萬噸焦化廠焦爐煤氣脫硫工段設(shè)計(改良ADA法)樣本

1、中國礦業(yè)大學本科生畢業(yè)設(shè)計姓名：學號：學院：化工學院專業(yè)：化學工程與工業(yè)設(shè)計題目：150萬噸/a焦化廠焦爐煤氣脫硫工段設(shè)計指導教師：職稱：講師2018年6月徐州中國礦業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計任務書學院化工學院專業(yè)年級學生姓名任務下達日期：2018年4月12日畢業(yè)設(shè)計日期：2018年4月12日至2018年6月13日畢業(yè)設(shè)計題目：150萬噸/a焦化廠煤氣脫硫工段生產(chǎn)工藝設(shè)計畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容和要求：1、按照給定焦化廠設(shè)計規(guī)模計算煤氣處理量并根據(jù)焦化設(shè)計規(guī)范的要求，對焦化廠煤氣 脫硫工段進行工藝論證；2、確定脫硫工藝流程，進行物料平衡、熱量衡算，計算和設(shè)計煤氣脫硫塔和再生塔，根 據(jù)計算進行主要設(shè)備的選型，繪制一

2、張非標設(shè)備圖；3、進行脫硫工段的設(shè)備和工藝管道布置，繪制煤氣脫硫工段的工藝流程圖、總平面布置 圖、和設(shè)備與工藝管道平面圖和立面圖；4、根據(jù)煤氣脫硫工段的生產(chǎn)要求，對脫硫工段設(shè)計的非工藝技術(shù)部分提出要求，根據(jù)崗 位設(shè)置與崗位操作編制崗位人員編制；5、進行脫硫工段的投資估算和煤氣脫硫生產(chǎn)成本的技術(shù)經(jīng)濟分析；6、編制設(shè)計說明書。院長簽字：指導教師簽字:1 / 573 / 57中國礦業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計指導教師評閱書指導教師評語 <基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；獨立解決實際問題的能力；研究內(nèi) 容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；取得的主要成果及創(chuàng)新點；工作態(tài)度及工作量；總體 評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等）

3、：成 績： 指導教師簽字：年月日中國礦業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計評閱教師評閱書評閱教師評語 <選題的意義；基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；綜合運用所學知識解 決實際問題的能力；工作量的大小；取得的主要成果及創(chuàng)新點；寫作的規(guī)范程 度；總體評價及建議成績；存在問題；是否同意答辯等 ）：成 績： 評閱教師簽字：年月日5 / 57中國礦業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計答辯及綜合成績答辯情況提出問題回答問題正確基本 正確般性 錯誤有原 則性 錯誤沒有 回答答辯委員會評語及建議成績：與辯委員會主任簽字：口月 日學院領(lǐng)導小組綜合評定成績：院領(lǐng)導小組負責人：口月 日# / 57摘要本設(shè)計參考了徐州偉天化工有限公司的焦爐煤氣凈化工藝，模擬1

4、50wt/a 的焦爐煤氣脫硫工段進行設(shè)計，并在其基礎(chǔ)上將國內(nèi)外一些新的、成熟的工藝進行了對比與引用。脫硫工段設(shè)計采用的是改良A.D.A 法，分為工藝部分和非工藝部分，工藝部分包括煤氣凈化、脫硫液再生及硫膏的回收，凈化裝置采用了脫硫塔，再生部分采用了再生塔以及其他一些輔助設(shè)備，回收硫部分采用了戈爾膜過濾器。非工藝部分包括土建、供氣、供電、采暖與通風、蒸氣與壓縮空氣、儀表及自動化、設(shè)備維修、環(huán)保等。設(shè)計的主要內(nèi)容為煤氣脫硫方法的選擇，工藝流程的選擇及說明，主要設(shè)備的計算、選型與布置，以及為了使生產(chǎn)能夠正常進行所需要的非工藝部分的要求，崗位的編制與定員等，最后還對其進行了經(jīng)濟核算。結(jié)果表明150wt

5、/a 焦爐煤氣脫硫工段是焦化廠的虧損工段。關(guān)鍵詞： 脫硫；煤氣凈化；再生ABSTRACT This design refers the coke gas purification process of Wei Tian Chemical Co., Ltd., XuzhouCity, and design by analoging the 150wt / a coke oven gas desulfurization Section, and compareitwith the reference of domestic and foreign new, mature technology on

6、 the basis that the process.The design of desulfurization section is modified A.D.A Act,which is divided into the process part and process part,and the process section includes gas purification, desulphurization of liquid regeneration and the recovery of sulfur ointment, and purification devices usi

7、ng the desulfurization tower, the regeneration of part uses the regeneration tower, and other auxiliary equipment,the sulfur recovery part uses the Gore membrane filters. The non-process section includes civil engineering, gas, electricity, heating and ventilation, steam and compressed air, instrume

8、ntation and automation, equipment maintenance, and environmental protection. The main method of Designing is the choice of gas desulfurization method, the choice and description of the process, major equipment calculation, selection and arrangement, and nonprocess part of the requirements to make pr

9、oduction normally, the preparation and Capacity of thejob, finally, its economic accounting. The results show that the 150wt / a coke oven gas desulfurization section is the loss section of the coking plant.Keywords: desulfurization。gas purification。regeneration1 緒論 11.1 設(shè)計要求及任務11.2 廠址選擇11.2.1 地理位置1

10、1.2.2 氣象條件21.2.3 動力來源22 生產(chǎn)流程的確定22.1 脫硫的目的和意義22.2 脫硫方法概述32.2.1 干法脫硫32.2.2 濕法脫硫42.3 生產(chǎn)工藝流程的選擇103 改良 A.D.A 脫硫的生產(chǎn)原理及操作制度113.1 改良 A.D.A 法生產(chǎn)原理、原料和產(chǎn)品113.1.1 生產(chǎn)原理113.1.2 原料和產(chǎn)品123.2 工藝流程123.2.1 焦化廠煤氣脫硫工段工藝流程圖123.2.2 流程說明133.3 操作制度和工藝要點133.3.1 操作制度133.3.2 工藝要點134 主要設(shè)備的計算和選型144.1 主要設(shè)計計算144.1.1 原材料的消耗144.1.2 主要

