硫作為煤中的一種組份，當以煤為原料的化工生產中，硫及硫的化合物對生產過程中各種催化劑都有毒害作用；當以煤氣為燃料時，其最終生成的SO 2的排放會造成大氣污染。
在當前的形勢下，為降低成本，許多煤化工企業和冶煉、陶瓷、玻璃等以煤氣為燃料的工業窯爐企業，開始或計劃使用價格相對低廉的高硫煤；部分企業利用粉煤氣化、水煤漿氣化以及富氧連續制氣等先進的煤氣化工藝對原有的制氣設備和工藝進行了更新換代，以適用煙煤、褐煤等更加低廉的煤種，進一步降低生產成本。而濕式氧化法脫硫做為煤氣淨化的傳統工藝，其投資及對設備材質的要求較低，而且能適應各種濃度的無機硫的脫除。在今後相當長的一段時期內，濕式氧化法脫硫還會存在。
隨著越來越多的企業開始劣質煤做原料或燃料，煤氣中的H2S含量有了很大程度的提高，原有脫硫系統逐漸出現了系統出口H2S超標、系統阻力增大、堵塔等問題，使得脫硫系統逐漸成為許多企業長期穩定生產的制約因素。出現上述問題的主要原因是，原有脫硫系統的設計思路和性能參數無法適應高硫化氫含量（H2S含量＞3g/Nm3）的操作環境，設備選型和參數不能滿足實際需要。
下面從工藝和設備兩個方面，對高硫化氫含量濕式氧化法脫硫系統的設計進行簡單探討。
1 工藝系統
濕式氧化法脫硫從其運行壓力來分有常壓脫硫和加壓脫硫。不管濕法脫硫的壓力多高，其工藝流程都非常簡單，但實際反應機理較複雜，主、副反應交叉進行，氧化還原過程受多種因素影響。工藝流程設置是否合理對於溶液組份及脫硫運行、溶液再生等有很大的影響。關係著脫硫系統能否長期穩定連續運行。
脫硫系統的主要任務：吸收、溶液再生、熔硫。所以脫硫系統從工藝的整體設計方面都需要充分考慮要完成這三方面所必須滿足的條件：
（1）進、出粗脫硫系統時煤氣中粉塵、焦油要少，煤氣得到淨化處理。目前較為常用的多為在濕法脫硫系統的進口增加靜電除塵器，將煤氣中的灰塵、焦油類物質進行捕集淨化，減少雜質對脫硫溶液的影響。
（2）在進脫硫塔前增加噴淋塔，便於調節煤氣溫度和進一步洗滌煤氣，特別是夏季氣溫較高時，便於脫硫系統的穩定運行;為了淨化脫硫後的煤氣，減少對後序設備特別是壓縮機的影響，在脫硫塔後增加二次噴淋塔。
（3）為了穩定脫硫液成份，減少副鹽含量，將硫泡沫進行先機械分離後間歇熔硫，儘可能減少對脫硫液進行加熱升溫。
1.1 常壓脫硫
常壓脫硫系統的設計要重視系統阻力的控制。受經濟形勢的影響，越來越多的企業開始選用高硫煤來降低生產成本，這使得煤氣中的硫化氫含量大幅度升高，對脫硫系統的設計提出了更高的要求。
對於較高硫化氫含量的脫硫系統，目前採用傳統填料塔的單塔或是多級流程，會產生很多問題：
（1）受脫硫效率的限制，單塔流程的脫硫精度很難達到要求；
（2）在較高硫化氫環境下操作，填料塔的阻力上升很快，極易發生堵塔；
（3）在多級系統中，兩個或以上填料塔的阻力會使得系統的阻力超出期望值，對整個生產系統的動力消耗產生較大影響；
（4）為減輕堵塔，填料塔的循環量不能太低；為防止發生液泛，填料塔的循環量又不能太高。這就使得單純採用填料塔的脫硫系統很難隨煤氣中硫化氫含量的變化而靈活調整。
根據多年的工程設計和現場操作經驗，建議採用噴淋空塔與填料塔相結合的流程。這種流程可以很好的滿足高硫化氫環境。空塔噴淋技術在常壓（或微負壓）脫硫上運用最具有科學性和實用性。近幾年來，許多工業化的生產實踐也充分證明了這種技術的可能性和可靠性。對於空塔噴淋技術大家並不陌生，很早以前就被運用到脫硫上來，只是由於受到當時技術的局限性（指噴頭的霧化技術以及設計安裝的合理性沒能達到預期的效果），才使這個技術沒有被推廣開來。就常脫工藝的特殊性看，與其它空塔技術（旋流板、噴射塔、湍球塔）相比，噴淋技術是最有發展空間和發展前途的技術。特別在脫高硫上（如焦爐氣、天然氣）更加顯示該技術的優越性。
