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高硫水煤气净化工艺水洗——脱硫工段的设计
水煤气（coalgas）是一种由煤炭加热反应生成的气体，其中含有许多有害物质，如氢硫酸气体、二氧化碳、氰化物等，对人体健康和环境污染都有较大的影响。在水煤气利用的过程中，净化工艺的实施是必不可少的。本文主要探讨高硫水煤气净化工艺中地最关键的脱硫工段设计。
一、脱硫原理
脱硫指将水煤气中的硫化氢（H2S）去除的过程。水煤气脱硫主要采用物理吸附法、化学吸收法、氧化法、吸附助燃烧法和生物脱硫法等技术。其中，化学吸收法是应用最多的脱硫方法。化学吸收法采用吸收液，如乙醇胺等有机溶剂和氢氧化钠等碱性物质，与气体相接触，使H2S与吸收液中的化学物质发生反应，转化成易于处理的物质，以达到净化气体的目的。目前，化学吸收法是处理水煤气中高含量H2S的主流处理技术，其优点在于操作简单、节能、效果稳定和可靠。
二、脱硫工段设备
1.吸收列
吸收列是脱硫工段处理设备中最关键的部分，其作用是使水煤气与吸收液充分接触，使H2S能被化学吸收剂吸收，并进行反应。吸收列内的吸收液需要被不间断地循环使用，这要求吸收剂必须稳定，富有机械强度。吸收列通常采用填料式，因为具备较大的气液接触面积，能有效提高反应效率，并降低对化学剂的浪费。填料的材料常用陶瓷或聚合物，大小不一，以达到最佳的吸附效果。
2.冷却器
冷却器通常被用于提高吸收液的处理效率。在化学反应过程中，吸收液会产生一定的热量，若不加以处理，则会导致吸收液温度过高，造成吸收效率下降。冷却器的主要作用是通过将吸收液冷却到一定温度，从而从化学反应中释放的热量中恢复吸收性能。冷却器通常采用水循环冷却，通过将冷却水与吸收液进行热交换，使吸收液在温度下降的同时保持较高的吸收能力。
3.沉淀池
沉淀池是将吸收液与H2S反应后形成的硫化镉(CdS)和其他沉淀物沉淀下来，并进行处理的一种设备。在水煤气净化过程中，沉淀池的作用也非常重要。经过沉淀池处理后的废水，其pH值会降低，同时还可能含有高浓度的含Cd离子等有害物质，不能直接排放到水体中。因此，在使用前必须进行中和处理，以保证其水质达到环保要求再进行排放。
三、脱硫工段操作过程
通过对脱硫过程的研究，可以制定出一套操作规程。具体步骤如下：
1.开启吸收列、冷却器的进气阀门和出气阀门，从吸收液储存罐输送吸收液进入吸收列。
2.将含有H2S的水煤气通过喷嘴或涡流板装置注入吸收列中与吸收液接触，参与H2S的化学吸收反应。
3.实时地监测进入吸收列的水煤气的H2S浓度，在运行过程中，根据进气中H2S浓度的变化，调整吸收液的进、出口质量流量。
4.在吸收列中化学反应完成后，将产生的污水和沉淀物送入沉淀池进行中和处理，然后进行沉淀、过滤处理。
5.将过滤液通过管路输送至后续处理工段。
四、脱硫工段的优化方案
为进一步提高脱硫工段的处理效率和减少水煤气净化过程中的工艺难点，可以尝试以下优化方案：
1.选择合适的吸收剂
对于H2S含量较高的水煤气，应选择具有较好吸收性能的化学吸收剂。制定匹配适当的浓度，以降低吸收剂的浪费，并减少处理后废水的量。
2.多级脱硫工艺
根据水煤气中H2S的浓度，设计多级脱硫设备，实现多级沉淀，从而提高处理效率。多级脱硫通常包括两个或三个处理阶段，通过吸收剂的循环使用，降低操作成本。
3.增加新型缓蚀剂
针对吸收液在长时间运行时对吸收列建议采用新型缓蚀剂进行处理，可以有效地防止吸收液的毁坏，从而提高吸收效率和吸收剂的使用寿命。
综上所述，优化脱硫工段的过程和原理有利于提高水煤气的净化效率，保护环境和人类健康。因此，在水煤气净化过程中对脱硫工段设备、操作过程和优化方案的理解和应用是非常必要的。