11、設(shè)計參數(shù)144.1.3 物料平衡計算154.2 脫硫塔的計算164.2.1 參數(shù) 164.2.2 計算過程164.2.3 塔頂噴淋裝置174.2.4 液體再分布器184.2.5 填料支撐板的選擇184.2.6 塔底設(shè)計184.2.7 塔頂空間高度194.2.8 全塔高度計算194 3 再生塔的計算194.1.1 再生塔計算要求194.1.2 再生塔計算194.1.3 反應槽的計算204.1.4 事故槽的計算204.1.5 加熱器計算214.1.6 空壓機的計算214.1.7 循環(huán)泵的計算224.1.8 換熱器得阻力損失234.1.9 硫泡沫槽的計算：244.1.10 通風機的選取244.1.1

12、1 戈爾膜選取255 工段布置及總平面布局圖255.1 車間布置255.1.1 車間布置依據(jù)255.1.2 車間平面布置方案265.2 管道布置265.3 其它要求275.4 總平面布置說明276 非工藝部分說明276.1 公用工程276.1.1 供水276.1.2 供電276.1.3 蒸汽與壓縮空氣286.1.4 采暖與通風286.1.5 土建286.1.6 機修286.1.7 環(huán)保296.2 儀表自動化297 工藝設(shè)備317.1 脫硫塔317.2 再生塔317.3 循環(huán)泵317.4 空氣壓縮機328 生產(chǎn)操作和勞動定員328.1 生產(chǎn)操作328.1.1 泵工正常操作328.1.2 泡沫工正

13、常操作328.1.3 戈爾膜工正常操作338.1.4 各崗位人員的共同職責338.2 勞動定員349 經(jīng)濟核算349.1 編制說明349.1.1 材料及設(shè)備349.2 投資概算359.2.1 土建部分359.2.2 設(shè)備部分359.2.3 工具費 369.2.4 設(shè)備施工管理費369.2.5 化驗設(shè)備費369.2.6 工藝管道和閥門379.2.7 儀表費與電氣費389.2.8 設(shè)計費 389.2.9 不可預見費389.3 生產(chǎn)成本分析389.3.1 原料費 389.3.2 動力消耗399.3.3 工資及附加費399.3.4 工段經(jīng)費399.4 核算 39附錄： 401 . 設(shè)備一覽表402 .

14、圖紙說明:40參考文獻: 41專題部分41致謝 479 / 571.1 設(shè)計要求及任務本次的畢業(yè)設(shè)計是我們在校階段最為重要的教案環(huán)節(jié)，是讓我們將所學的理論知識與實際情況相結(jié)合的環(huán)節(jié)。作為非常重要的畢業(yè)設(shè)計，它有以下任務及要求：1. 按照給定焦化廠設(shè)計規(guī)模計算煤氣處理量并根據(jù)焦化設(shè)計規(guī)范的要求，對焦化廠煤氣脫硫工段進行工藝論證；2. 確定脫硫工藝流程，進行物料平衡、熱量衡算，計算和設(shè)計煤氣脫硫塔和再生塔，根據(jù)計算進行主要設(shè)備的選型，繪制一張非標設(shè)備圖；3. 進行脫硫工段的設(shè)備和工藝管道布置，繪制煤氣脫硫工段的工藝流程圖、總平面布置圖、和設(shè)備與工藝管道平面圖和立面圖；4. 根據(jù)煤氣脫硫工段的生產(chǎn)要

15、求，對脫硫工段設(shè)計的非工藝技術(shù)部分提出要求，根據(jù)崗位設(shè)置與崗位操作編制崗位人員編制；5. 進行脫硫工段的投資估算和煤氣脫硫生產(chǎn)成本的技術(shù)經(jīng)濟分析；6. 編制設(shè)計說明書。通過本次設(shè)計，我們可以將我們的認識提高到一個新的高度，對各方面的技能是一次很好的訓練，如我們能更加熟練的查閱和運用各種文獻，對如何認識問題，分析問題，解決問題會有更深的體會，對即將走向工作崗位的我們是一次極好的鍛煉。本次設(shè)計的任務是脫除焦爐煤氣中的硫化氫，同時要使生產(chǎn)出來的煤氣各項指標能滿足要求，達到民用煤氣的標準。煤氣中的硫來源于煤，在煤干餾過程中，煤中大約有30%到40%的硫進入煤氣，剩下的殘存于焦炭。煤氣中的硫分為有機硫和

16、無機硫，其中以硫化氫為主，占90%以上，而煤氣中的硫有90%95%以硫化氫的形式存在，所以脫硫化氫是煤氣脫硫的關(guān)鍵。1.2 廠址選擇1.2.1 地理位置該脫硫工段擬設(shè)在江蘇徐州郊區(qū)，主要由以下幾個方面決定：1、脫硫工段要與焦化廠配套，是與焦化廠的地理位置一致的。2、徐州煤炭資源豐富，號稱“百里煤?！?，是全國十大煤田之一，煤炭儲量36 億噸，資源豐富。3、徐州市的地理區(qū)位優(yōu)越。在我國實行沿海、沿江、沿線開放開發(fā)戰(zhàn)略中，處于中部沿海開放帶和隴蘭隴海蘭新）地帶的交匯處，也是長江三角洲與環(huán)渤海灣兩大經(jīng)濟區(qū)的結(jié)合部，具有東靠西移、南北對接、雙向開放、梯度推進的戰(zhàn)略區(qū)位特征。1986年蘇魯豫皖四省接壤地區(qū)

