焦炉煤气中硫化氢和氰化氢的脱除
第五章 焦炉煤气中硫化氢和氰化氢的脱除
第五章焦炉煤气中硫化氢和氰化氢的脱除第一节概述一、脱除煤气中的硫化氢和氰化氢的重要性长期生产实践表明，高温炼焦原料中的硫，在炼焦过程中约30％～40％以气态硫化物形式进入焦炉煤气中。
煤气中的硫化物按其化合状态可分为两类：一类是硫的无机化合物，主要是硫化氢(H2S)，根据原料煤含硫量不同，一般焦炉煤气中含H2S为4～l0g/m3；另一类是硫的有机化合物，如二硫化碳(CS2)、硫氧化碳(CO2、噻吩(C4H4S)等。
有机硫化物含量较少，在0.3g/m3左右。
这些有机硫化合物，在较高温度下进行变换反应时，几乎全部转化成硫化氢，故煤气中硫化氢所含硫约占煤气中硫总量的90％以上。
炼焦煤中的氮，在炼焦生产中转化成多种含氮化合物，进入焦炉煤气的氮化物中，氰化氢含量为0.5～1.5g/m3。
硫化氢、氰化氢在焦炉煤气中含量虽少，但却是有害的成分必须将它们脱除。
硫化氢是具有刺鼻性臭味的五色气体，其密度为1.539g/m3。
硫化氢及其燃烧产物二氧化硫(S02)对人体均有毒性，在空气中硫化氢体积分数达0.1％就能使人致命，氰化氢毒性更强，人吸人50mg即会中毒死亡。
硫化氢和氰化氢溶于水，对水中鱼类也有毒害作用，氰化氢燃烧会生成N02，硫化氢燃烧产生的S02造成大气污染，形成酸雨。
含硫化氢、氰化氢的煤气在处理和输送过程中，会腐蚀设备和管道，生成铁锈中含有(NH4)4[Fe(CN)6]、FeS。
及硫等，积聚在设备管道中，拆开检修时，遇到空气会自燃产生二氧化硫，并放出大量反应热，严重时还会烧坏设备，危害生产安全。
未脱除H2S的焦炉煤气，若用作合成原料气，会造成催化剂中毒；用于冶炼优质钢，会降低钢的质量。
从本企业职工卫生安全考虑，车间空气中H2S含量应小于10mg/m3，HCN 小于0.3mg/m3。
不同用户，对焦炉煤气有不同要求，若用作城市煤气，规定H2S含量小于20mg/m3，HCN低于50mg/m3；用作合成气，一般规定含H2S含量小于1～2mg/m3，甚至更低；用作优质钢冶炼气，H2S含量小于1～2g/m3。
焦炉煤气中硫化氢和氰化氢的脱除
1. 脱硫箱的设计参数
煤气通过干脱硫箱的气速，
7～11mm/S
煤气与脱硫剂接触时间
130～200S
每层脱硫剂厚度
300～500mm
2. 煤气干法脱硫所需脱硫剂的数量（以每小时1000m3 煤气计）可按下式计算：
V 1673 s fq
m3/ (1000m3·h)
第二节 焦炉煤气的干法脱硫
式中 S— 煤气中硫化氢含量（按体积计），%；
第二节 焦炉煤气的干法脱硫
实践表明脱硫剂吸收硫化氢的最好条件为：温度28～ 30ºC，脱硫剂的水分不低于30%。
从上述主要反应可以看出 ，每脱除1kmol硫化氢需 0.5kmol氧和1kmol水用于脱硫剂再生。焦炉煤气中通常含 氧量为0.5%～0.6%（体积%），即可满足含硫化氢15 g/m³ 左右的煤气在脱硫再生时的需要。当硫化氢含量较高时为 降低干法脱硫剂消耗，需先经过湿法脱硫后再用干法进行 脱硫。
如前所述脱硫及再生的两个反应，都是放热反应。反 应热使煤气温度升高，造成煤气中水蒸汽、相对湿度降低， 脱硫剂中部分水分蒸发，被煤气带走.使再生反应遭到破坏， 所以脱硫之前需要向煤气中加入一些水蒸汽。
第二节 焦炉煤气的干法脱硫
由于反应后生成的元素硫不断沉积在脱硫剂上，同时 因焦油雾等杂质使脱硫剂结块，阻力上升，脱硫效率下降， 因此需要定期再生和更换脱硫剂。通常采用箱外再生的方 法，即将脱硫剂放在晒场上再生，晒场上脱硫剂的厚度不 要超过300mm，并定期翻动使其进行充分氧化。一般情况 下，新脱硫剂使用时间约为半年，经过再生后的脱硫剂使 用时间约三个月。根据资源及脱硫效率情况，脱硫剂可以 使用一次或经再生使用l～2次后废弃。
