水煤氣使用NHD法脫硫初步設(shè)計(jì)

1、水煤氣使用NHD法脫硫初步設(shè)計(jì)目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc264728412 第一章 緒 論 PAGEREF _Toc264728412 h 1 HYPERLINK l _Toc264728413 1.1 煤炭的潔凈利用 PAGEREF _Toc264728413 h 1 HYPERLINK l _Toc264728414 1.2 脫硫簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc264728414 h 1 HYPERLINK l _Toc264728415 1.3 硫及硫化物 PAGEREF _Toc264728415 h 2 HYPERLINK l _Toc26

2、4728416 1.4 硫化物的生成 PAGEREF _Toc264728416 h 2 HYPERLINK l _Toc264728417 1.5 煤氣凈化脫硫的意義和要求 PAGEREF _Toc264728417 h 3 HYPERLINK l _Toc264728418 消除硫化氫對(duì)人體的毒害 PAGEREF _Toc264728418 h 4 HYPERLINK l _Toc264728419 防止含硫化氫的煤氣作燃料時(shí)生成SOX 后嚴(yán)重污染大氣 PAGEREF _Toc264728419 h 4 HYPERLINK l _Toc264728420 PAGEREF _Toc26472

3、8420 h 4 HYPERLINK l _Toc264728421 滿足冶金工業(yè)，化學(xué)工業(yè)對(duì)煤氣的特殊要求 PAGEREF _Toc264728421 h 5 HYPERLINK l _Toc264728422 變廢為寶 PAGEREF _Toc264728422 h 5 HYPERLINK l _Toc264728423 1.6 脫硫方法簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc264728423 h 5 HYPERLINK l _Toc264728424 PAGEREF _Toc264728424 h 5 HYPERLINK l _Toc264728425 PAGEREF _Toc264728425

4、 h 7 HYPERLINK l _Toc264728426 PAGEREF _Toc264728426 h 8 HYPERLINK l _Toc264728427 1.7 本設(shè)計(jì)中脫硫工藝簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc264728427 h 9 HYPERLINK l _Toc264728428 第二章 化工技術(shù)局部 PAGEREF _Toc264728428 h 11 HYPERLINK l _Toc264728429 2.1 各種脫硫方法的論述及選擇 PAGEREF _Toc264728429 h 11 HYPERLINK l _Toc264728430 PAGEREF _Toc2647

5、28430 h 11 HYPERLINK l _Toc264728431 PAGEREF _Toc264728431 h 11 HYPERLINK l _Toc264728432 PAGEREF _Toc264728432 h 19 HYPERLINK l _Toc264728433 2.2 設(shè)備選擇論證 PAGEREF _Toc264728433 h 21 HYPERLINK l _Toc264728434 脫硫塔 PAGEREF _Toc264728434 h 21 HYPERLINK l _Toc264728435 PAGEREF _Toc264728435 h 23 HYPERLINK

6、 l _Toc264728436 PAGEREF _Toc264728436 h 24 HYPERLINK l _Toc264728437 2.3 工段的布置要點(diǎn) PAGEREF _Toc264728437 h 24 HYPERLINK l _Toc264728438 2.4 其它專業(yè)要求 PAGEREF _Toc264728438 h 24 HYPERLINK l _Toc264728439 PAGEREF _Toc264728439 h 24 HYPERLINK l _Toc264728440 PAGEREF _Toc264728440 h 25 HYPERLINK l _Toc26472

7、8441 第三章 工藝計(jì)算局部 PAGEREF _Toc264728441 h 26 HYPERLINK l _Toc264728442 3.1 物料衡算 PAGEREF _Toc264728442 h 26 HYPERLINK l _Toc264728443 脫硫塔 PAGEREF _Toc264728443 h 26 HYPERLINK l _Toc264728444 再生塔 PAGEREF _Toc264728444 h 27 HYPERLINK l _Toc264728445 3.2 工藝尺寸計(jì)算 PAGEREF _Toc264728445 h 28 HYPERLINK l _Toc2

8、64728446 脫硫塔 PAGEREF _Toc264728446 h 28 HYPERLINK l _Toc264728447 再生塔 PAGEREF _Toc264728447 h 30 HYPERLINK l _Toc264728448 閃蒸槽 PAGEREF _Toc264728448 h 31 HYPERLINK l _Toc264728449 換熱器 PAGEREF _Toc264728449 h 31 HYPERLINK l _Toc264728450 泵 PAGEREF _Toc264728450 h 32 HYPERLINK l _Toc264728451 3.3 主要管徑

9、尺寸計(jì)算 PAGEREF _Toc264728451 h 32 HYPERLINK l _Toc264728452 進(jìn)塔煤氣管徑尺寸計(jì)算 PAGEREF _Toc264728452 h 32 HYPERLINK l _Toc264728453 出塔煤氣管徑 PAGEREF _Toc264728453 h 33 HYPERLINK l _Toc264728454 進(jìn)脫硫塔煤氣管徑 PAGEREF _Toc264728454 h 33 HYPERLINK l _Toc264728455 溶液管徑的計(jì)算 PAGEREF _Toc264728455 h 33 HYPERLINK l _Toc26472

10、8456 3.4 熱量衡算 PAGEREF _Toc264728456 h 33 HYPERLINK l _Toc264728457 空氣帶走熱量q1 PAGEREF _Toc264728457 h 33 HYPERLINK l _Toc264728458 粗煤氣帶走熱量q2 PAGEREF _Toc264728458 h 34 HYPERLINK l _Toc264728459 粗氣含水所帶走的熱量q3 PAGEREF _Toc264728459 h 34 HYPERLINK l _Toc264728460 設(shè)備熱損失q4 PAGEREF _Toc264728460 h 34 HYPERLI

11、NK l _Toc264728461 物理吸收熱q5 PAGEREF _Toc264728461 h 34 HYPERLINK l _Toc264728462 第四章 綜合技術(shù)局部 PAGEREF _Toc264728462 h 36 HYPERLINK l _Toc264728463 4.1 廠址方案和建廠條件 PAGEREF _Toc264728463 h 36 HYPERLINK l _Toc264728464 PAGEREF _Toc264728464 h 36 HYPERLINK l _Toc264728465 PAGEREF _Toc264728465 h 37 HYPERLINK

12、 l _Toc264728466 PAGEREF _Toc264728466 h 38 HYPERLINK l _Toc264728467 4.2 環(huán)境保護(hù) PAGEREF _Toc264728467 h 38 HYPERLINK l _Toc264728471 第五章 經(jīng)濟(jì)及利弊分析 PAGEREF _Toc264728471 h 40 HYPERLINK l _Toc264728472 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc264728472 h 41 HYPERLINK l _Toc264728473 致 謝 PAGEREF _Toc264728473 h 42第二章 化工技術(shù)局部 各種脫硫

13、方法的論述及選擇干法脫硫 煤氣的干法脫硫早已得到應(yīng)用，最初用固態(tài)消石灰作為脫硫劑，后改用天然藻鐵礦及用鐵礬土生產(chǎn)氧化鋁時(shí)產(chǎn)生的鐵泥等制備脫硫劑。我國(guó)焦化廠大多采用氧化鐵法。脫硫劑碎藻鐵礦鐵屑+鋸木屑+熟石灰+水 %，使其呈堿性，調(diào)水分3040 %，使用前要置于大氣中充分氧化。脫硫劑含有占風(fēng)干物50 %以上的氧化鐵，其中活性氫氧化鐵含量應(yīng)占70 %以上。在裝入脫硫箱時(shí)，不應(yīng)含有腐殖酸及其鹽，PH值應(yīng)大于7，否那么將引起脫硫劑的氧化，從而降低其硫容量和反響速度，進(jìn)而可能發(fā)生由于硫磺菌的作用是的硫從已形成的硫化物中以硫化氫形態(tài)分解出來(lái)。此外，為使脫硫劑在使用中不固硫的積聚而過(guò)于增大體積和變得密實(shí)，脫

