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一种气体处理方法、装置及应用
    【技术领域】

    本发明涉及气体的预处理，特别涉及含有硫化氢、焦油的气体的处理方法、装置以及应用。

    背景技术

    在钢铁、化工领域中，焦化是指将煤在炼焦炉内隔绝空气加热到1000℃左右，煤发生焦化分解成气态物质(焦炉气)和固态物质(焦碳)，炼焦过程中析出的挥发性产物简称粗煤气。粗煤气在经过除焦油以及除氨脱苯萘后可得到焦炉煤气，焦炉煤气主要用于工厂燃料，由于其中含有的H₂S在燃烧过程中会产生SO₂，污染环境，所以需要对焦炉煤气进行脱硫处理，因此在焦炉煤气脱硫塔后端设置H2S含量在线分析仪很有必要。脱硫后的焦炉煤气的主要组成为：O₂：0-3％、H₂：50-60％、CH₄：22-26％、CO：6-9％、C₂H₂：1-3％、CnHm：2-3％、微量的H₂S(200ppm以下)、饱和水及部分焦油、苯、萘等。焦炉煤气中的煤焦油的主要组成为苯、萘及其同系物、稠环芳烃、吡啶系列物、喹啉系列物、酚类等物质。在这些物质中既有酸性物质如酚类，也有碱性物质如吡啶系列物和喹啉系列物，并且还有中性物质芳烃。

    在焦炉煤气的在线分析中，其中的焦油以及苯、萘极易冷凝堵塞管路，并且还可能对光谱分析仪的镜片造成污染，严重影响在线分析过程，增大光谱仪的维护成本。因此在线分析仪的预处理过程中，需将焦炉煤气中的焦油、苯、萘除掉，以此来保证在线分析仪长期运行稳定。

    传统的除焦油方法是采用煤油、柴油、水等液体洗涤，但在使用过程中存在着环境污染、洗液具有挥发性、操作不安全、使用周期短、硫化氢溶于水等问题，预处理的效果不理想，分析仪无法长期稳定的运行，测量失真大。

    【发明内容】

    为了解决现有技术中的上述不足，本发明提供了一种焦油去除效果好、对硫化氢没有影响的气体处理方法，还提供了一种焦油去除效果好、对硫化氢没有影响、结构简单的气体处理装置，还提供一种气体处理装置在冶金、化工领域中的应用。

    为了实现上述发明目的，本发明分别采用如下技术方案：

    一种气体处理方法，特点是：

    将所述气体通入磷酸溶液中，磷酸的浓度不低于80％；

    导出从磷酸溶液排出的气体，该气体中含有硫化氢，不含焦油。

    进一步，气体在经过冷凝后再通入磷酸溶液，在冷凝过程中，气体中的焦油凝结。

    进一步，所述冷凝器的维护方式为：使用吹扫气体吹扫冷凝器的内部，从而清除冷凝器内的凝结物。

    作为优选，所述吹扫气体为氮气或惰性气体。

    作为优选，所述吹扫气体的温度不低于120℃。

    更进一步，气体在磷酸溶液中以气泡的形式上升，在经过磷酸溶液中的碎泡网后成为更小的气泡，增大气泡和磷酸溶液的接触面积，更好地去除气体中的焦油。

    为了实现上述方法，本发明还提出了这样一种气体处理装置，特点是：所述装置包括：

    密封的罐体，罐体内装有磷酸溶液，磷酸的浓度不低于80％；

    进气管，其一个开口端的位置低于磷酸溶液的液面；

    排气口，设置在所述罐体上。

    所述气体中包含硫化氢、焦油。

    作为优选，所述排气口的位置高于磷酸溶液的液面。

    进一步，所述进气管的另一开口端连接冷凝装置。

    更进一步，冷凝装置还通过气体管路连接吹扫气源，所述气体管路和/或吹扫气源上设有加热装置。

    更进一步，磷酸溶液中设置有碎泡网。

    本发明还提出了一种气体处理装置在冶金、化工领域中的应用，用于去除硫化氢气体中的焦油，所述气体处理装置包括：

    密封的罐体，罐体内装有磷酸溶液，磷酸的浓度不低于80％；

    进气管，进气管的一个开口端的位置低于磷酸溶液的液面；

    排气口，设置在所述罐体上。

    作为优选，所述排气口的位置高于磷酸溶液的液面。

    进一步，所述进气管的另一开口端连接冷凝装置。

    更进一步，冷凝装置还通过气体管路连接吹扫气源，所述气体管路和/或吹扫气源上设有加热装置。

    更进一步，磷酸溶液中设置有碎泡网。

    与现有技术相比较，本发明有如下有益效果：

    采用浓磷酸(浓度不低于80％)与焦油的反应而有效地去除气体中的焦油，同时浓磷酸对气体中硫化氢没有吸收，浓磷酸也没有挥发性，这些都有利于后续气体的测量，如硫化氢的测量。

