[科普中国]-气体净化

填埋气的生物净化

针对填埋气成分复杂、气量大、杂质组分浓度低的特点，可使用生物过滤床脱除其中的微量组分。如图1所示，当填埋气流经滤床时，通过扩散作用，将污染成分传递到生物膜上，并与膜内的微生物相接触而发生生化反应，从而使填埋气中的污染物得到降解。澳大利亚和美国等的实验结果表明，该法具有操作简单，适用范围广、经济、不产生二次污染等许多优点，是很有前途的净化工艺。

国外开发了一种生物洗涤塔，用以处理填埋气中的硫化物。如图2所示，填埋气由底部进入气一液接触塔，被曝气池的活性污泥所洗涤；包含有硫化物的污泥溶液返回至曝气池后，在池中被硫氧化细菌如硫杆菌(Thiobacillus)等氧化为硫酸盐。在实际规模的填埋气处理过程中，H2S的去除效率很高，可从2000×106降至20×106。

针对填埋气成分复杂、气量大、杂质组分浓度低的特点，可使用生物过滤床脱除其中的微量组分。如图1所示，当填埋气流经滤床时，通过扩散作用，将污染成分传递到生物膜上，并与膜内的微生物相接触而发生生化反应，从而使填埋气中的污染物得到降解。澳大利亚和美国等的实验结果表明，该法具有操作简单，适用范围广、经济、不产生二次污染等许多优点，是很有前途的净化工艺。1

烷基醇胺法烷基醇胺是碱性有机胺化合物，其分子结构中至少有一个羟基和一个胺基，羟基的作用是降低分压和增大水溶性，胺基的作用是使水溶液呈碱性，因而能够吸收酸性气体。自1930年烷基醇胺法脱硫脱CO2在工业上应用以来，曾使用的烷基醇胺有：MEA、DEA、TEA、DIPA、MDEA等。
近年来，MDEA（甲基二乙醇胺）法因其设备成本低、操作简便、净化效果好而引起了广泛关注。据报道，常压多胺法可以有效去除CO2，解吸气中的甲烷含量低于0.2%，其回收率大于96%。美国的Freshkiese垃圾场已用这一工艺成功地脱除垃圾填埋气中的CO2，并入天然气管网进行发电。 1

物理-化学吸收法物理吸收法不消耗热量，能耗低于化学吸收法，适用于CO2分压较高的填埋气净化，但由于CO2和H2S在水中的溶解度太低，需要添加一些有机溶剂，以求更好的净化效果。

碳酸丙烯酯法该法最早由美国Fluor公司开发，并用于天然气的净化，净化后气体中CO2和H2S的含量分别小于12mg/m3和4mg/m3。碳丙脱CO3是国内应用最多方法之一，近年来该技术有不少改进，主要有：碳丙高效回收工艺、H2S技术、低温吸收、使用碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯的混合溶剂等。1

聚乙二醇二甲醚法该法首先由美国Allied公司开发，也称为Selexol法，它是使用多组分的聚乙二醇二甲醚的混合溶剂，在我国与之类似的商品名为NHD溶剂（由南化公司研究院开发）。它对H2S、COS、CO2等气体有良好的吸收能力，对脱水脱油也有一定功效，同时其解吸条件简单。NHD吸收CO2后，仅需进行两级闪蒸及一次惰性气气提，即可彻底解吸。该法具有工艺流程简单、操作弹性大、一次性净化度高和总能耗低等优点。

低温甲醇洗法该法由德国的林德和鲁奇两家公司共同开发。由于酸性气体在低于0℃、加压的纯甲醇溶剂中溶解度较大，较易脱除，因而能得到净化度较高的气体，同时溶剂甲醇的损失也可减至最小。采用Rectisol法可将原料气中的酸性气体脱除至（0.1～1）×10-6，同时还可脱除水份和烃类，其综合净化效果显著，气体净化度高。

N-甲基吡咯烷酮法该法是由德国鲁奇公司开发成功的一种气体净化技术，它采用N-甲基吡咯烷酮作为物理吸收溶剂，在常温、加压的条件下脱除原科气中的酸性气体，如H2S、COS、CO2等，一般的吸收压力在4.3～7.7MPa范围之内，净化后的气体可满足氨、甲醇、加氢裂化等生产的原料和管道输送气的要求。

