城市燃气净化

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摘要：城市燃气对于现代化城市是必不可少的。城市燃气是优质燃料，它在保护环境；减轻污染；方便生活；繁荣经济等诸多方面发挥着重大作用。因此，我们对于燃气的净化就显得特别重要。

关键词：净化；硫化氢；燃气

一、城市燃气的净化与回收

1.燃气净化的任务

以煤或油为原料生产的各种燃气以及天然气等都有杂质。无论是作为燃料还是作为化工原料，为了符合用户的需要和管道输送的要求，都必须对燃气进行净化处理，脱除其中有害杂质。同时，为了实现综和利用，减少对环境的污染，应对脱除的杂质进行回收。从煤气中脱除下来的一些有害组分和杂质，经过一定加工处理，即是宝贵的化工原料。

煤气中的硫化氢腐蚀设备和管道，其燃烧产物污染大气。净化脱除的硫化氢是生产单体硫和硫酸的原料。

煤气中的氰化氢严重污染水源，回收氰化氢制取黄血盐钠或黄血盐钠。

煤气中的氨腐蚀设备与管道，回收的氨可制取硫酸氨或生产浓氨水以及制取无水氨,从煤气中回收的粗笨和粗焦油都是组成复杂的半成品。焦油是主要由芳烃组成的复杂混合物，目前已查明焦油中有480多种有机物质。一般焦油经过蒸馏.精馏.结晶.过滤和化学处理可以得到轻油、酸油、洗油，再经处理后可作为回收煤气中粗苯的吸收剂。回收的粗苯经过精致加工后可以得到苯、甲苯、二甲苯等所得产品有广泛的用途，是塑料工业、合成纤维、染料、合成橡胶、医药、耐腐蚀材料等的原料。

2.各种燃气的杂质含量

人工燃气的主要杂质有苯、萘、氨、硫化氢、氰化氢、焦油和氧化氮等。

天然气的主要杂质是硫化氢。天然气中的水也是杂质，在长距离管线输送之前必须脱水，其原因:(1)防止天然气中的水和其中的烃类生成固态水化物而堵塞管道或阀门。(2)避免出现冷凝水而采取排水设施。(3)水和杂质的局部积聚降低管道输送能力。天然气中的硫化氢和二氧化碳等酸性气体溶于水后形成金属的电化学腐蚀介质，引起管线内部腐蚀，严重时可穿孔。

矿井气一般不含杂质。矿井气开采出来经除尘，即可外供煤气的净化方法未经净化的煤气称为粗煤气煤气净化回收的总工艺流程组合而成。确定净化回收总工艺流程中应考虑以下几个方面：

技术先进，安全可靠，经济合理，产品销路和原料来源有保证；

净化后的煤气质量应符合国家标准或用户要求；

净化回收过程产生的三废予以处理，并符合国家规定的排放的标准。

1)出冷工序:粗煤气的初步冷却工序有间接冷却，直接冷却，间直混合冷却三种。

间接冷却的流程产生污水少，冷凝水中含氨浓度高，可减少废水处理量，提高蒸氨设备的效率。

直接冷却的流程中冷却和洗涤粗煤气的效果较好，但产生大量污水。

间直混合冷却流程是使粗煤气先经过间接冷却后再直接冷却。此法可兼得间冷和直愣的特点。

2)排送工序:粗煤气经过鼓风机增压后，使煤气能通过净化系统的设备和管路，在鼓风机压送过程中还能脱除粗煤气中部分焦油雾。

鼓风机设置的位置一般在初冷之后，电捕气之前。也有设置在电埔焦油器之后，全负压流程使将鼓风机设置在净化系统最末。

3)脱焦油工序:粗煤气中的焦油雾的脱除设备，宜采用电捕焦油器。电捕焦油器不得少于两台，应并联设置。

粗煤气中的焦油在冷凝和冷却过程中大部分已经除去，尚有一小部分小粒径为气泡，焦油雾滴悬浮于煤气中，这样使煤气中的焦油含量在冷却器后还相当高，为使后续系统正常运行应与除去。

