焦?fàn)t煤氣濕法脫硫工藝設(shè)計

1、概述焦?fàn)t煤氣粗煤氣中硫化物按其化合態(tài)可分為兩類：無機硫化物，主要是硫化氫（代S）,有機硫化物，如二硫化碳（CS2）,硫氧化碳（COS,硫醇（C2H5SH）和曝吩（C4H4S）等。有機硫化物在溫度下進行變換時，幾乎全部轉(zhuǎn)化為硫化氫。所以煤氣中硫化氫所含的硫約占煤氣中硫總量的90%Z上，因此，煤氣脫硫主要是指脫除煤氣中的硫化氫，焦?fàn)t煤氣中含硫化氫815g/m3,此外還含吊氟化氫。硫化氫在常溫下是一種帶刺鼻臭味的無色氣體，其密度為nnl硫化氫及其燃燒產(chǎn)物二氧化硫（SO2）對人體均有毒性，在空氣中含有%勺硫化氫就能致命。煤氣中硫化氫的存在會嚴重腐蝕輸氣管道和設(shè)備，如果將煤氣用做各種化工原料氣，如合成氨

2、原料氣時，往往硫化物會使催化劑中毒，增加液態(tài)溶劑的黏度，影響產(chǎn)品的質(zhì)量等。因此，必須進行煤氣的脫硫。粗焦?fàn)t煤氣脫硫工藝有干法和濕法脫硫兩大類。干法脫硫多用于精脫硫，對無機硫和有機硫都有較高的凈化度。不同的干法脫硫劑，在不同的溫區(qū)工作，由此可劃分低溫（常溫和低于100C）、中溫（100C400C）和高溫（400C）脫硫劑。干法脫硫由于脫硫催化劑硫容小，設(shè)備龐大，一般用于小規(guī)模的煤氣廠脫硫或用于濕法脫硫后的精脫硫。濕法脫硫又分為“濕式氧化法”和“胺法”。濕式氧化法是溶液吸收H2s后,將H2S直接轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，分離后溶液循環(huán)使用。目前我國已經(jīng)建成（包括引進）采用的具有代表性的濕式氧化脫硫工藝主要有T

3、H法、FRCJt、ADAt和HPFW。胺法是將吸收的H2S經(jīng)再生系統(tǒng)釋放出來送到克勞斯裝置，再轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，溶液循環(huán)使用，主要有索爾菲班法、單乙醇胺法、AS法和氨硫聯(lián)合洗滌法。濕法脫硫多用于合成氨原料氣、焦?fàn)t氣、天然氣中大量硫化物的脫除。當(dāng)煤氣量標(biāo)準狀態(tài)下大于3000m3/h時，主要采用濕法脫硫。焦?fàn)t煤氣的現(xiàn)狀煤氣的脫硫方法從總體上來分有兩種：熱煤氣脫硫和冷煤氣脫硫。在我國，熱煤氣脫硫現(xiàn)在仍處于試驗研究階段，還有待于進一步完善，而冷煤氣脫硫是比較成熟的技術(shù)，其脫硫方法也很多。冷煤氣脫硫大體上可分為干法脫硫和濕法脫硫兩種方法，干法脫硫以氧化鐵法和活性炭法應(yīng)用較廣，而濕法脫硫以種堿法、ADA改良A

4、DAW榜膠法頗具代表性。濕法脫硫可以處理含硫量高的煤氣，脫硫劑是便于輸送的液體物料，可以再生，且可以回收有價值的元素硫，從而構(gòu)成一個連續(xù)脫硫循環(huán)系統(tǒng)。現(xiàn)在工藝上應(yīng)用較多的濕法脫硫有氨水催化法、改良慈釀二磺酸法（法）及有機胺法。其中改良慈釀二磺酸法的脫除效率高，應(yīng)用更為廣泛。但此法在操作中易發(fā)生堵塞，而且藥品價格昂貴，近幾年來，在改良的基礎(chǔ)上開發(fā)的榜膠法克服了這兩項缺點。它是以純堿作為吸收劑，以榜膠為載氧體，以NaVO2為氧化劑?；诖耍诮?fàn)t煤氣脫硫工藝的設(shè)計中我采用濕式榜膠法脫硫工藝。榜膠的認識早在1960年日本就有單寧及其鹽類從氣體重脫除H2s并同時回收硫磺的小試驗報道，但一直未在工業(yè)上應(yīng)

5、用。我國廣西化工研究所、百色榜膠廠、廣西林業(yè)科學(xué)研究所等單位合作于1977年8月完成榜膠法脫硫小試驗后直接在都安氮肥廠，柳州化肥廠和上林氮肥廠進行了工業(yè)生產(chǎn)試驗。1978年7月通過自治區(qū)技術(shù)鑒定。根據(jù)鑒定會的建議，由原化工部有關(guān)部門委托北京化工試驗廠補做了中間試驗并于1979年9月通過了中間試驗鑒定。楞膠是由植物的皮，果，莖及葉的萃取液熬制而成的。其主要成分為丹寧，約占66%以榜膠來配制脫硫液效果最佳。楞膠的主要成分為多種水解丹寧，是有許多結(jié)構(gòu)相似的酚類衍生物所組成的多酚基化合物，由于其含有許多活潑的姓基，所以具有很強的吸氧能力，在脫硫過程中起著載氧的作用。堿性榜膠脫硫液是由榜膠，碳酸鈉及偏鈾

6、酸鈉等主要成分構(gòu)成的水溶液。楞膠水溶液在空氣中易被氧化，即丹寧中較活潑的羥基易被空氣中的氧氧化，生成釀態(tài)化合物。特別是當(dāng)溶液的PH值大于9的時候，丹寧的氧化特別顯著。由于榜膠水溶液在較高濃度時成為典型的膠體溶液，并且在較低溫度時容易出現(xiàn)NaVO3及NaHCO3沉淀，因此在配制脫硫液前必須對榜膠水溶液進行熟化預(yù)處理。即將含榜膠2033g/l,NaCO380133g/l的榜膠誰溶液直接通蒸汽與空氣，在80900C的條件下氧化1024h,破壞其膠性。然后加NaVO3及軟水或稀氨水，配制成含榜膠l,NaCOl,NaHCO3g/l,NaVO32l脫硫液，送入脫硫液儲存槽，稀釋后使用。脫硫過程中，酚類物質(zhì)