經過多年的努力，長春東獅公司研製開發適應於脫硫應用的高效霧化噴頭，而且設計了一整套靈活巧妙的噴頭布置形式，大大提高了脫硫效率，這也為傳統的依靠填料為傳質介質的脫硫反應向無填料氣液直接接觸的轉化提供了技術保證，通過我們眾多的工業化生產事例看，空噴技術在常壓脫硫工藝的應用意義十分重大，因為它主要解決了如下諸多問題：
（1）當使用高硫煤制氣時，單獨使用噴淋空塔或與填料塔相結合可從根本上避免或者在最大程度上減少堵塔問題。
（2）解決系統阻力大的問題，反應段接近零阻力。
（3）提高脫硫液的硫容，降低溶液循環量。
（4）解決設備龐大問題。
（5）降低一次性投資（與填料塔相比，同等條件下要減少30-50%）。
（6）有效的降低了氣體輸送設備的動力消耗。
（7）調節靈活，易於操作。
1.2 加壓脫硫
（1）對於加壓脫硫的設計，有的企業為了節省設備投資和運行費用，將加壓脫硫與常壓脫硫共用一套脫硫液再生系統。在運行過程中由於兩個系統的氣體成份、運行壓力不同而相互影響，導致常壓脫硫再生困難，整個系統運行不正常。所以在脫硫系統的設計中，加壓脫硫與常壓脫硫的再生系統應獨立運行。
（2）在加壓條件下，煤氣中的CO 2對脫硫液再生質量和硫泡沫的浮選情況的影響加大。加壓系統的設計中應重視閃蒸效果，特殊情況下可考慮增設富液槽，將脫硫液降至常壓後，再用泵輸送至再生槽。在富液槽中一方面釋放大量的CO 2氣體，另一方面，保證脫硫液在系統中足夠的停留時間，便於形成豐富的硫泡沫層。
2 設備設計
設備設計對系統運行起著至關重要的作用，對濕法脫硫而言，設備結構設計影響著脫硫溶液質量的好壞及硫泡沫的生成，直接關係到系統是否能長期穩定運行。
2.1 脫硫塔
脫硫塔是脫硫系統的主要設備，脫硫塔是氣液接觸吸收氣相中H2S及其它酸性氣體的載體。在脫硫塔中，吸收H2S是一個快速反應，瞬間完成，而再生的反應速度相對較慢。提高脫硫系統的運行效率，穩定運行脫硫系統，一方面要求氣液有充分接觸面積和反應時間，最主要的是提高系統溶液的再生效率。
脫硫塔結構型式較多，目前大多廠家以填料塔主，填料塔以散裝填料為多。散裝填料塔具有結構簡單、氣液流通面積大、阻力小、操作彈性大和運行穩定等特點。
高硫煤的應用以及後工序產品多樣化的調整，企業對脫硫要求越來越嚴格。而填料脫硫塔所帶來的弊病也越來越突出，不僅塔越做越大，循環量越來越高，就連淨化度也越來越不能滿足生產需要（主要是由於塔徑越大，氣液分布越難造成的）。更讓企業頭疼的是，填料塔堵塔的現象越來越嚴重，有的已經嚴重影響了企業的正常生產。因此對於脫硫塔內件及填料的改造已迫在眉睫。在此形式下，人們開始尋找填料塔的替代或改良方案。
2007年，長春東獅公司與長春工業大學、東北師範大學的合作，研究開發了中、高壓原料氣脫硫塔專用氣液分布傳質裝置——QYD型加壓原料氣脫硫塔專用氣液複合傳質裝置，該裝置的應用不僅大大提高了氣體淨化度，擴大了生產能力，而且根本上解決了脫硫塔堵塔的問題。同時也減少了因堵塔造成停車檢修的機率，從而大大延長了企業生產運行周期。
