一种焦炉煤气净化新工艺的制作方法

本发明属于气体净化和液液分离技术领域，涉及一种焦炉煤气净化新工艺，该工艺能够脱除焦炉煤气中硫化氢、氨和部分煤焦油，具有操作简单，净化效果好，以及实现副产物硫磺、硫酸铵及煤焦油资源化等特点。

背景技术：

焦炉煤气是煤在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和煤焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦过程的副产品。焦炉煤气是H2、CH4、CO2、CO等气体组成的混合物，是一种高热值煤气，可作燃料使用，也可用作化工产品的重要原料，如合成氨、甲醇等。高温炼焦原料中的硫，在炼焦过程中以气态硫化物形式进入焦炉煤气中。其中主要以H2S、CS2、COS等形式存在。有机硫化物含量较少，并且在高温条件下几乎全部转化为H2S，故焦炉煤气中硫化氢为焦炉煤气中主要的硫化物。

硫化氢是有刺激性臭味的气体。含有H2S的煤气在处理运输过程中，会腐蚀设备和管道；若做合成原料气，H2S会引起催化剂中毒；若用于冶炼优质钢，会降低钢的性能。另外，H2S作为一种原材料可以生产硫磺、硫脲等产品。焦炉煤气无论是作燃料，还是作生产原料，使用前需进行净化处理，以脱除煤气中H2S为主，满足环保和生产要求。

目前工业脱硫应用最为广泛的方法是湿式吸收法，采用的是溶液或溶剂作为脱硫剂。然而，当前脱硫技术存在以下技术难点：

(1)采用水洗-氨洗工艺以分离回收荒煤气中的H2S，得到NH4HS，然后焚烧制硫酸。由于化学动力学的限制，NH3+H2O＝NH3·H2O和NH3+H2S＝NH4HS的反应不可能彻底将荒煤气中的NH3和H2S反应消耗掉，结果净化后的煤气中仍含有2000ppm的H2S，在作为城市煤气使用过程中会排放大量的含硫污染气体；

(2)采用HPF湿法氧化脱硫技术，PDS(双核酞氰酤酸盐)作为催化剂，在pH8-9的水溶液中发生反应，尽管PDS既能够去除H2S，又能够将其中有机硫部分转化为硫磺，但是，脱硫过程中将副产大量的无机盐，如硫代硫酸盐、亚硫酸盐、硫酸盐以及铵盐和碳酸盐(反应系统中的CO2和脱硫液反应)等，由此产生的高盐有机废水处理难度大；不仅如此，碱性条件下，荒煤气中煤焦油部分溶于脱硫液中，容易随硫磺一并析出，导致硫膏的纯度低、颜色发黑，难以再利用，成为危废。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述问题，本发明人开展了新型湿法氧化脱硫工艺研究，开发了一种非水相酸性条件下的湿法氧化脱硫新工艺，用以实现以下目的中的至少一种：

(1)发展高硫容的脱硫液，提高脱除H2S的处理能力，实现脱硫的高效率；

(2)脱硫过程中无需添加化学辅助药剂(pH调节剂、消泡剂、杀菌剂、硫磺成型剂等)，简化流程工艺，降低运行成本；

(3)研发酸性脱硫液，在酸性条件下脱硫，避免CO2气体在脱硫液溶解而反应生成碳酸盐；

(4)脱硫液属于有机相介质，在有机相中脱硫，避免水相氧化脱硫过程中副盐(硫代硫酸盐、亚硫酸盐、硫酸盐)的产生；

(5)脱硫液有机相脱硫不产生副盐，运行过程中无需添加辅助的化学药剂，实现脱硫过程中无废水排放，无二次污染；

(6)新工艺降低脱硫液中煤焦油在硫磺产物中的含量，提升硫磺品质，实现硫磺资源化，避免二次污染的发生。

该工艺解决了现有水相湿法氧化脱硫体系所具有的脱硫效率低、需要持续添加多种化学辅助药剂保障运行、反应体系中成盐现象、工艺废水排放造成二次污染、以及吸收煤焦油造成硫磺品质低的问题，从而完成本发明。