7、經(jīng)空氣再生氧化成釀態(tài)，因其具有較高電位，故能將低價鈾氧化成高價鈾，進而使吸收在溶液中的硫氫根氧化、析出單質(zhì)硫。同時丹寧能與多種金屬離子（如銳、銘、鋁等）形成水溶性絡(luò)合物；在堿性溶液中丹寧能用與鐵、銅反應(yīng)并在其材料表面形成丹寧酸性薄膜，因而具有防腐蝕作用。由于榜膠水溶液是膠體溶液，在將其配制成脫硫液之前，必須對其進行預(yù)處理，以消除共膠體性和發(fā)泡性，并使其由酚態(tài)結(jié)構(gòu)氧化成釀態(tài)結(jié)構(gòu)，這樣脫硫溶液才具有活性。在榜膠溶液氧化過程中，伴隨著吸光性能的變化。當(dāng)溶液充分氧化后，其消光值則會穩(wěn)定在某一數(shù)值附近，這種溶液就能滿足脫硫要求。通常制備榜膠溶液的預(yù)處理條件列舉在表1中：表1制備榜膠溶液的與處理條件方法項

8、目.用NaCO配制溶液榜膠濃度/(gr1)1030堿度/N氧化溫度/C7090空氣量溶液/、翻出器外消光值穩(wěn)定在將純堿溶液用蒸汽加熱，通入空氣氧化，并維持溫度8090C,恒溫10h以上，讓丹寧物質(zhì)發(fā)生降解反應(yīng)，大分子變小，表面活性物質(zhì)變成非表面活性物質(zhì)，達到預(yù)處理目的。榜膠法脫硫工藝，將堿性榜膠溶液打入溶液循環(huán)槽，自循環(huán)槽出來，經(jīng)過濾加壓后進入系統(tǒng)的裂脫塔，吸收氣體中的HS,由裂脫塔出來的溶液進入裂脫再生塔，再生好的溶液由塔底流到溶液循環(huán)槽，經(jīng)過濾加壓循環(huán)使用。脫硫溶液從循環(huán)槽出來后經(jīng)過濾加壓送到變脫塔，吸收氣體中的HS,由變脫塔出來的溶液進入變脫溶液再生塔，再生好的溶液由變脫再生塔出來，進入

9、變脫溶液循環(huán)槽，再經(jīng)過濾加壓，如此循環(huán)使用。將膠法脫硫的優(yōu)缺點優(yōu)點榜膠法脫硫是目前工業(yè)化生產(chǎn)中應(yīng)用較多的濕式脫硫方法，它本身有許多優(yōu)越之處,但是與此同時，也存在著許多的不足榜膠是聚酚類(丹寧)物質(zhì)，可替代ADA乍為載氧體，價格低廉，楞膠本身還是良好的絡(luò)合劑，不需要添加灑石酸鉀鈉的絡(luò)合劑。此法的吸收效果與ADAf目近，且具有不容易堵塞脫硫塔填料，楞膠資源豐富，價格便宜以及脫硫液活性好，性能穩(wěn)定，腐蝕性小等優(yōu)點。止匕外，脫硫效率大于98%,所析出的硫容易浮選和分離。楞膠法脫硫整個脫硫和再生過程為連續(xù)在線過程，脫硫與再生同時進行，不需要設(shè)置備用脫硫塔。煤氣脫硫凈化程度可以根據(jù)企業(yè)需要，通過調(diào)整溶液配

10、比調(diào)整，適時加以控制，凈化后煤氣中HS含量穩(wěn)定。(1)榜膠資源豐富、價格低廉、無毒性、脫硫溶液成本低，因而操作費用要改良ADA法低。(2)脫硫溶液的活性好、性能穩(wěn)定、腐蝕性小。楞膠本身既是氧化劑，又是鈾的絡(luò)合劑，脫硫溶液的組成比改良ADA&簡單，且脫硫過程沒有硫磺堵塔問題。(3)脫硫效率大于98%,所析出的硫容易浮選和分離。(4)榜膠法脫硫整個脫硫和再生過程為連續(xù)在線過程，脫硫與再生同時進行，不需要設(shè)置備用脫硫塔。(5)煤氣脫硫凈化程度可以根據(jù)企業(yè)需要，通過調(diào)整溶液配比調(diào)整，適時加以控制，凈化后煤氣中HS含量穩(wěn)定。缺點(1)配制脫硫液和往系統(tǒng)中補加時都要經(jīng)過加熱溶化制備過程。(2)設(shè)備

11、較多，工藝操作也較復(fù)雜，設(shè)備投資較大。硫化物對作為原料氣生產(chǎn)工藝過程有何危害(1)對催化劑的危害硫使甲烷化催化劑，高(中)溫變換催化劑，甲醇合成催化劑何氨合成催化劑的主要毒物之一，能使它們的活性和壽命降低；(2)對產(chǎn)品質(zhì)量的危害碳錢生產(chǎn)過程中，當(dāng)變換氣中硫化氫含量高時，在碳化母液中積累增高。使母液粘度增大，碳錢結(jié)晶變油，不僅造成分離困難，同時，由于生成FeS沉淀致使碳錢顏色變黑；(3)在尿素生產(chǎn)過程中，硫化氫進入尿素合成塔時會生成硫月尿，污染尿素產(chǎn)品，降低產(chǎn)品質(zhì)量;(4)對銅洗操作的危害銅氨液吸收硫化氫生成CuS沉淀，這種沉淀物顆粒很細，懸浮在溶液中導(dǎo)致溶液粘度增大，發(fā)泡性增強，銅耗上升，破壞