NaHCO3+NaOH
Na2CO3+H2O
焦炉煤气HPF脱硫废液的产生及处置
焦炉煤气HPF脱硫废液的产生及处置摘要：介绍了焦炉煤气的脱硫生产中脱硫废液的产生过程及危害，对目前存在的处理处置方法进行了分析和比较。
关键词：脱硫废液副盐一、焦炉煤气脱硫脱氰焦炉煤气是炼焦企业的主要副产品之一，含有大量化学产品。
随着煤化工产品线的延长，对焦炉煤气中化产品的回收利用也越来越广泛。
焦炉煤气中的硫化氢和氰化氢对于回收化学产品可能造成很大的危害，必须予以脱除。
二、脱硫脱氰工艺介绍目前，国内外焦炉煤气脱硫、脱氰的技术已达几十种之多，其中HPF脱硫脱氰工艺得到了广泛的应用。
目前国内约有50家规模不等的焦化厂脱硫系统采用了HPF工艺。
1.HPF脱硫工艺原理HPF脱硫工艺利用蒸氨工段的氨水作吸收剂，加入PDS、对苯二酚等催化剂将煤气中的H2S、HCN等酸性气体转化为硫氢酸铵等盐类，从而使焦炉煤气得到净化。
脱硫过程中的主要反应为[1]：通过上述反应可以看出，煤气中的硫化氢和氰化氢经过吸收转化进入到脱硫液中，并在催化剂的作用下形成了硫氢化铵、硫化铵、硫氰酸铵等物质，煤气得到净化。
2.脱硫液再生伴随上述脱硫反应的进行，脱硫液中产生了大量的硫氢化铵、硫化铵、硫氰酸铵等，抑制了脱硫、脱氰反应的进行，造成脱硫效率降低。
为了保持较高的脱硫效率，同时实现对脱硫液循环使用，必须对脱硫液进行再生处理。
再生过程如下[1]：脱硫富液中的硫氢化铵、硫化铵、硫氰酸铵大部分在催化剂的作用下与氧气反应生产单质硫、二氧化碳和氨水。
其中单质硫以固体硫膏的形式得到去除，CO2经吹脱后逸出，氨水继续使用，脱硫反应的主要产物得到了去除。
三、脱硫废液的产生及危害1.脱硫废液的产生在脱硫液再生过程中，除了2.2所示的反应外，还存在如下副反应[1]：上述副反应产生的NH4SCN、(NH4)2S2O3和(NH4)2SO4（通常被称为副盐）在脱硫液中不断积累，达到一定浓度后，严重影响再生反应的进行，进而影响硫化氢和氰化氢的吸收。
生产实际表明，当脱硫液中副盐浓度增长到250g/L后，塔后硫化氢含量就会超过50mg/L。
论文
摘要焦炉煤气中的硫化氢和氰化氢是非常有害的物质，在后续生产过程中对生产设备产生腐蚀、引起催化剂中毒、污染大气环境及影响人类健康，因此使用前必须首先脱硫脱氰。
本文详细论述了焦炉煤气脱硫脱氰国内外的研究现状，常见工艺，并比较了几种工艺方法的优劣，从中选择了改良ADA法脱硫脱氰工艺作为本次设计的对象，其中重点介绍了改良ADA法脱硫脱氰工艺中的脱硫和副产品回收两个过程。
设计说明书包括四部分：综述，主要工艺计算和设备选型，粗制大苏打及硫氰酸钠的工艺计算和设备选型，脱硫工段平面布置说明。
一张脱硫工段工艺管道及仪表流程图，一张设备布置图，两张主要设备的装配图，及一张设备一览表。
关键词：焦炉煤气；脱硫脱氢技术；改良ADA法。
