硫化物的脱除

1、第三章 硫化物的脱除半水煤气中，因煤的种类不同而含有数量不等的硫化物。这些硫化物对含合成氨生产有着严重危害，必须首先予以除去，以保证后工段工作顺利进行。在合成氨生产中，要求经过脱硫后的半水煤气中H23(标)以下,碳化气中H2S含量在0.01g/m3(标)以下。对于联醇生产厂则在求碳化气硫化物含量在0.1mg/m3(标)以下。脱硫方法很多，可分为干法和湿法两大类，其中湿式氧化法脱硫多用于半水煤气和变换气的一次脱硫，而干法脱硫多用于变换气脱硫和碳化气的精脱硫。一、湿式氧化法脱硫1、 半水煤气中的硫化物主要有哪几种？它们的主要性质是什么？半水煤气中的硫化物的种类因煤的种类不同而含有数量不等的硫化物。

2、这些硫化物主要是硫化氢，约占硫化物总量的90%。另外还含有少量的有机硫化物，主要是二硫化碳、羰基硫、硫醇等。硫化物的主要性质分述如下。（1）硫化氢，分子式H2S，是无色气体，有类似腐烂鸡蛋的恶臭味。性剧毒。易溶于水，其水溶液呈酸性，能与碱生成盐。可用碱溶液来吸收它以除去气体中的硫化氢。硫化氢有很强的还原能力，易被氧化成硫磺和水，这一性质被广泛地用于脱除硫化氢并副产硫磺的工艺上。硫化氢还容易与金属、金属氧化物或金属的盐类生成金属硫化物。（2）二硫化碳，分子式CS2，无色液体，难溶于中，与碱的水溶液发生反应：3CS2+6KOH K2CO3+3K2CS3+3H2O二硫化碳还可被氢还原，视反应条件可生

3、成硫化氢、硫醇或其他有机硫化物，在高温下与水蒸汽作用几乎可完全转化为硫化氢。（3）羰基硫，分子式COS，是无色无嗅的气体，微溶于水。干燥的COS较稳定，在高温下有可能分解为二硫化碳和二氧化碳，9000C可分解出硫。在高温下可与水蒸汽作用转化成硫化氢。与碱的水溶液一起能缓缓地进行下面的反应：COS+2NaOH Na2CSO2+H2O生成的硫化碳酸盐不稳定，可分解成碳酸钠和硫化钠Na2CSO2+2NaOH Na2S+H2O+Na2CO3（4）硫醇，分子式RSH（R为烷基），低分子硫醇具有令人厌恶的气味，浓度仅为1×10-3g/L，就可被人感觉出来。有毒。不溶于水。呈酸性，其酸性比相应的醉

4、类强，能与金属盐类或碱作用。硫醇在加热条件下可分解成烯烃与硫化氢，分解温度1502500C。2、 硫化物对合成氨生产工艺过程有何危害？（1）对催化剂的危害 硫是甲烷化催化剂、高（中）温变换催化剂、甲醇合成催化剂和氨合成催化剂的主要毒物之一，能使它们的活性和寿命显著降低。（2）对产品质量的危害 碳铵生产过程中，当变换气中H2S含量高时，在碳化母液中积累增高。使母液粘度增大，碳铵结晶变细，不仅造成分离困难，同时，由于生成FeS沉淀致使碳铵颜色变黑。H2S带入制碱过程，在碳化时生成难溶的铁硫化合物致使重碱变黑。在尿素生产过程中，H2S进入尿素合成塔时会生成硫脲CS（NH2）2污染尿素产品，降低产品质

5、量。（3）对碳酸丙烯酯脱碳操作的危害 H2S进入碳酸丙烯酯脱碳系统，于空气汽提过程中生成硫磺，特别是系统中有铁时，能加速H2S氧化成硫的反应。硫磺附着在液面计上影响液面观察，硫磺、油污和机械杂质结成厚厚的垢层附着在贫液水冷器管子内壁上影响传热，甚至堵塞换热器管。硫磺沉积在填料表面上还会造成填料堵塞。（4）对铜洗操作的危害 铜氨液吸收H2S生成CuS沉淀，这种沉淀物颗粒很细，悬浮在溶液中导致中导致溶液粘度增大，发泡性增强，铜耗上升，破坏铜洗系统的正常运行。（5）对金属腐蚀 H2S能使碳钢设备及管线发生失重腐蚀，应力腐蚀、氢脆和氢鼓泡，使设备及管线寿命减短。（6）对人体的毒害 H2S是强烈的神经毒

6、，接触人的呼吸道粘膜后，即分解成Na2S，加之本身的酸性对人的呼吸道粘膜有明显的刺激作用。H2S经呼吸系统进入血液中来不及氧化时就会引起全身中毒反应，随H2S浓度的增加会造成呼吸麻痹、窒息以致停止呼吸而死亡。3、 何谓湿式氧化法脱硫？主要有哪几种？以碱性溶液吸收酸性气体硫化氢，同时选择适当的氧化催化剂，将溶液中被吸收的硫化氢氧化成单体硫，因而使脱硫溶液得到再生，并获得副产品硫磺。此后，还原态的氧化催化剂可由空气氧化成氧化态再循环使用。此法采用溶液吸收，且氧化再生是其特点，故将此脱硫方法称为湿式氧化法脱硫。该法脱硫主要用于半水煤气和变换气脱硫。目前小合成氨厂常用的湿式氧化法脱硫有：氨水催化法、改