为此，本发明提供的一种焦炉煤气净化新工艺，包括以下步骤：

步骤(1)，将待净化的焦炉煤气进行水洗和酸洗，脱去焦炉煤气中的氨气；

步骤(2)，脱氨后的焦炉煤气经过洗苯塔，通过喷淋洗涤液脱除煤焦油和深度脱氨；

步骤(3)，洗苯后的焦炉煤气通入脱硫塔，与喷淋的脱硫液反应后，去除硫化氢，得到净化后的焦炉煤气。

进一步地，该工艺还包括：步骤(4)，自脱硫塔净化后的焦炉煤气，再经过水洗以去除净化后煤气所夹带的有机溶剂；和/或

步骤(5)，自脱硫塔底排出的脱硫富液输入再生塔，在曝入空气的条件下将脱硫富液中的硫磺以泡沫的形式分离收集到硫磺沉降罐中，通过沉降或加热熔融方式，分离出硫磺，同时脱硫富液再生为脱硫贫液，脱硫贫液回流到脱硫塔，由此循环使用。

更进一步地，该工艺还包括：脱硫液的净化；该净化过程包括以下子步骤：

子步骤(1)，将待净化的脱硫液引入分离容器中，向分离容器中加入分离试剂，进行搅拌，形成混合液，静置分层；

子步骤(2)，除去混合液的上层即煤焦油成分，将混合液的下层即水溶液层引入蒸发容器中，进行蒸馏；

子步骤(3)，将蒸馏出来的水蒸气进行冷凝回收，任选再用于子步骤(1)中；分离得到的浓缩液即脱硫液循环使用，再作为脱硫液脱除焦炉煤气中的H2S气体。

本发明提供的一种焦炉煤气净化新工艺，可以取得以下技术效果：

(1)本发明中焦炉煤气净化新工艺，在实施脱硫前经过酸洗步骤，特别是硫酸酸洗，可直接分离回收焦炉煤气中的NH3，得到硫酸铵产物，无需通过氨洗吸收焦炉煤气中硫化氢生成脱硫产物NH4HS，再分解为NH3和H2S，然后将H2S燃烧转化为硫酸后吸收氨，得到硫酸氢铵产物。如此，硫酸酸洗后去除焦炉煤气中的氨，为后续酸性条件脱硫，降低煤焦油在脱硫液中的溶解奠定基础；

(2)利用煤焦油-脱硫液-水不相混溶的原理，以水为分离剂将脱硫液从脱硫液与煤焦油互溶体系中分离回收，实现脱硫液与煤焦油的分离，液液分离效果好，脱硫液易于回收，回收率可达到90％以上；分离得到的脱硫液蒸发掉其中的水后与新鲜脱硫液基本一致，可以继续脱硫循环利用；水蒸气冷凝后仍能够作为萃取剂从含煤焦油的脱硫液混合物中分离回收脱硫液使用，没有废水的排放；采用回收的脱硫液进行脱硫，得到的硫磺质量好，纯度极高；

(3)本发明中焦炉煤气净化新工艺制得的硫磺产物的纯度达到99％以上，避免固废危废的产生；

(4)本发明中脱硫液中煤焦油的分离方法简单，有效延长了脱硫液在焦炉煤气净化过程中的使用寿命，降低了工艺成本；

(5)本发明中焦炉煤气净化新工艺中无废水产生，体系中的水能够得到有效循环利用；

(6)本发明中脱硫塔，将填料支架、填料、布液盘和进液管作为一个脱硫单元，则脱硫塔中可以设置多个脱硫单元，此时，脱硫塔中分多层进液，一方面，延长了焦炉煤气的净化路程，加强了对硫化氢的吸收能力，净化效率得到提升；另一方面，在增加进入脱硫塔的脱硫液用量的同时，可以提高进塔的焦炉煤气的体积，使得净化效率和增加脱硫液/增高脱硫塔而导致的成本上升之间得到平衡。