14、硫劑在自然狀態(tài)下應(yīng)是疏松的，濕料堆比重不宜大于 g/L。生產(chǎn)中當(dāng)脫硫劑上含有3040 %質(zhì)量的硫磺時(shí)，即需要更換新的脫硫劑。煤氣中含氧時(shí)，氧將鐵的硫化物轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵和單質(zhì)硫，脫硫和再生可同時(shí)進(jìn)行。生產(chǎn)過(guò)程原理：在堿性環(huán)境下，硫化氫的脫除按下述反響進(jìn)行：Fe2O3H2O+3H2S=Fe2S3H2O+3H2O在有氧存在的條件下，析出硫磺，發(fā)生再生反響：Fe2S3H2O+3/2O2=Fe2O3H2O+3S濕法脫硫一NHD法1NHD法簡(jiǎn)介2聚乙二醇二甲醚是一種物理吸收溶劑，廣泛用于天然氣、燃料氣、合成氣等混合氣體中H2S、CO2、COS、烴、硫醇等組分的吸收，在國(guó)外稱之為Selexol工藝。該工藝是

15、“低能耗大型氨廠的重要組成局部，是國(guó)際公認(rèn)的節(jié)能工藝。國(guó)內(nèi)南化集團(tuán)研究院成功開發(fā)了類似的NHD凈化工藝。NHD溶劑的物化性質(zhì)與Selexol接近，但其組分含量與分子量都不同。該技術(shù)通過(guò)化工部鑒定，并被列入“九五 國(guó)家級(jí)科技成果重點(diǎn)推廣方案。專家認(rèn)為，NHD法用于脫硫具有能耗低、凈化度高、操作穩(wěn)定、設(shè)備及流程比擬簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)， 目前已在河北藁城市化肥總廠、山東都城化肥廠等多家中小化肥廠應(yīng)用，并且取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。該技術(shù)屬國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，具有國(guó)際先進(jìn)水平，特別適用于以煤為原料，酸性氣含量高的氨合成氣、甲醇合成氣和羰基合成氣的凈化，以及天然氣、油田氣、煉廠氣、城市煤氣中酸性氣體的脫除，適合我國(guó)國(guó)情。2N

16、HD脫硫吸收機(jī)理及設(shè)計(jì)思路NHD凈化技術(shù)屬物理吸收過(guò)程。COS、H2S在NHD溶劑中的溶解度能較好地甩亨利定律來(lái)描述。當(dāng)CO2分壓小于1 MPa時(shí)。氣相壓力與液枉濃度的關(guān)系也根本符合亨利定律。因此，H2S和COS在NHD溶劑中的溶解度隨壓力升高，溫度降低而增六，這時(shí)進(jìn)行氣體吸收過(guò)程，降低壓力，升高溫度即可實(shí)現(xiàn)溶劑的再生。根據(jù)以上機(jī)理，NHD脫硫的根本流程為吸收塔閃蒸槽再生塔。在吸收塔高壓(相對(duì))低溫工況下，NHD貧液中溶解氣體的對(duì)應(yīng)平衡分壓小于氣相中此類氣體的分壓，這些氣體就溶于NHD溶液中，完成了吸收過(guò)程。然后NHD富液減壓，進(jìn)入閃蒸槽，閃蒸出所溶(溶解度較小)的有效氣體及局部二氧化碳等，閃

17、蒸氣返回系統(tǒng)，減小有效氣體損失。閃蒸后的溶液，再進(jìn)入再生塔，再生塔底有惰性氣體(通常是空氣)鼓入，減低了氣相CO2分壓，增強(qiáng)了傳質(zhì)推動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)了溶解氣體的解析過(guò)程。在脫硫過(guò)程中，為了防止硫化氫的氧化而析出單質(zhì)硫，以及獲得較高的凈化度，再生常為熱再生。此時(shí)可利用變換氣的熱量，提高溶液溫度，蒸發(fā)出的水蒸氣又可作為氣提介質(zhì)，保證了再生貧液有較高的貧度。3NHD脫硫工藝流程3變換氣進(jìn)入脫硫塔底，與自上而下的NHD貧液逆流接觸 其中的硫化氫、硫氧化碳和一小局部二氧化碳被脫除掉，脫硫氣從塔頂離開系統(tǒng)。NHD富液減壓，進(jìn)入閃蒸槽，閃蒸出所溶氫、氮?dú)夂途植慷趸?。閃蒸氣返回系統(tǒng)，閃蒸液流入再生塔頂部，在塔內(nèi)

18、自上而下地噴淋，塔底溶液由變煮器加熱，產(chǎn)生水蒸氣進(jìn)一步使溶液得到再生，再生后的貧液經(jīng)水冷后，返回脫硫塔頂循環(huán)使用。4NHD脫硫優(yōu)點(diǎn)吸收CO2、H2S、COS等氣體的能力強(qiáng)，溶液循環(huán)量小。根據(jù)廣義酸破理論，在聚乙二醇二甲醚分子結(jié)構(gòu)中，醚基團(tuán)內(nèi)的氧為硬堿性中心，而CH3和CH2CH2基團(tuán)那么為軟酸局部。因此，該溶劑對(duì)硬酸性氣體(如H2S，CO )和軟堿性氣體(如硫醇、CS2和COS)均有較大的溶解能力。表3是NHD與其他物理溶劑溶解能力的相比照擬(以碳丙為基準(zhǔn)100)。 表2-1 溶解能力的相比照擬 碳酸丙烯酯 聚乙二醇二甲醚 N甲基吡咯烷酮 PC NHD NMPCO2 1.00 1.10 H2S

19、 1.00 2.82 COS 1.00 1.24 選擇勝吸收H2S和COS等氣體。以CO2的溶解度為l00，各種氣體在NHD溶劑中的相對(duì)溶解度如表2。從表2-2可見，NHD溶劑對(duì)H2S和COS的選擇吸收性好。表2-2 各種氣體在NHD溶劑中的相對(duì)溶解度 組分 H2 CO CH4 CO2 COS H2S相對(duì)溶解度 1.3 2.8 6.7 100 233 893凈化度高。在一個(gè)吸收塔內(nèi)，NHD溶劑可將H2S脫除到ll 0-6 ，COS也脫除到l1 0-5，CO2脫除到 %以下，而其他有些物理吸收溶劑達(dá)不到這樣高的凈化度。蒸汽壓低。NHD溶劑的蒸汽壓極低，約為碳丙的ll50，因此，揮發(fā)損失很小。在工