7、良ADA法、栲胶法、PDS法、KCK法、MSQ法和络合铁法等。4、 氨水催化法脱硫及其主要控制指标是怎样的？氨水催化法采用825滴度的氨水，其中加0.20.3g/L对苯二酚作催化剂,使溶解于液相的硫化氢氧化为元素硫,其吸收和再生的反应分别为:吸收反应 NH3+H2S = NH4HS再生反应 NH4HS+1/2O2 NH3+S+H2O对苯二酚为还原态,其氧化态为对苯二醌。由于对苯二醌的氧化电位较高（0.699V）,因此对苯二酚浓度不能过高,否则容易发生如下副反应,从而影响硫的得率,即2NH4HS+2O2 (NH4)2S2O3+H2O本法有氨损失较大的缺点,此外,溶液的硫容量较低,仅为0.10.1

8、5g/L。当煤气中硫化氢含量高时，所需的溶液循环量较大，电耗也随之增高。本法的气体净化度可小于50mg/m3（标）。主要控制指标：NH3含量度 825tt对苯二酚含量 0.20.3g/L悬浮硫含量 <0.5g/LH2S含量 <0.015g/L（NH4）2S2O3含量 <50g/L5、 改良ADA法脱硫及其主要控制指标是怎样的？ADA法发展初期，由于析硫过程缓慢，生成硫代硫酸盐较多。后来发现溶液中添加偏钒酸钠后，使硫氧化速度大为提高，从而形成了现今的改良ADA法。改良ADA脱硫的主要反应如下。（1）脱硫塔中的反应 以PH8.59.2的稀碱液吸收硫化氢生成硫氢化物。Na2CO3+

9、H2S NaH+NaHCO3硫氢化物与偏钒酸钠反应转化成元素硫：2NaHS+4NaVO3+H2O Na2V4O9+4NaOH+2S 氧化态ADA氧化焦性偏钒酸钠生成偏钒酸钠：Na2V4O9+2adA（氧化态）+2NaOH+H2O 4NaVO3+2ADA（还原态） （2）再生过程中的反应 还原态ADA被空气中的氧氧化成氧化态，然后溶液用泵送入吸收塔循环使用。2ADA（还原态）+O2 2ADA（氧化态）+2H2O改良ADA溶液组分中，碳酸钠（Na2CO3）作吸收介质，ADA为析硫的载气体，偏钒酸盐为ADA析硫过程的催化剂，溶液中加入酒石酸钾钠的目的在于稳定溶液中的钒，防止生成“钒-氧-硫”复合物沉

10、淀。改良ADA法是技术成熟、过程规范程度高、溶液性能稳定、技术经济指标较好的脱硫方法。该方法还具有硫磺回收率高，回收的硫磺纯度高，溶液对人和生物无毒害作用，对碳钢无腐蚀作用等优点。国内改良ADA法脱硫遇到的最大问题是易发生硫磺堵塞脱硫塔内的填料。主要控制指标：总碱度0.4NPH值 8.59.2ADA35g/LNaVO312g/LKnaC4H4O61g/L吸收温度15400C6、 栲胶法脱硫及其主要控制指标是怎样的？栲胶是聚酚类（丹宁）物质，可代替ADA作载氧体，价格低廉，且栲胶本身还是良好的钒铬合剂，不需添置加酒石酸钾钠等络合剂。此法的吸收效果与ADA相近，且具有不容易堵塞脱硫塔填料、栲胶资源

11、丰富、价格便宜等优点。但配制脱硫液和往系统中补加栲胶时都要经过加热溶化制备过程。主要控制指标：总碱度0.4NPH值8.59.0栲胶含量12g/LNaVO3含量11.5g/L吸收温度30400C再生温度35450C喷射器脱硫液压力0.20.3MPa7、PDS法脱硫及其主要控制指标是怎样的？PDS是肽莆钴酸盐系化合物的混合物，它具有较高的催化活性。PDS脱硫与其他各种湿式氧化法脱硫具有相同的生产工艺，因此由ADA法或栲胶法改为PDS脱硫不需要更改原有工艺，只是以PDS代替脱硫液中ADA或栲胶即可。PDS的催化活性好，用量少，消耗低。溶液再生时生成硫泡沫的硫晶体粒子大，易于分离，故脱硫液中的悬浮硫含

12、量较低。该方法不仅脱除无机硫，对有机硫也有很好的脱除效果。PDS对人体无毒害作用，脱硫液对设备基本无腐蚀。PDS的加入方式是一个很重要、关系成败的问题。由于脱硫液中PDS含量特低，且容易被硫泡沫带走损失掉，若集中加入，将导致PDS未参加反应就被泡沫带出系统且损失多，所以须采用24小时连续滴加方式加入。主要控制指标：总碱度 0.4NPH值88.5PDS含量约3mg/kg脱硫温度20400C再生温度25450C吸收液气比811L/m38、 湿式氧化法脱硫的工艺流程一般是怎样的？湿式氧化法脱硫的工艺流程如图3-1所示。来自造气工段的半水煤气，经焦炭过滤器除去所含的部分粉尘、煤焦油杂质后，由罗茨风机增

