氣體淨化

淨化氣體是進行許多過程的工作前提條件。目的是在允許範圍內減少阻礙套用的成份含量。

基本介紹

• 中文名：氣體淨化
• 外文名：gas purification
• 學科：生態環境

填埋氣的生物淨化

針對填埋氣成分複雜、氣量大、雜質組分濃度低的特點，可使用生物過濾床脫除其中的微量組分。如圖1所示，當填埋氣流經濾床時，通過擴散作用，將污染成分傳遞到生物膜上，並與膜內的微生物相接觸而發生生化反應，從而使填埋氣中的污染物得到降解。澳大利亞和美國等的實驗結果表明，該法具有操作簡單，適用範圍廣、經濟、不產生二次污染等許多優點，是很有前途的淨化工藝。

國外開發了一種生物洗滌塔，用以處理填埋氣中的硫化物。如圖2所示，填埋氣由底部進入氣一液接觸塔，被曝氣池的活性污泥所洗滌；包含有硫化物的污泥溶液返回至曝氣池後，在池中被硫氧化細菌如硫桿菌(Thiobacillus)等氧化為硫酸鹽。在實際規模的填埋氣處理過程中，H2S的去除效率很高，可從2000×106降至20×106。

針對填埋氣成分複雜、氣量大、雜質組分濃度低的特點，可使用生物過濾床脫除其中的微量組分。如圖1所示，當填埋氣流經濾床時，通過擴散作用，將污染成分傳遞到生物膜上，並與膜內的微生物相接觸而發生生化反應，從而使填埋氣中的污染物得到降解。澳大利亞和美國等的實驗結果表明，該法具有操作簡單，適用範圍廣、經濟、不產生二次污染等許多優點，是很有前途的淨化工藝。

烷基醇胺法

烷基醇胺是鹼性有機胺化合物，其分子結構中至少有一個羥基和一個胺基，羥基的作用是降低分壓和增大水溶性，胺基的作用是使水溶液呈鹼性，因而能夠吸收酸性氣體。自1930年烷基醇胺法脫硫脫CO2在工業上套用以來，曾使用的烷基醇胺有：MEA、DEA、TEA、DIPA、MDEA等。
近年來，MDEA（甲基二乙醇胺）法因其設備成本低、操作簡便、淨化效果好而引起了廣泛關注。據報導，常壓多胺法可以有效去除CO2，解吸氣中的甲烷含量低於0.2%，其回收率大於96%。美國的Freshkiese垃圾場已用這一工藝成功地脫除垃圾填埋氣中的CO2，併入天然氣管網進行發電。

物理-化學吸收法

物理吸收法不消耗熱量，能耗低於化學吸收法，適用於CO2分壓較高的填埋氣淨化，但由於CO2和H2S在水中的溶解度太低，需要添加一些有機溶劑，以求更好的淨化效果。

碳酸丙烯酯法

該法最早由美國Fluor公司開發，並用於天然氣的淨化，淨化後氣體中CO2和H2S的含量分別小於12mg/m3和4mg/m3。碳丙脫CO3是國內套用最多方法之一，近年來該技術有不少改進，主要有：碳丙高效回收工藝、H2S技術、低溫吸收、使用碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯的混合溶劑等。

聚乙二醇二甲醚法

該法首先由美國Allied公司開發，也稱為Selexol法，它是使用多組分的聚乙二醇二甲醚的混合溶劑，在我國與之類似的商品名為NHD溶劑（由南化公司研究院開發）。它對H2S、COS、CO2等氣體有良好的吸收能力，對脫水脫油也有一定功效，同時其解吸條件簡單。NHD吸收CO2後，僅需進行兩級閃蒸及一次惰性氣氣提，即可徹底解吸。該法具有工藝流程簡單、操作彈性大、一次性淨化度高和總能耗低等優點。

低溫甲醇洗法

該法由德國的林德和魯奇兩家公司共同開發。由於酸性氣體在低於0℃、加壓的純甲醇溶劑中溶解度較大，較易脫除，因而能得到淨化度較高的氣體，同時溶劑甲醇的損失也可減至最小。採用Rectisol法可將原料氣中的酸性氣體脫除至（0.1～1）×10-6，同時還可脫除水份和烴類，其綜合淨化效果顯著，氣體淨化度高。

N-甲基吡咯烷酮法

該法是由德國魯奇公司開發成功的一種氣體淨化技術，它採用N-甲基吡咯烷酮作為物理吸收溶劑，在常溫、加壓的條件下脫除原科氣中的酸性氣體，如H2S、COS、CO2等，一般的吸收壓力在4.3～7.7MPa範圍之內，淨化後的氣體可滿足氨、甲醇、加氫裂化等生產的原料和管道輸送氣的要求。

