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   煤气脱硫技术简介
版权所有：山西省粉煤气化工程研究中心
Shanxi Coal Gasification Engineering Research
   煤中的硫在气化过程中会以无机硫化物（H2S）或有机硫化物（COS）的形式转化到气相中。有机硫化物在较高的温度下又几乎可以全部转化成硫化氢。因此，在通常情况下，粗煤气中绝大部分的硫以硫化氢的形式存在，粗煤气脱硫工艺的主要围绕硫化氢的脱除问题进行。
硫化氢在常温下是一种带刺鼻臭味的无色气体，其密度为1.539kg/m3。硫化氢及其燃烧产物二氧化硫会对空气造成污染，对人体有毒害性，空气中含有1％硫化氢时就会危及人的生命。另外，硫化氢及其燃烧产物的危害性还在于对煤气管道、煤气相关设备有严重的腐蚀作用。煤气的脱硫工艺不仅可以提高煤气的质量，达到工艺的使用标准，而且，对加强人类的环境保护也具有积极的意义。
煤气的脱硫方法按物料形式可分成湿法脱硫工艺和干法脱硫工艺。湿法脱硫工艺中的脱硫剂呈液体状态，便于输送，易构成一个连续循环的脱硫工艺流程。因此，一般湿法脱硫工艺适用于高效大容量地对煤气进行脱硫处理。
   湿法脱硫的工艺流程一般可以划分成脱硫剂吸收煤气中的硫化氢和脱硫剂析硫再生两大阶段。按吸收与再生方法的性质不同，又可将湿法脱硫工艺技术分成化学吸收法，物理吸收法以及物理、化学综合吸收法等几种类型。
   化学吸收法中有氧化法、中和法。氧化法是借助于脱硫剂中的载氧体的催化作用，吸收煤气中的硫化氢将其形成单质硫并脱除，最后用空气再生脱硫溶液，形成一个连续循环的脱硫工艺流程。城市煤气工业中改良蒽醌二磺酸钠法（即改良ADA法）、萘醌法、苦味酸法以及钛箐钴磺酸盐法（即PDS法）等均属氧化法脱硫工艺，早期还有砷碱法等。中和法是以稀碱液为脱硫剂，与硫化氢反应形成化合物，从而脱除煤气中的硫化氢。当吸收富液温度升高，压力降低时，前面形成的化合物分解，释放出硫化氢，溶液得到了再生。烷基醇胺法和碱性盐溶液法均属此类。
   物理吸收法的脱硫过程是一种纯粹的物理溶解、释放过程，例如，高压气化煤气低温甲醇脱硫法就属于这一种。它是以有机溶剂－甲醇为吸收液，它在高压低温状态下对煤气中的硫化氢有良好的吸收能力，达到煤气脱硫的效果。当吸收液降压升温时，被吸收的硫化氢放出，溶液再生，继续参加脱硫循环。
物理、化学综合吸收法有天然气净化工厂应用较广的环丁砜脱硫法。环丁砜法采用环丁砜和烷基醇胺的混合水溶液作为吸收剂，吸收平衡线表明了低酸性浓度下，具有吸收酸性成分的化学作用特征，而在高酸性浓度条件下，吸收剂有明显的物理吸收作用。吸收后的富液被加热，释放出酸性气体，吸收剂获得再生。

   干法脱硫有氧化铁、氧化锌法、活性炭法等。干法脱硫工艺中的脱硫剂是固体物料，生成的硫价值低。一般情况下，固体物料连续循环再生运转较困难，因此，常采用周期性间歇操作的方法，这制约了它的脱硫处理能力，不适用于处理含硫量较高的煤气。但是，由于干法脱硫工艺流程往往较为简单，又能达到较高的脱硫深度，它还是受到不少用户的欢迎，城市煤气工业中用氧化铁法对焦炉干馏煤气、气化煤气进行脱硫，或与湿法脱硫工艺相配合，作为煤气的二级脱硫流程，达到了很好的脱硫目的。在合成氨工业原料气生产中还常采用氧化锌和分子筛等干法脱硫方法作为脱除有机硫和精细脱硫的方法。
   发展中的热煤气脱硫技术
   热煤气脱硫技术指净化温度在大于300oC条件下完成的脱硫工艺过程。主要是金属氧化物脱硫剂化学反应脱除法。此外，还有电化学膜分离法和选择催化氧化法，后两种方法可一步将H2S转化为元素S回收，省去了金属氧化物脱硫剂复杂的再生过程，投资和操作成本较低，但目前仅处于实验室开发阶段，在脱硫精度和操作温度方面存在较大的限制。
    金属氧化物脱硫剂化学反应脱除法是在高温条件下，金属氧化物和硫化氢发生化学反应，生成金属硫化物，从而脱除气相中硫化氢的过程。生成的金属硫化物在氧化性气氛中再生，实现脱硫剂的循环应用。脱硫－再生机理表示如下：

   目前，高温煤气脱硫剂的开发主要集中在钙、铁、锌、铜的氧化物及其复合氧化物。开发的工艺包括固定床、移动床、流化床、气流床工艺。
   高温净化没有降低煤气温度至常温去净化煤气，提供了可利用热煤气高温显热的条件，在采用煤气联合发电时，高温脱硫工艺无需除去湿法脱硫时要除去的水蒸气及二氧化碳，增加了驱动煤气透平的煤气量。这些优点，使高温净化工艺的研究开发拥有非常诱人的前景。然而，目前燃气的高温净化技术大多处于开发研究阶段，小规模研究试验的煤气压力从0.1-4.8MPa，煤气温度从300-600oC，净化效率已达到80-99％。尽管如此，煤气高温净化还要提高和稳定净化效率，解决诸如设备腐蚀、脱硫剂磨损与寿命、再生效率低、硫的回收加工处理等问题。