AbstractSulfides and cyanide in COG are extremely harmful substances in the subsequent production process of the production. The corrosion caused by environment, and the influence of atmospheric pollution to human health, so the catalyst poisoning, before using must first desulfurization and cyanide removal. This paper discusses in detail the coke oven gas desulfurization and cyanide research status at home and abroad, the common technology, and compares several technological methods, choose desulphurization and decantation process of modified ADA method as the object of this design, which focuses on the desulfurization of modified ADA method in desulfurization and cyanide process and product recovery two a process.Design specification includes four parts: review, the main process calculation and equipment selection, process calculation and equipment selection of crude soda and sodium thiocyanate, illustrate the desulfurization section layout. With five design drawings: a desulfurization process piping and instrument flow diagram, a piece of equipment layout, two assembly drawings of major equipment, and a list of the equipment.Keywords:anxiety gas; H2S and HCN removal technology; improved ADA method目录摘要Abstract目录前言第一章焦炉煤气脱硫脱氰方法综述1.1焦炉煤气净化工艺的发展1．1.1国内的发展1．1.2国外的发展1.2焦炉煤气脱硫方法1.2.1干法脱硫1.2.2湿法脱硫1.3总结第二章工艺计算和设备选型2.1主要设计计算定额2.2物料衡算2.2.1计算时选用的基本参数【4】2.2.2物料平衡计算2.3脱硫塔的计算2.3.1进塔湿煤气的体积2.3.2煤气组成2.3.3煤气的密度2.3.4煤气的粘度2.3.5煤气的扩散系数2.3.6脱硫塔塔径的计算2.3.7脱硫塔高度的计算2.3.8填料层高度的计算2.3.9脱硫塔脱硫效率的校核2.4再生塔的计算2.5反应槽的选用2.6喷射再生槽的选用2.7溶液加热器计算2.8事故槽的选型2.9硫泡沫槽的计算2.10真空过滤机的选择2.11熔硫釜的计算2.12空压机的选型2.13循环泵的选型2.14脱硫塔附件的选择2.14.1进液管与出液管2.14.2进气管与出气管2.14.3除沫器2.14.4液体分布器2.14.5液体再分布器2.14.6支撑板2.14.7填料压板2.14.8支座封头入孔的选取第三章粗制大苏打及硫氰酸钠的工艺计算和设备选型3.1工艺流程框图及工艺简介3.2工艺要求及控制指标3.2.1原料与产品质量3.2.2操作参数3.3主要设备计算和计算3.3.1真空蒸发器3.3.2冷凝冷却器3.3.3结晶槽3.3.4冷冻机第四章脱硫工段平面布置说明参考文献附录致谢前言煤中的硫在气化过程中会以无机硫化物（H2S）或有机硫化物（COS）的形式转化到气相中。