20、藝流程上，可不設(shè)溶劑洗滌回收裝置，流程短。無(wú)腐蝕性。NHD溶劑無(wú)腐蝕性。因此，NHD凈化裝置可用碳鋼制作，節(jié)省投資費(fèi)用?；瘜W(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好。NHD溶劑不氧化、不降解、不水解、不熱解。不起泡。溶劑本身不起泡。操作時(shí)，不需添加消泡劑。無(wú)毒性。NHD溶劑無(wú)毒、無(wú)臭、無(wú)味。假設(shè)進(jìn)入大氣，可被周圍環(huán)境中生物分解，對(duì)人和生物無(wú)毒害，也不會(huì)污染環(huán)境。能耗低。NHD溶劑系物理吸收溶劑。再生時(shí)，只需空氣氣提，可節(jié)約大量再生能耗。5與其它方法技術(shù)性能比擬 NHD脫硫與ADA脫硫相比1NHD脫硫?yàn)槲锢砦?，ADA法為化學(xué)吸收；NHD脫硫適應(yīng)于高硫氣的凈化，原設(shè)計(jì)入脫硫塔變換氣中含H2S：7 g/ m，現(xiàn)運(yùn)行一般

21、在10 g/ m12 g/ m，出脫硫塔的脫硫氣含H2S5 mg/ m;而ADA法入半脫塔的半水煤氣含H2S約1 g/ m，氣體經(jīng)半脫、變脫兩級(jí)脫硫后，脫硫氣中H2S含量仍在5 mg/ m左右。NHD溶劑對(duì)金屬無(wú)腐蝕，系統(tǒng)自原始開車至今，通過(guò)對(duì)設(shè)備及管道厚度測(cè)定，未發(fā)現(xiàn)有腐蝕現(xiàn)象，且NHD本身是一種高分子溶劑，具有一定的潤(rùn)滑性，可使運(yùn)轉(zhuǎn)泵的磨損顯著減輕；而ADA法所用溶液的腐蝕性強(qiáng)，尤其對(duì)碳鋼設(shè)備，常引起閥體、泵體、葉輪、管道、設(shè)備的腐蝕，導(dǎo)致穿孔、泄漏，引起停車，造成不平安隱患，既損失了溶液又影響了系統(tǒng)的長(zhǎng)周期運(yùn)行。NHD法所用溶液的再生采用兩級(jí)閃蒸加一級(jí)熱再生，再生度較高為3 mgL6 m

22、gL，再生酸性氣中硫以H2S形式存在，酸性氣中H2S體積分?jǐn)?shù) 25 %送克勞斯硫回收；ADA法采用氧化再生，在整個(gè)吸收及再生過(guò)程中，硫在溶液中都是以單質(zhì)硫存在，單質(zhì)硫在塔體內(nèi)尤其是在填料外表沉積，會(huì)引起阻塞，導(dǎo)致局部設(shè)備壓差增大，常發(fā)生滯液事故，不得不停車清理，一般34個(gè)月需要清理一次，增加了系統(tǒng)停車次數(shù)。NHD法脫碳與改進(jìn)熱鉀堿法改進(jìn)熱鉀堿法復(fù)合(雙活化)的吸收液的組成比擬復(fù)雜，除鉀堿液外，還有氨基乙酸、二乙醇胺、硼酸等，組分配比不易控制，且發(fā)泡性能較強(qiáng)，易引起液泛發(fā)生滯液事故，需定時(shí)添加消泡劑。NHD法吸收劑是由單醚聚臺(tái)而成的有機(jī)高分子化臺(tái)物，通過(guò)對(duì)其溶劑的測(cè)定，其成分組成相對(duì)較穩(wěn)定，幾乎

23、沒有降解反響發(fā)生。其次，熱鉀堿法的吸收液中雖然參加緩蝕劑，但仍對(duì)金屬設(shè)備存在一定程度的腐蝕。改進(jìn)催化熱鉀堿法，脫除過(guò)程采用兩次吸收，其溶液再生采用的是加熱再生；而NHD法采用一次吸收，溶液再生采用兩級(jí)閃蒸加氣提再生不需要外供熱量。NHD脫硫與低溫甲醇洗低溫甲醇洗法屬于物理吸收，在低溫-50 -60 下，溶劑吸收能力大，溶液循環(huán)量小，氣體凈化度高，再生熱耗少，操作費(fèi)用低，能綜合脫除氣體中的H2S、COS、CO2，溶液不起泡、不腐蝕，H2S濃縮簡(jiǎn)單，在原料煤硫含量波動(dòng)較大的情況下，H2S的濃度也可滿足硫回收的要求。上述工藝雖然存在局部設(shè)備和工藝管道需要采用低溫鋼材，需要引進(jìn)歐洲或日本的材料，同時(shí)專

24、利費(fèi)、根底設(shè)計(jì)費(fèi)較高，所以基建投資高，但其最大優(yōu)點(diǎn)是溶劑價(jià)格廉價(jià)，消耗指標(biāo)和能耗均低于其它凈化工藝，在大型合成氨廠中采用。 NHD法是中國(guó)南化公司研究院和天辰化學(xué)工程公司等單位聯(lián)合開發(fā)成功的新技術(shù)，屬于物理吸收凈化技術(shù)，該工藝在常溫條件下操作，溶劑無(wú)毒，飽和蒸汽壓低，溶劑損失小，再生熱耗低，設(shè)備材質(zhì)大局部為碳鋼，取材范圍廣，價(jià)格也廉價(jià)，相對(duì)低溫甲醇洗而言，溶液循環(huán)量大，消耗高，另外，NHD溶劑對(duì)有機(jī)硫的吸收能力較差。該工藝的主要優(yōu)點(diǎn)是投資少，能耗低于除低溫甲醇洗以外的其它凈化方法。對(duì)于20萬(wàn)噸/年的甲醇生產(chǎn)，從工程規(guī)模、工藝先進(jìn)性、降低能耗等方面考慮，酸性氣脫除采用NHD工藝較好。NHD脫硫脫

25、碳是八十年代后期開發(fā)的新凈化工藝，該工藝在常溫下操作-524 ，尤其是在 MPa壓力下，對(duì)H2S、CO2選擇吸收能力較強(qiáng)，適用于對(duì)H2S、CO2含量高的變換氣凈化，溶液揮發(fā)性小，無(wú)毒、無(wú)腐蝕，該工藝具有能耗低、消耗低、本錢低的優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在許多中小型化肥廠中得到成功的應(yīng)用。1脫硫劑組成碳酸鈉 純度 98 % 蒽醌二磺酸 純度 80 %五氧化二釩 純度 70 % 酒石酸鉀鈉 純度 95 %工藝流程半水煤氣經(jīng)煤氣鼓風(fēng)機(jī)加壓后，從脫硫塔下部進(jìn)入，與塔上部噴淋下來(lái)的溶液逆流接觸，半水煤氣中硫化氫被脫硫液吸收后從塔頂引出，經(jīng)氣液別離器出夾帶的液滴之后出工段送入工序。吸收了硫化氫的富液從塔底排出，進(jìn)入反響

26、槽，在氧化槽內(nèi)與槽底進(jìn)入的壓縮空氣接觸氧化再生。再生后的溶液從氧化槽一側(cè)引出到溶液循環(huán)槽，與新配補(bǔ)充液再此混合為脫硫劑，經(jīng)循環(huán)泵送入脫硫塔繼續(xù)循環(huán)使用。氣液別離器別離出的少量液體間斷性地進(jìn)入溶液反響槽。再生過(guò)程生成的硫泡沫浮于氧化槽頂部擴(kuò)大局部，利用位差溢流至硫泡沫中間槽，利用空氣壓送至硫泡沫槽，在硫泡沫槽內(nèi)通蒸汽間接加熱攪拌，使溫度到達(dá)80時(shí)沉淀，稀溶液排入溶液回收槽，硫膏送入熔硫釜，在140熔融成液態(tài)硫磺，放入冷卻池冷卻，清夜送至溶液回收槽，然后補(bǔ)入系統(tǒng)。生產(chǎn)原理脫硫過(guò)程主要反響如下：a.PH值為的稀堿液吸收半水煤氣中的硫化氫。b.在堿溶液中硫化氫鈉與偏釩酸鈉反響生成復(fù)原性焦釩酸鈉并析出元