12、銅洗系統(tǒng)的正常運行；(5)對金屬腐蝕硫化氫能使碳鋼設(shè)備及管線發(fā)生失重腐蝕，應(yīng)力腐蝕，氫脆和氫鼓泡，使設(shè)備及管線壽命減短；(6)對人體的毒害硫化氫是強烈的神經(jīng)毒物，接觸人的呼吸道粘膜后，即分解成NaS,加之本身的酸性對人體的呼吸道粘膜有明顯的刺激作用。硫化氫經(jīng)呼吸系統(tǒng)進入血液中來不及氧化時就會引起會全身中毒反應(yīng)，隨硫化氫濃度的增加會造成呼吸麻痹，窒息以致停止呼吸而死亡。因此，為了提高企業(yè)最終產(chǎn)品質(zhì)量和保持人們優(yōu)良的生存環(huán)境，對粗煤氣進行脫硫是非常必要的。粗煤氣脫硫系統(tǒng)的正常開車操作要點(1)檢查各設(shè)備，管道，閥門，分析取樣及電器，儀表等，必須正常完好。(2)檢查系統(tǒng)內(nèi)所有閥門的開關(guān)位置，應(yīng)符合開

13、車要求；(3)與供水，供電，供氣部門及造氣，壓縮工段聯(lián)系，作好開車準備；(4)將脫硫液成分調(diào)整在工藝指標(biāo)范圍內(nèi)；(5)氨規(guī)程進行系統(tǒng)吹凈，清洗，試漏和置換工作(系統(tǒng)未經(jīng)檢修處于保壓狀況下對的開車，不進行該項工作)；(6)調(diào)凈氣柜出口水封積水；(7)開啟各氣體冷卻塔和清洗塔進水閥，并調(diào)節(jié)好水量及各塔液位；(8)開啟貧液泵進口閥，啟動貧液泵，向脫硫塔打入脫硫液，并調(diào)節(jié)好液位；(9)開啟富液泵進口閥，啟動富液泵，向再生槽送液；(10)根據(jù)脫硫液循環(huán)量和再生液槽液位，調(diào)節(jié)好貧液泵，富液泵的打液量，并控制好貧液槽，富液槽液位計流量；(11)開啟羅茨鼓風(fēng)機，并調(diào)節(jié)好粗煤氣流量；(12)根據(jù)粗煤氣流量大小，

14、調(diào)節(jié)好液氣比。適當(dāng)開啟清洗塔，放空閥，焦?fàn)t煤氣脫硫合格后，與壓縮工段聯(lián)系，并關(guān)閉放空閥，向壓縮機一段送氣；(13)根據(jù)再生槽的硫泡沫形成情況，調(diào)節(jié)液位調(diào)節(jié)器，保持硫泡沫的正常溢流；(14)分析粗煤氣中氧含量合格后，開啟靜電除焦油塔。脫硫后硫化氫含量高的主要原因(1)進入系統(tǒng)的粗煤氣中硫化氫含量過高，或進塔粗煤氣氣量過大；(2)脫硫液循環(huán)量小；(3)脫硫液成分不當(dāng)；(4)脫硫液再生效率低或懸浮硫含量高；(5)進脫硫塔的粗煤氣或貧液溫度高；(6)脫硫塔內(nèi)氣液偏流，影響脫硫效率；脫硫后硫化氫含量高的處理方法(1)聯(lián)系造氣工段更換含硫量低的煤炭，降低進脫硫系統(tǒng)粗煤氣中的硫化氫含量或適當(dāng)減少粗煤氣氣量；

15、(2)適當(dāng)加大脫硫液循環(huán)量；(3)把脫硫液成分調(diào)整掃工藝指標(biāo)要求范圍內(nèi)；(4)檢修噴射再生器或適當(dāng)提高溶液進再生器的壓力，增加自吸空氣量，提高溶液的再生兇案綠；檢修離心機濾網(wǎng)，減少漏泡沫量，增加再生槽硫泡沫的溢流量，減少溶液中懸浮硫含量；(5)加大氣體冷卻器的冷卻水，降低進系統(tǒng)粗煤氣溫度；(6)檢查清理脫硫塔噴頭及填料，確定氣液分布均勻。設(shè)計任務(wù)的依據(jù)工藝參數(shù)：粗煤氣入吸收塔時H2S的含量，C1=10g/m3凈化氣中H2S的含量，C2=g/m3入吸收塔焦?fàn)t煤氣量，G=24000m3/h入冷卻塔焦?fàn)t煤氣溫度，ti=50C出冷卻塔入吸收塔焦?fàn)t煤氣溫度，t2=35C入吸收塔焦?fàn)t煤氣壓力，（表）設(shè)計目

16、標(biāo)：凈化煤氣中HS濃度&g/m32生產(chǎn)流程及方案的確定焦?fàn)t煤氣的凈化主要是要脫除煤氣中的代S,脫硫的方法有兩種：干法脫硫、濕法脫硫。干法脫硫既可以脫除無機硫，又可以脫除有機硫，而且能脫至極精細的程度，但脫硫劑再生較困難，需周期性生產(chǎn)，設(shè)備龐大，不宜用于含硫較高的煤氣，一般與濕法脫硫相配合，作為第二級脫硫使用。濕法脫硫可以處理含硫量高的煤氣，脫硫劑是便于輸送的液體物料，可以再生，且可以回收有價值的元素硫，從而構(gòu)成一個連續(xù)脫硫循環(huán)系統(tǒng)?，F(xiàn)在工藝上應(yīng)用較多的濕法脫硫有氨水催化法、改良慈釀二磺酸法（法）及有機胺法。其中改良慈釀二磺酸法的脫除效率高，應(yīng)用更為廣泛。但此法在操作中易發(fā)生堵塞，而且藥