環丁碸法

該法由美國Shell公司開發成功，其先進的工藝和高效率的淨化水平已引起人們廣泛關注。該溶劑在低溫高壓下吸收酸性氣體，在低壓高溫下可通過解吸而得以再生。環丁碸溶劑很穩定，Sulfinol-D和Sulfinol-M溶劑對COS和硫醇等有機硫有較強的脫除能力，據報導可以脫除96%的甲基硫醇。

氣體淨化的方法

1.用乙醇胺類脫除硫化氫與二氧化碳，論述了過程的化學原理和溶液的選擇，吸收塔和解吸塔的設計以及有機硫化物的脫除等問題。

2. 乙醇胺裝置的機械設計與操作，介紹了裝置的腐蝕、發泡、化學品損失以及溶液中非酸性氣體的夾帶等問題。

3.用鹼性鹽溶液吸收硫化氫與二氧化碳，介紹了在常溫和高溫條件下的7種吸收方法

4. 二氧化硫的脫除，介紹了脫除二氧化硫的鹼土法、鹼金屬法、吸收法、吸附法以及催化氧化回收法等9種方法。

5. 脫除硫化物的乾式氧化法，介紹了氧化鐵法等7種方法的原理、過程及其設計和操作。

6.脫除硫化氫的濕式氧化法，介紹了硫代砷鹽溶液法等6類濕式氧化法。

7. 用脫水溶液吸收水蒸氣，介紹了甘醇脫水法的設計和操作問題以及用鹽水溶液的脫水過程。

8. 用吸附法使氣體脫水和淨化，介紹了水蒸氣吸附、分子篩和矽膠以及活性碳等在氣體淨化中的套用等內容。

9. 氣體中雜質的催化轉化，論述了氣體中雜質催化轉化的原理及有關裝置的設計和操作。

10.其它各種氣體淨化技術，介紹了低溫氣體淨化過程和有機溶劑物理吸收法脫除酸性氣體等內容。本書在環境保護、化學工程和空氣調節等領域都有較高的實用價值。

套用

煤礦瓦斯氣體淨化技術研究

瓦斯災害是煤礦普遍存在的最大災害，主要表現為瓦斯爆炸。瓦斯災害防治所採取的主要措施有防止瓦斯積聚、防止瓦斯引燃、加強礦井通風和進行瓦斯抽放，通過這些措施來使煤礦瓦斯爆炸危害減小到最小程度。但這些都不能從根本上解決礦井瓦斯爆炸問題。 本文從新的角度來解決礦井瓦斯爆炸問題，提出了煤礦瓦斯氣體熱分解淨化和多孔電致發熱陶瓷吸附淨化的思路。其中瓦斯氣體熱分解淨化主要是對瓦斯氣體熱分解淨化系統裝置進行研究，該系統裝置包括預熱系統、加熱氧化分解系統、氣體冷卻系統和冷卻氣體吸收淨化系統，其中氧化分解系統是整個系統裝置的重點和核心。設計了七種不同的氧化分解裝置對比研究了瓦斯氣體分解效果，進而確定了最佳氧化分解裝置。實驗研究表明了瓦斯氣體分解淨化裝置中的主要工藝參數是反應溫度、氣體流量、氣體濃度和催化劑。影響瓦斯氣體分解淨化效果的主要因素是分解腔的結構、腔內傳熱與傳質和氣體的循環時間。 多孔電致發熱陶瓷吸附淨化的思路主要利用多孔碳化矽蜂窩陶瓷的電致發熱特性和多孔碳化矽泡沫陶瓷高氣孔率的吸附特性，對瓦斯氣體進行分解吸附淨化。研究了用於瓦斯氣體吸附分解的多孔碳化矽陶瓷，並設計了多孔碳化矽陶瓷瓦斯熱解裝置。

煙氣制酸氣體淨化

煙氣壓力作為工業煙氣制酸工藝中的重要參數,對制酸過程中硫的轉化起到重要的作用.在進行轉化過程前,煙氣的淨化系統會對煙氣壓力產生重大影響.對於煙氣制酸氣體淨化系統關於煙氣壓力的建模工作還不多見.本文在通過分析煙氣淨化系統工作原理後,建立了工業煙氣制酸氣體淨化系統中乾燥塔、電除塵器和動力波子系統關於煙氣壓力輸入輸出關係的機理模型.針對模型中未知的參數,將其視為恆定不變的狀態,進而將各個子模型合併為一個特殊的EKF模型.結合EKF算法的推導思路,提出一種遞歸參數辨識方法,用於對模型中的未知參數進行線上辨識.使用現場測量數據對模型參數的辨識以及對煙氣壓力估計的結果驗證了模型以及算法的有效性。