焦炉煤气中硫化氢和氰化氢的脱除
焦炉煤气中硫化氢和氰化氢的脱除焦炉煤气中硫化氢和氰化氢的脱除方法包括物理和化学两种方式。
物理脱除硫化氢和氰化氢的方法之一是吸收法。
这种方法将焦炉煤气通过一系列吸收剂床，如碱性溶液或活性炭床。
吸收剂能够吸收硫化氢和氰化氢，从而去除它们。
最常用的吸收剂是苛性钠（氢氧化钠）溶液，它能有效地去除硫化氢和氰化氢。
一旦吸收剂中的硫化氢和氰化氢达到极限值，吸收剂就需要进行再生或更换。
化学脱除硫化氢和氰化氢的方法主要包括氧化和还原反应。
其中一个常见的化学方法是通过氧化剂来氧化硫化氢和氰化氢。
例如，氯气可以被用作氧化硫化氢的氧化剂，产生硫和盐酸。
另一种化学方法是使用还原剂来还原硫化氢和氰化氢。
活性炭往往用作还原剂，与硫化氢和氰化氢发生化学反应，将其转化为无害的产品。
进一步深入讨论焦炉煤气中硫化氢和氰化氢的脱除方法，以下是一些相关的实例和补充说明：- 吸收法的实际应用：吸收法是目前焦化行业中最常用的硫化氢和氰化氢脱除方法。
一种常见的应用是使用苛性钠溶液进行气体吸收。
苛性钠是一种强碱性物质，能够有效地吸收硫化氢和氰化氢，从而降低其浓度。
苛性钠溶液通常由吸收塔供应，并且需要定期检查和更换吸收剂以保持其吸收能力。
- 化学方法的注意事项：在使用化学方法脱除硫化氢和氰化氢时，需要注意副产物的处理和废物处理。
例如，使用氯气氧化硫化氢时会产生硫和盐酸。
这些副产物需要进行安全处理，以避免对环境和人体健康产生负面影响。
此外，在使用还原剂时，也需要注意与其他气体和物质的反应性，以确保安全和高效的脱除。
- 技术进步和改进：随着技术的进步，越来越多的方法和装置被开发和应用于焦化行业中的硫化氢和氰化氢脱除。
例如，使用新型吸收剂和催化剂可以提高脱除效率和性能。
此外，连续流程和自动化控制系统的应用也有助于提高操作效率和安全性。
总之，焦炉煤气中硫化氢和氰化氢的脱除可以通过物理和化学两种方法实现。
吸收法是最常用的物理方法，而氧化和还原反应则是常用的化学方法。
焦炉煤气中硫化氢和氰化氢的脱除
焦炉煤气中硫化氢和氰化氢的脱除HCN 的脱除方法1 吸收法吸收法是工业中应用最广泛,工艺最成熟的一种方法。
该方法先将含有HCN 的废气通过碱液进行吸收生成CN - ,然后对其中的CN - 进行处理,转化为无毒无害的物质,再进行排放。
根据对吸收后溶液处理方法的不同,又可分为解吸法、碱性氯化法、酸化曝气法、电解氧化法、加压水解法等等。
各种处理含CN - 废液方法的反应原理如下:(1) 解吸法:用Na2CO3 溶液吸收HCN ,再加入铁与CN - 反应生成Na4 Fe (CN) 6 ,故又称为黄血盐法,这是处理含氰废液最早采用的方法。
但由于该方法处理不彻底,出水水质不稳定,处理后水容易带色,因此现在已很少使用。
其反应方程式如下: 4HCN + 2Na2CO3 →4NaCN + 2CO2 + 2H2O2HCN + Fe →Fe (CN) 2 + H24NaCN + Fe (CN) 2 →Na4 Fe (CN) 6(2) 碱性氯化法:该方法一般分为两个阶段,分别进行调整:第一阶段加碱,在pH > 10 的条件下加氯氧化;第二阶段加酸,在pH = 7. 5～8. 0 时,继续加氯氧化。