17、品價格昂貴，近幾年來，在改良的基礎(chǔ)上開發(fā)的榜膠法克服了這兩項缺點。3生產(chǎn)流程說明反應(yīng)機理反應(yīng)機理是脫硫的根本，也是整個脫硫過程中的核心部分。以下是榜膠法脫硫的反應(yīng)機理。堿性水溶液吸收H2SNaCG+HS-NaHS+NaHCO五價銳絡(luò)合物離子氧化HS析出硫磺，五價銳被還原成四價銳2V5+HSTV4+S+H+酶態(tài)楞膠氧化四價銳成五價銳，空氣中的氧氧化酚態(tài)楞膠使其再生，同時生成H2O2TQ（釀態(tài)）+V+2H8THQ（酚態(tài)）+V5+2OH2THQ+O>2TQ+H2H2O2氧化四價銳和HS-HQ+U+fV5+2OHHO+HS-H2O+S+OH當(dāng)被處理氣體中有CO2HCNO2時產(chǎn)生如下副反應(yīng)：NaC

18、CO+H82NaHCONaCO+2HCN>2NaCN+O+CONaCN+SNaCNS2NaCNS+5O>NaSO+CO+SO+N2NaHS+2&Na&Q+HO主要操作條件溶液組分溶液的主要組分是堿度、NaV榜膠。堿度溶液的總堿度與其硫容量成線性關(guān)系，因而提高總堿度是提高硫容量的有效途徑,一般處理低硫原料氣時，采用的溶液總堿度為，而對高硫含量的原料氣則采用的總堿度。PH值再。堿度過高，副反應(yīng)加劇。NaVO3含量NaVO的含量取決于脫硫液的操彳硫容，即與富液中的HS濃度符合化學(xué)計量關(guān)系。應(yīng)添加的理論濃度可與液相中HS的摩爾濃度相當(dāng)，但在配制溶液時往往要過量，控制過量系數(shù)

19、在左右。楞膠濃度作為氧載體，楞膠濃度應(yīng)與溶液中鈾含量存在著化學(xué)反應(yīng)的計量關(guān)系。從絡(luò)合作用考慮，要求榜膠濃度與鈾濃度保持一定的比例，同時還應(yīng)滿足楞膠對碳鋼表面緩蝕作用的含量要求。目前還無法有化學(xué)反應(yīng)方程計算所需的榜膠濃度，根據(jù)實踐經(jīng)驗，比較適宜的榜膠與銳的比例為左右。工業(yè)生產(chǎn)中使用的溶液組成見下表2:表2工業(yè)生產(chǎn)使用的榜膠溶液組成溶液類別總堿度/NNaCO/(g-L-1)榜膠/(gL-1)NaVO/(g-L-1)稀溶液34濃溶液68溫度操作溫度低，再生效果差；溫度過高，副反應(yīng)加劇，生成大量硫代硫酸鈉燈鹽類，常溫范圍內(nèi)，HSCO脫除率及NaS2O生成率與溫度關(guān)系不敏感。再生溫度在45c以下，Na&

20、amp;Q的生成率很低，超過45c時則急劇升高。通常吸收與再生在同一溫度下進行，約為3040CoCO2的影響榜膠脫硫液具有相當(dāng)高的選擇性。在適宜的操作條件下，它能從含99%的CO原料氣中將200mg/m（標(biāo)）的H2s脫除至45mg/n3（標(biāo)）以下。但由于溶液吸收CO后會使溶液的PH值下降，使脫硫效率稍有降低。工藝流程來自煤氣鼓風(fēng)機后的煤氣首先進入預(yù)冷塔，與塔頂噴灑的循環(huán)冷卻液逆向接觸，被冷卻至25C30C；循環(huán)冷卻液從塔下部用泵抽出送至循環(huán)液冷卻器，用低溫水冷卻至23C28c后進入塔頂循環(huán)噴灑。來自冷凝工段的部分剩余氨水進行補充更新循環(huán)液。多余的循環(huán)液返回冷凝工段。預(yù)冷塔后煤氣并聯(lián)進入脫硫塔A

21、、脫硫塔B,與塔頂噴淋下來的脫硫液逆流接觸，以吸收煤氣中的硫化氫(同時吸收煤氣中的氨，以補充脫硫液中的堿源)。脫硫后煤氣進入下道工序進行脫氨脫苯。脫硫基本反應(yīng)如下：H2S+NH4OHNH4HS+H2O2NH4O+H2S>(NH4)2S+2H2ONH4OH+HCNNH4CN+H2ONH4OH+CO2H4HCO3NH4OH+NH4HCO(NH4)2CO3+H2O吸收了H2SHCNB脫硫液從脫硫塔AB下部自流至反應(yīng)槽，然后用脫硫液循環(huán)泵抽送進入再生塔再生。來自空壓機站壓縮空氣與脫硫富液由再生塔下部并流進入再生塔A、B,對脫硫液進行氧化再生，再生后的溶液從塔頂經(jīng)液位調(diào)節(jié)器自流回脫硫塔循環(huán)使用。再

22、生塔內(nèi)的基本反應(yīng)如下：NH4HS+1/2O2NH4OH+S(NH42S+1/2O2+H282NH4OH+S(NH42Sx+1/2O2+H282NH4OH+Sx除上述反應(yīng)外，還進行以下副反應(yīng)：2NH4HS+2O2(NH42S2O3+H2O2(NH42S2O3+O22(NH42SO4+2S從再生塔A、B頂部浮選出的硫泡沫，自流入硫泡沫槽，在此經(jīng)攪拌，沉降分離，排出精液返回反應(yīng)槽，硫泡沫經(jīng)泡沫泵加壓后送壓濾機進行脫水，形成硫膏成品。為了達到脫硫效果及硫泡沫易分離，必須在循環(huán)液中加入催化劑，在生產(chǎn)中由于各種消耗，也需定期補充催化劑。將HPF催化劑及新鮮水加入反應(yīng)槽上部催化劑槽人工攪拌，使催化劑溶解，再