附图说明

图1示出本发明一种优选实施方式的焦炉煤气净化新工艺；

图2示出实验例1中脱硫液粘度随煤焦油质量增加的变化曲线；

图3示出实施例4净化分离后的脱硫液的红外光谱图，并与初始脱硫液的红外光谱进行对比；

图4示出硫磺样品XRD图谱；

图5示出实施例4获得的下层清液蒸馏后的馏出液的红外光谱图，并与纯水的红外光谱进行对比；

图6示出根据本发明一种优选实施方式的用于深度脱除焦炉煤气中硫化氢的脱硫塔的结构示意图，其中该脱硫塔包括一个脱硫单元；

图7示出根据本发明另一种优选实施方式的用于深度脱除焦炉煤气中硫化氢的脱硫塔的结构示意图，其中该脱硫塔包括三个脱硫单元；

图8示出根据本发明中一种优选实施方式的集液盘的结构示意图。

附图标号说明：

1-进气管；

2-填料支架；

3-填料；

4-布液盘；

5-进液管；

6-集液盘；

61-固定环；

62-Z型斜板；

63-挡环；

64-支撑条；

65-汇流通孔；

66-汇流管；

7-捕雾层；

8-出气管。

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

本发明提供一种焦炉煤气净化新工艺，如图1所示，包括以下步骤：

步骤(1)，将待净化的焦炉煤气进行水洗和酸洗，脱去焦炉煤气中的氨气；

步骤(2)，脱氨后的焦炉煤气经过洗苯塔，通过喷淋洗涤液脱除煤焦油和深度脱氨；

步骤(3)，洗苯后的焦炉煤气通入脱硫塔，与喷淋的脱硫液反应后，去除硫化氢，得到净化后的焦炉煤气。

本发明中，步骤1中，用于酸洗的洗涤液为无机酸，如硫酸、硝酸或盐酸，上述无机酸能够实现对氨气的快速有效吸收，考虑到氨气的产业化应用价值，所述无机酸优选为硫酸，用于工业化氨气吸收的硫酸的质量浓度为20％～40％。

在本发明步骤3中脱硫液为酸性脱硫液时，在脱硫前水洗、酸洗脱去焦炉煤气中的氨气，一方面能够避免该碱性气体与酸性脱硫液反应，对脱硫液进行消耗；另一方面，水洗和酸洗后，能够分别获得氨水和铵盐如硫酸铵，产业价值更高。

在本发明步骤1中，水洗和酸洗，可以将焦炉煤气通入相应洗涤液中脱氨，也可以通过喷淋洗涤液使洗涤液和焦炉煤气逆向接触的方式脱氨。

在本发明步骤2中，洗苯塔中的洗涤液为洗油，其为煤焦油或石油中的馏分，沸点230～300℃，利用其与煤焦油中其他组分相似相溶的特点，用于分馏过程中产生的气体的洗涤，使之吸收气体中的苯、萘等物质。

在本发明步骤3中，用于脱除H2S的脱硫液为新型的铁基离子液体与有机溶剂复配而成。

该铁基离子液体由六水合三氯化铁或无水三氯化铁与氯化烷基咪唑充分混合搅拌后制备而得，其中的铁离子可以发挥氧化作用脱除硫化氢。它是一种低饱和蒸汽压、高热稳定性、氧化还原电位适中、疏水性的离子液体，具有在脱硫过程中不产生副产物且脱硫液无流失的优点，是一种新型的绿色溶剂。

其中，氯化烷基咪唑是指氯化烷基改性的咪唑类衍生物，氯化烷基包括但不局限于氯代丁烷，也可以是氯代己烷、氯代辛烷、氯代十二烷等氯代烷基衍生物；咪唑包括但不局限于N-甲基咪唑，也可以是N-乙基咪唑和N-丁基咪唑等衍生物。氯化烷基咪唑如1-甲基-3-丁基氯化咪唑时，铁基离子液体由1-甲基-3-丁基氯化咪唑与六水合氯化铁以摩尔比1:4～1:1，在开放的自然环境中充分搅拌混合进行反应，然后通过固-液两相分离获得。

铁基离子液体单独使用，粘度较大，高粘度降低了气液传质效率，限制了对硫化氢的转化速率。为此，本发明人确定了向铁基离子液体中加入有机溶剂的方法，确定选择N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N'-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)或聚乙二醇二甲醚(NHD)中任意一种或多种非质子有机溶剂，优选采用NHD和DMI的组合。

上述非质子有机溶剂均具有以下优点：(a)粘度低；(b)高沸点溶剂，可减少有机溶剂的挥发性损失；(c)较强的吸收溶解硫化氢的能力；(d)与铁基离子液体的互溶性好，体系不分层；稳定性好，不改变铁基离子液体化学构成，不影响将硫化氢转化为硫单质的过程；(e)与铁基离子液体以适当比例互溶后得到的混合体系的密度与固体硫磺密度或熔融硫磺密度有较明显差距，便于产生的硫单质的分离。进一步地，以NHD和DMI的组合作为优选的原因在于：

(a)DMI具有有机胺的碱性特点，而铁基离子液体具有较强的有机酸特性，DMI添加到铁基离子液体中可以产生类似的酸碱中和效应，起到调节脱硫液的pH作用，但又不至于使脱硫液失活；

(b)由于DMI的有机胺的碱性特性，其表现出更易于吸收酸性硫化氢气体的特性，有利于焦炉煤气中硫化氢在脱硫液中的吸收，促进氧化反应的发生，提高脱硫效率，因此，DMI的使用能够减小脱硫时脱硫液与焦炉煤气的液气比，较少脱硫液的使用，利于在工程上开展脱硫作业；

