【文章內容簡介】 2后會使溶液的 PH 值下降，使脫硫效率稍有降低。 工藝流程 來自除塵工段的焦爐煤氣從脫硫塔底部進入，與塔頂上噴淋下來的栲膠脫硫液逆流接觸，在極短時間內完成吸收硫化氫的反應。脫除硫化氫的煤氣由塔頂出來，經旋流板，分離器分離掉所夾帶的液滴后去壓縮工段。 脫硫后的富液由塔底出來去脫硫塔液封槽，液封槽出來進入富液槽，然后又再生泵加壓送到噴射器，在噴射器內自吸空氣并在喉管及擴散管內進行反應，然后液氣一起進入在再生槽，由底部經篩板上翻，進行栲膠溶液的氧化再生和硫泡沫浮選，再 生后的貧液流入貧液槽，再生脫硫泵分別送往脫硫塔，循環(huán)使用。 噴射再生槽頂浮選出來的硫泡沫自動溢流入中間泡沫槽，再由泡沫泵抽硫泡沫到上泡沫槽，經加溫，攪拌，靜止分層后，排去上清液，該上清液流入富液槽內，硫泡沫經真空過濾機過濾，濾液流入地下槽，硫膏進入熔硫釜進行熔硫，熔融硫流入鑄模，待冷卻成型后即成為副產品，硫膏。 擬設計栲膠法脫硫及再生反應過程如下： （ 1） 吸收：在吸收塔內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：在反應槽內硫氫根被高價金屬離子氧化生成單質硫； （ 3） 再生氧化：在噴 射再生槽內空氣將酚態(tài)物氧化為醌態(tài)； 河南城建學院 本科畢業(yè)設計（論文） 生產流程及方案的確定 13 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 1 濕法栲膠脫硫工藝流程簡圖 主要設備介紹 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有人孔，以供檢查用。 填料塔結構簡單，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系，選擇填料應當遵循一下原則：單位體積填料的表面河南城建學院 本科畢業(yè)設計（論文） 生產流程及方案的確定 14 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；耐介質腐蝕，經久耐用，價格低廉。而填料的類型，尺寸和堆積方式決定于所處理的介質的性質。氣液流量的大小和允許的壓力降。本次設計，我選用的是聚丙烯階梯環(huán)（ φ50mm25 mm） 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，與經填料空隙上升的氣體接觸，完成對 H2S 的吸收。 氧化槽 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機將空氣壓入。中國很多工廠使用一種自吸空氣噴射型的氧化槽，不需要空氣鼓風機。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，氧化再生后，經過尾管流進浮選筒，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，內筒的吹風強度較大，不僅有利于氧化再生，而且有利于浮選。內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%。內筒吹風強度 大，氣液混合物的重度小，而內外筒的環(huán)形區(qū)基本上無空氣泡，因此液體重度大。在內筒和環(huán)形空間由于重度不同形成循環(huán)。 氧化槽的設計有如下三個基本參數(shù) ① 要求的空氣流量； ② 氧化器的直徑； ③ 有效的液體容積?？諝饬髁空扔诹虻漠a量、反比于液體在氧化器內的有效高度，比值可按氧化器內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 25～ 30m3/(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，當用一個氧化器時，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，硫泡沫從第二個氧河南城建學院 本科畢業(yè)設計（論文） 生產流程及方案的確定 15 化器頂部分離，第一個氧化器的空氣流量大，增大湍流使傳質加快。第二個氧化器空氣流量較小，使硫浮選。 反應槽 內有隔板以塊。主要作用是增加脫硫液的反應時間。 貧液泵 完成對貧液的升壓與輸送任務。 H=54m,10SH6A,Q=468 m3/h。 硫泡沫槽 硫泡沫槽是一錐形底的鋼制圓筒，槽頂設有 15～ 25 轉 /min 的攪拌機一個，以保持槽內硫泡沫經常呈懸浮狀態(tài)。此槽容積可按存放 3～ 6h 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 1m2 過濾面積于 1h內能濾過干燥硫磺 60～ 80kg 計算。通常采用的真空過濾機，當過濾面積為 10m2 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，可根據工作負荷的大小調整過濾薄膜袋 的數(shù)量和膜的孔徑，以達到良好的過濾效果，單臺過濾器的膜面積為 ～ 50m2。 