【正文】 水煤氣中 H2S， C1=%[16] 凈化氣中 H2S， C2=% 甲醇產(chǎn)量， 10 萬噸 /年 入冷卻塔水煤氣溫度， ti=50 ℃ 出冷卻塔入吸收塔水煤氣溫度， to=35 ℃ 入吸收塔水煤氣壓力， (表 ) 設(shè)計(jì)目標(biāo)： 水煤氣中 H2S 濃度 ≤% 脫碳塔壓差 5kPa? 甲醇產(chǎn)量對應(yīng)水煤氣處理量 W=10 萬噸甲醇 /年 =CO + 2H2 = CH3OH[17] 434kmol/h 868kmol/h 434kmol/h 在水煤氣中由于 CO 過量，所以只能按 H2 計(jì)算 hk mo lQ Hvn / 868xn22H原料氣??? hmPN R TQ v /4 0 0 0 0101 3 3 0 83 1 1 7 4 363 ?? ????? 13 物料衡算 H2S 脫除量， G1， kg/h hKg /801 0 0 0 )(4 0 0 01 0 0 0 )C(CQG 21v1 ????? 式中 C1 — 水爐煤氣中 H2S 初始含量 C2 —凈化氣中 H2S 含量 吸收劑用量 LT， m3/h LT = /h800m 31 ??SG 式中 S — 溶液硫容量， kg/m3， S = Kg (H2S)/m3 生成 Na2S2O3 消耗 H2S 的量 G2, Kg/h 取 Na2S2O3 的生成率為脫除量的 8﹪，則： G2 =808﹪ = Kg/h Na2S2O3 生成量， G3， Kg/h 1 4 . 8 7 K g / h 342 1586 . 4 2 G 2 123 ????? MMG 式中 M1 — Na2S2O3 分子量 M2 — H2S 分子量 理論硫回收量 G4， kg/h 6 4 . 2 3 K g /h 34 32)( 8 0 )(G 221 4 ??????? M MGG S 式中 MS — 硫的分子量 理論硫回收率 φ，﹪ 8 0 . 3 %806 4 . 2 3GG 14 ???? 生成 Na2S2O3 消耗純堿的量 G5， Kg/h 1 0 . 1 0 K g / h 158 1 335 ???? M 式中 M3 — 碳酸鈉的分子量； 硫泡沫生成量 G6， m3/h 14 /hm 2 . 1 430 3146 ???? 式中 S1 — 硫泡沫中硫含量，此處取 S1=30 ㎏ /m3； 入熔硫釜硫膏量 G7 K g / h 3 2 1 . 1 5 247 ??? 式中 S2 — 硫膏含量，此處取 S2=20%； 回收率 η，﹪ % 21 ????? C CC? 熱量衡算 吸收塔熱量衡算： 水煤氣各組分的比熱容 [18] 單位為 J/(kg 取 3m in( ) 0 .0 8 /( . )WL m m h? 最小噴淋密度 [21]： 32m in m in( ) 0 .0 8 1 1 4 9 .1 2 /( . )WU L m m h?? ? ? ? 操作噴淋密度 ： 3222800 1 2 9 . 9 9 /( . )0 . 7 8 5 0 . 7 8 5 2 . 8vlqU m m hD? ? ?? UUmin 符合生產(chǎn)要求。h 輔助設(shè)備的選型 液體分布裝置 這里選用盤式分布器，盤上開有 0 15d mm? 的小孔和直徑小于 15mm 的溢流管，發(fā)布盤直徑為塔直徑的 ，則 0 .6 0 .6 2 .8 1 .6 8CD D m? ? ? ? 盤中的液面高度為塔徑的 1/6，則 11 2 .8 0 .4 6 766CH D m? ? ? ? 開孔數(shù) [24]：22800 6 9 9 0 9 6 . 20 . 7 8 5 2 0 . 7 8 5 0 . 0 1 5 2 9 . 8 1 0 . 4 6 7ToCLn d g H? ? ?? ? ? ?個(gè) 支撐板的選取 支撐板的開孔面積為填料的孔隙率，為 ，這里取 100%塔截面。m2)， Ai = 150 m3 /(h ② 計(jì)算吸收過程的平均推動力，采用對數(shù)平均推動力 ΔPm。h中國介紹，用玻璃纖維加強(qiáng)聚酯涂料，在液體浸濕到的部位涂刷 ～ 。第二個(gè)氧化器空氣流量較小，使硫浮選 [14]。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%。