶液等步驟。多硫化銨法是傳統的再生方法,優質的活性炭可再生使用20~30次,但這種方法流程比較復雜,設備繁多,系統龐大。②過熱蒸汽或熱惰性氣體(熱氮氣或煤氣燃燒氣)再生法,由于這些氣體不與硫反應,可用燃燒爐或電爐加熱,調節溫度至350~450℃,通入活性炭脫硫器內,活性碳上硫磺便發生升華,硫蒸氣被熱氣帶走。3、鐵鉬加氫轉化法(1) 基本原理在鐵鉬催化劑的作用下,有機硫加氫轉化為H2S的反應如下: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上述反應平衡常數都較大,在350~430℃的操作溫度范圍內,有機硫轉化率比較高,其轉化反應速率對不同種類的硫化物差別較大,其中噻吩加氫反應速率較慢,所以有機硫加氫反應速率取決于噻吩的加氫反應速率。加氫反應速率與溫度和氫氣分壓有關,溫度升高氫氣分壓增大,加氫反應速率加快。在轉化有機硫的過程中,副反應為:CO+3H2=CH4+H2OCO2+4H2=CH4+2H2O轉化反應和副反應均為放熱反應,所以生產中要控制催化劑的溫升。(2)鐵鉬催化劑鐵鉬催化劑的化學組分是以氧化鋁為載體,鐵含量為2.0%~3.0%,氧化鉬為7.5%~10.5%,呈黑褐色,該催化劑對加氫轉化反應活性不大,經過硫化后具有較高的活性。操作溫度為350~450℃,壓力為0.7~7.0MPa,空速為500~1500h-1,主要用于重油(天然氣)。

          4、氧化錳脫硫法(1)基本原理氧化錳對有機硫的轉化反應與鐵鉬相似,對噻吩的轉化能力小,在干法脫硫中,主要起吸收H2S的作用,其反應式為:MnO+H2S= MnS+ H2O(2)氧化錳催化劑氧化錳催化劑是天然的錳礦石,天然錳礦都以MnO2形式存在,MnO2不能脫除H2S,對其還原后才具有活性,因此在使用前需對其進行還原,還原反應式為:MnO2+H2 = MnO+ H2O在實際生產中是根據需要將錳礦石粉碎成一定的粒度,然后均勻裝入設備內經還原后方可使用。氧化錳催化劑溫度一般為350~420℃,操作壓力為 2.1MPa,,出口總硫可降至20mg/m3以下,催化劑層熱點溫度為400℃。

          5.氧化鋅脫硫法氧化鋅法是精細脫硫手段之一,特別適用于烴類蒸汽轉化工藝及銅基催化劑合成甲醇工藝,氣體中硫化物可脫除到0.1-0.2ppm以下。(1)、基本原理反應式:ZnO+H2S = ZnS+H2OZnO+C2H5SH=ZnS+C2H4+ H2O氣體中有氫存在時,COS,CS2,RSH,RSR等會與氫發生轉化反應,生成的硫化氫被氧化鋅吸收。但噻吩等硫化物及其衍生物在氧化鋅上與氫發生轉化反應的能力低,單獨用氧化鋅不能除去噻吩類硫化物。(2)、操作條件單存氧化鋅顆粒缺乏多孔性,比表面積太小。當氧化鋅中加入一定量的氧化鋁載體時(約20%),顆粒呈多孔性,使硫化物能夠進入內部。如加入少量的銅、鉬、錳的氧化物可增進脫硫效果。脫硫劑一般制成球狀,使用前為灰色,使用后為黑色,硫容量達18-20%,出口硫含量0.1-0.2ppm。

          干法脫硫設備用途
          用戶進口硫化氫含量,每小時處理氣量以及用戶要求使用的周期等專門設計量身定做脫硫罐(或脫硫塔)、氣水分離器、阻火器、鼓風機、穩壓罐、脫硫劑裝置、水封、壓力表、流量表及配套管道閥門等。
          干法脫硫設備可用在沼氣、養殖、淀粉、造紙、污水處理、酒精、化纖、制藥、化肥、焦化、填埋、煤氣、天然氣、陶瓷、食品、玉米深加工、檸檬酸等行業的凈化系統中。

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