17、18 個城市成立淮海經(jīng)濟區(qū)，徐州客觀形成了南京以北、濟南以南、連云港以西、鄭州以東這一區(qū)域的中心城市，輻射范圍近20 萬平方公里，人口1.09億。國家國土規(guī)劃綱要將徐州列為近期發(fā)展的特大城市：建設(shè)在新亞歐大陸橋隴海蘭新線城鎮(zhèn)體系規(guī)劃綱要中，把徐州列為新亞歐大陸橋東端第一個中心城市。4、另外徐州市還地處黃淮平原，位于江蘇西北部，北扼齊魯，南屏江淮，東近黃 海，西接中原，素有“五省通衢”、兵家必爭之地和商賈云集中心之稱，是全國重要的 交通樞紐、能源基地、工業(yè)基地、區(qū)域性商貿(mào)都會、隴海蘭新地帶東部和淮海經(jīng)濟區(qū)的 重要中心城市。5、為使這一地區(qū)政治經(jīng)濟平穩(wěn)發(fā)展，人民生活得到保障，必須建立配套的公共生活

18、 設(shè)施，因此在徐州設(shè)置焦化廠是勢在必行的。綜上，焦化廠設(shè)置在徐州地區(qū)，并輔以脫硫工段與之配套，不致環(huán)境污染，影響人 民居住，才更有利于城市健康快速發(fā)展。1.2.2氣象條件表1-1徐州常年氣象氣溫平均氣溫14 °C極端最高氣溫40.1 °C極端最低氣溫-22.6 °C氣壓平均氣壓1.013 X05Pa濕度平局相對濕度71%降水量年降水量869.9 mm年降水92天最大積雪厚度/凍土深度25 cm/24 cm平均風速最大風速及風向16WS最大風向及頻率C14ESE121.2.3動力來源水源地下水電源市供電網(wǎng)氣源廠鍋爐房2生產(chǎn)流程的確定2.1 脫硫的目的和意義焦爐煤氣由

19、焦化企業(yè)煉焦生產(chǎn)時產(chǎn)生。從焦爐集氣管流出的煤氣稱為荒煤氣，其硫 化氫含量與裝爐煤料的含硫量有關(guān)。一般干煤含硫的質(zhì)量分數(shù)為0.5%1.2%,其中有20%45%轉(zhuǎn)到荒煤氣中，煤氣中 95%以上的硫以硫化氫形態(tài)存在，其他為有機硫。硫 化氫在煤氣中的質(zhì)量濃度一般為 3g/標m3干煤氣15 g/標吊干煤氣。焦爐煤氣中的硫化氫 <ES）是非常有害的，是比重為1.539Kg/m3并且有著刺鼻煤氣味的無色劇毒氣體氣體， 在空氣中達到1%的含量就可致人于死地；如果在空氣中積累到一定程度的話可能會造成 酸雨，對設(shè)備和管道有著嚴重的腐蝕，對周邊房屋、農(nóng)作物等都會造成很大的危害，同 時硫化氫本身也會腐蝕回收和輸

20、送設(shè)備；當焦爐煤氣最終用作燃料時，硫化氫及其燃燒 產(chǎn)物二氧化硫均有毒，會嚴重破壞周圍環(huán)境，影響人類健康。若是將它脫離出來加以精致，亦可為化工原料，有著一定的經(jīng)濟效益。另外，煤氣脫硫的要求也是因用途的不同 而不同，如冶煉優(yōu)質(zhì)鋼是，硫化氫允許含量為1-2g/Nm3。供化學合成工業(yè)時，硫化氫允許含量為1-2mg/Nm3,要是用來做民用煤氣，則其含量要求應低于20mg/Nm3。因此，為了環(huán)保、保證回收設(shè)備的正常操作，煤氣脫硫是在必行。焦爐煤氣脫硫有十分重要的意義：一是可以防止設(shè)備的腐蝕，減少設(shè)備維修費用， 降低生產(chǎn)成本，提高回收產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。二是提高焦爐煤氣的品質(zhì)，減少焦爐煤氣 燃燒后產(chǎn)生的污染；

21、煤氣脫硫可以有效降低煤氣燃燒后產(chǎn)生的二氧化硫等有害物質(zhì)，保 護周圍的環(huán)境。三是降低鋼鐵企業(yè)用煤氣中硫化氫的含量可以使鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)鋼 材。四是回收后的硫磺可用于醫(yī)藥、化工等領(lǐng)域，隨著行業(yè)的發(fā)展，需求量會進一步加 大。2.2 脫硫方法概述焦爐煤氣中硫化氫脫除方式有很多，常用的方法主要為干法脫硫和濕法脫硫兩種。 表2-1幾種代表性的脫硫脫氫方法方法名稱脫硫效率/ %脫氫效率/%吸收劑活性劑產(chǎn)品裝置位置濕式吸收法AS循環(huán)洗滌法90-9850-75氨元素硫或硫酸水洗氨前代亞毛克斯法9830氨元素硫氨回收前真空脫酸鹽法90-9885碳酸鈉元素硫或硫酸苯回收后醇胺法90-9890甲乙醇胺苯回收后濕式催

22、化氧化法改良慈釀法9990碳酸鈉慈血二磺酸融熔硫苯回收后茶血法9990氨茶血硫酸硫酸鏤母液氨回收前苦味酸法9990氨苦味酸元素硫或硫酸氨回收前對苯二酚法9990氨對苯二酚元素硫或硫酸氨回收前2.2.1 干法脫硫干法脫硫主要是利用氫氧化鐵與其他制劑合成的脫硫催化劑脫除煤氣中的硫化氫， 經(jīng)過再生的脫硫劑可重新使用。干法脫硫主要用于氣量較小的煤氣脫硫或脫硫精度高的 二次脫硫。干法脫硫是將焦爐煤氣通過含有氫氧化鐵的脫硫劑，使氫氧化鐵與硫化氫反應生成 硫化鐵或硫化亞鐵，當飽和后，使脫硫劑與空氣接觸，在有水分存在時，空氣中的氧將 鐵的硫化物轉(zhuǎn)化成氫氧化物，脫硫劑再生連續(xù)使用。具原理如下：脫硫反應式，當堿性

