【正文】 5 干法脫硫又分為吸附法 —— 以活性炭、分子篩為脫硫劑；接觸反應(yīng)法 —— 以氧化鋅、氧化鐵等為脫硫劑；加氫轉(zhuǎn)化法 —— 以鈷鉬為催化劑，先將有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為 H2S，再脫除。 濕法脫硫又分為化學(xué)吸收法（按脫硫溶液與 H2S 發(fā)生的反應(yīng)，又分為中和法如乙醇胺法和氧化法如 ADA 法、氨水催化法等）、物理吸收法（如低溫甲醇洗滌法等）和物理化學(xué)吸收法（如環(huán)丁砜法等）。 【 6】 設(shè)計任務(wù)的依據(jù) 本課題是指導(dǎo)老師為提高畢業(yè)生設(shè)計能力而選定的。濕法脫硫多用于合成氨原料氣中大量硫化物的脫除 ,干法脫硫則多用作精脫且對無機(jī)硫和有機(jī)硫都有較高的凈化度。脫硫劑可以再生循環(huán)使用 ,運(yùn)行成本低。按反應(yīng)不同，化學(xué)吸收法分為中和法和濕式氧化法。濕式氧化法，用弱堿性溶液吸收原料氣中的硫化氫，生成硫氫化物，再借助溶液中載氧體（催化劑）的氧化作用，將硫氫化物氧化成元素硫，同時獲得副產(chǎn)品硫磺，然后還原載氧體，再被空氣氧化成氧 化態(tài)的載氧體，使脫硫溶液得到再生后循環(huán)使用。 物理吸收法 是依靠吸收劑對硫化物的物理溶解作用進(jìn)行脫硫的。生產(chǎn)中往往用這些溶劑，同時脫除原料氣中的酸性氣體硫化物和二氧化碳。 干法脫硫是用固體脫硫劑，脫除原料氣中硫化物。常用的干法脫硫有氧化鋅法、鈷鉬加氫法、活性炭法、分子篩法等。以煤和重油為原料的大型氨廠，用甲醇 洗法脫除原料氣中的硫化物和二氧化碳等酸性氣體。該法主要有矸性栲膠脫硫（以栲膠和偏釩酸鈉作催化劑）和氨法栲膠（以氨代替矸）兩種。（ 2）基本上無硫堵 塔的問題。 以上足以說明 用栲膠法脫除大量無機(jī)硫有著明顯的 優(yōu)點(diǎn)。栲膠是有酚式結(jié)構(gòu)的多羥基化合物 ,是一種良好的載氧體 ,又能對多種重金屬離子起絡(luò)合作用。 22223 2)(22)(2 OHOOHTOOHT ??? OHN a V OOVNaN a O HOH 2394222 3422 ???? N a O HSOHN a H SOH ???? 222 此外 ,在生產(chǎn)中還有生成硫代硫酸鈉的副反應(yīng) : OHOSNaON a H S 2322222 ??? 2422322 2232 SOSONaOOSNa ??? 322222 524 OSNaOHN a H SOH ??? OHSONaOSNaN a O HOH 24232222 5224 ???? 7 引自 沈東新 ,和利明 :《濕法脫硫技術(shù)在我廠的實(shí)際應(yīng)用情況》，《科技博覽》 2020年第 31期 XX 理工 大學(xué) XX 學(xué)院 20XX 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 9 工藝流程方框圖 水煤氣 洗滌塔 脫硫塔 富液槽 再生槽 泡沫貯槽 熔硫釜 硫磺 貧液槽 至氣柜 XX 理工 大學(xué) XX 學(xué)院 20XX 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 10 簡述物料流程 氣體流程 半水煤氣從造氣車間出來后，經(jīng)過 洗 滌 塔 除塵、降溫 ， 水封后， 從脫硫塔的 底部進(jìn)入 塔 內(nèi) ，脫硫液從塔頂噴淋 而 下 ，水煤氣與 堿性栲膠溶 液 在塔內(nèi)逆向接觸，其中的大部分 硫化氫氣體被 溶 液吸收， 脫硫 后的氣體從塔頂出來至氣柜。再生 后 的溶液稱為貧液，貧液經(jīng)液位調(diào)節(jié)器進(jìn)入貧液槽，出貧液槽的貧液用脫硫泵打入脫硫塔頂部，經(jīng)噴頭在塔內(nèi)噴淋，溶液循環(huán)使用。 栲膠脫硫的反應(yīng)過程如下： （ 1）堿性水溶液吸收 氣相中的 H2S，生成 HS 3232 N a H C ON a H SSHCONa ??? 2— 1 OHCON aH SSHN aH C O 2223 ???? 2— 2 （ 2）硫氫化鈉與偏釩酸鈉反應(yīng)生成焦 釩 酸鈉，析出單質(zhì)硫 ?????? SN a O HOVNaOHN a V ON a H S 2442 94223 2— 3 此反應(yīng)過程中五價釩被還原成四價釩，但是這個反應(yīng)不能用吹空氣的方法倒轉(zhuǎn)回去使釩再生，必須靠氧化態(tài)栲膠將四價釩氧化成五價釩 ，而還原態(tài)栲膠則可利用吹空氣再生，這便是栲膠脫硫的根本所在。