它由外殼、填料、填料支承、液體分布器、中間支承和再分布器、氣體和液體進(jìn)出口接管等部件組成，塔外殼多采用金屬材料，也可用塑料制造。對填料塔來說填料是它的核心，它提供了塔內(nèi)氣液兩相的接觸面，填料與塔的結(jié)構(gòu)決定了塔的性能。L1) ADA/(g 至此煤氣凈化，和硫元素的回收完成。二者不足均會使溶液氧化態(tài)的 ADA 濃度降低， H2O2的生成量減少，最終造成物耗上升。 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(shí)加以控制，凈 5 化后煤氣中 H2S 含量穩(wěn)定。 ADA的這幾種異構(gòu)體中在產(chǎn)品中含量較高有： ， ， ， [5]。 經(jīng)過上面的分析，在合成甲醇原料氣脫硫工藝設(shè)計(jì)中我采用改良 ADA 法。它具有沸點(diǎn)高、冰點(diǎn)低、蒸汽壓低，對 H2S， CO2， COS 等酸性氣體有很強(qiáng)的選擇吸收性，其化學(xué)穩(wěn)定性好，揮發(fā)損失小，對碳鋼設(shè)備無腐蝕性，對環(huán)境無毒害，屬于清潔生產(chǎn)工藝。硫在原料氣中均以氣態(tài)存在，包括無機(jī)硫和有機(jī)硫。在我國，熱煤氣脫硫現(xiàn)在仍處于試驗(yàn)研究階段，還有待于進(jìn)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。吸收了 H2S 的 吸收劑，經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)和過濾，可以得到有價(jià)值的硫磺，為其它的化工工藝提供了原料。甲醇在深加工后可作為一種新型清潔燃料，也加入汽油摻燒。 本設(shè)計(jì)對合成甲醇原料氣凈化脫硫工藝進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下：水煤氣的脫除量 40000 3m/h ， ADA 溶液的用量 800 3m/h ；進(jìn)吸收塔水煤氣所攜帶的熱量 kJ/h，出吸收塔的凈化氣所攜帶的熱量 kJ/h，塔徑為 ，塔高度為 。濕法脫硫廣泛用于水煤氣脫硫，脫硫效果比較明顯，可以批量化處理含硫水煤氣。 the diameter of the tower is 。它的主要成分是碳酸鈉、碳酸氫鈉、 ADA、 偏釩酸鈉 。并且水煤氣直接燃燒會形成大量 的有害氣體，如果排放到空氣中會造成環(huán)境污染，危害人體健康。濕法脫硫按脫硫溶液的吸收、再生性質(zhì)可分為氧化法、化學(xué)吸收法和物理吸收法三類。 ② 環(huán)丁砜法 原理：環(huán)丁砜法是屬于物理與化學(xué)吸收相結(jié)合的方法，采用環(huán)丁砜 (化學(xué)名稱 一二氧化四氫噻吩 )與烷基醇胺的混合溶液作吸收劑，其中烷基醇胺是一乙醇胺或二異丙醇胺。 脫硫方法的選取 對于大規(guī)模生產(chǎn)的水煤氣脫硫，一般都采用 濕法脫硫，濕法脫硫的種類如前所述，包括 ADA 法（改良蒽醌二磺酸鈉法）、環(huán)丁砜法、 NHD 法、低溫甲醇洗 SCS 法、栲膠法等。酒石酸鉀鈉的作用是防止釩形成 “釩 氧 硫 ”態(tài)復(fù)合物，沉淀析出，導(dǎo)致脫硫液活性下降 [7]這樣使 ADA法脫硫工藝更趨于完善，從而提高氣體的凈化度和硫的回收率，經(jīng)改進(jìn)的 ADA法被稱為改良 ADA法。 ② 脫硫溶液的活性好、性能穩(wěn)定、腐蝕性小 [8]。 （ 1）堿液吸收硫化氫 2Na2CO3+2H2S=2NaHS+2NaHCO3 (21) （ 2）氧化析硫 2NaHS+4NaVO3+H2O =Na2V4O9+4NaOH+2S (22) （ 3）焦釩酸鈉被氧化 Na2V4O9+2H2O2+2NaOH+ADA (氧化態(tài) )=4NaVO3+3H2O+ADA(還原態(tài) ) (23) （ 4）堿液再生 2NaOH+2NaHCO3=2Na2CO3+2H2O (24) （ 5） ADA再生 ADA(還原態(tài) )+O2=ADA (氧化態(tài) )+H2O (25) 當(dāng)氣體中有氧、二氧化碳、氰化氫存在時(shí)還產(chǎn)生如下副反應(yīng)： 2NaHS+2O2=Na2S2O3+H2O Na2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3 Na2CO3+2HCN=2NaCN+H2O+CO2 NaCN+S=NaCNS 2NaCNS+5O2=Na2SO4+2CO+SO2+N2 從上述反應(yīng)歷程來看，要使 H2S 較徹底地還原為單質(zhì)硫，偏釩酸鈉 (NaVO3) 是否足量是個(gè)重要的因素。 ⑤ 重生的吸收液的傳送 在噴射再生槽的底部，重生的吸收液體經(jīng)過溶 液循環(huán)泵被傳送到脫硫塔的頂部，重新與原料氣接觸除去原料氣中的 H2S，至此脫硫循環(huán)過程完成。 ③ ADA 濃度 反應(yīng)式 (25)在氧的存在下進(jìn)行是迅速的，但還原態(tài)焦釩酸鹽不能為空氣直接氧化再生，而必須依賴反應(yīng) 式 (23)，由 ADA將它氧化而恢復(fù)活性，因此要求溶液中 ADA與偏釩酸鈉的化學(xué)當(dāng)量比，按化學(xué)反應(yīng)的當(dāng)量計(jì)溶液中 ADA含量必須等于或大于偏釩酸鈉含量的，工業(yè)上實(shí)際采用 2倍以上 [11]。同時(shí)有 CO2 的存在后會使溶液的 PH值下降，使脫硫效率稍有 降低 [5]。 10 填料 塔不宜處理含塵量較大的煙氣，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)克服塔內(nèi)氣液分布不均的問題。 噴射再生槽是一大直徑的圓槽，槽內(nèi)放 置多支噴射器。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 25～ 30m3/(min對于直徑 ，有效高度 ，每次熔化所需的時(shí)間約為 3～ 4h。K)，如下表 表 水煤氣各組份的比熱容 組分 CO CO2 H2 N2 O2 CH4 H2S 熱熔 1042 839 14050 1038 909 2160 1100 混合氣體平均比熱容 p i piC nC?? （ 31） 1 0 4 2 0 . 2 6 9 7 8 3 9 0 . 1 0 2 3 1 0 4 5 0 0 . 3 9 9 21 0 3 8 0 . 2 0 9 3 9 0 9 0 . 0 0 5 2 2 1 6 0 0 . 0 1 3 1 1 0 0 0 . 0 0 1 64 7 9 0 . 3 / .j k g K? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?? 混合氣體的平均分子摩爾量 iiM Mn?? （ 32） 2 8 0 . 2 6 9 7 4 4 0 . 1 0 2 3 0 . 3 9 9 2 2 2 8 0 . 2 0 9 33 2 0 . 0 0 5 2 1 6 0 . 0 1 3 3 4 0 . 0 0 1 61 9 . 1 4 /K g K m o l? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? 混合氣體進(jìn)入吸收塔所帶的熱量 Q1 KJ/h 1 P nv iQ C M Q t? （ 33） 4. 79 03 19 .1 4 21 74 50 /KJ h? ? ? ?? 15 混合氣體出吸收塔所帶的熱量 Q2 KJ/h 2 P nv oQ C M Q t? （ 34） 4. 79 03 19 .1 4 21 74 35 /KJ h? ? ? ?? 混合氣體在吸收塔降低的熱量 Q? KJ/h 12 9966305. 375 6976413. 7632989891. 612 /Q Q Q KJ h? ? ? ? ?? 熔硫釜熱量衡算 ① 熔硫釜熱負(fù)荷 Q3,KJ/釜 Q2=G8Csρs(t6t5)+ +4λF(t6t5) （ 35） =1..361500（ 12824） + 1500 + 492（ 12824） = KJ/釜 式中 G8 － 每一釜硫膏量， m3/熔硫釜， G8= = = Vr － 常用熔硫釜全容積為 － 熔硫釜裝填系數(shù)為 75% Cs — 硫膏的比熱容 ,KJ/(Kg 此時(shí)實(shí)際操作空塔氣速為 [21]：2240000 1 . 8 0 5 /3 6 0 0 0 . 7 8 5 3 6 0 0 2 . 8vQu m sD?? ?