23、時：2Fe(OH>3+3H2S- Fe2s3+6H2O2Fe(OH>3+H2S- 2Fe(OH>2+S+2H2OFe(OH>2+H 2S- FeS+2H2O再生反應式，當水分足量時：2FeS3+3O2+6H2M 4Fe（OH>3+6S 4FeS+3Q+6H2緘 4Fe（OH> 3+4S干法脫硫的特點是實行的歷史悠久，所以在操作上成熟，運行也非?？煽浚涔に?簡單，凈化程度很高，并且對設(shè)備的要求不是很高。這種方法既可脫除煤氣中的硫化 氫，又可脫除氟化物，并且其脫除效果還不錯。煤氣的干法脫硫裝置常用的多為箱式， 箱式干法脫硫裝置設(shè)備較笨重，占地面積大，更換脫硫劑

24、時勞動強度大。對環(huán)境的污染 也非常嚴重，廢脫硫劑難以再利用。故此在煤氣的脫硫程度要求較高或者煤氣處理量比 較小時倒是適宜采用這種工藝，在焦化廠已很少采用。2.2.2 濕法脫硫濕法脫硫適用于較大煤氣處理量的裝置，在工業(yè)上得到廣泛應用。濕法脫硫按溶液 的吸收與再生性又分為氧化法、化學吸收法和物理吸收法。< 1）氧化法：氧化法是借溶液中載氧體的催化作用，把被吸收的硫化氫氧化成硫， 再用空氣氧化使溶液獲得再生。一般有種堿法、改良 A.D.A.法、蔡釀法、液相氨水催化 法和鐵堿法等。氧化法也需要用堿液作為吸收液。< 2）化學吸收法：是以稀堿液為脫硫劑與硫化氫進行化學反應而形成的化合物，當 富

25、液溫度升高，壓力下降時，該化合物分解放出硫化氫，脫硫劑得到再生。烷基醇胺法 和堿性鹽溶液法即屬這一類。< 3）物理吸收法：常用有機溶劑脫除硫化氫，完全是物理吸收過程。當壓力升高， 吸收硫化氫，減壓時，吸收硫化氫后的吸收劑<富液）解讀硫化氫，溶劑可循環(huán)使用，如環(huán)丁碉法。雖然濕法脫硫的方法很多，但基本上包括吸收與再生兩部分。吸收的目的在于吸收 即將氣體中所含硫化氫盡可能脫除，而使脫硫后的煤氣符合要求。再生的目的則是使吸 收了硫化氫的吸收劑復原，并回收其中的硫。以下為幾種常見的濕法脫硫方法。（一,種堿法與改良種堿法這兩種方法都屬于濕式氧化脫硫法，改良種堿法是種堿法的改進也稱為G-V法&l

26、t;Giammaarco-Vetrocoke ProcesS。兩種方法都以碳酸鉀 <或碳酸鈉）的水溶液中添加白砒 活化劑作為吸收液，但吸收機理卻有著本質(zhì)上的區(qū)別。（1>種堿法的脫硫機理種堿法主要依靠多硫代種酸鹽對硫化氫的吸收作用，主要化學反應如下：吸收反應M4AS2s5O2 + H2s-M 4A S2SsO + H2OM4As2s60 + H2S- M 4As2s7 + H2O再生反應一 1 一M4AS2s7 + 02M 4As2s6。+ S2“1 -八M4AS2S6O +一。2M 4As2s5。2 + S 2上述的吸收反應速度較慢，產(chǎn)物為硫代種酸鹽，在溶液中容易離解成硫氫根離子，

27、 它不易被氧化成硫代硫酸鹽，從而增加了液面上的硫化氫成份，影響了煤氣的脫硫程 度。而當煤氣中含有氟化氫時，還產(chǎn)生硫氟化物的副反應。因此，種堿法已基本淘汰。（2改良種堿法的脫硫機理改良種堿法雖然也是用極毒物質(zhì)白砒為活化劑，但其脫硫效率高、副反應少、硫容 量大、操作范圍廣，至今仍被應用。主要化學反應為：吸收反應：M3ASO3 +3 H2S- M 3AsS3 + 3H2O熟化反應：M3AsS3 + 3M3ASO4 - 3M3AsO3s + M3ASO3酸化反應：M3AsO3S- M 3AsO3 + s氧化反應：-1 -M3AsO3 + 。2一M 3AsO42綜上所述反映可知最終的反應為硫化氫的氧化反

28、應，即濕式氧化脫硫的基本反應,即 3 H2s + 3O2 - 3s + 3H2O 2吸收反應生成的硫代亞種酸鹽具有低的硫化氫分壓，從而可使煤氣的脫硫凈化程度 高。硫代亞種酸鹽經(jīng)熟化反應，緩慢的轉(zhuǎn)化成一硫代種酸鹽和亞種酸鹽，一硫代種酸鹽 的硫化氫分壓更低。熟化反應在氧化塔中進行。在氧化塔中還生成一硫代種酸鹽最終酸 化分解為亞種酸鹽和元素硫，以及亞種酸鹽氧化為種酸鹽的反應。由元素硫制取熔融硫 的過程與A.D.A.法相同。種堿法脫硫從制備新鮮脫硫劑到脫硫劑的吸收、再生，工藝都十分復雜，所耗動力 及所需設(shè)備較多，操作毒性大，危害工人的身體健康，且容易堵塔，在我國已逐漸被改 良A.D.A.法取代。（二

29、改良A.D.A.法改良A.D.A.法又稱改良慈釀二磺酸鈉法）是濕法脫硫中一種較成熟的方法，它是在 A.D.A法的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，具有脫硫效率高 可達99.5%以上）、對硫化氫含量不同 的煤氣適應性較大、溶液無毒性、對操作溫度和壓力的適應范圍較廣、對設(shè)備腐蝕較輕 及所得副產(chǎn)品硫磺的質(zhì)量較好等優(yōu)點。目前在我國已得到廣泛應用。（1 A.D.A.法的脫硫原理該法是由英國西北煤氣局和克里頓苯胺公司聯(lián)合開發(fā)的技術(shù)，稱為慈釀二磺酸鈉法 簡稱A.D.A.法。以碳酸鈉的水溶液為吸收劑，以 A.D.A.為活性添加劑進行脫硫，其脫 硫過程主要發(fā)生以下化學反應：堿液吸收硫化氫：Na2CO3 + H2S- NaHS