(c)DMI相较于DMAC等，和NHD联用，由于其低蒸汽压的特点，不易挥发，更加不容易产生物料损失，相应地更容易在工业上推广使用。

本发明一种优选的实施方式中，铁基离子液体与有机溶剂的质量比为6：(1～6)。

当有机溶剂为NHD和DMI的组合时，NHD和DMI的质量比为10000:(1～10)。原因在于，DMI的碱性比NHD强，吸收硫化氢的效率远高于NHD，但制造成本远高于NHD，因此，基于处理对象的气体组成特点，寻求得到上述最佳性价比的NHD和DMI组合配比。

本发明中，铁基离子液脱硫液的硫容能够达到1g/L，脱硫液的处理能力相比Lo-Cat络合铁的脱硫能力明显提高大2倍以上。

在本发明中，通过脱硫液净化后的焦炉煤气不可避免的携带有脱硫液中的有机溶剂，为此，本发明中焦炉煤气净化新工艺还可以包括：

步骤(4)，自脱硫塔净化后的焦炉煤气，再经过水洗以去除净化后煤气所夹带的有机溶剂，水洗之后的焦炉煤气汇集进输气管道，用于燃料等作业。

在本发明中，脱硫液的脱硫方式为湿法氧化脱硫，脱硫液中的铁离子发挥氧化作用，转化硫化氢为硫磺，脱硫液失活，形成脱硫富液。为使脱硫液循环使用，需要将脱硫液再生，并分离出硫磺，为此，本发明中焦炉煤气净化新工艺还可以包括：

步骤(5)，自脱硫塔底排出脱硫富液，输入再生塔，由于初生硫磺颗粒小，分散程度高，在曝入空气的气浮作用下将脱硫富液中的硫磺以泡沫的形式分离收集到硫磺沉降罐中，通过沉降或加热熔融方式，分离出硫磺，同时脱硫富液再生为脱硫贫液，脱硫贫液回流到脱硫塔，由此循环使用。

本发明人经过试验发现，虽然经过前期的洗苯作业，实施了对煤焦油的脱除，但难以达到100％完全脱除，而由于脱硫液含有有机溶剂，脱硫液的长期使用不可避免的会富集焦炉煤气中的煤焦油，进而增加脱硫液粘度(如图2所示)，影响脱硫效果，不利于脱硫液的输送。

因此，有必要对上述焦炉煤气的脱硫液进行净化，以保持脱硫液循环使用时较好的脱硫效果。为此，本发明中焦炉煤气净化新工艺还可以包括步骤(6)：脱硫液的净化；该净化过程包括以下子步骤：

子步骤(6-1)，将待净化的脱硫液引入分离容器中，向分离容器中加入分离试剂，进行搅拌，形成混合液，静置分层；

子步骤(6-2)，除去混合液的上层即煤焦油成分，将混合液的下层即水溶液层引入蒸发容器中，进行蒸馏；

子步骤(6-3)，将蒸馏出来的水蒸气进行冷凝回收，任选再用于子步骤(6-1)中；分离得到的浓缩液即脱硫液循环使用，任选再作为脱硫液脱除焦炉煤气中的H2S气体。

在本发明步骤(6-1)中，本发明出人意料地发现，通过向含有煤焦油的焦炉煤气脱硫液中加入分离试剂水，可以实现煤焦油与脱硫液的分离，水是能够溶解脱硫液而不溶解煤焦油的分离试剂。

优选地，该分离试剂水的加入量为脱硫液重量(wt)的1至10倍，优选为1.5-5倍，更优选为2-4倍。待净化的脱硫液中添加的分离试剂的量随着脱硫液中煤焦油含量的变化需要进行适当调节。例如，当煤焦油含有量较低，例如0-6wt％时，水的加入量可以为脱硫液重量的1至5倍，优选为2-3倍；当煤焦油含有量较高，例如6-10wt％时，水的加入量应适当增加，例如可以为脱硫液重量的2至7倍，优选为3-5倍；而当煤焦油含有量适中，例如2-5wt％时，水的加入量可以为脱硫液重量的2至4倍，优选为约3倍，从而能很好地将不同含量的煤焦油和脱硫液水溶液有效分离。当分离效果下降时，应通过调节水的加入量来改善分离效果。

在本发明步骤(6-1)中，混合液静置分层上层为煤焦油或煤焦油成分，下层清液即为脱硫液的水溶液。

在本发明步骤(6-2)中，蒸馏包括常压蒸馏和减压蒸馏；常压蒸馏和减压蒸馏都可以，只是蒸馏温度不一样。常压蒸馏加热温度约为100℃；减压蒸馏可以在较低温度条件下实现蒸馏，蒸馏温度为60-100℃，真空度为-(0.08～0.09)Mpa。