13、压送入气体冷却塔冷却，然后进入脱硫塔与贫液接触吸收，半水煤气中的硫化氢被贫液吸收。脱硫后的半水煤气从脱硫塔出来，经清洗塔洗去所带杂质后，再经静电除焦油塔进一步除去焦油等杂质后，去压缩工段一段进口总水分离器。吸收了硫化氢的富液流入富液槽，由富液泵打入喷射再生槽的喷射器，与喷射吸入的空气进行氧化反应。氧化反应后的溶液再进入再生硫泡沫浮选槽继续氧化再生，并浮选出硫泡沫。再生后的贫液经液位调节器流入贫液槽，再由贫液泵打入脱硫塔循环使用。富液在再生槽中氧化再生所析出的硫泡沫，由槽顶溢流入硫泡沫槽，再经离心机分离得硫膏，硫膏放入熔硫釜用蒸汽间接加热，经熔融精制，制成硫锭。分离得到的母液可直接放入贫液槽，循

14、环使用。连续熔硫釜工艺流程为硫泡沫从浮选再生槽上部溢流回收至硫泡沫槽，再用泵将硫泡沫打至连续熔硫釜。在熔硫釜内，硫泡沫经夹套蒸汽加热后温度由上而下逐渐升高至1400C左右，熔融态硫膏由底部放硫阀排出至硫磺回收盆，冷却后即成硫锭产品。硫泡沫夹带的脱硫液由上部溢流至回收槽，再回流至贫液槽，继续作脱硫循环作用。9、湿式氧化法脱硫的正常操作要点有哪些？湿式氧化法脱硫操作中应掌握以下要点：（1）保证脱硫液质量。 根据脱硫液成分，及时补加氨（或碳酸钠）及其他催化剂，保证脱硫液成分符合工艺指标。 保证喷射再生器进口的富液压力，稳定自吸空气量，控制好再生温度，使富液氧化再生完全。并保持再生槽液面上的硫泡沫溢流

15、正常，降低脱硫液中的悬浮硫含量。保证脱硫液质量。（2）保证半水煤气脱硫效果。根据半水煤气的气量及硫化氢含量的变化，及时调节液气比。当半水煤气硫化氢含量增高时，如增大液气比仍不能保证脱硫效率，可适当提高脱硫液中氨（或碳酸钠）和其他脱硫剂的含量，或通知造气改烧低硫煤。（3）严防气柜抽瘪以及机、泵抽负压、抽空。 经常注意气柜高度变化，当高率降至低限位置时，应立即与压缩工段联系减量生产，防止气柜抽瘪。 经常注意罗茨鼓风机进、出口半水煤气压力变化，防止罗茨鼓风机和压缩机抽负压。 保持贫液槽和富液位正常，防止贫液泵和富液泵抽空。（4）防止带液和跑气。控制脱硫塔、气体冷却塔、清洗塔液位不要过高，以防气体事液

16、；液位也不能过低，以防跑气。（5）保证半水煤气除焦的效率。控制好静电除焦油塔的电流、电压，确保半水煤气的除焦油效率。（6）认真进行巡回检查。9、 罗茨鼓风机的倒车操作要点是什么？（1）按正常开车步骤启动备用机，待运转正常后，逐渐关小其回路阀，提高出口压力，当备用机出口压力与系统压力相等时，逐渐开启出口阀；同时开启在用机回路阀，关闭其出口阀。（2）检查系统内所有阀门的开关位置，应符合开车要求。（3）与供水、供电、供汽部门及造气、压缩工段联系，作好开车准备。（4）将脱硫液成分调整在工艺指标范围内。（5）按规程进行系统吹净、清洗、试漏和置换工作。（系统未经检修处于保压状况下的开车，不进行该项工作）（

17、6）挑净气柜出口水封积水。（7）开启各气体冷却塔和清洗塔进水阀，并调节好水量入各塔液位。（8）开启贫液泵进口阀，启动贫液泵，向脱硫塔打入脱硫液，并调节好液位。（9）开启富液泵进口阀，启动富液泵，向再生槽送液。（10）根据脱硫循环量和再生槽液位，调节好贫液泵、富液泵的打液量。并控制好贫液槽、富液槽液位计液位。（11）开启罗茨鼓风机，并调节好半水煤气流量。（12）根据半水煤气流量大小，调节好液气比。适当开启清洗塔放空阀，半水煤气脱硫合格后，与压缩工段关系，关闭放空阀，向压缩机一段送气。（13）根据再生槽的硫泡沫形成情况，调节液位调节器，保持硫泡沫的正常溢流。12、半水煤气脱硫系统临时停车的操作要点

18、是什么？（1）接到停车信号后，逐渐开鼓几机回路阀，关闭出口阀。全开回路阀，停鼓风机，关鼓风机入口阀。（2）分别关闭贫液泵、富液泵出口阀；停泵并关闭其入口阀。（3）关闭各气体冷却塔和清洗塔进水阀及出水阀。（4）根据情况确定是否卸压。13、半水煤气脱硫系统在什么情况下应紧停车？操作要点是什么？如遇全厂停电或发生重大设备事故，及气柜高度处于安全低限位置以下（罗茨鼓风机大幅度减量而气柜高度仍无回升）等紧急情况时，须紧急停车。其操作要点是：（1）立即与压缩工段联系，停止导气；（2）同时按停车按钮，停罗茨鼓风机，迅速关闭出口阀；（3）按临时停车方法处理。14、半水煤气脱硫系统计划检修的停车操作要点是什么？