    在磷酸溶液中还设置有碎泡网，进一步提高了焦油去除效果。

    待处理气体在通入磷酸之前还经过冷凝器，从而使待处理气体中的焦油凝结，增强了焦油的去除效果。为了防止凝结的焦油堵塞冷凝器，还设置了吹扫气源，吹扫气体(不含水、且不会和硫化氢反应)经过加热后去吹扫冷凝器内的焦油凝结物，有效地保证了冷凝器的正常工作。

    【附图说明】

    图1是本发明实施例1中气体处理装置的结构示意图；

    图2是本发明实施例2中气体处理装置的结构示意图；

    图3是本发明实施例3中气体处理装置的结构示意图。

    【具体实施方式】

    下面结合附图和实施例，对本发明做进一步详细说明。

    实施例1：

    如图1所示，一种气体处理装置，应用在煤化工中，具体是处理焦炉煤气，从而能在线分析焦炉煤气内H₂S的含量，焦炉煤气中含有焦油、硫化氢。所述气体处理装置包括：

    密封的罐体11，采用玻璃，罐体内装有磷酸溶液，磷酸浓度是80％；

    进气管12，其一个开口端的位置低于磷酸溶液的液面；进气管12采用对硫化氢没有吸附的材料，如特氟隆。焦炉煤气通过进气管12进入磷酸溶液中，并以气泡的形式上升，在上升过程中，高浓度的磷酸与气体中的焦油反应，从而去除气体中焦油；同时，浓磷酸与硫化氢间不发生反应，罐体也不吸附硫化氢，从而保证了去除焦油前后硫化氢含量的一致性。

    排气口13，设置在所述罐体上，排气口13的位置高于磷酸溶液的液面，用于导出排出磷酸溶液液面的气体。

    一种气体处理方法，应用在煤化工中，具体是处理焦炉煤气，从而能在线分析焦炉煤气内H₂S的含量，焦炉煤气中含有焦油、硫化氢，所述处理方法具体为：

    将焦炉煤气通入磷酸溶液中，焦炉煤气内的焦油与磷酸溶液作用，从而去除气体中的焦油，同时保留了气体中的硫化氢；

    焦炉煤气进入磷酸溶液(磷酸浓度为80％)中，并以气泡的形式上升，在上升过程中，磷酸与气体中的焦油反应，从而去除气体中焦油；同时，磷酸与硫化氢间不发生反应，罐体也不吸附硫化氢，从而保证了去除焦油前后硫化氢含量的一致性。

    导出从磷酸溶液排出的气体。

    实施例2：

    如图2所示，一种气体处理装置，应用在煤化工中，具体是处理焦炉煤气，从而能在线分析焦炉煤气内H₂S的含量，焦炉煤气中含有焦油、硫化氢。与实施例1不同的是：

    1、磷酸的浓度为85％；

    2、进气管12的一端连接装有磷酸溶液的罐体11，另一端通过阀门66连接冷凝装置62，冷凝装置62通过气体管路65、阀门63连接吹扫气源61，吹扫气源提供不会与硫化氢、磷酸作用的气体，如氮气，气体管路65上设置有加热装置；冷凝装置62内的物质通过管路排出，该管路上设置有阀门67。焦炉煤气在通过冷凝装置62的过程中，气体中的焦油凝结；

    3、在磷酸溶液内设置有碎泡网14，碎泡网14的材料为特氟隆。焦炉煤气在磷酸溶液中以气泡的形式上升，在经过碎泡网14后成为更小的气泡，增大焦油和磷酸溶液的接触面积，更好地去除气体中的焦油。