27、素硫。c.復(fù)原性焦釩酸鈉被氧化態(tài)的氧化成偏釩酸鈉。d.復(fù)原態(tài)的被空氣氧化再生。反響過(guò)程中還伴隨有如下副反響：a.碳酸氫鈉與氫氧化鈉反響生成碳酸鈉。b.半水煤氣中含有的二氧化碳與堿液反響。c.煤氣中含有的HCN、O2與堿液反響。為防止反響過(guò)程中形成釩氧硫化合物的黑色沉淀，于溶液中添加少量的酒石酸鉀鈉，以減少釩的消耗。改進(jìn)法優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： a.改進(jìn)法技術(shù)成熟，過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化程度高，溶液性能穩(wěn)定。b.對(duì)被處理的氣體中H2S含量適應(yīng)性極廣，從 g/m至50 g/m，脫硫后的氣體中H2S含量都能保證在1PPm左右。c.操作壓力、操作溫度的適應(yīng)范圍廣，060，壓力最高達(dá) MPa。d.溶液對(duì)人和生物無(wú)毒害作用，對(duì)

28、碳鋼無(wú)腐蝕作用。e.硫磺回收率高，回收的硫磺純度高。f. 溶液硫容量高，一般可達(dá) kg/ m。缺點(diǎn)：a.懸浮的硫顆?；厥绽щy ,易造成過(guò)濾器堵塞; b.副產(chǎn)物使化學(xué)藥品耗量增大; c.脫有機(jī)硫和 HCN的效率較低; d.有害廢液處理困難,可能造成二次污染。2萘醌法Takahax塔卡哈克斯法此法為一種高效濕式氧化脫硫法，在許多國(guó)家和我國(guó)個(gè)別焦化廠已得到采用。本法是由濕法脫硫萘醌法及脫硫廢液處理兩局部組成，經(jīng)過(guò)處理后的脫硫液送往硫銨母液系統(tǒng)以智取硫銨。生產(chǎn)原理本法使用的脫硫液為含1,4萘醌2磺酸銨作為催化劑以符號(hào)NQ表示的堿性溶液，堿源為煤氣中的氨。由于要利用煤氣中的氨，所以有鼓風(fēng)機(jī)送來(lái)的煤氣經(jīng)由

29、捕焦油器捕除焦油霧后，即進(jìn)入本裝置中的吸收塔。吸收塔中，粗煤氣與吸收液接觸后，煤氣中的氨首先溶解生成氨水。然后氨水吸收粗煤氣中的硫化氫生成硫氫化銨，又在NQ作用下析出硫。 將含有硫氫化銨的吸收液送入再生塔底部，同時(shí)吹入大量空氣，在催化劑的作用下氧化再生。此時(shí)硫化銨與氧氣在NQ作用下生成氫氧化銨并析出硫。NQ也進(jìn)行再生反響，從復(fù)原態(tài)再生為氧化態(tài)。再生時(shí)，還發(fā)生生成硫代硫酸銨的副反響。工藝要點(diǎn)此法的脫硫效率除與設(shè)備構(gòu)造，吸收液的循環(huán)量，吸收塔內(nèi)煤氣的停留時(shí)間等有關(guān)外，主要與煤氣中的氨含量有很大關(guān)系。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際資料，入塔煤氣中NH3/H2O 質(zhì)量比時(shí)脫硫效率有下降趨勢(shì)，為使脫硫效率保持在90 %以

30、上，此比值需要保持在以上。再生反響速度同催化劑濃度的平方根值及再生氣體中氧的濃度成正比關(guān)系。假設(shè)采用填料再生塔提高空氣和吸收液的接觸程度，將有助于再生反響速度的提高。再生后的吸收液返回吸收塔的循環(huán)使用，在循環(huán)過(guò)程中吸收液里逐漸積累了上述反響生成的硫磺、硫氰化銨、硫代硫酸銨和硫酸銨等物質(zhì)。為使這些化合物在吸收液中的濃度保持一定，就需要提取局部吸收液提取量為 m/1萬(wàn)m煤氣，作為脫硫廢液送往廢液處理裝置予以處理。優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：脫硫效率高，一般可達(dá)99 %以上，催化劑來(lái)源充足，制備方便，與法比擬反響停留時(shí)間短，可用燃燒法制取硫酸或硫銨。缺點(diǎn)：回收硫需要壓濾法，必須不斷地從循環(huán)吸收液中抽出溶液加以處理，

31、并補(bǔ)充新鮮堿液，才能保持吸收液的吸收能力。3砷堿法與改進(jìn)砷堿法GV法兩者都屬于氧化脫硫法，以碳酸鉀碳酸鈉的水溶液中添加白砒活化劑作為吸收劑，但它們的吸收機(jī)理卻有著本質(zhì)區(qū)別。砷堿法脫硫機(jī)理主要依靠多硫代砷酸鹽對(duì)硫化氫的吸收作用，主要反響為:吸收反響：M4As2S5O2+H2S=M4As2S6O+H2OM4As2S6O+H2S=M4As2S7+H2O 再生反響： M4As2S7+1/2O2=M4As2S6O+S M4As2S6O+1/2O2=M4As2S5O2+S上述吸收反響速度慢，產(chǎn)物為硫代砷酸鹽，在溶液中容易離解成硫氰根離子，它不易被氧化成硫代硫酸鹽，又增加了頁(yè)面上的硫化氫分壓，從而影響了煤氣

32、的脫硫程度。當(dāng)煤氣中含有HCN時(shí)，更會(huì)產(chǎn)生生成硫氰化物的副反響，為此，砷堿法已被淘汰。改進(jìn)砷堿法脫硫機(jī)理：吸收反響：M3AsO3+3H2S=M3AsS3+3H2O熟化反響：M3AsS3+3M3AsO4=3M3AsO3S+M3AsO3酸化反響： 3M3AsO3S=3M3AsO3+S氧化反響： M3AsO3+1/2O2=M3AsO4吸收反響生成的硫代亞砷酸鹽具有低的硫化氫蒸汽分壓，從而可以使煤氣的脫硫凈化度提高。所生成的硫代砷酸鹽經(jīng)熟化反響，緩慢地轉(zhuǎn)化成硫代砷酸鹽和亞砷酸鹽，硫代砷酸鹽的形成具有更低的硫化氫蒸汽分壓。熟化反響在氧化塔中進(jìn)行，在氧化塔中，硫代砷酸鹽分解成亞砷酸鹽和元素硫，亞砷酸鹽氧化