19、（1）按临时停车步骤停车，然后开放空，系统卸压。（2）停车后，系统中的贫液、富液，可由贫液泵、富液泵输送到不需检修的塔、槽内贮存，再用清水清洗、置换合格。（3）气体系统用惰性气体进行置换（其方法参照“停车置换”）。在压缩机一段进口管（或在静电除焦油塔后）取样分析氧含量小于0.5%，一氧化碳加氢的含量小于5%为合格。（4）拆下罗茨鼓风机进口阀前短管；启动罗茨鼓风机送出空气；对系统进行空气置换，在压缩机一段进口管取样分析，氧含量大于20%为合格。15、脱硫后半水煤气硫化氢含量高的原因是什么？应如何处理？脱硫后硫化氢含量高的主要原因是：（1） 进系统的半水煤气中硫化氢含量过高，或进塔半水煤气量过大；

20、（2） 脱硫液循环量小；（3） 脱硫液成分不当；（4） 脱硫液再生效率低或悬浮硫含量高；（5） 进脱硫塔的半水煤气或贫液温度高；（6） 脱硫塔内气液偏流，影响脱硫效率。处理方法如下：（1） 联系造气工段更换含硫量低的煤炭，降低进脱硫系统半水煤气中的硫化氢含量或适当减少半水煤气气量。（2） 适当加大脱硫液循环量。（3） 把脱硫液成分调整到工艺指标要求范围内。（4） 检修喷射再生器或适当提高溶液进再生器的压力，增加自吸空气量，提高溶液的再生效率；检修离心机滤网，减少漏泡沫量，增加再生槽硫泡沫的溢流量，减少溶液中悬浮硫含量。（5） 加大气体冷却器的冷却水量，降低进系统半水煤气温度。（6） 检查清理脱

21、硫塔喷头及填料，确保气液分布均匀。16、再生效率低的原因是什么？应如何处理？再生效率低的主要原因是：（1） 自吸空气量不足；（2） 溶液在喷射氧化再生槽内停留时间短；（3） 再生空气在喷射氧化再生槽内分布不均匀；（4） 再生温度低或溶液中杂质太多；（5） 溶液中的某些脱硫剂含量低，如氨水催化法中对苯二酚含量直接影响再生效率。处理方法下：（1） 提高喷射器入口富液压力，确保喷射器自吸空气正常，增加空气量。（2） 延长再生时间，确保溶液在喷射氧化再生槽中停留时间在710min。（3） 调节喷射氧化再生槽中气体分布板，保证气液充分接触。（4） 适当提高再生液温度，清除溶液中杂质。（5） 将溶液中脱硫

22、剂含量调至工艺指标要求范围内。当再生效率出现大幅度下降时，可将脱硫催化剂的投入量适当增加，尽可能将游离硫氧化为单质硫，从再生系统排出。17、罗茨鼓风机出口气体压力波动大的原因是什么？应如何处理？罗茨鼓风机出口气体压力波动大有以下几个原因。（1） 脱硫塔液位过高或脱硫液循环流量过大。（2） 气体冷却塔、清洗塔液位过高或加水量过大。（3） 脱硫塔、气体冷却塔清洗塔填料堵塞。（4） 脱硫塔、气体冷却塔、清洗塔液位过低，造成排液管跑气。处理方法如下：（1） 降低脱硫塔液位，适当减少脱硫液循环量。（2） 降低气体冷却塔、清洗塔液位，适当减少其加水量。（3） 检修扒塔，清理填料。（4） 适当提高脱硫塔、气

23、体冷却塔、清洗塔等液位。18、罗茨鼓风机出温度高的原因是什么？应如何处理？出口温度高的原因：（1） 进系统的半水煤气温度过高；（2） 转子间隙过大，转子产生轴向位移，与机壳产生摩擦；（3） 回路阀开度过大。处理方法：（1） 联系造气工段降低半水煤气温度；（2） 停车检修罗茨鼓风机；（3） 关小罗茨鼓风机回路阀，开启系统回路阀。19、罗茨鼓风机电机电流过高或跳闸的原因是什么？应如何处理？（1） 罗茨鼓风机电机电流过高或跳闸的原因： 罗茨鼓风机出口气体压力过高； 机内煤油粘结严重； 水带入罗茨鼓风机内； 电器部分出现故障。（2） 处理方法： 开启回路阀，降低出口气体压力； 倒车用蒸汽吹洗或清理煤焦

24、油； 排净机内和焦炭过滤器、气柜出口水封内积水； 检查处理电器部分故障。20、罗茨鼓风机响声大的原因是什么？应如何处理？（1）罗茨鼓风机风机响声大的原因： 水带入罗茨鼓风机内： 杂物带入机内； 齿轮啮合不好或有松动； 转子间隙不当或产生轴向移位； 油箱油位过低或油质太差； 轴承缺油或损坏。（2）处理方法： 排净机内和焦炭过滤器、气柜出口水封内积水； 紧急停车处理杂物； 倒车检修齿轮； 倒车检修转子； 加油提高油位或换油； 倒车轴承加油或更换轴承。 21、静电除焦油塔的工作原理是什么？ 静电除焦油塔的工作原理是利用在强电场的作用下，使半水煤气中的尘埃、油雾等细微粒带上负电荷并向阴极移动，中和后被