也可一次调整至pH = 8. 5～9. 0 ,并增加质量分数为10 %～30 %的投氯量。
但处理效果稍差。
碱性氯化法是目前使用最普遍的方法,适于处理含氰量较低的废水,反应方程式如下所示:NaCN + 2NaOH + Cl2 →NaCNO + 2NaCl + H2O2NaCNO + 4NaOH + 3Cl2 →2CO2 + N2 + 6NaCl + 2H2O(3) 电解氧化法:在以石墨为阳极,铁板为阴极的含有氰离子废液的电解槽内,通入直流电,将废水中的简单氰化物和络合物氧化为氰酸盐、氮与二氧化碳。
当含氰量小时( [ CN - ] ≤500 mgPL ) ,可加入食盐以增大电解质浓度。
当[ CN - ] > 500 mgPL 时,可直接进行电解,但一次处理后达不到排放标准,需进一步进行处理。
工艺方法——焦炉煤气脱硫技术
工艺方法——焦炉煤气脱硫技术工艺简介焦炉煤气常用的脱硫方法从脱硫剂的形态上来分包括干法脱硫技术和湿法脱硫技术。
一、干法脱硫技术干法脱硫工艺是利用固体吸收剂脱除煤气中的硫化氢，同时脱除氰化物及焦油雾等杂质。
干法脱硫又分为中温脱硫、低温脱硫和高温脱硫。
常用脱硫剂有铁系和锌系，氧化铁脱硫剂是一种传统的气体净化材料，适宜于对天然气、油气伴生气、城市煤气以及废气中硫化氢含量高的气体。
常温氧化铁脱硫原理是用水合氧化铁（Fe2O3·H2O）脱除H2S，其反应包括脱硫反应与再生反应。
干法脱硫工艺多采用固定床原理，工艺简单，净化率高，操作简单可靠，脱硫精度高，但处理量小，适用于低含硫气体的处理，一般多用于二次精脱硫。
但由于气固吸附反应速度较慢，工艺运行所需设备一般比较庞大，而且脱硫剂不易再生，运行费用增高，劳动强度大，不能回收成品硫，废脱硫剂、废气、废水严重污染环境。
二、焦炉煤气湿法脱硫技术湿法工艺是利用液体脱硫剂脱除煤气中的硫化氢和氰化氢。
常用的方法有氨水法、VASC法、单乙醇胺法、砷碱法、改良ADA法、TH 法、苦味酸法、对苯二酚法、HPF法以及一些新兴的工艺方法等。
（1）氨水法（AS法）氨水法脱硫是利用焦炉煤气中的氨，在脱硫塔顶喷洒氨水溶液（利用洗氨溶液）吸收煤气中H2S，富含H2S和NH3的液体经脱酸蒸氨后再循环洗氨脱硫。
在脱硫塔内发生的氨水与硫化氢的反应是：H2S+2NH3·H2O→（NH4）2S+2H2O。
AS循环脱硫工艺为粗脱硫，操作费用低，脱硫效率在90%以上，脱硫后煤气中的H2S在200-500mg·m-3。
（2）VASC法VASC法脱硫过程是洗苯塔后的煤气进入脱硫塔，塔内填充聚丙烯填料，煤气自下而上流经各填料段与碳酸钾溶液逆流接触，再经塔顶捕雾器出塔。
煤气中的大部分H2S和HCN和部分CO2被碱液吸收，碱液一般主要是Na2CO3或K2CO3溶液。
吸收了酸性气体的脱硫富液与来自再生塔底的热贫液换热后，由顶部进入再生塔再生，吸收塔、再生塔及大部分设备材质为碳钢，富液与再生塔底上升的水蒸汽接触使酸性气体解吸。
焦炉煤气的净化工艺流程
焦炉煤气的净化工艺流程
《焦炉煤气的净化工艺流程》
焦炉煤气是在焦炉生产焦炭的过程中产生的一种含有一定量有害气体的气态燃料。
为了保护环境和人体健康，需要对焦炉煤气进行净化处理。
下面将介绍焦炉煤气的净化工艺流程。
1. 粉尘去除
焦炉煤气中含有大量的颗粒物，需要通过粉尘去除设备进行处理。
常用的粉尘去除设备包括旋转除尘器、离心除尘器和滤袋除尘器。
这些设备能够有效地去除焦炉煤气中的粉尘，提高气体的纯度和透明度。
2. 硫化氢去除
焦炉煤气中通常含有硫化氢，这是一种具有刺激性气味和对人体有害的气体。