    一种气体处理方法，应用在煤化工中，具体是处理焦炉煤气，从而能在线分析焦炉煤气内H₂S的含量，焦炉煤气中含有焦油、硫化氢，所述处理方法具体为：

    阀门64、66打开，阀门63、67关闭，焦炉煤气通过阀门64进入冷凝装置62，气体中的焦油在低温下凝结；

    排出冷凝装置62的气体通过阀门66、进气管12进入磷酸溶液(磷酸浓度为80％)中，并以气泡的形式上升，在上升过程中，磷酸与气体中的焦油反应，从而去除气体中焦油；上升的气泡在经过碎泡网14后成为更小的气泡，增大气泡和磷酸溶液的接触面积，更好地去除气体中的焦油。从磷酸排出的气体通过排气口13排出；

    在上述去除焦油的过程中，磷酸与硫化氢、碎泡网14间不发生反应，罐体11、碎泡网14也不吸附硫化氢，保证了去除焦油前后硫化氢含量的一致性；

    工作一段时间后，需要清除冷凝装置62内的凝结物，具体方式为：

    关闭阀门64、66，打开阀门63、67以及吹扫气体管路上的加热装置，吹扫气源61提供的吹扫气体(不含水、且不能与硫化氢反应的气体，如氮气)通过气体管路时被加热到120℃，冷凝装置62内凝结的焦油在吹扫气体作用下部分汽化，汽化的焦油通过管路排出。

    实施例3：

    如图3所示，一种气体处理装置，应用在钢铁领域中，具体是处理焦炉煤气，从而能在线分析焦炉煤气内H₂S的含量，焦炉煤气中含有焦油、硫化氢。与实施例2不同的是：

    1、罐体11内磷酸的浓度为88％；

    2、气源61上也设置加热装置，阀门63下游的气体管路分为两部分，一部分连接阀门64和冷凝装置62间的管路，另一部分连接阀门66和冷凝装置62间的管路；

    3、还设置了第二罐体21，该罐体上设有进气管22和排气口23，罐体21内设置碎泡网24，罐体21内磷酸的浓度为94％，罐体11的排气口13连通罐体21上的进气管22。

    一种气体处理方法，应用在钢铁中，具体是处理焦炉煤气，从而能在线分析焦炉煤气内H₂S的含量，焦炉煤气中含有焦油、硫化氢，所述处理方法具体为：

    阀门64、66打开，阀门63、67关闭，焦炉煤气通过阀门64进入冷凝装置62，气体中的焦油在低温下凝结；

    排出冷凝装置62的气体通过阀门66、进气管12进入第一罐体11内的磷酸溶液(磷酸浓度为88％)中，并以气泡的形式上升，在上升过程中，磷酸与气体中的焦油反应，从而去除气体中焦油；上升的气泡在经过碎泡网14后成为更小的气泡，增大焦油和磷酸溶液的接触面积，更好地去除气体中的焦油；

    从第一罐体11排出的气体通过进气管22进入第二罐体21内的磷酸溶液(磷酸浓度为94％)中，并以气泡的形式上升，在上升过程中，磷酸与气体中的焦油反应，从而去除气体中焦油；上升的气泡在经过碎泡网24后成为更小的气泡，增大气泡和磷酸溶液的接触面积，更好地去除气体中的焦油；从磷酸排出的气体通过排气口23排出；

    在上述去除焦油的过程中，磷酸与硫化氢、碎泡网间不发生反应，罐体、碎泡网也不吸附硫化氢，保证了去除焦油前后硫化氢含量的一致性；

    工作一段时间后，需要清除冷凝装置62内的凝结物，具体方式为：

    关闭阀门64、66，打开阀门63、67以及气源和吹扫气体管路上的加热装置，吹扫气源61提供吹扫气体(不含水、且不能与硫化氢反应的气体，如氩气)被加热到超过120℃，如200℃(温度越高，对焦油的汽化效果越好)，冷凝装置62内凝结的焦油在吹扫气体作用下汽化，汽化的焦油通过管路排出。

    上述实施方式不应理解为对本发明保护范围的限制。本发明的关键是：利用磷酸(浓度不低于80％)去除气体中的焦油，而所述浓磷酸不会吸收气体中的硫化氢。在不脱离本发明精神的情况下，对本发明做出的任何形式的改变均应落入本发明的保护范围之内。