河南城建学院本科毕业设计 脱硫工艺评选
TQ + V4+ + 2H2O = V5+ + THQ + OH-
空气中的氧氧化酚态栲胶，使栲胶获得再生，同时生成双氧水：
2O2 + THQ = TQ + H2O2
双氧水氧化V4+和HS-
H2O2 + HS- = H2O + S + OH-
副反应：
Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3 Na2CO3 + 2HCN = 2NaCN + H2O + CO2 NaCN + S = NaCNS
NaCNS + 5O2 = Na2SO4 + 2CO2 + SO2 + N2 NaHS + 2O2 = Na2S2O3 + H2O
来自造气工段的半水煤气经过除尘洗涤，进入半水煤气脱硫塔底部，在塔内自下而上与塔顶喷淋而下的栲胶溶液逆流接触，在填料段脱除半水煤气中大部分的硫化氢，脱硫以后的半水煤气从脱硫塔顶部出来，进入塔后分离器，分离出夹带的栲胶液后，由上部出去，进入洗涤塔，在洗涤塔中水煤气自下而上经喷淋水洗涤后，经静电除尘器进口水封进入除尘器底部，经气体分布板向上进入电场空间，除去其中的焦油粉尘等微粒，后经电除尘出口水封送至半水煤气气柜，经半水煤气气柜缓冲，同时沉降出气体中部分粉尘后，经出口水封送往压缩工序。
脱硫塔底部出来的脱硫栲胶富液进入富液槽，由富液泵加压后送往再生槽喷射器，喷射器溶液的压力自吸入空气，空气和栲胶溶液一起进入喷射器的喉管及扩散管中剧烈混合反应，然后液汽一起进入喷射再生槽，进行栲胶液氧化再生和硫泡沫的浮选，再生后的贫液经液位调节器流入贫液槽，由贫液泵和溶液循环泵分别送往半水煤气脱硫塔和变换气加压脱硫塔与半水煤气和变换气进行逆流接触脱除其中的硫化氢，溶液流程如此循环进行，变换气加压脱硫出来的栲胶富液利用余压直接进入再生槽喷射器，实现氧化再生。[14]
1.1.4 FD法脱硫
基本原理：FD法脱硫是以磺基水杨酸配合铁盐作为催化剂的脱硫过程。磺基水杨酸（以Ssal表示）与Fe3+，Fe2+能形成配合物。随着pH的改变而改变的配位体，显现出不同的颜色，具有不同的稳定性。Fe3+，Fe2+被磺基水杨酸配合后，氧化还原电位显著降低。配合铁型的FD脱硫液的点位——pH曲线落在H2S——O2点位曲线的中间，表明FD脱硫液既能氧化HS-又能直接被氧氧化再生。
脱硫反应机理，碱性水溶液吸收硫化氢：
Na2CO3 + H2S = NaHCO3 + NaHS
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析硫反应：
Fe3+(配合态) + HS- = Fe2+（配合态） + S + H+ 固硫反应：
Fe2+（配合态）= Fe2+ + Ssal Fe2+ + HS- = FeS + H+ 再生反应：
4Fe2+（配合态）+ O2 + 2H2O = 4 Fe3+(配合态) + 4OH- 2FeS + O2 + 2H2O = 2Fe2+（配合态）+ 2S + 4OH- 副反应：
NH3 + HCO3- = NH4+ + CO3- NH3 + H2O + CO2 = NH4+ + HCO3- NH3 + H2O + HCN = NH4CN + H2O 2NH4HS + 2O2 = (NH4)2S2O3 + H2O NH4CN + S = NH4CNS
2NH4CNS + 5O2 = (NH4)2SO4 + 2CO2 + SO2 + N2 4H2O2 + HS- = 5H2O + S2O32- NH3 + HCO3- = NH2COO- + H2O 络合铁溶液的制备反应：
通常，由磺基水杨酸和硫酸亚铁制备配合铁溶液：
Fe2+ + Ssal = Fe2+（配合态）
再生空气氧化：
4Fe2+（配合态）+ O2 + 2H2O = 4Fe3+(配合态) + 4OH-
FD法脱硫工艺流程与改良ADA法工艺流程基本相同。[3]
1.1.5 PDS法脱硫
PDS是脱硫催化剂的商品名称，该催化剂是钛箐钴磺酸盐系化合物，它的主要成分是钛箐钴磺酸盐.