30、+ NaHCO3A.D.A.被還原：RC=O + NaH&> RCONa SH其中RC代表慈釀二磺酸鈉，它有幾種異構(gòu)體，其中以2, 6- A.D.A.和2, 7- A.D.A.的OSO3Na2, 6一慈釀二磺酸脫硫性能較佳。目前用以脫硫的即為兩者的混合物。具結(jié)構(gòu)式分別為：2, 7一慈釀二磺酸氧化析硫：2RC OSNa + NaHCO3 + ；O2.RC=O + RC(ONa + Na2CO3+ 2SJ + H2O 還原態(tài)的A.D.A.氧化為氧化態(tài)A.D.A.:2RCONa + 1O2+ NaHCO3- 2RC=O + N&CO3 + H2O H 2上述反應是在脫硫塔中進行

31、的，反應和反應是在循環(huán)槽中進行的，反應是 在再生塔中進行的。第二步反應的反應速度很慢，所需反應時間長，而還原態(tài)A.D.A.與溶解氧之間的反應速度受到吸收液中溶解氧濃度的限制，只是溶液的硫容量很低，需要 大量的溶液進行循環(huán)。為了克服上述 A.D.A.法的缺點，在吸收液中添加了偏鈾酸鈉和灑石酸鉀鈉。改良 后的方法稱為改良A.D.A.法。（2>改良后A.D.A.法脫硫原理改良A.D.A.法改變了化學吸收液中硫氫根離子氧化析硫的機理。由于偏鈾酸鈉中的 鈾離子能夠變價 <銳離子可以由4價正離子變?yōu)?價正離子或反之），當脫硫液中加入偏 鈾酸鈉后，可改變傳遞氧的途徑。改良A.D.A.法的反應過程

32、為：H2s被堿液吸收：Na2CO3 + H2S - NaHS + NaHCQ偏鈾酸鈉與硫氫化鈉反應，生成焦鈾酸鈉并析出元素硫：4NaVO3+ 2 NaHS + H2O - Na2V4O9 + 2S； + 4NaOH焦鈾酸鈉在堿性脫硫液中為A.D.A.v氧化態(tài)）氧化再生成為偏鈾酸鈉：Na2V4。9 + 2A.D.A.（氧化態(tài) > + 2 NaOH + H2O 一4 NaVO3 + 2A.D.A.（還原態(tài) >還原態(tài)的A.D.A.于再生塔內(nèi)，用通入空氣的方法使之氧化再生成氧化態(tài)：2A.D.A.V 還原態(tài)）+ 2 02-2A.D.A.V 氧化態(tài)）+ 2NaOH 堿液再生：NaHCO3+Na

33、O+ Na 2CO3 + H2O這樣，從理論上看，在整個脫硫反應過程中，偏鈾酸鈉、A.D.A.和碳酸鈉都可獲得再生，供脫硫過程中循環(huán)使用。一股由于焦爐煤氣中含有一定量的二氧化碳和少量的氟化氫及氧，所以在脫硫過程中還發(fā)生下列副反應： 煤氣中二氧化碳與堿液反應：Na2CO3 + CO2 + H2M 2NaHCO3 煤氣中的氰化氫和氧參與反應：Na2CO3 + 2HCNK2NaCN+ H 2O + CO2 TNaCN + S-NaCNS2NaHS + 2O2-Na2s2O3+ H2O部分Na2S2O3被氧化為Na2SO4：2Na2s2O3 + O2-2Na2SO4 + 2S；在反應過程中還產(chǎn)生釩-

34、氧 - 硫的黑色絡(luò)合物沉淀。為了防止沉淀生成，在溶液要添加少量的酒石酸鉀鈉，酒石酸鉀鈉能與多數(shù)金屬離子結(jié)合成絡(luò)離子，形成可溶性的絡(luò)合物，從而防止金屬離子從堿性溶液中沉淀出來，以減少釩的消耗。改良 A.D.A. 法脫除硫化氫系統(tǒng)的主要設(shè)備為脫硫塔和再生塔。脫硫塔可采用填料塔<木格填料或聚丙烯特拉雷特填料)或空噴塔。再生塔為鋼板焊制，從中段至塔底裝有3塊篩板，使硫泡沫和空氣均勻分布。其頂部設(shè)有擴大部分，塔壁與擴大圈間形成環(huán)隙。這種再生塔具有效率高、操作穩(wěn)定的優(yōu)點，但設(shè)備高大且空氣鼓風的動力消耗大是其缺點。近年來已開始改用噴射再生槽及立式氧化槽。目前，改良A.D.A. 脫硫工藝又有所改進，如英

35、國霍姆公司推薦的改進A.D.A. 法，其流程包括四個工序：a.脫除硫化氫，用硫化鈉和硫組成的溶液洗滌煤氣，使HCNW為NaCNS然后經(jīng)此溶液送往下一工序處理，脫HCNa率可達95%b. 用改良 A.D.A. 溶液洗滌煤氣，脫硫效率可達99.9%。c. 將硫泡沫制成純度高達99.8%的硫磺。d. 將固定鹽類回收加工，生成含有H2S 的氣體和鈉鹽，前者用于制取硫酸，后者鈉鹽重新利用。( 三 > 栲膠法所謂栲膠是從植物中含有丹寧豐富的皮、果、葉及它們的干等原料中提取的漿狀或粉狀物。丹寧結(jié)構(gòu)復雜，含有大量的羥基( 可作氧化劑>和羰基 (可作絡(luò)合劑>，且資源豐富，價格便宜。栲膠法已被一