电捕焦油器按沉淀极的结构形式分为管式，同心圆式和板式三种。我国通常采用前两种。

4)氨的脱除工序:按洗涤液分类的洗氨方法，常用的有用水吸收法，硫酸吸收法和磷酸吸收法。

水吸收法即用水与粗煤气充分接触，使氨降低到规定的含量。吸收氨的水成为氨水，可直接制取浓氨水或浓氨水的原料。

硫酸吸收法，根据氨的回收方法，可分为直接法，间接法和半直接法三种。

1）直接法:从集气管出来的粗煤气不经冷凝冷却而直接进入硫胺饱和器，与硫酸反应生成硫酸铵，由于煤气未经冷凝，冷却和脱除焦油，操作不便，一般不用。

2）间接法:将冷凝氨水和洗涤氨水混合后送入氨蒸馏塔得到氨气。再将氨气送入饱和器与母液反应生成硫酸氨。

3）半直接法：将冷凝，冷却过程中得的冷凝氨水进行蒸馏，蒸出的氨水和粗煤气一起送入饱和器与母液反应生成硫酸铵。我国各煤气厂，焦化厂普遍采用此法。

硫酸吸收法用磷酸溶液吸收粗煤气中的氨，生成磷酸二氢氨溶液，然后把溶液加热解吸，解吸出来的氨经蒸馏后制取含氨99.99％的无水氨或30%浓氨水。

煤气最终冷却：我国绝大多数煤气厂，焦化厂的粗煤气最终冷却是采用直接式冷却。它具有设备简单，投资费用低的优点。采用直接冷却时，终冷水难以有效地将粗煤气中的萘冲刷下来，反而有大量有害污水外排。近年来有的厂采用间接式横管冷却器。为防止冷却器中萘的沉积，采用轻质油喷洒除萘。

脱苯工序：粗煤气中苯的回收有吸收法，吸附法和加压冷却法。

目前普遍采用吸收法。用焦油洗油或石油洗油洗涤粗煤气，吸收煤气中的苯，吸收后洗油经蒸馏后得到粗苯或轻苯，重苯两种产品。脱苯后的洗油循环洗涤粗煤气。

萘的最终脱除：宜采用溶剂常压吸收法。洗萘用的洗萘油用直馏轻柴油或含萘量小于2%的低萘焦油洗油。直馏轻柴油型号可根据使用地区的寒冷程度，一般选用0号或10号。

脱硫工序：主要目的是为脱除煤气的硫化氢。脱硫方法有干法和湿法两大类。

湿法脱硫中又分为吸收法和氧化法。当煤气中的硫化氢含量高时，先用湿法脱硫，如果达不到规定的要求还要进行干法脱硫。如果煤气中的硫化氢含量不高，可直接使用干法脱硫。

二、天然气的净化

天然气中主要有害杂质是硫化氢和其他含硫化合物，二氧化碳和水。

1.脱除酸性成分的方法硫化氢和二氧化碳属于酸性气体。脱除方法主要有以下几种。

1）醇氨类法：从天然气中脱除硫化氢和二氧化碳一般都采用醇氨类溶剂，主要有乙醇胺和二乙醇氨，但羰基硫和二硫化碳与乙醇胺发生不可逆反应，使溶剂损耗，而与二乙醇胺几乎不起反应，所以二乙醇胺采用较多。其他如二甘醇氨法是用二乙醇胺和甘醇相结合，能同时脱硫，脱水。

2）环丁砜法：由环丁砜，二异丙醇氨和水组成的混合溶剂。此为物理吸收溶剂，与酸性组分的结合是一种物理吸收作用。当酸性气体具有低分压或中等分压时与环丁砜有较好的亲和力，当酸性气体分压高时，亲和力更高。二异丙醇氨是一种化学吸收剂，它与酸性组分的结合是一种酸碱反应。故这种混合剂兼具有化学溶剂和物理溶剂的作用。

3）铁减法：此法为液体吸收氧化法。硫化氢与碱性化合物如碳酸钠等反应，生成硫氢化合物，再与氧化剂如氧化铁作用，生成硫化铁最后可得到硫磺。

4）蒽醌法：用碳酸钠和蒽醌二磺酸盐的水溶液，及偏钒酸钠活性剂作溶剂即A.D.A溶液。该法在城市煤气中广泛采用。此法的最终结果是硫化氢转化的硫磺，纯度可达99%。

2.脱除水的方法

1）乙二醇法：这是应用最早且最广泛的脱水方法，可用二甘醇、三甘醇、四甘醇脱水。

2）固体吸附脱水法：利用多孔性吸附剂能选择性地吸附天然气的水分而达到干燥的目的，但由于吸附剂的投资费用都比较高，所以只有在天然气中含水量不太大，而又要求深度脱水的场合才宜使用。常用的吸附剂有活性氧化铝、硅胶、分子筛三种。