33、成砷酸鹽，又重新建立原來(lái)的溶液組分的平衡。元素硫以泡沫形式浮于塔上部，溢流至硫泡沫槽，與法相同可制取熔融硫。改進(jìn)砷堿法雖然也用極毒的物質(zhì)白砒作活化劑，影響了勞動(dòng)條件和環(huán)境保護(hù)，但它具有脫硫凈化度高出口煤氣中硫化氫可達(dá)1ppm以下，副反響少，溶液硫容量高，操作范圍廣溫度38150，壓力170105Pa，至今仍有使用。4氨水法和氨水液相催化法氨水法目前，我國(guó)小化肥廠廣泛采用氨水脫硫法。由于硫化氫是酸性氣體，可用堿性的氨水來(lái)吸收，產(chǎn)生中和反響。首先是氣體中的硫化氫溶解于氨水，然后溶解的硫化氫與氫氧化銨起中和反響。因此氨水法是一化學(xué)吸收過(guò)程。反響式：H2S氣相=H2S液相H2S液相+NH4OH=NH4

34、HS+H2O當(dāng)氨水吸收一定量的硫化氫后必須進(jìn)行再生，使硫化氫氣體解析出來(lái)。解析后的氫氧化銨液經(jīng)補(bǔ)充新鮮氨水后，繼續(xù)用于吸收，再生時(shí)產(chǎn)生的硫化氫必須進(jìn)行二次加工，以免引起環(huán)境污染。氨水液相催化法：此法是在吸收液中參加對(duì)苯二酚，從而使硫化氫氧化成元素硫，可以回收硫磺，從而克服了氨水中和法的缺點(diǎn)。優(yōu)缺點(diǎn)：氨水中和法脫硫率為7090 %，而氨水液相催化法為9599 %。雖后者脫硫率高，但仍具有一定局限性，主要是對(duì)煤氣中的CO2含量有比擬嚴(yán)格的限制，通常該法適用于CO2含量不高于10 %的情況，如水煤氣脫硫。5低溫甲醇法該法是以甲醇作為吸收劑，在低溫高壓條件下進(jìn)行物理吸收。在低溫下，粗煤氣中的輕質(zhì)油蒸汽

35、和一局部水汽首先溶解在甲醇中，其次是硫化氫、有機(jī)硫化合物和一局部二氧化碳，再次是二氧化碳的最終脫除。所以一般采用三段洗滌，即預(yù)洗、主洗和精洗。酸性氣體在甲醇中的溶解度隨溫度的降低和壓力的增加而升高。溫度從-30降到-60以下時(shí)，溶解度急劇增加，而與壓力幾乎成直線的正比關(guān)系，硫化氫在甲醇中的溶解度比二氧化碳還要大，吸收的速度快，因此可采用分段吸收和再生的方法來(lái)得到高濃度的硫化氫和二氧化碳。該法優(yōu)點(diǎn)很多，它將煤氣凈化的幾個(gè)工序都集中在一起，從而大大簡(jiǎn)化了工藝流程。可同時(shí)脫除煤氣中的輕質(zhì)油、HCN、NO、H2S、COS、CO2等。在低溫條件下甲醇黏度不大，甲醇的噴淋和流動(dòng)都很好。甲醇的吸收能力大，從

36、而可減少吸收劑用量，降低再生時(shí)的耗熱量，節(jié)省操作費(fèi)用。該法凈化程度很高。當(dāng)處理由煤氣化的含有1 % H2S和COS、35 % CO2的煤氣時(shí)，可得到H2S和COS小于 ppm，CO2小于1 ppm的凈化氣。但該法也存在一些缺點(diǎn)：甲醇有毒，對(duì)設(shè)備、管道、閥門等的密封性要求較嚴(yán)；由于在-30 至-60 的低溫下操作，需用耐低溫的鋼材；甲醇極易揮發(fā)，故溶劑蒸發(fā)損失量較大；脫硫過(guò)程中解析出來(lái)的硫化氫需要專門裝置，進(jìn)行回收以生產(chǎn)硫磺。6聚乙二醇二甲醚法聚乙二醇二甲醚法是采用聚乙二醇二甲醚作為溶劑，用物理吸收的方法從煤氣中脫除H2S、CO2及其他酸性組分，這種溶劑對(duì)硫及其化合物，包括H2S、COS、硫醇及

37、CO2具有很高物理吸收能力。在再生塔中用蒸汽或惰性氣體很容易使溶劑再生。溶劑的蒸汽壓低，因此溶劑的損失很小。此法裝置能在常溫下操作，但為了提高其經(jīng)濟(jì)性，可以采用適當(dāng)?shù)睦鋬觯捎谔岣邏毫τ欣谖锢砦眨饰账僮鲏毫νǔ?MPa,再生塔壓力約為3500 Pa。7環(huán)丁礬法此法可用于脫除煤氣中的H2S、COS、CO2和有機(jī)硫化物。該法是采用環(huán)丁礬1，1二氧四氫噻吩和烷基醇胺乙醇胺或二異丙醇胺的混合液作吸收劑。硫化氫等酸性氣體通過(guò)物理作用溶解于環(huán)丁礬中，在一定溫度下，溶解度隨著酸性氣體分壓得升高而增加，在相同的條件下，硫化氫在環(huán)丁礬中的溶解度比在水中的高7倍。 環(huán)丁礬溶液吸收酸性氣體是物理和化學(xué)作

38、用的總和，當(dāng)酸性氣體分壓較低時(shí)，溶液的平衡吸收量隨分壓變化不明顯，這說(shuō)明化學(xué)吸收是主要的。當(dāng)酸性氣體分壓較高時(shí)，物理吸收作用增大。二異丙醇胺用R2NH表示與H2S和CO2的吸收與再生反響可表示為：R2NH+H2S=R2NH2HS該法中吸收塔操作壓力從常壓至70105 Pa或更高，在較高壓力下操作有利于吸收，再生塔一般在接近常壓條件下操作。總之，各種脫硫方法很多，應(yīng)根據(jù)原料氣的性質(zhì)、對(duì)硫磺要求的脫硫劑的來(lái)源等因素，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比擬落后，選擇適宜的脫硫方法。下面將詳細(xì)論述如何選擇脫硫方法。脫硫方法的選擇從以上各種脫硫方法的論述中可以看出，各種方法均有其優(yōu)缺點(diǎn)，如何選擇最適宜的脫硫方法，主要從以下三

39、個(gè)方面考慮：一必須滿足脫硫的要求凈化后的煤氣中硫化氫含量必須滿足生產(chǎn)需要，以半水煤氣為原料的化工廠，對(duì)硫化氫含量要求比擬高，應(yīng)選擇脫硫效率較高的脫硫方法。二能取得最好的經(jīng)濟(jì)效益a.化工藥劑是最重要的局部，消耗量要少，價(jià)格要低，并且供給要充足。在脫硫及廢液處理中最常用的是堿，堿的消耗量最高，且堿的價(jià)格較貴，在生產(chǎn)本錢中占較大比例，因此一定要選擇好堿源。各種氧化脫硫方法都需要消耗一定量催化劑，量雖少但其價(jià)格較貴，因此催化劑在生產(chǎn)本錢中占優(yōu)較大比例。b.能源要保證供給，能耗要低，單價(jià)要廉價(jià)。在脫硫過(guò)程中總要有升降溫的要求，要消耗一定量的電、蒸汽及冷卻水，各種方法所耗不一。這就要進(jìn)行比擬，電、蒸汽來(lái)源