36、些工廠采用。其脫硫原理如下：栲膠溶液在堿性條件下通入空氣使丹寧降解，然后按下式進行脫硫和再生。脫硫：用堿液吸收硫化氫Na2CO3+H2S- NaHCO3+ NaHS硫化氫在液相中與偏釩酸鈉反應，生成焦釩酸鈉，并析出硫。2NaHS+ 4NaVO3+H2O Na2V4O9 + 4NaOH + 2S；也有人認為按下式進行；NaHS+ 2NaVO3+ NaHCO3-Na2V2O5 + Na2CO3+ H2O + S J再生氧化態(tài)醌式栲膠將焦釩酸鈉氧化為偏釩酸鈉，而氧化態(tài)的醒式栲膠變成還原態(tài)的酚式栲膠：Na2V4O9+ 2R(OH>O2+ 2NaOH +O2-4NaVO3+2R(OH>3而還

37、原態(tài)酚式榜膠被空氣氧化再生成釀式：2R（OH>3+ O2-2R（OH>O2+2H2O其中R弋表芳基大量的實驗和生產(chǎn)實踐表明，楞膠法具有脫硫效率高，活性比ADAfc,塔壓穩(wěn)定，不堵塔的優(yōu)點，但硫容較低。（四APS法APSS亦稱苦味酸法，該法以煤氣中的氨為堿源，苦味酸作催化劑，具有脫硫效率 高，操作簡便，不污染大氣，脫硫液無毒性，易再生等特點。其脫硫機理如下：硫化氫的吸收：NH3+H2S-NH4HS硫氫化物的氧化：NH4HS +RNO +H2O-NH40H + S + RNHOH苦味酸再生：_1八八RNH0H+ 02-RNO+H2O 2其中RN0代表苦味酸實驗結(jié)果表明，APS法脫硫，能

38、較徹底地消除硫?qū)Υ髿夂退吹奈廴荆瑴p輕對回收設(shè) 備的腐蝕。但廢液處理工藝復雜，腐蝕性強。（五,塔卡哈克斯法塔卡哈克斯法系由日本東京煤氣公司所發(fā)明，脫硫效率可達99%因所使用的吸收劑不同分為氨型塔卡哈克斯法和鈉型塔卡哈克斯法。氨型塔卡哈克斯法所使用的吸收劑為 煤氣本身所含的NH, 鈉型塔卡哈克斯法用的吸收劑是 Na2C0和NH0H,兩種方法分別使 用1.4-蔡釀-2-磺酸俊和1.4-蔡釀-2-磺酸鈉為觸媒。下面主要討論氨型塔卡哈克斯法脫 硫。該法由濕法脫硫 <氨型塔卡哈克斯法）及脫硫廢液處理 <希羅哈克斯HIR0HAXS式氧 化法）兩部分組成，經(jīng)處理后的脫硫液送往硫錢母液系統(tǒng)制取硫錢

39、。（1>氨型塔卡哈克斯法脫硫脫硫原理：該法以煤氣中錢作為堿源，以 1, 4-蔡釀-2-磺酸俊<以符號NQ表示）作 氧化催化劑。氧化催化劑子吸收液中呈離子狀態(tài)存在。其主要反應如下：吸收反應NH3 + H20 NH4OHNH4OH + H2S- NH4HS + H2ONH4OH + HCNKNH 4CN + H2O在吸收塔中，當焦爐煤氣與吸收液接觸時，煤氣中的氨水首先生成氨水，然后，氨 水吸收煤氣中的氟化氫和硫化氫，生成氟化俊和硫氫化錢。氧化反應硫氫化俊在氧化催化劑的作用下析出硫NH4HS+ NQ（氧化態(tài) > + H2O - NH40H + S； + NQ（還原態(tài) >氧化態(tài)

40、NQ的分子式為：7 / 57OSO3NH4還原態(tài)NQ的分子式為:OHSO 3NH4OH11 / 57再生反應在再生塔，向吸收液吹入空氣，催化劑即從還原態(tài)再生為氧化態(tài)。另外硫氫化俊、鼠化俊在蔡釀催化劑的作用下進行如下再生反應：一 1 一 .一 一，NH4SH + O2-NH40H + SJ2NH4CN + S -NH4CNSNH4HS+ 2O2f(NH4>2S2O3NH4HS + 2O2 + NH4OH(NH 4>2SO4 + H2O經(jīng)過再生的吸收液返回吸收塔循環(huán)使用。但是，在循環(huán)過程中，吸收液里逐漸積累 了硫、硫氟酸俊、硫代硫酸俊和硫酸安等物質(zhì)。必須從循環(huán)液中提取一部分吸收液進一

41、步處理。(2>希羅哈克斯<HIROHAX濕式氧化法處理廢液為了保持脫硫吸收液中的各種俊鹽及硫磺不大于一定的濃度，必須從吸收液中提取 一部分進行廢液處理，將硫磺及含硫俊鹽濕式氧化為硫錢。先簡單介紹由日本新日鐵公 司開發(fā)的希羅哈克斯<HIROHAX法。希羅哈克斯處理廢液反應原理：S + 3 O2 + H2OH 2SO42(NH 4>2S2O3 + 2O2 + H2O (NH 4>2SO4 + H2SO4NH4CNS + 2O2 + 2H2O(NH 4>2SO4 + CO2TNH3 + H2SO4f(NH4>2SO4從塔卡哈克斯裝置來的吸收液，在反應塔內(nèi)被氧

42、化生成硫俊和硫酸，硫氟酸俊中的 碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳氣體。反應是在一定壓力、一定溫度下與空氣鼓泡接觸進行，這些反 應都是放熱反應。氨型塔卡哈克斯法的工藝流程特點<TAKAHAX與HIROHAX )a.屬于脫硫效率高的流程之一，脫硫效率高達99%在脫除硫化氫的同時可以脫出鼠化氫，氫化氫的脫除率為85%- 90%b. 該法以煤氣中的氨為堿源，可節(jié)省大量碳酸鈉堿液。并且在整個過程中，氨還可以回收利用。c. 采用濕式氧化處理廢液，使廢液中的硫氫化銨和硫代硫酸銨及元素硫氧化成硫銨和硫酸，其轉(zhuǎn)化分解率高達99.5%100%無二次污染。d. 在濕式氧化過程中，相當于將煤氣中100%的硫化氫轉(zhuǎn)化為硫酸可替代