在本发明步骤(6-3)中，下层水溶液层蒸发掉其中的分离试剂后，可以较高回收率获得脱硫液，回收率可达85％以上，甚至达到90％以上，甚至超过95％。如图3所示，通过红外分析可知，浓缩液谱线出峰位置和铁基离子液体有机溶剂混合液(初始脱硫液)谱线出峰位置基本一致，在2900cm^-1附近有C-H峰，说明浓缩液中残余极少量煤焦油成分，但与新鲜脱硫液从外观上几无差别，因此可以继续脱硫循环利用。如图4所示，通过该方法净化的脱硫液用于脱硫，能够获得纯度高达99％以上的硫磺，硫磺纯度极高。如图5所示，通过红外分析可知，馏出液谱图出峰位置和纯水谱图出峰位置基本一致，可知蒸馏能很好的实现水与脱硫液的分离；分离试剂水适用于煤焦油与脱硫液的分离。水蒸气冷凝后得到的水可以作为分离试剂继续使用，即从含煤焦油的脱硫液混合物中分离回收脱硫液，没有废水的排放。

现有技术中，脱硫塔采用塔顶部脱硫的方式，脱硫塔结构简单但脱除H2S的效率还有待进一步提高。

在本发明中，如图6所示，通过对传统脱硫塔进行改进，提供了一种用于深度脱除焦炉煤气中硫化氢的脱硫塔，该脱硫塔由底部至塔顶依次设有进气管1、用于承载填料3的填料支架2、填料3上方的布液盘4，以及进液管5；

进液管5由塔身侧面伸入脱硫塔中，包括一条主管路和主管路上延伸出的多个树枝状支管路，伸入脱硫塔的进液管5的长度允许喷出的脱硫液到达脱硫塔的侧壁壁面；

布液盘4横向固定在脱硫塔中，其上密布纵向透孔，对进液管5喷出的脱硫液进行分散，使得下行的脱硫液能够覆盖整个脱硫塔横截面；

带有硫化氢的焦炉煤气由进气管1输入脱硫塔底部，与喷淋下的脱硫液进行初步脱硫，在脱硫塔中上升分散进入填料支架2承载的填料3中，与堆叠的填料3中及填料3表面分布的脱硫液进行有效的脱硫反应，脱硫后的焦炉煤气由塔顶出气管8排出。

在本发明中，脱硫塔底部的进气管1与其上方的填料支架2之间具有设定距离，用于缓存流下的脱硫液，并形成硫化氢与脱硫液进行气液交换的空间。

在本发明中，填料支架2横向固定在脱硫塔中，其为带有纵向透孔的薄板，能够支撑填料且不影响脱硫液的向下流动。

填料区间为脱硫的主反应场所，通过调节填料3的高度，可以平衡硫化氢的脱除效率以及填料的使用成本。

为了便于填料支架2的固定和填料高度的调整，在填料3填充区域对应的不同高度的脱硫塔内壁上，设置多层凸起或环绕脱硫塔内壁的凸环，每层凸起或凸环的上支撑面位于同一水平高度，使得其支撑的填料支架2水平或近水平，避免填料支架2发生较大倾斜。

在本发明中，填料3可以选用环状填料，如鲍尔环或拉西环填料，经过本发明人的试验，优选为对现有的鲍尔环进行重新结构设计，如增加鲍尔环侧壁上的开孔数，使其具有通量大、阻力小、分离效率高及操作弹性大等优点，其环壁上开了许多窗孔，使得填料塔内的气体和液体能够从窗孔自由通过，所以填料层内的气体和液体分布情况更为均匀，填料环内表面容易被液体润湿，使得内表面得以充分利用。

本发明采用填料取代传统脱硫设备中的钢铁网塔盘，降低了原脱硫设备的加工难度，通过灵活调整填料高度、规格和选型，利于脱硫效率的提高。

在一种优选的实施方式中，填料堆叠的方式可以为规整堆叠方式或散堆方式，优选为散堆方式。

在本发明中，布液盘4的横截面与脱硫塔的横截面吻合，以更加充分的分散进入填料中的脱硫液。

在一种优选的实施方式中，布液盘4与其下方的填料3相接或相近，在分散液体的同时起到填料压板的作用，对填料3的运动空间进行限定，使得脱硫效率稳定。

在本发明中，进液管5的主管路和树枝状支管路的管壁上开设通孔，或者在主管路和树枝状支管路的末端连接高压旋转喷头，这两种方式均能使得脱硫液分散喷出。优选地，选用高压旋转喷头的方式喷出脱硫液，高压旋转喷头在脱硫液压力的作用下能够进行全方位旋转，使脱硫液喷洒分布更为均匀。高压旋转喷头可以为市售高压旋转喷头，如北京德高洁清洁设备有限公司的小型高压清洗机旋转喷头。