若過高則副反應(yīng)加劇、堿耗大、浪費(fèi)嚴(yán)重，一般 Na2CO3 濃度控制在 3～ 5g/L。 (3) 溶液中 T(OH)O2：若 T(OH)O2 過少，則脫硫效率低、膠性差、硫顆粒易沉淀、堿礬消耗大、副反應(yīng)快 ； T(OH)O2 過多，溶液膠性過強(qiáng)硫粒細(xì)、出硫差，一般控制在 ～。故堿度應(yīng)控制在 ~。適當(dāng)提高噴淋密度，不但利于提高氣體凈化度， 還 有利于對填料表面和空隙中硫的沖刷；但噴淋密度過高，則會使溶液質(zhì)量下降，還會導(dǎo)致系統(tǒng)阻力上升。 Ⅳ 、溫度的影響 (1) 半水煤氣入塔溫度的影響：若半水煤氣入塔溫度 偏 低，則煤氣中夾帶水分分離得好 ； 對栲膠溶液各組分濃度影響小，但溫度過低，加劇了氣體與溶液的熱量交換， 會使溶液濃度急劇下降。 Ⅴ 、液位的影響 (1) 脫硫塔底部液位的影響 脫硫塔底部液位應(yīng)以系統(tǒng)中的溶液量及循環(huán)量為依據(jù)，若脫硫塔底液位過低，則易造成氣泡夾帶，使富液泵不打量 。影響栲膠再生的主要因素有再生溫度 ,再生壓力，再生槽液位，再生空氣量及再生時間。噴頭的開關(guān)個數(shù)決定了噴射壓力的高低， 噴 射壓力越高則空氣XX 理工 大學(xué) XX 學(xué)院 20XX 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 14 吸入越多，栲膠再生效果越好， 泡 沫越易形成，一般不應(yīng)低于 。通常以硫泡沫能均勻溢流 、泡沫層厚度適宜為基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)節(jié)。堿度過高吸收硫化氫過多，釩可能會過度還原。實(shí)驗證實(shí)，脫硫傳質(zhì)過程中，當(dāng) pH9 時，認(rèn)為傳質(zhì)過程為氣膜控制， pH 在 ~ 之間時，液膜阻力很明顯 ， pH 時，液膜阻力更加增大，因此pH 值宜控制在 ~ 之間，栲膠脫硫和 ADA 一樣，在氧化反應(yīng)中是有氫離子參加的，氫離子的濃度對氧化反應(yīng)還原電位是有很大影響的，在不同 pH 條件下，栲膠的氧化還原性能可能是不相同的，因此必須嚴(yán)格控制溶液的 pH 值。溶液的電位表明溶液的 氧化還原能力的大小，反映溶液再生系 統(tǒng)溶液再生的好壞，一般控制溶液的電位值在－ 180mV 左右。 Ⅲ 、 栲膠含量 橡椀栲膠的主要化學(xué)成分為單寧酸 , 單寧酸及其降解產(chǎn)物都是脫硫過程的載氧體 ,也是釩的絡(luò)合劑 ,同時栲膠水溶液也是減緩鋼鐵腐蝕的緩蝕劑。 Ⅳ 、 Na2CO3 含量 Na2CO3水解后 ,生成 OH , 進(jìn)一步反應(yīng)生 成 HS , 再由五價釩絡(luò)離子及醌態(tài)栲膠氧化HS , 析出單質(zhì)硫。 Ⅴ 、 貧液中懸浮硫含量 再生液 ( 貧液 ) 中懸浮硫含量越低 , 越 有利于提高脫硫效率 , 也有利于避免堵塔現(xiàn)象發(fā)生。而 pH 值較 低 時加大溶液量即增大噴淋密度可明顯增加脫除硫化氫量。貧液溫度升高則溶液的硫容會略有升高，且反應(yīng)速度加快，這是有利于吸收的，但由于脫硫反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，出口 H S含量升高，因此存在一個最佳的貧液溫度。只要控制好再生就能控制好溶液 pH及 Na2CO3的含量，出口 HS含量就能達(dá)標(biāo)，因此可控制脫硫液溫度在 45～ 60℃ ，保證再生條件穩(wěn)定。 空氣的作用是供氧和形成捕集硫粒的氣泡。 XX 理工 大學(xué) XX 學(xué)院 20XX 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 18 物料衡算 [10~12] 1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 表 41 半水煤氣 成分 組分 N2 CO2 CO H2 O2 體積 /％ 表 42 脫硫液成分 組分 Na2CO3 NaHCO3 總堿 總釩 栲膠 濃度（ g/L） ⑶ 半水煤氣中硫化氫含量 C1=711 mg/m3 ⑷ 凈化氣中硫化氫含量 C2=⑸ 入 洗滌 塔的半水煤氣的溫度 t1=60℃ ⑹ 出 洗滌 塔入 脫硫 塔的半水煤氣的溫度 t2=45℃ ⑺ 出 脫硫 塔半水煤氣的溫度 t3=41℃ ⑻ 入 脫硫 塔半水煤氣的壓力 P=（絕壓） 2 計算 原料氣的體積 及流量 以每年 300 個 工作日，每天工作 24 小時，則每小時生產(chǎn)合成氨為： 50000247。 