43、硫銨耗酸量的50%-60%大大降低了硫錢成本。e. 脫硫裝置放置在硫銨飽和器之前，可以消除終冷氣對大氣對水體的污染。f. 該法的缺點，與其他脫硫方法比較具有：A. 耗電量較高，B. 要求吸收液噴淋密度大比一般脫硫方法搭10倍以上）C. 廢液處理裝置帶有高溫、高壓及腐蝕性介質(zhì)。2.3 生產(chǎn)工藝流程的選擇從上面的論述中我們可以看出雖然干法脫硫效果好，不過僅適用于硫化氫含量較低，脫除要求比較高的場合。焦化廠的情況不屬于此類，故一般采用濕法脫硫。濕法脫硫工藝中，改良A.D.A 法是濕法脫硫中一種比較成熟的方法，它是在A.D.A 法的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的。目前，改良A.D.A 法在我國已經(jīng)得到了廣泛的應用，

44、是焦化廠常采用的一種脫硫方法。通過結(jié)合焦化廠自身的實際情況，綜合考慮各方面因素，如技術(shù)的先進性與生產(chǎn)的實用性，工程投資與生產(chǎn)費用，產(chǎn)品方案與市場需求，經(jīng)濟、社會效益等，在認真分析比較后，本設(shè)計即采用改良A.D.A 法脫硫工藝。這種方法有如下一些優(yōu)點：1. 脫硫效率高，可達99%以上。2. 脫硫溶液的硫容量較高，故此進行吸收操作時對溶液中硫化氫的含量限制不是很嚴格。3. 由于偏釩酸鈉和硫氫化鈉的反應很快，溶液的堿度不需要太高，pH 值可取8.5 9.0. 這樣的話就降低硫氫化物形成硫代硫酸鈉的速度。并且整個化學反應在脫硫塔內(nèi)，傳質(zhì)系數(shù)較大，有利于反應。4. 催化劑容易再生，反應比較穩(wěn)定，脫硫效率

45、高，且硫回收效率高，副反應少，運行費用較少。它的不足之處在于：在運行過程中由于釩的存在，會形成一種黑色絡(luò)合物釩氧硫化合物）的沉淀。為了消除所生成的沉淀，一種方法是延長吹空氣的時間，使其復原成為可溶的釩酸鹽；另一種方法是向溶液中添加少量的酒石酸鉀鈉，因為多數(shù)金屬離子能與酒石酸根結(jié)合成絡(luò)離子，形成可溶性絡(luò)合物，可防止金屬離子從堿性溶液中沉淀出來。另外，析出的元素硫容易使脫硫塔的木格堵塞，并且所需的溶液循環(huán)量大。本設(shè)計的再生系統(tǒng)采用再生塔，效率高、操作穩(wěn)定，但是再生塔很高大，還需壓力較高的空氣壓縮機。本設(shè)計硫的回收不采用真空過濾機，這樣可以省電、水和減少維修。現(xiàn)在，工藝的優(yōu)化可以考慮以下幾點：1.

46、流程盡可能成熟成熟的工藝運行可靠，工藝簡單，維護方便，保持較高的效率。如石灰石石膏法，以其優(yōu)越性得到了廣泛的應用。但有些方法如活性炭吸收法，流程復雜，穩(wěn)定性差，活性炭再生困難，成本較大，在選擇時應該慎重。2. 投資節(jié)省，運轉(zhuǎn)費用低，保證較好的經(jīng)濟效益從目前中國的經(jīng)濟情況看，制約脫硫推廣的不是技術(shù)問題，是經(jīng)濟問題。由于高額的投資和運轉(zhuǎn)費用，使許多企業(yè)望而卻步，所以選擇經(jīng)濟效益好的裝備將具有更好的競爭力。3. 可以以廢制廢，實現(xiàn)綜合利用脫硫工藝的運行需要消耗大量的吸收劑，給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟負擔，如果能利用工業(yè)廢物替代常用的脫硫劑，則會降低成本，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的有機統(tǒng)一。如果用電石渣、鋼渣

47、代替石灰石，以及高爐煤氣洗滌水代替堿液脫硫等。4. 充分考慮綜合利用和副產(chǎn)品回收一般脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生的副產(chǎn)品如石膏等，沒有銷售市場，造成副產(chǎn)品的積壓，經(jīng)濟效益較差。因此在選擇脫硫方法時，應該把副產(chǎn)品銷路和再利用作為考慮的一個問題。如磷酸錢肥法PAFPW程，由于副產(chǎn)品可以作為復合肥料，發(fā)展前景看好。本設(shè)計中脫硫液的再生采用再生塔，再生塔雖然高大且還需壓力較高的空氣壓縮機，但效率高，操作穩(wěn)定。5. 計中硫的回收采用戈爾膜本設(shè)計中硫的回收采用戈爾膜，具有以下優(yōu)點：<1 ）運行工況良好；< 2）系統(tǒng)堿耗降低；< 3）實際過程全自動控制< 4）節(jié)能降耗< 5）環(huán)保效益好?？傊?/p>

48、爾膜過濾器好處為結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，應用于過濾處理可大大減輕設(shè)備檢修工作量，改善工人工作環(huán)境，可每年節(jié)約大量中壓蒸汽，脫硫液中懸浮硫含量大大降低，脫硫液變得清澈透明，硫回收率，脫硫效率明顯提高，脫硫液中富鹽增長速度明顯降低，脫硫液使用壽命大大延長。同時戈爾膜過濾器應用在脫硫回收系統(tǒng)，具有自動化程度高、運行成本低、操作簡單的特點.3 改良 A.D.A 脫硫的生產(chǎn)原理及操作制度3.1 改良 A.D.A 法生產(chǎn)原理、原料和產(chǎn)品3.1.1 生產(chǎn)原理焦爐煤氣進入吸收塔，與從塔頂下來的吸收液逆流接觸，煤氣中的硫化氫被脫硫液吸收后，從塔頂排出。由塔底排出的飽和溶液經(jīng)循環(huán)槽用泵送入再生塔，經(jīng)空氣氧化再生并析出