QYD型加壓原料氣脫硫塔專用氣液複合傳質裝置是高效、節能、環保型傳質內件，該裝置是集傳統的諸多塔內件的優點於一身，更加強化氣液傳質過程，它充分利用了脫硫反應機理——H2S和鹼溶液快速的化學反應的原理，採用氣液直接接觸，並依據H2S含量高低設置特殊的氣液接觸裝置、氣泡再布裝置，使氣液之間動態接觸，湍動傳質。這不僅大大增加了氣液接觸面積，使氣體在極短的時間內與液體充分混合接觸，極大的提高了氣體的淨化度，而且以此傳質裝置取代填料，徹底解決了行業脫硫多年來懸而未決的問題——脫硫塔堵塔問題。另外，由於氣液接觸時間大大縮短，使脫硫原料氣中CO2對鹼溶液選擇性吸收H2S的影響將得到極大的改善，溶液中NaHCO3的生成率也將大大降低。從而提高了貧液質量，降低了溶液循環量。該內件結構簡單，安裝簡便，操作彈性大，塔阻力降低，且投資小，見效快。該裝置不僅適應於舊脫硫塔改造，更適用於新塔設計。該技術已申請了國家專利，專利號為：200710055816.4，它是目前加壓原料氣脫硫塔內件中最有推廣價值和使用價值的傳質內件。它的成功應用必將是脫硫塔內件的一次革命。
QYD型脫硫塔複合傳質內件具有以下功能和特點：
（1）如果用於新塔設計，在直徑不變的情況下，塔的高度要比填料塔降低1/3左右。
（2）無論用於新塔設計還是舊塔改造，該裝置投入運行後，脫硫液的硫容要增加一倍左右，這樣溶液的循環量要比填料塔降低30-50%左右。
（3）該裝置在用於新塔設計時，由於塔的高度大幅度降低，因此在選取泵的揚程時也要比原來低10米左右，這樣大大降低了脫硫系統的動力消耗。
（4）由於氣液接觸時間大幅度降低（25S左右，三層裝），這樣脫硫原料氣中CO 2對脫硫液的影響將得到有效的改善，這更加有利於脫硫液對硫化氫的選擇性吸收、溶液的再生、硫泡沫的浮選以及降低NaHCO 3的生成率。
（5）如果用於舊塔改造，該裝置投入運行後，該塔的生產能力將提高10%以上。
（6）如果用於新塔設計，與填料塔相比，可節省50%的一次性投資費用。
2.2 組合吸收裝置
所謂的組合吸收裝置，是指利用脫硫塔入口管道和塔底空間，在不增加或者稍微增加設備高度的情況下，通過設置特殊的高效吸收內件，對高硫化氫含量氣體進行預脫硫，達到降低脫硫塔入口氣體硫化氫含量，減輕脫硫塔負荷，提高脫硫塔出口脫硫精度的目的。
（1）對沖式管道反應器
對沖式管道反應器是長春東獅公司研發的一種高效預脫硫裝置，該反應器安裝在脫硫塔入口管道上，不增加占地面積，具有脫硫效率高、阻力小、能耗低等特點。對沖式管道反應器利用兩相流體對沖霧化機理，脫硫液從吸收器下部向上噴射，形成液柱，氣體從反應器上部向下高速衝擊液柱，脫硫液被高度霧化，與氣體劇烈接觸、充分混合，在極短的時間裡完成硫化氫的吸收過程。在較高硫化氫含量的情況下，對沖式管道反應器可以達到很高的脫硫效率。實驗裝置和工程實例表明，在氣體中硫化氫含量3-10g/Nm3、常壓脫硫的條件下，對沖式管道反應器可以達到30-50%的脫硫效率，脫硫液硫容最高可達到0.3-0.7g/L；而在氣體中硫化氫含量500-2000mg
/Nm3、加壓脫硫的條件下，對沖式管道反應器可以達到40-70%的脫硫效率，脫硫液硫容最高可達到0.2-0.5g/L。
（2）塔內組合吸收器
塔內組合吸收器是長春東獅公司在QYD傳質內件的基礎上開發的一種新型吸收裝置，該裝置安裝在脫硫塔底部，取代了原來的氣體分布器。在不增加脫硫液循環量的前提下，塔內組合吸收器可以達到20%-30%以上的脫硫效率。塔內組合吸收器主要用於加壓脫硫。
2.3 再生槽
再生槽作用是使用噴射器自吸空氣促使脫硫溶液氧化再生，對溶液的氣提釋放CO2及硫泡沫的浮選。上世紀70年代設計的脫硫液再生多以高塔再生為主，其占地小，可節省一台貧液泵。但從操作方面，不利於脫硫液再生情況的觀察、調節。自90年代後期自吸空氣噴射再生槽已普遍使用。再生槽是脫硫系統的核心設備，自吸噴射器是再生槽的心臟，若設計加工和安裝精度達不到技術標準，會出現抽氣不力和倒液現象，影響再生效率的提高。常見再生槽液面不起硫沫或硫沫不起氣泡，浮選溢流差、溶液懸浮硫高。脫硫系統的再生好壞關鍵在於再生槽的結構設計。