40、是否方便，供給是否充足，價(jià)格是否廉價(jià)，其他能源如水、壓縮空氣、燃燒用煤氣等均存在價(jià)格問題?？傊刻幚硪欢康拿簹?，綜合能耗一定要低，價(jià)格要廉價(jià)，供給充足有保證。c.脫硫及溶液處理過(guò)程中得到的產(chǎn)品回收率要高，質(zhì)量要好，銷路要好，產(chǎn)品價(jià)格要高。在脫硫及溶液處理過(guò)程中，可以得到硫磺、硫代硫酸鈉等產(chǎn)品。要考慮銷路是否廣，價(jià)格是否高，最好能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，提高經(jīng)濟(jì)效益。d.脫硫裝置必須和整個(gè)煤氣精制裝置一起考慮。脫硫裝置是煤氣精制過(guò)程中的一局部工序設(shè)備，前后左右均有聯(lián)系，特別是與吸氨和氨加工裝置有密切關(guān)系，因此要和這些工序聯(lián)系起來(lái)考慮設(shè)備設(shè)置，盡可能設(shè)備少而又能到達(dá)各工序工藝技術(shù)指標(biāo)要求。e.所選的脫硫

41、及溶液處理裝置年運(yùn)轉(zhuǎn)日應(yīng)為365天，這樣可以長(zhǎng)期穩(wěn)定生產(chǎn)，保證用戶不因原料斷給而停產(chǎn)，也不因原料性質(zhì)波動(dòng)而不斷調(diào)整工藝設(shè)備，從而影響效率。f.應(yīng)考慮設(shè)備維修方法簡(jiǎn)單方便，維修費(fèi)用低，備品備件容易采購(gòu)，價(jià)格廉價(jià)。g.要選擇易自動(dòng)化，操作人員少，勞動(dòng)生產(chǎn)率高的脫硫方法，一般在脫硫及廢液處理過(guò)程中，無(wú)需溶解固體物品，產(chǎn)品是液體，這樣就容易搞自動(dòng)化。h.要結(jié)合本地區(qū)的資源現(xiàn)狀、人力等狀況，生產(chǎn)資料盡量能滿足需要，減少不必要的開支。總之，以上各點(diǎn)均要考慮，但不可能十全十美，最終選擇經(jīng)濟(jì)效果最正確的脫硫方法。三技術(shù)先進(jìn)，環(huán)保措施優(yōu)越脫硫及廢液出路技術(shù)在不斷開展，新設(shè)備、新工藝不斷被采用，老工藝經(jīng)過(guò)革新、改

42、造，不斷完善，所以選擇脫硫方法一定要選擇先進(jìn)的工藝技術(shù)，科技含量高，各方面均要有競(jìng)爭(zhēng)力，符合集約型開展大勢(shì)，特別還要考慮三廢處理，環(huán)境保護(hù)。因?yàn)槊摿虮旧砭退廊龔U處理，如果在實(shí)施過(guò)程中又產(chǎn)生二次三廢，那就不可取了。綜合考慮以上三方面內(nèi)容，逐一比擬前述各種脫硫方法，本設(shè)計(jì)中選擇NHD法脫硫。此法流程簡(jiǎn)單，設(shè)備少，脫酸性氣體效率高，具有吸收能力太、選擇性好、操作彈性大、溶劑損耗少、工藝流程簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)教益顯著、節(jié)能效果好等優(yōu)點(diǎn)。 設(shè)備選擇論證為了使得一套工藝設(shè)置合理、經(jīng)濟(jì)，必須對(duì)設(shè)備、管道等作綜合評(píng)價(jià)選擇，使得設(shè)備投資小，利用率高，又能滿足生產(chǎn)要求。脫硫塔塔設(shè)備是化工、石油等工業(yè)中廣泛使用的重要生產(chǎn)設(shè)

43、備，用以實(shí)現(xiàn)蒸餾和吸收兩種別離操作的塔設(shè)備稱為蒸餾塔和吸收塔。這類塔設(shè)備的根本功能在于提供氣液兩相充分接觸的時(shí)機(jī)，使質(zhì)、熱兩種傳遞過(guò)程能迅速有效的進(jìn)行，還要接觸之后的氣液兩相及時(shí)分開，互不夾帶。煤氣脫硫是一個(gè)吸收過(guò)程，吸收的機(jī)理以雙膜理論分析如下：a.相互接觸的氣、液相間存在著穩(wěn)定的相界面，界面兩側(cè)各有一個(gè)很薄的有效滯留膜層。吸收質(zhì)以分子擴(kuò)散方式通過(guò)此二膜層。b.在相界面處，氣液兩相到達(dá)平衡。c.在膜層以外的氣液兩相中心區(qū)，由于流體充分湍動(dòng)，吸收質(zhì)濃度時(shí)均勻的，即兩相中心區(qū)內(nèi)濃度梯度皆為零，全部濃度變化集中在兩個(gè)有效膜層內(nèi)。根據(jù)塔內(nèi)氣液相接觸部件的結(jié)構(gòu)型式，可將塔設(shè)備分為兩類：板式塔和填料塔。

44、板式塔沿塔高裝有假設(shè)干層塔板，液體靠重力作用有塔頂逐板流向塔底，并在各種版面上形成流動(dòng)的液層，氣體那么靠壓力差推動(dòng)，由塔底向上依次穿過(guò)各塔板的液層流向塔頂，氣液兩相在塔內(nèi)進(jìn)行逐級(jí)接觸，兩相的組成沿塔高呈階梯式變化。填料塔內(nèi)裝有各種形式的固體填料，液相由塔頂噴淋裝置分布于填料層上，靠重力作用由填料外表流下，氣相那么在壓強(qiáng)差的推動(dòng)下，穿過(guò)填料的空隙，由塔的底部流向頂部，氣、液兩相在填料的潤(rùn)濕外表進(jìn)行接觸，其組成沿塔高連續(xù)變化。一塔型選擇評(píng)價(jià)塔設(shè)備的性能指標(biāo)主要包括以下幾項(xiàng)：生產(chǎn)能力：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)單位塔截面上的物料處理量。別離效率：對(duì)板式塔是指每層塔板所到達(dá)的別離程度；對(duì)填料塔是指單位高度填料層所到達(dá)

45、的別離程度。適應(yīng)能力及操作彈性：指對(duì)各種物料性質(zhì)的適應(yīng)性以及在負(fù)荷波動(dòng)是維持操作穩(wěn)定而保持較高別離效率的能力。液體阻力：即氣相通過(guò)每層塔板式或單位高度填料層的壓強(qiáng)降。除上述幾項(xiàng)主要性能外，塔的造價(jià)、安裝、維修，以及長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性等因素，也是必須考慮的實(shí)際問題。實(shí)際生產(chǎn)中，上述各項(xiàng)指標(biāo)的重要性常因具體情況而異，不可一概而論。一個(gè)塔的操作性能不僅與其結(jié)構(gòu)類型有關(guān)，還與設(shè)計(jì)是否合理、使用是否得當(dāng)、操作條件等因素有關(guān)。因此，評(píng)價(jià)各種塔的性能時(shí)，應(yīng)針對(duì)適當(dāng)?shù)奈锵担诟髯赃m宜的操作范圍內(nèi)進(jìn)行比擬。目前，在工業(yè)中，當(dāng)處理量達(dá)時(shí)多采用板式塔，如蒸餾操作的規(guī)模往往較大，故采用板式塔；當(dāng)處理量較小時(shí)，多采用填料