在本发明中，如图7所示，将填料支架2、填料3、布液盘4和进液管5作为一个脱硫单元，则脱硫塔中可以设置一个或多个脱硫单元，在操作加工允许的范围内，脱硫单元的数目没有上限，优选为2至10个，如3个。

此时，脱硫塔中设置多个脱硫单元，进行分多层进液，一方面，延长了焦炉煤气的净化路程，加强了对硫化氢的吸收能力，净化效率得到提升；另一方面，在增加进入脱硫塔的脱硫液用量的同时，可以提高进塔的焦炉煤气的体积，使得净化效率和增加脱硫液/增高脱硫塔而导致的成本上升之间得到平衡。

在本发明中，脱硫单元之间(即位于下方的脱硫单元的进液管5与位于上方的脱硫单元的填料支架2之间)横向固定有集液盘6，该集液盘6用于承接其上方的脱硫单元中流出的脱硫液，将脱硫液均匀的洒入下一脱硫单元。

在一种优选的实施方式中，如图8所示，集液盘6包括位于外围且能够限定集液盘6尺寸的固定环61、以及多个平行固定于固定环61内部且高度一致的Z型斜板62，相邻两个Z型斜板62无接触，在垂直方向上存在交叠部分。这样，通过固定环61内部区域进入下一脱硫单元的脱硫液必然是经过Z型斜板62分配的。通过调节Z型斜板62的安装密度，脱硫液的分布性可调。其中，Z型斜板62包括斜面和斜面两端的上挡板和下挡板，上挡板将脱硫液导入位于其下方且与其具有重叠部分的另一Z型斜板62的斜面上，下挡板用于缓存斜面上流下的脱硫液。

本发明中，集液盘6或其Z型斜板62的设置，一方面，能够缓冲上一脱硫单元中流下的脱硫液，脱硫液打到Z型斜板62的斜面上，再进一步被下挡板缓存，不会直接流入下一脱硫单元，提高了气液反应的时间；另一方面，由下方通入的空气在经过集液盘6时，接触Z型斜板62的斜面，被均匀分配后进入上方脱硫单元中，上方的脱硫单元中流出的脱硫液被均匀分配到下方脱硫单元中，很明显，这对脱硫液和焦炉煤气均起到了均质的作用。

在一种优选的实施方式中，沿固定环61的内边缘加工有设定高度的挡环63，挡环63内侧固定多条平行的支撑条64，Z型斜板62沿支撑条64长度方向与支撑条64结合且斜面倾斜向下。

本发明中，固定环61的环面上开设一个或多个汇流通孔65，汇流通孔65下方接汇流管66，落在固定环61环面上的脱硫液经汇流通孔65和汇流管66流入下一脱硫单元。

在一种优选的实施方式中，汇流管66为弯管，汇流管66的下端朝向脱硫塔的中心弯曲，使得脱硫液有效参与脱硫反应而不会由于沿塔壁面流下降低脱硫效率。

在一种优选的实施方式中，固定环61的形状与脱硫塔的横截面形状吻合。

在本发明中，脱硫塔顶部，出气管8下方设定距离处，还固定有捕雾层7，用于脱除处理后的焦炉煤气中携带的脱硫液。

在一种优选的实施方式中，所述捕雾层7为带有允许气体流通通路的装置，其可为具有蜂窝状通孔且通孔规则或不规则连通的厚板；或者，由多个纵截面为相同曲线走势的薄板固定而成，两相邻薄板之间形成允许气体流通的通路；或者，还可以为填料和填料支架2构成，此时，填料起到截留液滴的作用，该填料与上文中用作脱硫液载体的填料可以相同或不同。

实施例

下面通过实施例和实验例，并配以附图对本发明的技术方案做进一步说明。但本发明不限于下述实施例和实验例。

以下实施例和实验例中的铁基离子液体由1-甲基-3-丁基氯化咪唑与六水合氯化铁以摩尔比1:4制备得到。

实施例1

焦炉煤气50m³/h，焦炉煤气中H2S的含量是4500mg/Nm³，根据液气比为0.03m³/Nm³进行脱硫系统配置，常压操作，脱硫喷循环量0.15m³/h，脱硫后煤气H2S含量37.5mg/Nm³。