25、吸附、沉淀排出，达到清除的目的。在生产运行时，高压变压器产生的高压，接入电晕电极（阴极），它与沉淀极（阳极）间即产生静电场。通过控制系统的调节，高压达到临界火花点，产生电晕放电。此时，电极周围产极强电场，周围气体发生电离， 产生大量负离子（电极周围已呈紫蓝色）。通过电场的半水煤气中的各种尘粒和油雾与负离子或电子结合而带上负电荷，在电场力的作用下，向沉淀极移动，在沉淀极中和后，依靠残存的静电引力和分子凝聚力首先吸附于沉淀极上，而后靠自然流动沉积于下筒体，通过排污孔定期排放出来。22、静电除焦油塔的结构是怎样的？静电除焦油塔主要由塔体和电器两部分组成，其塔体结构如图3-2所示。（1）塔体部分 塔体

26、选用同心圆工结构，分上中下三段。上段高压电缆由瓷瓶油箱引入塔内，净化气体由筒侧导出，塔顶另备防爆孔，中段为沉淀极（净化段），由多个同心圆组成，其间定距悬挂不锈钢丝，作电晕极线。下段是气体入口和排污孔，内置斜式配气板，以利气体均匀进入沉淀极。为便于安装检修及彻底清污，上、下段特别设有入孔。（2） 电器部分 电器部分由高压电源，控制系统和电晕电极共同组成。控制系统除保证电晕放电的正常工作外，还具有事故自动断电及报警系统。23、静电除焦油塔在使用中应注意哪些问题？（1）为保证设备能安全连续地正常运行，必须确保半水煤气中氧含量控制在0.5%以下,最高不各超过0.8%。要做到投运前必须对系统进行彻底置换

27、；运行中必须保证氧自动分析系统与联锁装置处于完好状态，在氧含量超标时，设备能自动断电。（2）静电除焦油塔应连续运行，停运时间不宜过长，因为停运时间过长会使电晕极污染，影响除焦油效果。（3）及时排污，严禁设备运行过程中，将水倒入系统。（4）结合每次生产小修，打开蒸汽阀和冲水阀清洗塔体，同时打开蒸汽吹扫装置清洁瓷瓶。（5）经常检查电气控制柜，以防电器各触点和接点污染。（6）每三个月一次检查变压器油箱，观察油平面和高压瓷瓶是否清滞，油箱是否有渗油现象。24、在什么情况下必须进行变换气脱硫？应采用何种方法？在以下情况下必须进行变换气脱硫。（1）采用了全低变生产工艺的厂 全低变工艺对半水煤气的硫化氢浓度

28、要求比较高，一般要示控制在0.15%g/m3(标)以上。在此情况下若不进行变换气脱硫，后段工序将很难维持正常生产。（2）以高硫煤为原料的生产厂 以高硫煤为原料的生产厂，尽管可以将半水煤气中的硫化氢浓度降至0.07%g/m3（标）以下，但经变换后部分有机硫转化为硫化氢，仍可造成变换气硫化氢过高的现象。（3）设置了脱碳装置的厂 尿素生产厂和为增加盈氨量而设置了脱碳装置的厂，特别是采用碳酸丙烯酯脱碳工艺的厂。变换气进行了脱硫，可以降低脱碳液的消耗，减轻脱碳系统的堵塞，稳定脱碳岗位及后工序的正常生产。应采用的脱硫方法：变换气脱硫可采用湿式氧化法脱硫，也可采用干法脱硫，具体采用哪种，应根据硫化物的成分及

29、含量进行选择。25、湿式氧化法脱硫用于变换气脱硫应注意哪些问题？湿式氧化法脱硫用于变换气脱硫应注意以下问题：（1）该法用于变换气脱硫，其基本原理和再生系统的工艺流程与半水煤气脱硫完全相同，吸收系统的工艺流程与半水煤气脱硫基本相同，所以在半水煤气脱硫操作中注意的问题，在变换气脱硫操作中一般也应注意。（2）半水煤气脱硫排液一般用水封控制，变换气脱硫的排液一般由人工控制，所以在正常生产中要严格控制好吸收塔液位，既要避免跑气、又要防止出塔气带液。有条件应尽量采用液位自动控制。（3）系统紧急停车及富液泵跳闸时要立即关闭放液阀，严防气体倒入再生系统。（4）要根据气体中硫化氢的分压情况，合理调整脱硫液成分及

30、再生空气量。（5）为增加溶液对硫化氢的选择性，减少二氧化碳的损失，应特别注意选用传质面积大、高气速、接触时间短，液相为滴状的吸收塔。26、什么叫液气比？如何计算液气比？怎样选择合适的液气比？通过脱硫塔的脱硫液流量与气体流量之比为该脱硫塔的液气比，一般用L/G表示，单位L/m3（标）。（1） 液气比的计算：例 1 某厂脱硫塔的进塔半水煤气为27000m3（标）/h，脱硫液循环量为320m3/h，计算该塔液气比。解：L/G=320000/27000=11.85L/m3(标)(2)液气比的合理选择:脱硫过程液气比的选择与半水煤气中硫化氢含量、硫容量、塔型等有关，一般用下式来计算。L/G=（C1-C2