46、塔，如吸收操作的規(guī)模一般小，多采用填料塔。填料塔的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在塔體內(nèi)充填一定高度的填料，其下方有支撐板，上方有填料壓板及液體分布裝置。氣液兩相間的傳質(zhì)通常是在填料外表的液相與氣相間的界面上進(jìn)行的。填料塔阻力小，便于用耐腐蝕材料制造，尤其對(duì)于直徑較小的塔，處理有腐蝕性的物料或要求壓強(qiáng)較小的真空蒸餾系統(tǒng)，填料塔都表現(xiàn)出明顯的優(yōu)越性。另外，對(duì)于某些液氣比很大的蒸餾或吸收操作，假設(shè)采用板式塔，那么降液管將占用過(guò)多的塔界面積，此時(shí)也宜采用填料塔。填料塔安裝、維修方便，易操作、而且穩(wěn)定。因此，本設(shè)計(jì)中選用填料塔。二填料類型填料是填料塔的核心。填料塔操作性能的好壞與所選用的填料有直接關(guān)系。為使填料塔發(fā)揮良好

47、的效能，填料應(yīng)符合以下幾項(xiàng)要求：a.要有較大的比外表積。單位體積填料層所具有的外表積稱為填料的比外表積，以表示，單位m/m。填料的外表只有被流動(dòng)的液體所濕潤(rùn)，才能構(gòu)成有效的傳質(zhì)面積。因此，假設(shè)希望有較高的傳質(zhì)速率，除須有大的比外表積之外，還要求填料有良好的潤(rùn)濕性能及有利于液體均勻分布的形狀。b.要有較高的空隙率。單位體積填料層所具有的空隙體積稱為填料的空隙率，以表示，單位m/m。一般來(lái)說(shuō)，填料的空隙率多在范圍內(nèi)，當(dāng)填料的空隙率較高時(shí)，氣液通過(guò)能力大且氣流阻力小，操作彈性范圍寬。c.從經(jīng)濟(jì)實(shí)用及可靠的角度出發(fā)，還要求單位體積填料的重量輕，造價(jià)低，堅(jiān)牢耐用，不易堵塞，有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，對(duì)于氣、液兩

48、相介質(zhì)有良好的化學(xué)穩(wěn)定性等等。上述各項(xiàng)條件為必要為每種填料所兼?zhèn)洌趯?shí)際應(yīng)用時(shí)，可根據(jù)具體情況抓住主要矛盾加以選擇。填料的種類很多，大體可分為實(shí)體填料和網(wǎng)體填料兩大類。實(shí)體填料包括環(huán)形填料如拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)、鞍形填料如弧鞍、矩鞍、柵板填料、波紋填料等，由陶瓷、金屬、塑料等材質(zhì)制成的填料。網(wǎng)體填料主要是由金屬絲網(wǎng)制成的各種填料，如鞍形網(wǎng)、波紋網(wǎng)等。各種填料的性能如下：拉西環(huán)：優(yōu)點(diǎn)：形狀簡(jiǎn)單，制造容易。缺點(diǎn)：液體的溝流及壁流現(xiàn)象嚴(yán)重，因而效率隨塔徑及塔高的增加而顯著下降；對(duì)氣速的變化較敏感，操作彈性范圍較窄氣體阻力較高，通量較低。鮑爾環(huán)：優(yōu)點(diǎn)：氣體阻力降和液體分布有所改善。與拉西環(huán)相比，在相

49、同壓強(qiáng)下的氣體通量增大50100 %，在相同的氣速的壓強(qiáng)降可減少5070 %，其性能優(yōu)于拉西環(huán)，效率也較高。階梯環(huán)：是對(duì)鮑爾環(huán)加以改進(jìn)的產(chǎn)物，是環(huán)形填料中性能最優(yōu)越的一種?？紫堵矢?，填料之間呈點(diǎn)接觸，可使液膜不斷更新，具有壓強(qiáng)降小和傳質(zhì)效率高的特點(diǎn)，制造上也容易。弧鞍與矩鞍填料鞍形填料是一種敞開型填料。弧鞍填料是兩面對(duì)稱結(jié)構(gòu)，有時(shí)在填料層中形成局部的疊加和架空現(xiàn)象，且強(qiáng)度較差，容易破碎，影響傳質(zhì)效率。矩鞍填料裝在塔內(nèi)不易疊合，處于勾聯(lián)狀態(tài)，因此有較好的穩(wěn)定性，填充密度及液體分布都較均勻，效率較高，空隙率也有提高，阻力較小，不易堵塞。矩鞍填料的制造也較簡(jiǎn)單，也是實(shí)體填料中性能較好的一種。波紋填

50、料與波紋網(wǎng)填料波紋填料屬于整側(cè)結(jié)構(gòu)，流體阻力小，空塔氣速高，因結(jié)構(gòu)緊湊，具有較大的比外表積，且相鄰兩層簡(jiǎn)板片相互垂直，使上升氣體不斷變向，下降的液體也不斷重新分布，故其效率高于一般亂堆填料。缺點(diǎn)是不適用于有沉淀物、易結(jié)疤、聚合或粘度較大的物料。裝料清理也較困難。 波紋網(wǎng)填料屬于網(wǎng)體填料，因絲網(wǎng)細(xì)密，故波紋網(wǎng)填料的空隙率很高，比外表積很大，外表利用率高。其板高度可低于 m，相當(dāng)于一層理論塔板的填料層僅降為5070 Pa，操作彈性大，氣液分布好，放大效應(yīng)小，特別適合于精密精餾及真空精餾裝置，對(duì)難別離物系，熱敏性物系及高純度產(chǎn)品的精餾提供了有效的手段。缺點(diǎn)是造價(jià)高、易堵塞、不宜用于有沉淀的系統(tǒng)。金屬

51、鞍環(huán)填料一般來(lái)說(shuō)，環(huán)形填料的通量較大而液體再分布性能較差。鞍形填料的液體再分布性能較差。鞍形填料的液體再分布性能較好而通量偏小。鞍環(huán)填料綜合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，其分布性能好，空隙率大，能保證全部外表的有效利用，流體湍動(dòng)程度大，填充密度均勻，但制造較難，造價(jià)高。再生塔在NHD法脫硫過(guò)程中，再生塔的作用是將NHD溶劑再生，供生產(chǎn)循環(huán)使用。再生塔再生效率高，操作穩(wěn)定，但體積龐大，耗用鋼材多，還需空壓機(jī)輸送大量空氣。本設(shè)計(jì)選用再生塔，整體結(jié)構(gòu)為塔體，塔體上部為排氣段，排氣段與塔體間裝有波紋形式的收水板并且采用法蘭連接，塔體底部裝有排氣風(fēng)扇，塔體內(nèi)裝滿了空心多面體填料球，塔底部空氣進(jìn)入口是沿周圍均布的百葉窗式

52、格柵，塔體側(cè)壁上裝帶有多個(gè)加料孔以及出料孔。閃蒸槽一般為鋼制槽體，用以閃蒸NHD溶劑中的溶解度較小的氣體。 工段的布置要點(diǎn)一、脫硫工段布置于造氣車間的后半段，整個(gè)脫硫工段盡力縮短流程距離，少占地為原那么來(lái)布置安裝，同時(shí)便于管理、控制。二、閃蒸槽設(shè)兩臺(tái)，一開一備，保證閃蒸到達(dá)要求。三、硫磺倉(cāng)庫(kù)的貯量可根據(jù)產(chǎn)品的銷售情況的決定，一般按10-15天貯量考慮。四、回收副產(chǎn)品廠房?jī)?nèi)，冷凍壓縮機(jī)單獨(dú)布置。五、粗制產(chǎn)品局部、熔硫和放硫局部應(yīng)考慮到地坪需要沖洗，故應(yīng)在適當(dāng)位置設(shè)置沖洗水水管。六、工段應(yīng)設(shè)置化驗(yàn)室，配置日?；?yàn)設(shè)備。七、儀表與硫回收局部一并考慮，集中設(shè)置。 其它專業(yè)要求儀表專業(yè)儀表工程測(cè)量工程測(cè)