吸收反应，碱性水溶液吸收硫化氢：
Na2CO3 + H2S = NaHCO3 + NaHS
NaHS + Na2CO3 + (x-1)S = Na2Sx + NaHCO3 RHS + Na2CO3 = RSNa + NaHCO3 COS + 2NaOH = Na2CO2S + H2O
再生反应：
NaHS + 02 = 2S + 2NaOH
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H2O + Na2Sx + 0.5O2 = xS + 2NaOH RSNa + 0.5O2 + H2O = RSSR + 2NaOH Na2CO2S + 0.5O2 = Na2CO3 + S Na2CO2S + O2 = Na2CO3 + 2S
副反应：
NH3 + HCO3- = NH4+ + CO3- NH3 + H2O + CO2 = NH4+ + HCO3- NH3 + H2O + HCN = NH4CN + H2O 2NH4HS + 2O2 = (NH4)2S2O3 + H2O NH4CN + S = NH4CNS
2NH4CNS + 5O2 = (NH4)2SO4 + 2CO2 + SO2 + N2 4H2O2 + HS- = 5H2O + S2O32- NH3 + HCO3- = NH2COO- + H2O H2O2 + HS- = H2O + S + OH- 4H2O2 + 2HS- = 5H2O + S2O32- Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3 Na2CO3 + 2HCN = 2NaCN + H2O + CO2 NaCN + S = NaCNS
NaCNS + 5O2 = Na2SO4 + 2CO2 + SO2 + N2 NaHS + 2O2 = Na2S2O3 + H2O
PDS法脱硫工艺流程与改良ADA法工艺流程基本相同。[26]
1.1.6 KCA法脱硫
KCA是脱硫催化剂的商品代号，KCA是用野生植物为原料经特殊制备的聚酚类物质KC与少量金属混配而成的棕色粉末状物质，将其溶解于氨水或纯碱中便成为脱硫液。KCA法从KC的制备到脱硫过程，都酷似栲胶法。
原料气中的硫化氢被碱液吸收，生成NH4HS或NaHS:
NH3 + H2O + H2S = NH4HS + H2O Na2CO3 + H2S = NaHCO3 + NaHS
NH4HS或NaHS被氧化态金属离子Mox氧化成单质硫，同时Mox被还原成Mre：
NH4HS + Mox + 2OH- = Mre + S + NH4OH + H2O NaHS + Mox + 2OH- = Mre + S + NaOH + H2O
醌态聚酚物质KCq将Mre氧化成Mox，本身被还原为酚态KCf：
KCq + Mre = KCf + Mox
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KCq将HS氧化成单质硫：
KCq + NH4HS + OH- = KCf + NH4OH + S KCq + NaHS + OH- = KCf + S + NaOH
式中：Mox——氧化态金属配合离子； Mre——还原态金属配合离子； KCq——氧化态KCA； KCf——还原态KCA
KCf转化为KCq时生成的双氧水将Mre氧化成Mox：
Mre + H2O2 + 2OH- = Mox + 2H2O
双氧水将HS-氧化成单质硫：
H2O2 + 2HS- = S + 2H2O
KCf被空气中的氧氧化成KCq，同时生成双氧水：
KCf + O2 = KCq + H2O2
副反应：
NH3 + HCO3- = NH4+ + CO3- NH3 + H2O + CO2 = NH4+ + HCO3- NH3 + H2O + HCN = NH4CN + H2O 2NH4HS + 2O2 = (NH4)2S2O3 + H2O NH4CN + S = NH4CNS
2NH4CNS + 5O2 = (NH4)2SO4 + 2CO2 + SO2 + N2 4H2O2 + HS- = 5H2O + S2O32- NH3 + HCO3- = NH2COO- + H2O H2O2 + HS- = H2O + S + OH- 4H2O2 + 2HS- = 5H2O + S2O32- Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3 Na2CO3 + 2HCN = 2NaCN + H2O + CO2 NaCN + S = NaCNS
NaCNS + 5O2 = Na2SO4 + 2CO2 + SO2 + N2 NaHS + 2O2 = Na2S2O3 + H2O
KCA法脱硫工艺流程与改良ADA法工艺流程基本相同。[22]
1.2 脱硫工艺评选
1.2.1 工艺评选
根据2007年半水煤气脱硫调查报告统计,中原地区300多家中氮厂有112家
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使用栲胶法脱硫，占总数的35%，有91家使用改良ADA法脱硫，占总数的29%，有70家使用氨水液相催化法脱硫，占总数的23%，这三种脱硫方法技术成熟，规范化程度高，技术经济指标较好。在全国节能委员会的调查报告中查得，各脱硫方法的技术经济指标比较见下表：
表3各脱硫方法的技术经济指标比较
项目 处理气量（m/h） 入塔气H2S(g/m) 出塔气H2S(g/m) 脱硫温度（℃） 再生温度（℃） 再生时间（min） 再生空气比（m/m） 溶液循环量（m/h） 脱硫液浓度（mg/L） 脱硫效率（%） 硫磺回收率（%） 有机硫脱除率（%） 副反应生成率（%） 硫容（kg/m3）
33
3333
改良ADA
法 36000
栲胶法
氨水液相催化法 36000
KCA法 PDS法 FD法
50000 10000~12000 27000 27000
2~4 2.35 2~4 5~8 1.3~2.2 3.0
10~15 5~10 10~15 小于70 小于43.3 小于70
30~40 35~50 35~42 30~40 30~40 20~60
30~50 30~50 40~42 30~45 30~40 20~60
20~25 30~40 10~15 10~15 8~15 10~15
4.0 5.5 3.5 4.5 4.5 4.0
480 480 780 400 200~300 200~300
4000 3000 3500 1000 300 200
96 97 94~97 99 93~99 98
90 —— 3~5 0.36
85~90 —— 7~9 0.15~0.2
60 —— 较少 0.375
10
70 —— 多 0.2
90 50~60 多 0.5~1.2
90 30~40 多 0.75~1.15