为了去除焦炉煤气中的硫化氢，可以使用洗涤塔或吸收塔进行气液反应，将硫化氢转化为硫酸盐或硫。
同时，还可以通过添加一定量的氧气对焦炉煤气进行氧化处理，将硫化氢氧化为二氧化硫，然后再进行洗涤除去。
3. 氨和氰化氢去除
在焦炉煤气中还可能含有氨和氰化氢等有毒气体，需要进行去除处理。
通常使用氨和氰化氢去除塔进行吸收处理，通过化学吸收剂或酸碱中和的方式将氨和氰化氢去除，保证焦炉煤气的安全排放。
4. 脱硫
脱硫是焦炉煤气净化工艺中最重要的一环。
可以使用石灰石或者氨法进行干法脱硫，也可以采用氧化剂或者还原剂进行湿法脱硫。
脱硫工艺可以有效地降低焦炉煤气中的二氧化硫含量，提高煤气的环保性能。
以上就是焦炉煤气的净化工艺流程。
通过这些净化处理，焦炉煤气可以达到环保排放标准，减少对环境的污染，保护公共健康。
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HCN 的脱除方法1 吸收法吸收法是工业中应用最广泛,工艺最成熟的一种方法。
该方法先将含有HCN 的废气通过碱液进行吸收生成CN - ,然后对其中的CN - 进行处理,转化为无毒无害的物质,再进行排放。
根据对吸收后溶液处理方法的不同,又可分为解吸法、碱性氯化法、酸化曝气法、电解氧化法、加压水解法等等。
各种处理含CN - 废液方法的反应原理如下:(1) 解吸法:用Na2CO3 溶液吸收HCN ,再加入铁与CN - 反应生成Na4 Fe (CN) 6 ,故又称为黄血盐法,这是处理含氰废液最早采用的方法。
但由于该方法处理不彻底,出水水质不稳定,处理后水容易带色,因此现在已很少使用。
其反应方程式如下:4HCN + 2Na2CO3 →4NaCN + 2CO2 + 2H2O2HCN + Fe →Fe (CN) 2 + H24NaCN + Fe (CN) 2 →Na4 Fe (CN) 6(2) 碱性氯化法:该方法一般分为两个阶段,分别进行调整:第一阶段加碱,在pH > 10 的条件下加氯氧化;第二阶段加酸,在pH = 7. 5～8. 0 时,继续加氯氧化。
也可一次调整至pH = 8. 5～9. 0 ,并增加质量分数为10 %～30 %的投氯量。
但处理效果稍差。
碱性氯化法是目前使用最普遍的方法,适于处理含氰量较低的废水,反应方程式如下所示:NaCN + 2NaOH + Cl2 →NaCNO + 2NaCl + H2O2NaCNO + 4NaOH + 3Cl2 →2CO2 + N2 + 6NaCl + 2H2O(3) 电解氧化法:在以石墨为阳极,铁板为阴极的含有氰离子废液的电解槽内,通入直流电,将废水中的简单氰化物和络合物氧化为氰酸盐、氮与二氧化碳。
当含氰量小时( [ CN - ] ≤500 mgPL ) ,可加入食盐以增大电解质浓度。
当[ CN - ] > 500 mgPL 时,可直接进行电解,但一次处理后达不到排放标准,需进一步进行处理。
电解氧化法的问题在于电解效率不稳定,易产生有害气体,处理费用较高。
当废水中含硫酸盐时,处理效果不好。
其反应方程可列为:2CN - - 2e →(CN) 2(CN) 2 + 4H2O →(COO) 22 - + 2NH4+(4) 加压水解法:将含氰废水置于密闭容器中,加碱加温加压,使氰化物水解,生成无毒的有机酸盐和氨,即:NaCN + 2H2O →HCOON a + NH3水解时,可通入空气,进行氧化水解:4NaCN + 5O2 + 2H2O →2N2 + 4CO2 + 4NaOH水解法不仅可处理游离氰化物,还可处理氰的络合物,对废水含氰浓度的适应范围较广,操作简单,运行稳定,但其工艺复杂,成本较高。