49、元素硫后，又自流到脫硫塔頂部循環(huán)使用。脫硫液是在等比例的 2, 6-慈釀二磺酸<A.D.A）和2, 7-慈釀二磺酸<A.D.A.）的鈉鹽溶液配制而成的。通過將溶液的總堿度控制在0.40.6mol/L之間來維持溶液的pH值在8.59.1之間。pH值若小于8.5會導致反應速度太慢，如太高則會增加副反應，使堿 耗增加，同時還會增快硫的析出而導致堵塔。改良A.D.A.法過程的反應過程如前所述。3.1.2 原料和產(chǎn)品原料：Na2CO3純度 98%慈釀二磺酸純度80%灑石酸鉀鈉純度98%NaVO3純度 >98%產(chǎn)品：熔融硫純度>98%3.2 工藝流程3.2.1焦化廠煤氣脫硫工段工藝

50、流程圖圖A4改良A.D.A法脫磁工藝說程HU粕 HWE“由3T”i HI種低蝴 T稗皿1 7一再生聊 A*呷小Z*lk興和 吁靠"I 1J/空JtM輸12一算空浮原枷 1HH鉆 #一耀ih % 18-翻柵機NT一心揄 18Tm枷I命 2副 H，3.2.1 流程說明1、煤氣系統(tǒng) 洗苯后的焦爐煤氣進入脫硫工段的脫硫塔，從塔頂噴淋脫硫液以吸收硫化氫，脫硫后的煤氣經(jīng)分離，篩出泡沫后，離開進入輸送管道。2、脫硫液系統(tǒng) 本系統(tǒng)很關(guān)鍵，吸收了硫化氫的溶液從塔底排出，經(jīng)脫硫塔液封進入反應槽，從捕沫槽分離出來的溶液經(jīng)捕沫槽進入地下槽，后經(jīng)地下泵進入反應槽，然后溶液經(jīng)循環(huán)泵進入加熱器，加熱后進入再生塔，

51、同時空氣經(jīng)壓縮機進入再生塔底部，溶液在再生塔中再生后經(jīng)液位調(diào)節(jié)器，返回脫硫塔循環(huán)使用。3、硫泡沫系統(tǒng) 大量的硫泡沫是在再生塔中生成的，泡沫被空氣流推至塔頂擴大部分。故而利用液位差進入硫泡沫槽，通過攪拌、加熱、澄清后進入戈爾膜，而溶液進入反應槽，繼續(xù)循環(huán)。3.3 操作制度和工藝要點3.3.1 操作制度煤氣入脫硫塔溫度脫硫塔壓力脫硫塔pHfi加熱器出口溶液溫度30 40 oC< i00mmK 柱8.535脫硫塔溶液溫度高于煤氣溫度 硫泡沫槽內(nèi)溶液溫度 熔硫釜內(nèi)壓力 熔硫釜夾套蒸汽壓力 熔硫釜內(nèi)溫度9.140 oC35 oC6異 80 oC不大于6kg/cm2不小于 4kg/cm2133150

52、 oC41 / 570.4N溶液中硫代硫酸鈉及硫氟酸鈉含量之和< 250g/L總堿度其中 Na 2CO30.1NNaHCO30.3NA.D.A. 25 g/LNaKC4H4O61g/L3.3.2 工藝要點1 . 如果煤氣入塔時溫度較低，則反應速度較慢，反之若是溫度過高，則會增加副反應的速度，經(jīng)過驗證，3040 0c的溫度最為合適。2 . 脫硫液中的pH 值要是小于8.5 則反應速度會變慢，而要是pH 值太高，則會增加副反應的反應速度，并且堿的消耗亦會增多，而使脫硫在塔內(nèi)的析出速度增快，這樣容易導致堵塔，故此pH為8.59.1最為合適。3 .脫硫塔溶液溫度高于煤氣溫度35 °C,

53、這是系統(tǒng)水平衡的需要，尤其是在不提取硫氰酸鈉時更為必要。4 .溶液中的硫代硫酸鈉及硫氟酸鈉含量總和大于250 g/L 時，會導致脫硫反應速度降低，惡化操作，因此需要時時檢測控制它們的含量，即將之提取出來。5 .再生塔硫泡沫的溢流量是通過液位調(diào)節(jié)器和空氣量來調(diào)節(jié)的。6 .開工用的溶液量應可以滿足在生產(chǎn)狀態(tài)下充滿再生塔、反應槽、溶液管線及脫硫 塔滯留的液量，一般以裝滿整個事故槽作為考慮標準。7 .若是工業(yè)級五氧化二鈾及偏鈾酸鹽溶液無法供應，偏鈾酸鈉則可用廢鈾催化劑通 過堿液萃取法制備。4主要設(shè)備的計算和選型4.1主要設(shè)計計算脫硫塔空塔氣速脫硫效率A.D.A溶液硫容量脫硫塔傳質(zhì)系數(shù) 脫硫塔液氣比 脫

54、硫塔溶液噴淋密度 再生塔溶液停留時間 再生塔空氣鼓風強度 再生塔空氣用量反應槽內(nèi)溶液停留時間0.50.215>16 L/>27.525100980.7 m/s>99%0.25 kg H2S/ m3220 kg/( m h atm >3 m m3 /(m2 h) 30 min300 m3/(m2 h) T3 ( m3空氣/kg硫 10 min硫化氫轉(zhuǎn)化為硫代硫酸鈉的轉(zhuǎn)化率3 4%名稱規(guī)格指標kg/kg硫）Na2cO3純度按100%+0.5NaVO3純度按100%+0.0015A.D.A純度按100%+0.003酒后酸鉀鈉純度按100%+0.00064.1.1原材料的消耗表4-1原材料的消耗34.1.2主要設(shè)計參數(shù)脫硫前煤氣含H2s量脫硫后煤氣含H2s量10 g/Nm320 mg/Nm脫硫前煤氣含HCN 量 600 mg/Nm 3脫硫后煤氣含HCN160 m 3 g/Nm脫硫塔煤氣的進口壓力800 mmH2O脫硫塔煤氣的