31、）/sg 式中 L/G液气比，L/m3（标）； C1、C2分别分脱硫塔进出口H2S含量，g/m3（标）； sg溶液硫容量（单位体积液体吸收硫化氢的数量），g/L。例 2 某脱硫系统，进脱硫塔气体含H2S量为1.2g/m3(标),脱硫液的硫容量为0.10g/L,要使出塔气体H2S含量降至0.07g/m3(标)以下,应如何选择液气比?解: L/G=(c1-c2)sg=(1.2-0.07)/0.10=11.3L/m3(标)27、如何计算脱硫效率？所谓脱硫效率就是指半水煤气中硫化氢脱除的程度，通常用下式来计算。n= （c1-c2）/ c1×100%式中 n脱硫效率，% c1脱硫前半水煤气中硫

32、化氢含量，g/m3（标）；c2脱硫后半水煤气中硫化氢含量，g/m3（标）；例 脱硫前半水煤气中硫化氢含量为1.2 g/m3（标）,脱硫后半水煤气中硫化氢含量为0.034 g/m3（标）,计算该脱硫塔脱硫效率。解：n=（c1-c2）/ c2×100%=（1.2-0.034）/1.2×100%=97.17%28、如何计算硫磺的理论产量及硫磺的回收率？（1）硫磺的理论产量计算硫磺的理论产量可用下式计算。W理率=32Vc1n/34式中 W理率硫磺的理论产量，g/tNH3； V半水煤气气量，m3（标）/tNH3； C1脱硫前半水煤气中硫化氢含量，g/m3（标）； n脱硫效率，%； 3

33、2硫的原子量； 34硫化氢的原子量；例 1 某脱硫系统，半水煤气量为3400m3（标）/tNH3，脱硫前半水煤气中硫化氢含量为1.5g/m3（标）,脱硫效率为97%，试计算该脱硫系统的硫磺理论产量？解：W理论=32Vc1n/34=32×3400×1.5×0.97/34=4656g/tNH3(2)硫磺的回收率计算硫磺的回收率可按下式计算:n=W实际/W理率×100%式中 N硫磺回收率，%； W实际硫磺的实际产量，g/tNH3； W理率硫磺的理论产量，g/tNH3；例 2 某脱硫系统，硫磺的理论产量为4656 g/tNH3，实际产量为3260 g/tNH3，

34、计算其硫磺的回收率。解：n=W实际/W理率×100%=3260/4656×100%=70.0%二、干法脱硫29、何谓干法脱硫？它的特点是什么？主要有哪几种？采用固体吸收剂或吸附剂来脱除硫化氢或有机硫的方法称为干法脱硫。干法脱硫具有流程短，设备结构简单，气体净化度高，操作平稳的优点。但此法通常使用固定层反应器，需要定期更换脱硫剂，不能连续。由于受脱硫剂容量（单位质量脱硫剂能脱除的最大数量）的限制，干法脱硫一般用于含硫量较低的情况。干法脱硫的方法很多，目前合成氨厂使用的主要有活性炭法、氧化铁法、氧化锌法和有机硫（COS、CS2）水解法等。30、干法脱硫常用的工艺流程是怎样的？各

35、适用于何种情况？干法脱硫常用的工艺流程有多槽并联、多槽串联、单槽三种流程。（1）多槽并联流程 图3-3为金槽并联流程。该流程适用于硫含量较高，气体压力较低，又对床层阻力有限制的情况。活性炭用于半水煤气脱硫多采用这一流程。一般设35个脱硫槽，其中一个备用。当其中一个脱硫槽，脱硫效率达不到要求时，将备用槽投入，将该槽脱硫剂进行再生或更换。（2）多槽串联流程 图3-4为多槽串联流程。该流程适用于硫含量较高，脱硫效率要求较高，气体压力较大，允许有稍大压降的情况。活性炭用于变换气脱硫可采用该流程。其中一槽为备用槽。（3）单槽流程 图3-5为单槽流程。该流程用于气体硫含量较小，气体净化度要求较高的情况。变

36、换气脱硫和碳化气精脱硫可采用该流程。两槽一开一备，也可串联使用。31、改性活性炭的脱硫原理，物化特性及使用条件是怎样的？改性活性炭是将活性炭浸渍在改性物质的溶液中，然后干燥制得。目前，国内开发的特种活性炭可以分为两类：一类是单独脱除原料气中的H2S，脱硫精度较高，但不能脱除有机硫，如T101、EAD系列产品，SN-3、KC-2等；另一类是浸渍活性金属组分的转化吸收型活性炭，它不但能脱除原料气中的H2S，还能转化吸收原料气有机硫COS、CS2。活性炭脱硫的机理并非归结为直接吸收，而认为是在活性炭表面的催化作用下，气体中H2S与工艺气中微量氧的反应，属催化氧化脱硫。2H2S+O2 2H2O+2S-

37、434kj/mol对于硫化氢和氧的反应来说，活性炭是一种良好的催化剂，兼有催化剂和吸附剂作用。活性炭是一种孔隙性大的黑色固体，其比表面最高可达1800m2/g，一般为5001000m2/g。它们为硫的脱除提供了充足的反应场所和容纳反应物的空间。活性炭脱硫属多相反应。研究证明，硫化氢及氧在活性炭表面的反应分两步进行：第一步是活性炭表面化学吸附氧，形成作为催化中心的表面氧化物，这一步极易进行，因此工作气体中只要含少量氧（0.1%0.5%）便已能满足活性炭脱硫的需要。第二步是气体中的硫化氢分子碰撞活性炭表面，与化学吸附的氧发生化学反应，生成的硫磺分子沉积在活性炭的孔隙中。沉积在活性炭表面的硫，对脱硫