(5) 酸化曝气法:将含氰废水储存于废水池中,借助于自然曝气的作用,可除去中性溶液的氰化物。
当污水酸化至pH = 3 以下时,可提高除氰效果。
此法可与机械通风曝气、废气由排气筒排入大气等措施配合使用。
(6) 其他方法:含氰废水的处理方法还有臭氧化法、高锰酸盐氧化法、离子交换法、亚硝酸盐或硝酸盐处理法、γ射线处理法和生物化学法等。
也有采用焚烧炉,将含氰污水经高温燃烧使氰离子分解的方法。
或将混合气通过(NH4 ) 2S 溶液吸收脱除HCN。
2 吸附法吸附法是采用吸附剂吸附HCN 气体,以减少HCN 排放浓度,防治其污染的方法。
活性炭、硅胶和金属等对HCN 均有较强的吸附作用。
其中,活性炭对HCN 的吸附效应最显著,研究得最深入,应用也最广。
活性炭对HCN 的吸附,既有物理吸附,也存在化学反应,特别是当毡状活性炭(ACC) 中填充有某些过渡金属离子如Cu ( II) 、Cr (VI) 、Zn ( II) 时,化学反应表现得尤为明显[14216 ] 。
P. N.Brown 等人的研究表明:同时填充有Cu ( II) 与Cr (VI) 的ACC 在吸附HCN 时, 首先在Cu ( II ) 上生成( CN) 2 , 然后(CN) 2 在Cr (VI) 催化下生成(NH2CO) 2 ,形成HCN2(CN) 22Cu (II) O2Cr (VI) 系统,即:2CuO (s) + 4HCN (g) →2CuCN (s) + (CN) 2 (g) + 2H2O (l)(CN) 2 (g) + 2H2O (l)Cr (VI) (NH2CO) 2这不仅使活性炭具有更大的吸附能力,而且大大提高了其吸附速度。
虽然活性炭具有很高的吸附能力,但其吸附容量毕竟是有限的。
因此在其吸附饱和之后必须对其再生或更换活性炭之后,才能继续使用。
为了避免频繁的更换活性炭,提高活性炭的使用寿命,Venkat采用BPL Carbon ,设计了一个循环吸收系统。
其设计思路为:在由两块活性炭组成的一个系统中,其中的一块在5 ℃进行吸附,同时另一块在150 ℃进行再生,交替使用,从而使吸附剂具有较长的使用寿命,减少了更换吸附剂的次数。
由于吸附剂再生时仍然会失去部分吸附能力而导致无法完全再生,因此这种循环系统对提高吸附剂的寿命只是具有相对的优势。
某些气体组分会影响活性炭对HCN 的吸附作用。
比如当废气中含有较多水蒸气时,水蒸气与HCN 存在竞争吸附现象,使被吸附的HCN 解吸而大大降低了处理效果。
当水蒸气体积含量超过50 %时,活性炭就不再吸附HCN[5] 。
因此当废气中含有影响吸附的组分时,应对其进行必要的预处理。
此外,硅胶和玻璃在物理吸附HCN 的同时也存在化学吸附。
HCN 与十分活泼的金属表面MgO、Al2O3 等金属氧化物表面也存在形成氢键的化学吸附,它们对HCN 的吸附也具有一定的处理效果。
3 燃烧法实际工业生产过程所排放的HCN 废气中,常还含有CO 、H2 及烃类等大量可燃组分,因此可以在一定温度下使气体燃烧,分解为N2 、CO2 和H2O ,这样既可以除去有害组分,防止大气污染,又能回收热量,充分利用能源。
燃烧法分为直接燃烧法与催化燃烧法两种。
HCN 的燃烧反应为:HCN + 5P4O2 →1P2H2O + 1P2N2 + CO2(1) 直接燃烧法:当HCN 组分与氧的浓度处在某一范围,且在某一点点火所产生的热量可以继续引燃周围的混合气体,使燃烧继续,就可采用直接燃烧法处理HCN 尾气。
直接燃烧法处理HCN 时有以下几个方面值得注意: ①在850 ℃～900 ℃时,HCN 几乎全部分解。
