前言
硫化氢(H2S)是一种无色、有刺激性的气体,具有强烈的臭鸡蛋气味,是一种强烈的神经毒物,能直接危害人体健康。同时H2S还是一种酸性气体,溶于水后生成氢硫酸,工业气体中含有硫化氢时会引起设备和管道的腐蚀、催化剂中毒等破坏性事故的发生。为此,国内外对不同环境下的H2S允许浓度进行了严格的限制,要求燃气在使用之前必须经过脱硫净化处理。
栲胶法脱硫技术是我国20世纪70年代研究开发的一种湿法脱硫技术,该技术自工业应用以来得到了广泛使用。多年的实践表明,该技术具有传质速率快、脱硫效率高、腐蚀轻、硫分离容易及栲胶来源丰富、价廉等优点,目前已经成为我国湿法脱硫工艺的重要组成部分。2014年国家工业和信息化部关于印发《京津冀及周边地区重点工业企业清洁生产水平提升计划》的通知(工信部节[2014]4号),提出:焦化行业采用HPF工艺、栲胶工艺(TV)、真空碳酸钾工艺、FRC工艺等焦炉煤气高效脱硫净化技术,实施焦炉煤气脱硫改造。由此可见,栲胶法脱硫技术是行业内较认可的一种脱硫方法。然而,查阅数据库除早期(20世纪80年代)仅有的几篇文献外,竟鲜有关于栲胶法脱硫技术在理论方面的研究文献和书籍。
对于栲胶脱硫技术而言,在理想状态下,H2S的脱除仅仅消耗空气中的氧,而碱、栲胶和钒化合物在脱硫系统中循环利用没有任何消耗。但是在实际生产上,由于副反应的客观存在,它们是存在消耗的,并且有时消耗量还相当可观。为了保持高效的脱硫效率,企业需要定期向脱硫系统内补充一定量的碱、栲胶和钒催化剂。这样必然会造成企业运营成本增加。另外,由于生成的副产物没有排出脱硫系统的渠道,当副产物的量累积到一定程度时将严重影响正常的脱硫操作,此时必须向脱硫系统外排放一定量的废脱硫液。废液的排放不仅会带来环境污染等问题,还会导致碱液和栲胶、钒催化剂的流失。目前,副产物的生成是困扰整个湿法脱硫工艺的共性问题。
为了更好地解决栲胶脱硫工艺上存在的这些问题,有必要对栲胶脱硫技术进行全面系统深入地研究,旨在对副产物的生成原因进行理论分析,进而对其工艺提出改进意见,使栲胶脱硫工艺得到进一步优化。
本书是以栲胶脱硫研究成果为主线,并结合国内外的有关参考文献,较系统地介绍了栲胶脱硫技术,分析了栲胶脱硫工艺过程中涉及的主要化学反应,提出了一种新的栲胶脱硫机理。此外,本书还介绍了栲胶脱硫工艺组分分析方法以及副产物处理方法等。本书的出版不仅可以为相关从业人员和科研人员获得第一手资料带来了方便,而且为栲胶脱硫技术的传承和发展提供了有价值的参考。
本书的研究工作得到了山西省科技攻关项目(2007032039)和山西省归国留学人员资助项目(2008-27)的大力支助。本书的研究工作是在凌开成教授的指导下由博士研究生牛艳霞、高竹青、董跃,硕士研究生宋春玲、王晓红、王少卿、黄澎、程雪松、牟学春、刘凤玉、高艳娥、王艳领、孟晓琴、李逢玲和蔡晓东等参与完成的。该成果是本研究集体共同努力的结果。本书主要由凌开成、牛艳霞著写,另外高竹青参著和校核第6章,程雪松参著和校核第5章,宋春玲和高艳娥参著和校核第7章。
感谢各级领导对本研究工作的支持,感谢山西省科技厅、山西省归国留学人员办公室在资金方面的资助,感谢太原理工大学各级领导的大力支持,感谢太原市煤气化公司焦化厂刘开明厂长等工程技术人员的大力支持,感谢历届研究生的辛勤工作。
由于著者水平有限,本书不足之处在所难免,欢迎广大专家、学者、工程技术人员批评指正。
著者
2016年6月