38、反应也有催化作用。活性炭失效时，孔隙中基本上塞满了硫。活性炭脱硫的反应，主要在活性炭孔隙的内表面上进行。由于表面自由能的存在，对工艺气体中的分子具有一定的吸附作用。活性炭中水蒸汽的存在，除进行多分子层的吸附外，还具有毛细管的凝结作用。因此，在室温下进行脱硫，气体中加有足够的水蒸汽时，利用硫化氢在水中的溶解作用，能加快硫化氢的吸收与氧化。若气体中存在少量氨，会使活性炭空隙表面的水膜呈碱性，更有利于吸附呈酸性的硫化氢分子，能显著地提高活性炭吸附与氧化硫化氢的速度。活性炭脱除气体中硫化氢时，还发生下列副反应：4NH3+2H2S+3O2=2（NH4）2S2O32NH3+H2S+2O2=（NH4）2SO

39、4气体中氨的含量越大，在活性炭脱硫过程中越易生成硫的含氧酸盐。含有活性金属组分的特种活性炭（即转化吸收型活性炭）可按下式反应进行：H2S+MeO=MeS+H2OCOS+MeO=MeS+CO2CS2+2MeO=2MeS+CO2反应式中Me表示活性金属组分。表3-1中列出了特种活性炭和转化吸收型活性炭的物化特性及使用条件。表3-1特种活性炭和转化吸收型活性炭的物化特性及使用条件类别特种活性炭转化吸收型活性炭型号T101（原EAC-1）EAC-2EAC-3SN-3KC-2EZXKT-312SC-5物化性能外型黑色条状黑色条状黑色条状黑色条状黑色颗粒灰蓝色条状黑色无定型黑色不规则条状主要成分活性炭加金

40、属氧化物活性炭加金属氧化物活性炭加金属氧化物活性炭加Mo8%活性炭加金属氧化物活性炭+氧化铁+金属氧化物+助剂活性炭加金属氧化物优质活性炭浸活性组分Mo>2%3%规格mm3×5103×5103×5104×3103×2103×510堆密度kg/L0.70.60.80.60.80.60.70.50.60.60.80.50.60.5比表面，m2/g200300400600400600>50090010008001000700800500比孔容，Ml/g0.20.30.30.40.40.50.40.50.60.30.50.50.6

41、0.30.4抗压强度，N/cm侧>50侧>50侧>50侧>50侧>50高强度磨耗<3%<5%<3%原粒指标脱H2S硫容，C18（300C）5（600C）18（300C）1（600C）18（300C）18（600C）18（400C）25（400C）12（5600C）15（400C）可再生使用能精脱H2S脱COS硫容，%0.51.01212(400C)脱除率85%35(5600C)有脱除能力5%(400C)脱CS2硫容，%有一定脱除率46（5600C）使用条件压力，MPa<10<10<10常4不限<10<10常4温度,C

42、-2040-2060-20604020605603040>40空速,h-18001200800125008002000150400100020008002000<2000400600进口总硫,×10-6101010COS<20H2S<1H2S<20010<5有机硫10出口总硫,×10-60.030.030.030.01<0.1COS转化率>90%,总硫<0.1未检出<1开发单位湖北省化学研究所湖北省化学研究所湖北省化学研究所化工部上海化工研究院昆山精细化工研究所湖北省化学研究所化工部西北院昆山联营厂化工部上海化工研

43、究院32、常温氧化铁脱硫剂的脱硫原理、物化性质及使用条件是怎样的？常温下，氧化铁（Fe2O3）的a-水合物和r-水合物具有脱硫作用，它与硫化氢发生下列反应。Fe2O3·H2O+3H2S=Fe2S3·H2O+3H2O（1）Fe2O2·H2O+3H2S=2FeS+S+4H2O（2）当脱硫剂呈碱性时，脱硫反应按式（1）进行；当脱硫剂呈酸性或中性时，脱硫反应则按式（2）进行。在碱性水膜存在下，脱硫反应大致经过以下几个过程。 硫化氢分子通过气固界面上的气膜，扩散到氧化铁水合物表面； 通过脱硫剂的微孔向内部扩散； 硫化氢溶解于氧化铁表面的水膜中，并离解成HS-、S2-离子；

44、HS-、S2-离子与水合氧化铁的晶格氧（OH-、O-）相互转换，生成Fe2S3·H2O； 晶格重排，水合氧化铁的针形及立方形结构转变为水合硫化铁的单斜晶体； 生成的表层硫化铁与内层的氧化铁继续吸收硫化氢。在有氧存在下,生成的硫化铁发生氧化反应,析出硫磺,该反应称为再生。Fe2S3·H2O+3/2O2=Fe2O3·H2O+3S（3）2FeS+3/2O2+H2O=Fe2O3·H2O+2S（4）按式（3）进行的再生反应速度很快，再生也较彻底，而按式（4）进行的再生反应在常温下很难进行，不仅反应速度慢，而且再生也不完全。因此，应使脱硫反应在碱性条件下进行。据研究

45、，如果在被脱友谊的气体中含有氧，且氧与硫化氢的分子比大于2.5时，则脱硫、再生的反应可基本同步进行。氧化铁脱硫剂的物化性质及使用条件列于表3-2中。表3-2 氧化铁脱硫剂的理化性质及使用条件型 号STB01SN-1（T501）TG-2TG-3TG-4TG-5TG-F物化性能外况褐色棕褐色红褐红褐红褐红褐褐黑规格，mm56×5155×5155×5155×5155×5155×510叶片状堆密度，kg/m3700800800850750850800900650750720820300600侧压强度，N/cm503540454040孔隙率，%