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，當經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特性，它與任何物質均不粘連，因而所有的濾餅均可被清洗下來，濾料又恢復新濾料的過濾能力，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 同樣的時間內達到 傳統(tǒng)過濾器 5～ 20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。 河南城建學院 本科畢業(yè)設計（論文） 生產流程及方案的確定 16 戈爾過濾器是由罐體、管路、花板、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 1閥進入過濾器，空氣經 3閥排放后關閉3閥，溶液經上腔進入貯槽。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)， 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備，其操作壓力通常為 。其容積按能充滿 70%～ 75%計算，而放入的硫泡沫含有 40%～ 50%的水分。對于直徑 ，有效高度 ，每次熔化所需的時間約為 3～ 4h。 脫硫主要設備都用碳鋼制作， 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。為了防止設備被腐蝕，除選擇適 當?shù)哪透g材料制造設備外，還可以采用防腐措施對設備進行防腐。如在吸收塔，再生器的 內 表面可適當?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，使用壽命長的轉軸密封，被廣泛地應用于各個技術領域中。以減少溶液的漏損。機械 用適當?shù)耐苛贤克榱朔栏?，在吸收塔、再生器的表面可用適當?shù)耐苛贤克ⅰ? 河南城建學院 本科畢業(yè)設計（論文） 生產流程及方案的確定 17 4 工藝計算書 原始數(shù)據 焦爐煤氣組分： 組分 CO CO2 H2 N2 O2 CH4 Ar 體積 /% 脫硫液組分 ： 組分 Na2CO3 NaHCO3 栲膠 NaVO3 濃度∕g/L 設計工藝參數(shù) 焦爐煤氣中 H2S 初始含量 C1 = 10g/m3 凈化氣中 H2S 含量 C2 = 入吸收塔焦爐煤氣氣量 G0 = 30000m3/h 入吸收塔焦爐煤氣壓力 P0 = 出吸收塔焦爐煤氣壓力 Pi = 入冷卻塔 焦爐 煤氣溫度， t1=50 ℃ 出冷卻塔入吸收塔 焦爐 煤氣溫度， t2=35 ℃ 硫容 量 S = Kg（ H2S） /m3 熔硫釜的工作周期 4h 熔硫釜的操作壓力 河南城建學院 本科畢業(yè)設計（論文） 生產流程及方案的確定 18 硫泡沫中硫含量 S1 = 30 Kg/m3 硫膏含量 S2=20% 煤氣平均等壓比熱容 PC = KJ/kmol 硫泡沫槽溶液 終 溫 t3 = 800C； 硫泡沫槽溶液 初 溫 t4 = 400C； 熔硫釜硫膏 終 溫 t5 = 15 0C 熔硫釜加熱 初 溫 t6 = 135 0C 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 ρS = 1500 Kg/m3 硫泡沫密度 ρf =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 Cs = KJ/(Kg0C) 硫膏的熔融熱 Ch= KJ/Kg 熔硫釜周圍空間的散熱系數(shù) λ= KJ/(mh0C) 蒸汽的汽化熱 r1 = KJ/Kg 蒸汽的汽化熱 r2 = KJ/Kg H2S 氣體密度 ρG = Kg/m3 ； 脫硫液液體密度 ρL = 1050 Kg/m3 熔硫釜表面積 F = m2 噴射再生槽溶液流速 Wi = 25 m/s 通常 Wi = 18～ 28 m/s 噴射再生槽噴嘴入口收縮角 α1 = 14176。 噴射再生槽噴嘴喉管長度 L6 = 3mm 噴射再生槽吸氣室收縮角 α2 = 30176。 噴射再生槽管內空氣流速取 WA = m/s ； 噴射再生槽尾管直徑擴張角取 α3 = 7176。 尾管中流體速 We = 1 m/s 焊接接頭系數(shù) 1?? 河南城建學院 本科畢業(yè)設計（論文） 生產流程及方案的確定 19 由于焦爐煤氣氣量大及 H2S 含量多 ，因此采用兩個吸收塔并聯(lián)，則： G0′ = G0/2=30000/2=15000 m3/h 物料衡算〔 1〕 H2S 脫除， G1， kg/h G1 = = G0′ (10－ )/1000=15000（ ） / 1000 = 溶液循環(huán)量 LT， m3/h LT = SG1 = / = 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 = G18 ﹪ =8 ﹪ = 生成量， G3， Kg/h G3 = SHOSNaMMG232222=158/234 = Kg/h 式中 M Na2S2O3 — Na2S2O3分子量 M H2S — H2S 分子量 理論硫回收量 G4， kg/h G4 =（ G1－ G2） MS/ M H2S = （ ） 32/34 =式中 MS — 硫的分子量 理論硫回收率 φ，﹪ φ= G4/ G1 =100﹪ =﹪ 河南城建學院 本科畢業(yè)設計（論文） 生產流程及方案的確定 20 生成 Na2S2O3 消耗純堿的量 G5， Kg/h G5 = G3M Na2CO3/ M Na2