23、均勻滴加到反應(yīng)槽A、B中。一但出現(xiàn)事故或停產(chǎn)時，反應(yīng)槽內(nèi)脫硫液經(jīng)脫硫循環(huán)泵送入事故槽，或直接進入脫硫液放空槽，待檢修完畢或停產(chǎn)開工再打回系統(tǒng)中，嚴禁將脫硫液直接排入下水道。擬設(shè)計榜膠法脫硫及再生反應(yīng)過程如下：(1)吸收：在吸收塔內(nèi)原料氣與脫硫液逆流接觸硫化氫與溶液中堿作用被吸收；(2)析硫：在反應(yīng)槽內(nèi)硫氫根被高價金屬離子氧化生成單質(zhì)硫；(3)再生氧化：在噴射再生槽內(nèi)空氣將酚態(tài)物氧化為釀態(tài)；以上過程按順序連續(xù)進行從而完成氣體脫硫凈化，濕法脫硫和再生工藝流程如下(見圖)：1分離器；2脫硫塔；3水封；4循環(huán)槽；5溶液泵；6液位調(diào)節(jié)器;7再生槽；8硫泡沫槽；9真空過濾機；10熔硫釜；11空氣壓縮機;圖

24、1濕法榜膠脫硫工藝流程簡圖主要設(shè)備介紹填料塔填料塔用于要求高的H2S脫除效率。用作脫硫的填料塔每段填料間設(shè)有人孔，以供檢查用。填料塔結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，制造方便。這種塔體，噴淋裝置，填料再分布器，柵板以及氣，液的進出口等部件組成。而填料是填料塔的核心部作分，填料塔操作性能的好壞與所選的填料有很大的關(guān)系，選擇填料應(yīng)當(dāng)遵循一下原則：單位體積填料的表面積大，氣液相接觸的自由體積大；填料空隙率要大，氣相阻力??；重量輕，機械強度高；耐介質(zhì)腐蝕，經(jīng)久耐用，價格低廉。而填料的類型，尺寸和堆積方式?jīng)Q定于所處理的介質(zhì)的性質(zhì)。氣液流量的大小和允許的壓力降。本次設(shè)計，我選用的是聚丙烯階梯環(huán)（|）50m由25mrtK

25、）的亂堆填料，這種填料塑料的表面較光滑，所以不易被硫堵塞，用這種填料同時有很高的脫硫效率。填料的作用是完成對脫硫液及氣體的再分布，同時為氣液分布提供較大的相界面。脫硫液從塔頂經(jīng)分布器均勻噴淋在填料上，再填料表面形成液膜，并向下流動，與經(jīng)填料空隙上升的氣體接觸，完成對HS的吸收。氧化梢世界上使用最多的是有空氣分布板的垂直槽，圓形多孔板安裝于氧化槽的底部，孔徑一般為2mm空氣壓力必須克服氧化槽內(nèi)溶液的壓頭與分布板的阻力，空氣在氧化器的截面均勻的鼓泡，液體與空氣并流向上流動，硫泡沫在槽頂部的溢流堰分離，分離硫后的清液在氧化槽頂部下面一點引出。這種形式的氧化槽需要鼓風(fēng)機將空氣壓入。中國很多工廠使用一種

26、自吸空氣噴射型的氧化槽，不需要空氣鼓風(fēng)機。液體加壓從噴嘴進入，空氣從文丘里的喉管吸入。氧化槽是一大直徑的圓槽，槽內(nèi)放置多支噴射器。氧化槽目前使用最佳的是雙套筒二級擴大式，脫硫液通過噴射再生管道反應(yīng)，氧化再生后，經(jīng)過尾管流進浮選筒，在浮選筒進一步氧化再生，并起到硫的浮選作用。由于再生槽采用雙套筒，內(nèi)筒的吹風(fēng)強度較大，不僅有利于氧化再生，而且有利于浮選。內(nèi)筒上下各有一塊篩板，板上有正方形排列的篩孔，直徑15mm孔間距20mm開孔率44%內(nèi)筒吹風(fēng)強度大，氣液混合物的重度小，而內(nèi)外筒的環(huán)形區(qū)基本上無空氣泡，因此液體重度大。在內(nèi)筒和環(huán)形空間由于重度不同形成循環(huán)。氧化槽的設(shè)計有如下三個基本參數(shù)要求的空氣流

27、量；氧化器的直徑；有效的液體容積?？諝饬髁空扔诹虻漠a(chǎn)量、反比于液體在氧化器內(nèi)的有效高度，比值可按氧化器內(nèi)每米有效液面高度氧利用率為%來計算。氧化器直徑正比于空氣流量與空氣比重的平方，為了得到良好的硫浮選，空氣流速一般選2530n3/（minm2）截面。液體在氧化器的停留時間正比于液體流量，要求的停留時間與氧化器數(shù)量有關(guān)，當(dāng)用一個氧化器時，停留時間約45min,用兩個氧化器停留時間不超過30min,多級氧化器有較高的氣液傳質(zhì)效率，第一個氧化器出來的液體供給第二個氧化器，硫泡沫從第二個氧化器頂部分離，第一個氧化器的空氣流量大，增大湍流使傳質(zhì)加快。第二個氧化器空氣流量較小，使硫浮選。反應(yīng)梢內(nèi)有隔板

28、以塊。主要作用是增加脫硫液的反應(yīng)時間。貧液泵完成對貧液的升壓與輸送任務(wù)。H=54m,10SH-6A,Q=4683/h。硫泡沫梢硫泡沫槽是一錐形底的鋼制圓筒，槽頂設(shè)有1525轉(zhuǎn)/min的攪拌機一個，以保持槽內(nèi)硫泡沫經(jīng)常呈懸浮狀態(tài)。此槽容積可按存放36h的硫泡沫存量計算。過濾器工業(yè)上常用連續(xù)作業(yè)的鼓形真空過濾機，所需過濾面積可按每1狀過濾面積于1h內(nèi)能濾過干燥硫磺6080kg計算。通常采用的真空過濾機，當(dāng)過濾面積為10m時，其直徑為，長為。中國最近使用戈爾膜過濾器來過濾硫泡沫。該過濾元件是由多振過濾薄膜袋組成，多孔膜的材料是聚四氟乙烯薄膜，可根據(jù)工作負荷的大小調(diào)整過濾薄膜袋的數(shù)量和膜的孔徑，以達到