脱硫液组成为：65kg铁基离子液体、以及14kg聚乙二醇二甲醚(NHD)和N,N'-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)的复合溶剂(质量比为1000：1)。

采用实施例6所示脱硫塔进行试验。

实施例2

焦炉煤气30000～35000Nm³/h，焦炉煤气中H2S的含量是3000mg/Nm³，根据液气比为0.008m³/Nm³进行脱硫系统配置，负压操作，脱硫喷淋液量180～230m³/h，脱硫后煤气H2S含量100mg/Nm³。

脱硫液组成为105000kg铁基离子液体和93000kg聚乙二醇二甲醚(NHD)和N,N'-二甲基-2-咪唑啉酮(DMI)的复合溶剂(质量比为10000：5)。

采用实施例6所示脱硫塔进行试验。

实施例3

配置煤焦油含量为1wt％的煤焦油/复配脱硫液的混合溶液，将1g煤焦油加入99g的复配脱硫液中，其中复配脱硫液组成为79.2g铁基离子液体和19.8g聚乙二醇二甲醚(NHD)，二者质量比为4：1。

向上述混合溶液中加入210g水，并用磁子搅拌30分钟，实现水与脱硫液的充分混溶，搅拌结束后静置分层，脱硫液的水溶液在下层，煤焦油漂浮在上层。

通过循环水真空泵进行抽滤，将煤焦油和脱硫液水溶液分离，然后将脱硫液的水溶液进行蒸馏，得到冷凝水209g，得到复配脱硫液95.3g，脱硫液回收率为96.26％。

实施例4

配置煤焦油含量为5wt％的煤焦油/复配脱硫液混合溶液，将5g煤焦油加入95g的复配脱硫液中，其中复配脱硫液组成为76g铁基离子液体和19g聚乙二醇二甲醚NHD，二者质量比为4：1。

向上述混合溶液中加入260g水，并用磁子搅拌30分钟，实现水与脱硫液的充分混溶，搅拌结束后静置分层，脱硫液的水溶液在下层，煤焦油漂浮在上层。

通过循环水真空泵进行抽滤，将煤焦油和脱硫液水溶液分离，然后将脱硫液的水溶液进行蒸馏，得到冷凝水258.8g，得到复配脱硫液90.5g，脱硫液回收率为95.26％。

净化分离后的脱硫液的红外光谱图如图3所示，并与初始脱硫液的红外光谱图进行分析对比。由图3可知，浓缩液谱线出峰位置和铁基离子液和有机溶剂NHD的混合液谱线出峰位置基本一致，说明浓缩液成分主要为铁基离子液和有机溶剂NHD，即初始脱硫液。在2900cm^-1附近有C-H峰，浓缩液中残余少量煤焦油成分。

下层清液蒸馏后的馏出液的红外光谱图如图5所示，并与纯水的红外光谱进行对比。由图5可知，馏出液谱图出峰位置和纯水谱图出峰位置基本一致，可知蒸馏能很好的实现水与脱硫液的分离。

实施例5

如图6所示，一种脱除焦炉煤气中硫化氢的脱硫塔，该脱硫塔由底部至塔顶依次设有进气管1、用于承载填料3的填料支架2、填料3上方的布液盘4、进液管5，以及脱硫塔顶部出气管8下方设定距离处的捕雾层7；

填料支架2为带有纵向透孔的薄钢板，通过焊接在塔壁的凸起使填料支架2水平固定在脱硫塔中；填料支架2上承载鲍尔环填料；

布液盘4横向固定在脱硫塔中，其上密布纵向透孔，对进液管5喷出的脱硫液进行分散，使得下行的脱硫液能够覆盖整个脱硫塔横截面；布液盘4与其下方的填料3相接，同时起到填料压板的作用；

进液管5由塔身侧面伸入脱硫塔中，包括一条主管路和主管路上延伸出的多个树枝状支管路，主管路和树枝状支管路的末端连接高压旋转喷头，伸入脱硫塔的进液管5的长度允许喷出的脱硫液到达脱硫塔的侧壁壁面。

带有硫化氢的焦炉煤气由进气管1输入脱硫塔底部，与喷淋下脱硫液进行初步脱硫，在脱硫塔中上升分散进入填料支架2承载的填料3中，与堆叠的填料3中及填料3表面分布的脱硫液进行有效的脱硫反应，脱硫后的焦炉煤气经捕雾层7除液，由塔顶出气管8排出。其中，捕雾层7为带有允许气体流通通路的装置，其可为具有蜂窝状通孔且通孔规则或不规则连通的厚板。

