水电之家讯：针对闽清建陶行业存在的环境污染问题，重点探索冷煤气脱硫处理工艺和脱硫剂的选择，首次开发建设小型煤气发生炉煤气湿法脱硫示范工程，在实践的基础上，提出建陶行业煤气脱硫减排行之有效的途。
[关键词]煤气湿法脱硫 旋流板 减排示范工程 研究实践
SO2是一种酸性气体,在大气中易形成酸雨,威胁生态环境及公众健康。SO2已成为大气环境污染中首要污染物。根据国家“节能减排”方针政策，对大气中首要污染物SO2的排放实行总量控制，总目标是实现“十一五”期间全国SO2排放量削减10%。
福州市闽清县瓷土资源丰富，建陶行业已成为该县的支柱行业。闽清县建陶业以煤气发生炉转换气为燃料。即以煤为原料转换为粗煤气，煤中大部分硫组分同期转换为硫化物（H2S和SO2）。硫化物燃烧后以SO2形式排放，将对大气环境造成污染。根据调查，闽清县现有建陶企业47家，年耗煤量69.53万吨，SO2产生量1.43万吨/年。
1闽清建陶业的污染状况
根据福州市污染减排目标要求，闽清县环保局组织编制了《闽清县建陶行业污染综合整治规划》，闽清县区域SO2减排目标为70%，既由1.43万吨/年，削减到4291.5吨/年。建陶生产过程，主要包括物料的干燥和瓷砖的烧制两大部分，干燥过程大部分企业已使用煤粉磨成水煤浆作为燃料，水煤浆用煤量占企业总耗煤量的25-30%；喷雾干燥为直接接触干燥，由于瓷粉粒度较小、比表面积较大，其吸附性能接近活性炭粉末，因而该环节SO2的排放量较少。瓷砖的烧制过程，主要采用煤转化气为燃料。闽清建陶业投资规模较小，主要采用小型煤气发生炉，现有47家建陶企业中，有33家使用单段式煤气发生炉，14家使用双段炉。双段炉均使用烟煤作为原料，使用单段炉的企业中，有4家企业使用无烟煤，其他27家使用烟煤。通过对原料煤组分抽样检测表明，原料煤中含硫量约为0.5-3.5%(按2%计算)。现有47家企业年总耗煤53万吨，其中70-75%用于冷煤气的生产，则瓷砖烧制过程约产生S021.07万吨。转化过程，硫化物大部分以H2S形式存在于煤气中，烧制过程燃烧氧化以S02形式排放，参见表1、2。因此对煤气的工艺脱硫，既可以有效去除煤气中的硫化物并回收硫黄，又可以使燃气更加净洁，有利于产品品质的提高。从而实现双赢的目标。本文按照上述思路，着力通过对转换气的湿法脱硫，增加脱硫塔设备，从而减少最终S02的排放量。
2脱硫减排工艺的选择
煤气分为热煤气和冷煤气两类，相应的脱硫方法也分为干法脱硫和湿法脱硫两种。建陶生产主要采用冷煤气，其脱硫方法分为湿法脱硫和干法脱硫。特别是国家节能减排的方针政策出台之后，对煤气的脱硫日益为企业社会公众所重视。本文重点探讨冷煤气的脱硫工艺选择及湿法脱硫工艺。从分析脱硫系统建设投资费用看，干法脱硫和湿法脱硫其设备投资基本相当，但干法脱硫需要再生活性碳等吸附填料，而吸附填料容易饱和，更换操作繁琐；其次，更换吸附填料过程需要脱硫系统停车排空，更换结束后还需要系统置换。特别是填料阻力较大，且置换过程容易残留空气，残留空气中02极容易和转化气中的H2产生剧烈的放热反应，存在安全隐患。因此，选择湿法脱硫工艺较安全。
伴随合成氨工业的发展，湿法脱硫工艺日渐成熟。鉴于闽清县现有的建陶企业普遍采用小型煤气发生炉，每小时转化气量约为6500-7500m3/h。国内同类脱硫技术调研结果显示，目前多以收集隧道窑尾气脱除二氧化硫为主，尾气脱硫虽能达到减排目标的要求，因处理气量大，投资和运行费用相比较高，且无助于其产品质量的提高，相关的效益不明显。
本示范工程走工艺脱硫的路线，即在现有煤气站加压之后的冷煤气新建旋流板脱硫塔净化装置[2]。采用NaOH、Na2CO3为脱硫吸收液，去除煤气中酸性H2S和少量SO2以及部分有机硫组份。由于是工艺气量仅为尾气量的1/3，因而其投资和运行费用较省；湿法脱硫过程，相当于煤气的二次净化，有效消减煤气中焦油等杂质，同时降低气体温度。有利于产品的品质和系统安全性的提高，有利于生产。
3湿法脱硫剂的选择及脱硫工艺设计
脱硫剂的选择是关键，选择合适的脱硫剂才能实现转换气中的硫化氢的去除。脱硫剂的品种、投加量、加药费用、吸收效果、最终产物等都是关系到选择脱硫剂的关键因素。
本文示范工程采取三组脱硫剂加以实验。第一个方案是采用Na2CO3和Ca（OH）2双碱法脱硫；第二个方案是采用Na2CO3和FeCl3作为脱硫剂；第三个方案是采用Na2CO3作为脱硫剂，同时添加888脱硫催化剂。
三种方案的实验总结：
1.采用第一个方案，脱硫剂中的Na2CO3对转换气中的硫化氢和少量二氧化硫等酸性气体有良好的吸收效果，吸收之后的循环液碱度降低时采用Ca（OH）2加以补充，整个过程虽然对转换气有良好脱硫效果，但是脱硫产生的硫化物难以通过钙离子沉淀方式去除，无法保证系统的持续运行。
2.第二个方案是采用Na2CO3和FeCl3作为脱硫剂。脱硫剂中的Na2CO3对转换气中的硫化物有良好的吸收效果，吸收之后的循环液碱度降低时采用NaOH加以补充。吸收下来的硫化物可望以Fe2S3和FeS形式沉淀下来，FeCl3作为吸收剂时能有效去除脱硫副产物Na2S2O3中硫化物。因此，若作为过渡性措施它是一种基本可行的方案。
3.第三个方案是采用Na2CO3作为脱硫剂，同时添加888脱硫催化剂。在第一、二方案中已经总结Na2CO3对转换气硫化物有良好的吸收效果，吸收之后的循环液碱度降低时采用NaOH加以补充（混碱配比：NaOH0.08mo1/LNa2CO3为0.16mo1/L）。888脱硫催化剂是以酞菁钴磺酸盐金属有机化合物为主体的催化剂[3、4]。分析其具体工艺原理，Na2CO3为碱源的湿式氧化法脱硫实质上是一种伴有氧化反应的工艺过程。气相中的H2S首先被脱硫液所吸收，随即发生与Na2CO3的中和反应，反应生成物NaHS被氧化生成元素硫。由于转换气中还含有HCN、CO2、O2等组份，在脱硫过程中所发生的化学反应实际上要复杂得多。然后通过888脱硫催化剂和鼓风曝气让硫化物以单质硫的形式释出，最终回收硫黄。
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