29、良好的過濾效果，單臺過濾器的膜面積為50m。戈爾薄膜濾料由于表面有一層致密而多孔的薄膜，不需要傳統(tǒng)濾料的初始濾餅層，一開始過濾就是有效過濾，當(dāng)經(jīng)過一段時間后濾餅層積累到一定厚度，同樣也影響過濾流量，這時可以給濾料一個以秒計的反向推動力，將濾料表面全部的濾餅迅速而輕松地從濾料表面推卸下來，稱為反清洗。由于聚四氟乙烯自身的化學(xué)特性，它與任何物質(zhì)均不粘連，因而所有的濾餅均可被清洗下來，濾料又恢復(fù)新濾料的過濾能力，這樣過濾，反清洗，再過濾，再反清洗，一次又一次循環(huán)。這一工藝可在同樣的時間內(nèi)達到傳統(tǒng)過濾器520倍的過濾流量，而用傳統(tǒng)的過濾材料是無法實現(xiàn)這種頻繁的反清洗工藝的。戈爾過濾器是由罐體、管路、花

30、板、濾芯、氣動撓性閥、自動控制系統(tǒng)等組成。戈爾膜過濾器一般安裝在硫泡沫槽后。泡沫液經(jīng)1#閥進入過濾器，空氣經(jīng)3#閥排放后關(guān)閉3#閥，溶液經(jīng)上腔進入貯槽。過濾一段時間后濾餅達到定值時，控制系統(tǒng)進入反沖狀態(tài)，1#、2#、4#閥自動切換，反沖清膜，濾餅脫離袋沉降到錐底部，系統(tǒng)重新進入過濾狀態(tài)。濾餅達到一定量時，開6#閥排硫膏，去熔硫釜熔成硫磺或脫水生成硫膏出售。使用戈爾膜過濾器，可將硫泡沫高度凈化，如進過濾器前懸浮硫含量為8g/L,出膜過濾器清液懸浮硫含量8mg/L,取出的硫是硫膏，水分含量低，縮短了熔硫釜的熔硫時間，并節(jié)省蒸汽。熔硫釜熔硫釜是一個裝有直接蒸汽和間接蒸汽加熱的設(shè)備，具操作壓力通常為。

31、其容積按能充滿70%-75%+算，而放入的硫泡沫含有40%-50%勺水分。對于直徑，有效高度的熔硫釜，每次熔化所需的時間約為34h。脫硫主要設(shè)備都用碳鋼制作，因為其價格低廉，同時在許多的場合其性能可以滿足使用的要求。為了防止設(shè)備被腐蝕，除選擇適當(dāng)?shù)哪透g材料制造設(shè)備外，還可以采用防腐措施對設(shè)備進行防腐。如在吸收塔，再生器的內(nèi)表面可適當(dāng)?shù)耐扛脖Ｗo層?；蛱砑泳徫g劑等。而泵的密封采用機械密封，以減少溶液的漏損。機械密封是一種功耗小，泄漏率低，密封性能可靠，使用壽命長的轉(zhuǎn)軸密封，被廣泛地應(yīng)用于各個技術(shù)領(lǐng)域中。以減少溶液的漏損。機械用適當(dāng)?shù)耐苛贤克榱朔栏?，在吸收塔、再生器的表面可用適當(dāng)?shù)耐苛贤克ⅰ?工

32、藝計算書原始數(shù)據(jù)焦?fàn)t煤氣組分：組分COCOQCHAr體積/%脫硫液組分:組分NaCQNaHCO榜膠NaVQ濃度/g/L設(shè)計工藝參數(shù)焦?fàn)t煤氣中HS初始含量G=10g/m33凈化氣中H2s含重C2=m入吸收塔焦?fàn)t煤氣氣量G0=24000m7h入吸收塔焦?fàn)t煤氣壓力P。=出吸收塔焦?fàn)t煤氣壓力Pi=入冷卻塔焦?fàn)t煤氣溫度，ti=50C出冷卻塔入吸收塔焦?fàn)t煤氣溫度，t2=35C硫容量S=Kg(H2S)/m3熔硫釜的工作周期4h熔硫釜的操作壓力3硫泡沫中硫含量Si=30Kg/m硫膏含量S2=20%煤氣平均等壓比熱容Cp=KJ/kmol硫泡沫槽溶液終溫13=80°C;硫泡沫槽溶液初溫t4=400C;熔

33、硫釜硫膏終溫t5=150c熔硫釜加熱初溫t6=1350c入熔硫釜硫膏初始含水率80%出熔硫釜硫膏含水率50%硫膏密度ps=1500Kg/m3硫泡沫密度pf=1100Kg/m3硫泡沫比熱容,Cf=KJ/(Kg0C);常用熔硫釜全容積為Vr=熔硫釜裝填系數(shù)為70%75%硫膏的比熱容G=KJ/(Kg°C)硫膏的熔融熱G=KJ/Kg熔硫釜周圍空間的散熱系數(shù)入=KJ/(m-h°C)蒸汽的汽化熱ri=KJ/Kg蒸汽的汽化熱r2=KJ/KgHS氣體密度pg=Kg/m3;脫硫液液體密度pl=1050Kg/m3熔硫釜表面積F=m2噴射再生槽溶液流速W=25m/s通常W=1828m/s噴射再生

34、槽噴嘴入口收縮角ai=14°噴射再生槽噴嘴喉管長度L6=3mm噴射再生槽吸氣室收縮角a2=300噴射再生槽管內(nèi)空氣流速取W=m/s;噴射再生槽尾管直徑擴張角取a3=7。尾管中流體速W=1m/s焊接接頭系數(shù)1由于焦?fàn)t煤氣氣量大及HS含量多，因此采用兩個吸收塔并聯(lián)，則:G。=GJ2=24000/2=12000m3/h物料衡算H2s脫除，G1,kg/hG=G0X(10-/1000=12000X()/1000=h溶液循環(huán)量LT,m3/hLt=G1=/=591m3/hS式中S溶液硫容量，kg/m3,S=Kg(H2S)/m3生成Na2s2O3削毛H2s的量G2,Kg/h取NaSO的生成率為脫除量