53、定點(diǎn)自動(dòng)化要求溫度計(jì)如工段煤氣溫度反響溫度加熱器后溶液溫度真空蒸發(fā)器溫度如工段煤氣管出塔富液管加熱器后管道口蒸發(fā)器上下部盤口指示盤口指示盤口指示盤口指示壓力計(jì)入工段煤氣壓力入工段蒸汽壓力脫硫塔阻力真空蒸發(fā)器真空度噴射器入口溶液壓力入工段煤氣管蒸汽總管脫硫塔前后煤氣管蒸發(fā)器上部噴射溶液入口管盤口指示盤口指示盤口指示盤口指示盤口指示流量計(jì)煤氣流量入脫硫塔溶液量出脫硫塔煤氣管入脫硫塔溶液總管盤口指示盤口指示液位計(jì)閃蒸槽液位閃蒸槽液聲光指示信號(hào)有關(guān)專業(yè)要求1.根據(jù)真空蒸發(fā)器要求，進(jìn)工段飽和蒸汽壓0.4MPa。2.脫硫塔、再生塔等主要設(shè)備，一般用環(huán)氧樹脂或大漆等材料作為內(nèi)壁防腐涂料，并定期進(jìn)行檢修。3.

54、放硫室及氨冷卻室有良好通風(fēng)。4.放硫室硫蒸汽腐蝕嚴(yán)重，土建、電氣等設(shè)施應(yīng)有防腐措施。5.保證工段的給排水設(shè)施。6.必須保證平安防火措施。7. 室外操作區(qū)地坪及主要道路路面應(yīng)采用混凝土，室內(nèi)各層地面的排水必須順暢。8.必須保證工段的供電。9.保證工段的供熱及防凍。10.保證工段的采暖通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)。第三章 工藝計(jì)算局部 物料衡算脫硫塔下式及圖3-1中符號(hào)為： F1：進(jìn)入脫硫塔的變換氣量, kmol/h；F2：經(jīng)脫硫塔凈化后的脫硫氣量, kmol/h；F3：進(jìn)入脫硫塔NHD溶液貧液量, kmol/h；F4：經(jīng)脫硫塔吸收硫后的NHD溶液富液量, kmol/h；X11、X12、X13：進(jìn)脫硫塔變換氣中

55、COS、H2S、惰性組分各組分所占的體積比；X21、X22、X23：凈化后的脫硫氣中COS、H2S、惰性組分各組分所占的體積比；X31、X32、X33： NHD溶液貧液中COS、H2S、惰性組分各組分所占的體積比；X41、X42、X43：NHD溶液富液中COS、H2S、惰性組分各組分所占的體積比。觀察塔中物料進(jìn)出，可以根據(jù)物料守衡，分別由COS、H2S、惰性組分在塔中的守衡得出以下方程組： COS F1X11+F3X31 = F2X21+F4X41 H2S F1X12+F3X32 = F2X22+F4X42惰性組分 F1X13+F3X33 = F2X23+F4X43 F2 其中：F1 = =1

56、339.3 kmol/h X11= X12= F3 X13 = X21 = 110-5 F1 X22 = 110-6 X23 = 1X21X22 X31、X32、X33 = 0 X41= F4X42 = 圖3-1 脫硫塔進(jìn)出物料示意圖所以得到： COS 1339.30.005+0 = H2S 1339.30.7+0 = F2110-6+F41惰性組分 1339.399.295+0 = F2(1-110-6-110-5)+F4X43 解得：F2 = 2.65107 kmol/hF4 = kmol/h 那么：脫硫塔中吸收H2S的量： F4X42 = 1 = kmol/h = kg/h 脫硫塔中吸收

57、COS的量： F4X41 = = 271.83 kmol/h = 16.31 kg/h 脫硫塔溶液噴淋量： 取溶液硫容量為 kg/m3，那么 L = F4X42+ F4X41 = = m3/h 取L = 250 m3/h再生塔 下式及圖3-2中個(gè)符號(hào)為： F5：進(jìn)入再生塔的NHD溶液富液量；F6：經(jīng)再生塔處理后的排出的再生氣量；F7：再生塔再生的NHD溶液貧液量；X51、X52：進(jìn)入再生塔的NHD溶液富液中COS、H2S各組分所占的體積比；X61、X62：經(jīng)再生塔處理后的排出的再生氣中COS、H2S各組分所占的體積比； X71、X72：再生塔再生的NHD溶液貧液中COS、H2S各組分所占的體積

58、比；觀察塔中物料進(jìn)出，可以根據(jù)物料守衡，分別由COS、H2S在塔中的守衡得出以下方程組： COS F5X51 = F6X61+F7X71H2S F5X52 = F6X62+F7X72 X61+ X62 = 1其中：F5 = F4 = 1580.4 kmol/h X51 = X52 = X71 = X72 = 0所以得到： = F6X61+0 H2 = F6X62+0 F6 X61+ X62 = 1 解得：F6 = 1220.07 kmol/h X61 = F5X62 = 再生塔空氣用量： = 875 m3/h 250脫硫塔溶液噴淋量 F7 圖3-2 再生塔進(jìn)出物料示意圖 工藝尺寸計(jì)算 脫硫塔當(dāng)

59、進(jìn)塔溫度為30 ，壓力為800 mm mmHg柱時(shí)，進(jìn)塔煤氣體積為： V = 30000 = m3/h 式中： 31.8煤氣在30時(shí)飽和水蒸氣壓力毫米汞柱。 58.8煤氣壓力毫米汞柱。 30000入工段荒煤氣流量。取空塔氣速為 m/s,那么塔徑為： D = = m進(jìn)塔煤氣體積由計(jì)算結(jié)果可知，單塔尺寸偏大，故用二塔脫硫，那么： D = = m 取D = 3500 mm填料層高度計(jì)算 以下數(shù)據(jù)均取宇文獻(xiàn)4 Z = HOGNOG = HOLNOL 填料層高度=傳質(zhì)單元高度傳質(zhì)單元數(shù)HOG = = = mNOG = 其中X1 = 平衡常數(shù)m = Y1 = = = Y2 = Y1(1-) = 0.79=

60、 Y1 = Y1-mX1 = = Ym = = = NOG = = Z = HOGNOG = HOLNOL = = m傳質(zhì)面積： 脫硫塔進(jìn)口推動(dòng)力P1 P1 = (+1) 5101325 = Pa 脫硫塔進(jìn)口推動(dòng)力P2(出口煤氣按700mm水柱計(jì)) P2 = (+1) 101325 = Pa平均推動(dòng)力： P = = = Pa = 選取脫硫塔傳質(zhì)系數(shù)K = 180 kg/m2hMPa故其傳質(zhì)面積如下： F = = = m2NHD溶液中吸收H2S的量；NHD溶液中吸收COS的量 根據(jù)煤氣設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取傳質(zhì)面積7250 m2的二塔 塔高 m 木格填料 1001020 93層 1001030 31層