实施例6

如图7所示，一种脱除焦炉煤气中硫化氢的脱硫塔，该脱硫塔包括三个脱硫单元，每个脱硫单元由下至上包括用于承载填料3的填料支架2、填料3上方的布液盘4、以及进液管5；

填料支架2为带有纵向透孔的薄钢板，通过焊接在塔壁的凸起使填料支架2水平固定在脱硫塔中；填料支架2上承载鲍尔环填料；

布液盘4横向固定在脱硫塔中，其上密布纵向透孔，对进液管5喷出的脱硫液进行分散，使得下行的脱硫液能够覆盖整个脱硫塔横截面；布液盘4与其下方的填料3相接，同时起到填料压板的作用；

进液管5由塔身侧面伸入脱硫塔中，包括一条主管路和主管路上延伸出的多个树枝状支管路，主管路和树枝状支管路的末端连接高压旋转喷头，伸入脱硫塔的进液管5的长度允许喷出的脱硫液到达脱硫塔的侧壁壁面。

脱硫单元之间，即位于下方的脱硫单元的进液管5与位于上方的脱硫单元的填料支架2之间，横向固定有集液盘6，该集液盘6用于承接其上方的脱硫单元中流出的脱硫液，将脱硫液均匀的洒入下一脱硫单元。

如图8所示，集液盘6包括固定环61、以及多个平行固定于固定环61内部且高度一致的Z型斜板62，相邻两个Z型斜板62无接触，在垂直方向上存在交叠部分。其中，Z型斜板62包括斜面和斜面两端的上挡板和下挡板，上挡板将脱硫液导入位于其下方且与其具有重叠部分的另一Z型斜板62的斜面上，下挡板用于缓存斜面上流下的脱硫液。沿固定环61的内边缘加工有设定高度的挡环63，挡环63内侧固定多条平行的支撑条64，Z型斜板62沿支撑条64长度方向与支撑条64结合且斜面倾斜向下。

固定环61的环面上开设一个或多个汇流通孔65，汇流通孔65下方接汇流管66，落在固定环61环面上的脱硫液经汇流通孔65和汇流管66流入下一脱硫单元。汇流管66为弯管，汇流管66的下端朝向脱硫塔的中心弯曲，使得脱硫液有效参与脱硫反应而不会由于沿塔壁面流下降低脱硫效率。

带有硫化氢的焦炉煤气由进气管1输入脱硫塔底部，与喷淋下脱硫液进行初步脱硫，在脱硫塔中上升分散进入第一脱硫单元，与第一脱硫单元中填料支架2承载的填料3中及填料3表面分布的脱硫液进行有效的脱硫反应，然后经第一脱硫单元和第二脱硫单元之间集液盘6的分散作用，进入第二脱硫单元，重复脱硫后进入第三脱硫单元，脱硫后的焦炉煤气经捕雾层7除液，由塔顶出气管8排出。

实验例

实验例1

制备复配脱硫液80g。其中铁基离子液体质量为64g，NHD质量16g，用粘度计测量其复配脱硫液的粘度，得到粘度值为81.8mpa·s，再分别向该混合液中加入3g、6g、9g、12g的煤焦油。分别测量其粘度值为102.4mpa·s、131.6mpa·s、158.7mpa·s、195.4mpa·s。由数据得到脱硫液随煤焦油加入量粘度变化曲线如图2所示。由图2可知，脱硫液粘度随煤焦油加入量的增加而逐渐增加。过多的煤焦油影响脱硫液的粘度，不利于脱硫液的输送。所以有必要采用一定的方法将煤焦油从脱硫液中分离开来。

实验例2

取硫磺沉降罐中的硫浆100mL于分液漏斗中，置盛有硫浆的分液漏斗于烘箱中，升温至130-140℃，保温20min后，将下层的脱硫液放出，获得纯度99.5％的硫磺，冷却后取硫磺样品XRD检测，如图4所示。

其中，该脱硫液循环使用较长时间(约6个月)且经过脱硫液净化操作。净化操作的步骤为：

向含煤焦油的脱硫液中加入3倍于脱硫液的水，搅拌30分钟，实现水与脱硫液的充分混溶，搅拌结束后静置分层，脱硫液的水溶液在下层，煤焦油漂浮在上层。

将煤焦油和脱硫液水溶液分离，然后将脱硫液的水溶液进行蒸馏，蒸去水分，得到浓缩液即脱硫液。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。