35、的8%,則：G2=G1X8%=x8%=Kg/h生成量，G3,Kg/hG=G2MNa2s2。3=X158/2X34=Kg/h2MH2s式中MNa2S2O3Na2&Q分子量MH2sH2s分子量理論硫回收量G4,kg/hG=(G-G)M/MH2s=()X32/34=Kg/h式中Ms一硫的分子量理論硫回收率。，4=G4/Gi=x100%=%生成Na2s2O3肖耗純堿的量G5,Kg/hG=G3Mkla2CO：/MNa2s2O3=X106/158=h式中MNa2CO3碳酸鈉的分子量；硫泡沫生成量G。m3/hG=G4/S1=30=h式中S1一硫泡沫中硫含量，止匕處取S=30kg/m3；入熔硫釜硫膏量

36、G7G=G4/S2=Kg/h式中S2-硫膏含量，此處取&=20%回收率Y,%4=CiC2=（）/10X100%=%Ci硫膏的理論產(chǎn)量W理論=32VCl4/34=32義24000X10X34=Kg/h式中W理論一硫化氫的原子量V一焦?fàn)t煤氣氣量，m3（標(biāo)）/hG一脫硫前半水煤氣中硫化氫含量，g/m3（標(biāo)）“一脫硫效率，%32一硫的原子量熱量衡算冷卻塔熱量衡算冷卻塔熱負荷，Q,KJm3/kmol'hQiG0Cptit2WiiiW2i2式中G0一入冷卻塔焦?fàn)t煤氣量，Kmol/（tNH3）;Cp焦?fàn)t煤氣平均等壓比熱容，KJ/（,Cp=KJ/kmol;ti,t2一入、出冷卻塔焦?fàn)t煤氣溫度；

37、W.,W2一入、出冷卻塔焦?fàn)t煤氣溫含水量，Kg/Kmol.查得四0.784Kg/Kmol,W20.784Kg/Kmolii,i2一入，出冷卻塔條件下水蒸氣的始，Kcal/Kg,查表知iijii6i9Kcal/Kg259i.63kJ/Kg,i26i9.6Kcal/Kg2564.83kJ/Kg代入公式計算得Qi=24000XX(50-35)+X()=KJ-m3/kmol'h冷卻水消耗量,Qi1000t1式中ti冷卻水溫升，OC,此處取ti5OCWj10004；=/1000x5=m3/h硫泡沫梢熱量衡算硫泡沫槽熱負荷Q,KJ/hQ=VfPfCf(t3-t4)=X1100XX(80-40)=h

38、式中Vf一硫泡沫體積，吊，V=G;pf硫泡沫密度，Kg/m3,pf=1100Kg/m3;Cf一硫泡沫比熱容，KJ/(KgK),Cf=KJ/(KgK);t3一槽中硫泡沫終溫，t3=80°C;t4一槽中硫泡沫初溫，t4=400G蒸汽消耗量，W(Kg/hW=Q2/r1=Kg/h3式中r1-蒸汽的汽化熱，r1=KJ/Kg熔硫釜熱量衡算熔硫釜熱負荷Q,KJ/釜Q=GGps(t5-t6)+psG+4入F(t5-t6)=XX1500X(135-15)+XX1500X+4XXX(135-15)=KJ/釜式中G一每一釜硫膏量，nV熔硫釜，G=x,G8=m3/釜Vr-常用熔硫釜全容積為熔硫釜裝填系數(shù)為7

39、5%CS一硫膏的比熱容,KJ/(Kg-K),Cs=KJ/(Kg-K)。一硫膏的熔融熱，KJ/Kg,Ch=KJ/Kg入一熔硫釜周圍空間的散熱系數(shù)，KJ/(mh°C),入=KJ/(mh0C)F一熔硫釜表面積，F(xiàn)=m2t5入釜硫膏終溫，°C,t5=135°Ct6釜內(nèi)加熱初溫,°C,t6=15°C一硫膏中含硫量5°%4一熔1釜所需時間(工作周期)，hPs一硫膏密度，Kg/m3,ps=15°°Kg/m3蒸汽消耗量W,Kg/釜W=Q3/r2=/=KJ/釜式中r2蒸汽汽化熱，r2=Kg5主要設(shè)備的工藝計算和設(shè)備選型主要設(shè)備的工藝

40、尺寸填料吸收塔設(shè)計計算塔徑的確定塔徑可以采用泛點速度計算關(guān)聯(lián)圖計算橫坐標(biāo)為：20.5L上:59110501.05Gl-120001.0510500.549.250.03161.56查圖得:2UfgUf=0.2L0.0140.0149.810.927310501141.050.80.21.0m/su0.7Uf0.71.00.7m/sc.412000DiS,2.46mU.3.141.0013600圓整得，D2.8m式中uf-泛點氣速，m/s,L流體質(zhì)量流速，Kg/,L=LtplG-氣體質(zhì)量流速，Kg/,G=G°pga一填料比表面積，m/m3,選用（|）50mrK25mm（聚丙烯階梯環(huán)，a

41、=114m/m3&填料孔隙率，m/m3,£=m3/m3；iil溶液粘度，m-Pas,=mPas；Pg-氣體密度,Kg/m3,pv=Kg/m3；Pl液體密度，Kg/m3,pl=1050Kg/m3;g一重力加速度，m/s2,g=m/s2D吸收塔直徑，m;泛點氣速系數(shù)。填料層高度計算吸收過程傳質(zhì)系數(shù)Kg的計算3Kg=A?式中Kg傳質(zhì)系數(shù)，kg/m2hatm；A經(jīng)驗數(shù)，A=20;u操作氣速，m/s;Ga溶液中NaCO的含量，C=g/L；B吸收過程液氣比，B=Lt/Go=591/12000=則Kg=A?=20XXX=kg/m2hatm吸收過程平均推動力APmAPm=(Pi-Pi*)-(