179。 179。 （ 1+10%） =5 生成 Na2S2O3 消耗的 H2S 的質(zhì)量 G2， Kg/h 取 Na2S2O3 的生成率為 H2S 脫除量的 8%，則 G2 =8%= Kg/h XX 理工 大學(xué) XX 學(xué)院 20XX 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 20 6 Na2S2O3 的生成量 G3， Kg/h 2H2S~ Na2S2O3 SHOSNaMMGG223 2 322? 式中322 OSNaM —— Na2S2O3 的分子量 SHM2 —— H2S 的分子量 hKgG 342 15 826 ?? ?? 7 理論硫回收量 G4， Kg/h SHMMsGGG2214 )( ??? 式中 MS —— 硫 的分子量 32)2 (4 ????G 理論硫回收率， %10034 ?? GG? %%1 008 ???? 8 生成 Na2S2O3 消耗的純堿量 G5， Kg/h 3223235OSNaCONaMMGG ? 式中 MNa2CO3—— Na2CO3的分子量 hKgG ??? 9 硫泡沫生成量 G6， Kg/m3 146 SGG ? 式中 S1—— 硫泡沫中硫含量， kg/m3,取 S1=30kg/m3 hmG 36 45 ?? 10 入熔硫釜硫膏量 247 SGG ? XX 理工 大學(xué) XX 學(xué)院 20XX 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 21 式中 S2—— 硫膏含硫 量，取 S2=98%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） hkgG %98 ?? 表 43 物料衡算表 （以每小時計）： 入 脫硫 塔氣體流量 出 脫硫 塔氣體流量 脫硫液循環(huán)量 硫泡沫生成量 m3 硫化氫吸收量 硫膏量 消耗的純堿量 硫代硫酸鈉生成量 熱量衡算 （以 0℃為計算基準(zhǔn)） 1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) ① 半水煤氣的平均式量 k m o lkgM %)(%)(%)(%)(%)( ??????????? 半水煤氣的密度： )( 2 mkgRTPMg ??? ????? 半水煤氣的 質(zhì)量流量 G0=V0ρg =② 脫硫液密度計算 用公式： ρL=－ （ g/cm3） 脫硫液入脫硫塔時的溫度 T入 =45℃ ， 則 ρ入L =－ 45=入脫硫塔脫硫液的質(zhì)量流量 W入L = =脫硫液出脫硫塔是的溫度 T出 ≈ 45℃ ，則 ρ出L ≈ ρ入L XX 理工 大學(xué) XX 學(xué)院 20XX 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 22 出脫硫塔脫硫液的質(zhì)量流量 W出L ≈ W入L ③ 平均比熱容的計算 根據(jù)比熱容的計算式 Cp=a+bT+cT2， J/(molK) N2: CP=+103(+60)106(+60)2= KJ/(kmolK) 半水煤氣在 41 攝氏度的比熱容 C41 P =(kmol℃ ） , CF= KJ/（ kgh10 6 冷卻水吸收的熱量 179。10 5 脫硫液帶出的熱量 179。10 5 熔硫釜/（釜） 硫膏帶入的熱量 179。10 5 總和 179。 聚丙烯 鮑爾環(huán)，公稱直徑為 76cm，空隙率為 ε=，比表面積為 α=,采用亂堆的方式 。S L、 G —— 液相、氣相的質(zhì)量流量， kg/h ； A、 K —— 關(guān)聯(lián)常數(shù)，與填料的形狀及材料有關(guān)。atm） ； A—— 經(jīng)驗數(shù)，取 A=20； W—— 吸收塔操作氣速， m/s； Na—— 溶液中 Na+含量 ， g/L； B—— 吸收過程液氣比 ， L/m3。atm） 。 （ 1） 小孔個數(shù) n的確定： 流量系數(shù) ? 取 ~，本次設(shè)去 ，推動力液柱高度 H 取 。為將流動塔壁處的液體重新匯集餅引向塔中央?yún)^(qū)域，可在填料層內(nèi)每隔一定高度設(shè)置液體再分配器。( ??? ???? ?DDh （ 3）再分配器間距 H 計算 對于小直徑的塔（塔徑在 1m 以下），一般 H≦ 6D，對于直徑較大的塔（塔徑大于 1m），可取 H≦（ 2～ 3）