46、475050555370比表面积，m2/g80>50901107015050孔容，Ml/g0.30.40.30.40.30.40.30.40.30.40.30.40.50.6使用条件空速h-1脱硫3000800300100030080030010003001500500100050150再生0.51400.51400.51500.550压力MPa脱硫常压20常压20常压3.0常压3.0常压2.0常压3.0常压2.0再生常压常压常压常压温度0C脱硫204054020408014055020401040再生306050306020602060压降Pa/m脱硫80120801208012080

47、1508015080200再生30503050305050100线速m/s脱硫0.10.30.10.30.10.30.10.30.10.30.010.1再生0.10.3气体温度脱硫100809090100再生100100100净化度, ×10-6H2S<1H2S<1<1<1<0.1<0.1<15累积硫容,%304040303060303060生产厂或研制单位山西省汾阳催化剂厂上海化工研究院、江苏靖江催化剂厂太原工业大学太原工业大学太原工业大学太原工业大学太原工业大学33氧化锌的脱硫原理、物化特性及使用条件是怎样的？氧化锌是一种转化吸收型脱硫剂

48、，和硫有很强的亲和力，生成物硫化锌具有很高的稳定性，它能脱除气体中硫化氢和部分有机硫化物。其反应式如下。ZnO+HS=ZnS+H2OZnO+C2H5SH=ZnS+C2H5OHZnO+C2H5SH=ZnS+C2H4+H2OZnO+COS=CO2+ZnS2ZnO+CS2=CO2+2ZnS氧化锌在脱有机硫化物中与硫醇的反应性能较好。当气体中有氢存在时，羰基硫、二硫化碳、硫醇、硫醚等会在反应温度下发生转化反应，反应生成的硫化氢被氧化锌吸收。有机硫转化率与反应温度有着一定的比例关系。噻吩类硫化物及其衍生物在氧化锌下氢发生转化反应的能力很低。因此，单独用氧化锌不能脱除噻吩类硫化物，需借助于钴钼催化剂的作用

49、，加氢转化成硫化氢后才能被氧化锌脱硫剂脱除。小氮肥厂常用的氧化锌脱硫剂的物化特性及使用条件列于表3-3中。表3-3 小氮肥厂常用的氧化锌脱硫剂的物化特性及使用条件型 号T305CT308KT310TC-22主要成份ZnOZnO外 观浅黄色条浅灰色条白色条蓝灰色条规格，mm4×4104×485×4103×410堆密度，kg/L1.01.31.20.971.01.1强度，N/cm>40>40>40>40磨耗，%<5操作温度，0C200400100300104030100操作压力，MPa0.14.0常压3.0不限常压5.0操作空速

50、，h-1300020001000常压下5001000加压下10001500汽/气01穿透硫容，%>22(220C)>13(1500C)>10饱和硫容(kg/m3)>400(400C)出口硫mg/m3<0.1<0.1入口15出口<0.05入口35出口<0.05备 注适于不含噻吩的水煤气合成气等气体脱硫适于不含噻吩的水煤气合成气等气体脱硫主要在常温下甲醇原料气精脱硫主要在常温下甲醇原料气精脱硫34、COS水解催化剂的物化特性及使用条件是怎样的？COS水解催化剂以活性氧化铝为主要成分。羰基硫在水解催化剂作用下反应，生成H2S：COS+H2O=H2S+C

51、O2+35.5kj/mol国内近年开发的COS水解催化剂的物化特性及使用条件见表3-4。35、合成氨厂目前常用的精脱硫方法主要有哪几种？目前常用的精脱硫方法主要有以下五种。（1）JTL-1工艺 由湖北化学研究所开发的T101（特种活性炭）-T504（有机硫水解催化剂）-T101（特种活性炭），即夹心式工艺。（2）JTL-4常温精脱硫新工艺 由湖北省化学研究所开发的EAC-2（活性炭）串EZX转化吸收型精脱硫剂组成的工艺，是在20400C下实现微量硫的精脱。（3）水解催化剂配常温氧化锌工艺 由昆山精细化工研究所研制的852型水解催化剂串KJ310型常温氧化锌脱硫剂组成的工艺。（4）SN系列产品

52、由化工部上海研究院开发的系列产品，即SN-1型氧化铁脱硫剂，SN-4型COS水解催化剂和SN-3型活性炭脱硫剂组成的工艺。（5）KT312转化吸收型精脱硫 由原化工部西北化工研究院昆山联营厂开的KT312型常温转化吸收型精脱硫剂在食品级CO2精脱硫工艺装置中使用。表3-4 COS水解催化剂规格特性及使用条件型 号Y-906T-909852TGH-2TG-HEH-1Q（T504）SN-4特化性能外观白色球状白色条状白色条状白色条状白色条状白色球状白色球状规格，mm353×510343×353×35243645堆密度，kg/L1.01.10.80.90.750.90.50.60.50.60.81.00.7比表面，m2/g200150300200比孔容，ml/g0.20.30.4强度55N/粒180N/cm50N/粒180N/cm180N/cm30N/粒80N/粒使用条件温度，0C5013030504012080120401403010055100