但温度过高N2 会进一步氧化为NOX ,造成光化学烟雾二次污染。
②HCN 气体的爆炸极限的体积分数为:6 %～41 %(100 kPa ,20 ℃) 。
因此进入反应器的HCN 尾气浓度的体积分数应小于6 %,即在其爆炸下限以下。
当尾气中含有其他可燃组分时,废气亦应进行必要的处理,使进气浓度严格控制在混合气体的爆炸下限以下,以保证生产安全[19 ] 。
③燃烧气中含体积分数为3 %的水时,在600 ℃以上会生成NH3 ,其浓度在710 ℃时达到最大,然后逐渐降低直至820 ℃,在此温度以上则观察不到NH3 的生成。
在此温度区间内,NO 与NH3 具有类似的变化规律,即NO 浓度650 ℃后急剧上升,到730 ℃达到最大,之后逐步下降直至820 ℃, 随后又逐渐上升。
而N2O 的生成则几乎完全被抑制。
这可能是由于发生了以下反应:HCN + H2O →NH3 + CO2NH3 + 5P2O2 →2NO + 3H2O因为HCN 水解生成的NH3 主要被氧化为NO ,因而导致NO 的释放量提高,而N2O 的排放量却大大降低。
但含有水蒸气的废气在冬季输送过程中,其中的饱和水会凝结在管道内,引起管道堵塞,而且水蒸气的存在会导致燃烧能耗的增加。
因此,尾气预处理时应考虑脱水,必要时设置尾气加热器。
④当反应器中填充有石灰石时,会影响生成氮氧化物的选择性。
S.Schafer 等认为,与混合气中含水蒸气时类似,石灰石在高温下与HCN 发生以下反应:CaO + 2HCN →CaCN2 + CO + H2C aCN2 + H2O + 2H2 + CO2 →CaO + 2NH3 + 2CO生成NH3 ,提高了NO 的释放量,但却大大降低了N2O 的排放量。
(2) 催化燃烧法:催化燃烧法作为一种处理有机废气的有效方法,已经具有几十年的历史。
由于催化燃烧法具有起燃温度低、无二次污染、余热可回用、操作管理方便、运转费用低等优点,因此在处理HCN 尾气方面具有独特的优势,已经引起了人们的广泛注意,是一种很有前途的方法。
催化燃烧的实质是活性氧参与的剧烈氧化作用。
催化剂活性组分在一定温度下连续不断地将空气中的氧活化,活性氧与反应物接触时,将自身获得的能量迅速转移给反应物分子而使其活化,使HCN氧化反应的活化能降低。
用于HCN 催化燃烧反应的催化剂主要有贵金属催化剂与过渡金属催化剂,其中对贵金属及其负载催化剂的研究较多。
综上所述,几种脱除HCN 废气的方法各有特点,每种处理方法的优缺点及其适于处理的对象各有不同。
在处理实际生产中所产生的HCN 尾气时,HCN 浓度、尾气所含其他组分与排放方式、现有设备及处理方法的成本等因素都会影响到HCN 脱除方法的选择。
考虑到生产实践中HCN 尾气主要来源于煤的高温裂解与PAN 炭纤维的高温炭化处理,采用催化燃烧法具有较大的优势。
但对HCN 的催化燃烧研究,目前尚未见到成熟的工业化报道,还主要处于实验室研究阶段。
如何在提高催化剂氧化性和选择性的同时增强催化剂的抗外界干扰能力,将是今后开发的关键技术。
因为在实际脱除HCN的过程中,烟道气中不可避免地含有大量可能导致催化剂中毒的气体,如二氧化硫和水蒸气等。
此外,实际工业反应过程中气体的温度、空速、HCN 浓度与气体组成等都会在一定范围内波动。
这样在温和的实验室条件下优良的催化剂并不一定是最适于工业化的催化剂,因而在现有研究成果的基础上对催化剂的各方面性能进一步研究直至实现工业化还有很多的工作要做。
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