环丁砜法该法由美国Shell公司开发成功，其先进的工艺和高效率的净化水平已引起人们广泛关注。该溶剂在低温高压下吸收酸性气体，在低压高温下可通过解吸而得以再生。环丁砜溶剂很稳定，Sulfinol-D和Sulfinol-M溶剂对COS和硫醇等有机硫有较强的脱除能力，据报道可以脱除96%的甲基硫醇。 1

气体净化的方法1.用乙醇胺类脱除硫化氢与二氧化碳，论述了过程的化学原理和溶液的选择，吸收塔和解吸塔的设计以及有机硫化物的脱除等问题。

2. 乙醇胺装置的机械设计与操作，介绍了装置的腐蚀、发泡、化学品损失以及溶液中非酸性气体的夹带等问题。

3.用碱性盐溶液吸收硫化氢与二氧化碳，介绍了在常温和高温条件下的7种吸收方法

4. 二氧化硫的脱除，介绍了脱除二氧化硫的碱土法、碱金属法、吸收法、吸附法以及催化氧化回收法等9种方法。

5. 脱除硫化物的干式氧化法，介绍了氧化铁法等7种方法的原理、过程及其设计和操作。

6.脱除硫化氢的湿式氧化法，介绍了硫代砷盐溶液法等6类湿式氧化法。

7. 用脱水溶液吸收水蒸气，介绍了甘醇脱水法的设计和操作问题以及用盐水溶液的脱水过程。

8. 用吸附法使气体脱水和净化，介绍了水蒸气吸附、分子筛和硅胶以及活性碳等在气体净化中的应用等内容。

9. 气体中杂质的催化转化，论述了气体中杂质催化转化的原理及有关装置的设计和操作。

10.其它各种气体净化技术，介绍了低温气体净化过程和有机溶剂物理吸收法脱除酸性气体等内容。本书在环境保护、化学工程和空气调节等领域都有较高的实用价值。2

应用煤矿瓦斯气体净化技术研究瓦斯灾害是煤矿普遍存在的最大灾害，主要表现为瓦斯爆炸。瓦斯灾害防治所采取的主要措施有防止瓦斯积聚、防止瓦斯引燃、加强矿井通风和进行瓦斯抽放，通过这些措施来使煤矿瓦斯爆炸危害减小到最小程度。但这些都不能从根本上解决矿井瓦斯爆炸问题。 本文从新的角度来解决矿井瓦斯爆炸问题，提出了煤矿瓦斯气体热分解净化和多孔电致发热陶瓷吸附净化的思路。其中瓦斯气体热分解净化主要是对瓦斯气体热分解净化系统装置进行研究，该系统装置包括预热系统、加热氧化分解系统、气体冷却系统和冷却气体吸收净化系统，其中氧化分解系统是整个系统装置的重点和核心。设计了七种不同的氧化分解装置对比研究了瓦斯气体分解效果，进而确定了最佳氧化分解装置。实验研究表明了瓦斯气体分解净化装置中的主要工艺参数是反应温度、气体流量、气体浓度和催化剂。影响瓦斯气体分解净化效果的主要因素是分解腔的结构、腔内传热与传质和气体的循环时间。 多孔电致发热陶瓷吸附净化的思路主要利用多孔碳化硅蜂窝陶瓷的电致发热特性和多孔碳化硅泡沫陶瓷高气孔率的吸附特性，对瓦斯气体进行分解吸附净化。研究了用于瓦斯气体吸附分解的多孔碳化硅陶瓷，并设计了多孔碳化硅陶瓷瓦斯热解装置。3

烟气制酸气体净化烟气压力作为工业烟气制酸工艺中的重要参数,对制酸过程中硫的转化起到重要的作用.在进行转化过程前,烟气的净化系统会对烟气压力产生重大影响.对于烟气制酸气体净化系统关于烟气压力的建模工作还不多见.本文在通过分析烟气净化系统工作原理后,建立了工业烟气制酸气体净化系统中干燥塔、电除尘器和动力波子系统关于烟气压力输入输出关系的机理模型.针对模型中未知的参数,将其视为恒定不变的状态,进而将各个子模型合并为一个特殊的EKF模型.结合EKF算法的推导思路,提出一种递归参数辨识方法,用于对模型中的未知参数进行在线辨识.使用现场测量数据对模型参数的辨识以及对烟气压力估计的结果验证了模型以及算法的有效性。4