為了更有利於硫泡沫的浮選，再生槽一般設置有2塊分布板，分布板的作用是將脫硫液中氣泡進行重新分布，使之彌散成大量的小氣泡在上升過程中分布均勻並且能使欲浮選的硫顆粒附著在氣泡表面，一方面增大氣液接觸面積，另一方面穩定再生槽脫硫液液面，以利硫泡沫的有效浮選聚合分離。下層分布板一般距槽底2米，上層分布板距脫硫液面1～1.5米，分布板上孔徑通常設置為φ15～20mm，孔間距為20mm左右，且多以三角形排列設計。為了減少硫泡沫的沉積，減少單質硫對再生槽本體的腐蝕，噴射器尾管末端距再生槽底部的距離為600～800mm。
再生槽的有效高度即溶液的實際深度應根據噴射器入口脫硫液體壓力而定，若選用的富液泵揚程高、槽徑大，可適當增加再生槽的有效高度。噴射器入口液壓0.35～0.45MPa，再生槽有效深度5.0～5.5m即可。但須注意富液泵的揚程一般比貧液泵的揚程高，按0.6～0.7MPa選擇為宜。另外，進入噴射器的富液通過高位槽（環管）均勻分布，對於多個噴射器的運行更加平穩。再生槽的實際吹風強度亦要大於100m3/（m2·h），生產運行效果較好。
溶液在再生槽中停留的時間，是一項重要設計參數。一般在再生槽中溶液停留時間按10～15min為宜。
對於直徑大於8米的再生槽，為了便於浮選在再生槽表面的硫泡沫儘快溢流，減少硫泡沫的停留時間，除在再生槽周邊設置大於500mm的溢流槽外，中間還應增加額外的硫泡沫溢流槽。
2.4 富液槽
出脫硫塔的富液要有足夠的停留時間，一個是讓富液中HS-進一步氧化，另一方面讓富液中單原子態的硫之間能進一步充分結合，形成S4，S6及更穩定的S8原子團，最後S8原子團聚合成穩定的硫顆粒。這樣，這些細小硫顆粒再到噴射再生槽，吸氧過程中被氧化的機率就大大降低。至於停留時間多少合適，要依據工藝狀況以及硫化氫高低來定。
另外，進行高硫化氫含量濕法脫硫系統設計時，應對其水、硫回收等輔助系統給予足夠重視。這些輔助系統因為不會在短時間內對脫硫操作產生影響，往往會被人們忽略。
（1）水系統：由於脫硫液在系統中不斷循環，與煤氣充分接觸，水中的離子對系統的影響不可忽略。特別是系統的工藝補充水，包括化鹼用的水、脫硫催化劑活化時用水及熔硫系統的沖洗水，應使用軟水，防止硬水中的鈣、鎂離子與硫酸根反應生成沉澱造成系統鹽堵或其它部位堵塞。
在脫硫泵的選型時必須注意，泵填料要選擇無冷卻水的機械密封，否則機械密封的冷卻水漏入脫硫液系統很不容易發現。
（2）硫磺回收系統
過去，人們常習慣於連續熔硫，熔硫廢液簡單處理後重新返回系統，結果造成脫硫液中副鹽升高，部分外排置換;熔硫後廢液簡單處理返回系統後，造成再生槽經常出現虛泡，影響硫泡沫的溢出。隨著環保的重視及成本概念提出，現在多數新上裝置都將硫泡沫處理系統改為先機械過濾再間歇熔硫。硫泡沫先經過濾將硫膏水分含量降至40%以下熔硫，減少熔硫負荷，排出的殘液大大減少。儘可能減少熔硫廢液對脫硫系統的影響。
另外，在硫泡沫處理系統的設計當中應注意，硫泡沫槽在運行中必須有攪拌裝置，否則，正常生產運行過程中可能造成硫泡沫與脫硫液在泡沫槽中分層，導致硫泡沫處理系統不能正常運行。根據硫泡沫及脫硫液的黏度，攪拌裝置通常轉速選擇為15～20轉/分鐘。
總之，高硫化氫含量濕法脫硫系統能否長期穩定運行，系統的設計是前提，其次才是脫硫系統的操作管理。除了選擇合理的工藝路線外，應該充分重視設備的選型。