42、P2-P2*)/In(P1-P1*)/(P2-P2*)式中P1-吸收塔入口氣相H2S分壓，atm；Pi=P0CxMH2S=x10X34x1000=atmB吸收塔出口氣相HS分壓，atm；F2=PiGXMh2s=xx34X1000=atm；F0吸收塔入口壓力，atm,P0=atm；P吸收塔出口壓力，atm,P=atm；P1,P2吸收塔入，出口氣相HS平衡分壓，atm,溶椒中H2S含量很低，可以忽略。P；=P；=0則APm=(P1-P1*)-(P2-P2*)/In(P1-P1*)/(P2-P2*)=()=atm；所需傳質(zhì)面積的計算2Ap=G1/KgAPm=x=m填料層高度的計算HP=Ap/a=XX

43、114=m考慮到計算公式的偏差實際取填料高度為：玨=5m對于階梯環(huán)填料，h815,hmax6m說明：填料高度根據(jù)所需的傳質(zhì)單元理論板數(shù)來推算出。算出的高度太大則分成若干段，每段一般不宜超過6m或按推薦的倍數(shù)來選定，對于拉西環(huán)，每段填料層高度為它徑的3倍，對于鮑爾環(huán)及鞍形填料為510倍，為3液位分布良好，兩段之間液體再分布裝置。壓降的計算采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計算填料層壓降4橫坐標(biāo)為0.5LG5911050=GL120001.051.0510500.549.250.03161.56縱坐標(biāo)為29981.050.20.7890.80.2L105010509.810.004u空塔氣速，m/sg重力

44、加速度，S2填料因子，m1液體密度校正系數(shù)，=水/液l,g液體，氣體的密度，kg/m3L液體粘度，MPasWl,Wg一液體，氣體的質(zhì)量流量，kg/s查圖得P/Z100Pa/m填料層壓降為p1005500pa塔徑與填料尺寸之比：2800/50=56>10所以填料選擇正確。查得：液體的噴淋密度l=22m3/m2-h填料的潤濕率LwLw=1/a=22/114=m3/m2-h>m3/m所以填料選擇合適。式中a一填料的比表面積，m/m3;塔截面積A=x=m2式中A塔截面積，MD塔徑，m;填料個數(shù)N=ad-3=X()-3=6160個/m3式中N單位體積內(nèi)填料的個數(shù)，個/m3;d填料尺寸，m;a

45、一常數(shù)，a="持液量的計算：H=(L/de)=(591/=m3液體/m3填料式中Ht總持液量，m液體/m3填料；L一液相流率，nVm2h；de填料直徑,m；噴射再生梢的計算槽體再生槽直徑D的計算Di=Ga25912.40.785A0.785120圓整：Di=m式中Di一槽體直徑，mA一吹風(fēng)強度，吊/(hm2),A=120m3/(h-m2)G一空氣量，吊/h,G=LtC=2X591Xm3/hCi一噴射器抽吸系數(shù)，nVm2,設(shè)C=m再生槽擴大部分直徑D2的計算D2=+D1=+=6m再生槽高度計算H=lt=2X591X8/XX60=m20.785D1圓整：Hi=m式中H1-再生槽有效高度，

46、m；r-溶液在再生槽內(nèi)的停留時間，min,r取8min；Hr=H1+H2+H3=+=m式中HT-再生槽高度，m；Fb-噴射器出口到槽底距離，mH取mh擴大部分高度，mh?。粐娚淦?1)噴嘴的計算噴嘴個數(shù)，n個n=Lt/Li式中Li-每個噴射器溶液量，m/h,取Li=40m3/h;貝U:n=Lr/Li=1182/40=個/m2圓整：n=30個/m2噴嘴孔徑，d,mdi400.7853600W.0.785=m360025式中Wi-噴射處溶液流速，m/s,W=25m/s溶液入口管直徑，di,m噴嘴入口收縮段長度，Ls,mmL5dLdi2tan120.0720.024142tan20.20m式中ai一

47、噴嘴入口收縮角，ai=14噴嘴喉管長度L6,mL6=3mm噴嘴總長度L7,mL7=L5+L6=+=(2)混合管的計算X,0.7858.50.0242=m混合管直徑dm,mdm=0.785mdi2式中m噴射器形狀系數(shù)，取m=混合管長度L3,mL3=25dm=25X=圓整：L3=m(3)吸氣室的計算空氣入口管直徑da,mmGa11822.4da=-A-=X97.72mmWAn-3.530取108mm4.0mmW7W管內(nèi)空氣流速，m/s,取Wm/s;吸氣室直徑dM,mm3.1da2.3.197.722172.05mm取219mm6.0mmW7吸氣室高度，L1,取L1330mm吸氣室收縮長度L2J17

48、2。570188.98mm2tan_2tan組22式中a2吸氣室收縮角，取a230°尾管直徑的計算e=G-X怦mm式中de尾管直徑，mm；W一尾管中流體速度，m/s,取W1m/s擴張管長度的計算L4dedm118.907037o2tan2tan22407.5mm式中L4a3一輔助設(shè)備的選型擴張管長度,擴張角，取mm；70液體分布裝置采用溢流槽式布液器，具體尺寸如下表:表溢流分布器尺寸塔徑(mm)噴淋槽分配槽液體負荷范圍外徑（mm數(shù)量中心距（mm數(shù)量中心距（mm,3、(m/h)27002900D-258300295023640槽寬140mm高度340mm液體再分布器采用梁型再分布器，具體尺寸如下:表梁型再分布器尺寸塔徑（mm盤外彳仝（mm螺栓圓直徑（mm分塊數(shù)升氣管數(shù)液體負荷范圍（m/h）28002762263525819720填料支承板采用梁型氣體噴射式支承板，具體尺寸如下：表梁型氣體噴射式支承板尺寸塔徑（mm板外徑（mm梁的條數(shù)承載能力（Pa）近似重量（N）200029627235203050支承板采用塑料材料，板厚6mm最大液體負荷200m/m2-h,最大跨度1200mm填料壓板采用床層限制板，限制板外徑比塔徑小30mm用塑料制品。封頭選用橢圓型封頭，具體尺寸如下