日處理2萬(wàn)方天然氣的固體吸附法脫硫裝置工藝設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-09-10 11:10 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 吸附法脫硫裝置的意義固定床吸附脫硫通常被用于去除天然氣中低H2S含量或痕量時(shí)的脫硫過(guò)程。整個(gè)凈化過(guò)程是基于某些多孔介質(zhì)的吸附特性而進(jìn)行的，有時(shí)還會(huì)將這些多孔介質(zhì)用一些反應(yīng)性的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行浸漬處理。此外，這些過(guò)程一般都是被應(yīng)用于選擇性H2S脫除的[3]。于森，周理在《天然氣中H2S的脫除方法》中論述最近幾年，科技突飛猛進(jìn)，環(huán)境問(wèn)題已提升到法律高度。我國(guó)的科技工作者研制出了些新的脫硫技術(shù)，但大多還處于試驗(yàn)階段，有待于進(jìn)一步的工業(yè)應(yīng)用驗(yàn)證。：通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的天然氣脫硫技術(shù)的研究和脫硫工藝的優(yōu)選，開(kāi)發(fā)出針對(duì)低硫含量、大處理量、脫硫精度要求高的干法精脫硫工藝，較好地解決了產(chǎn)品硫含量超標(biāo)的問(wèn)題，并成功進(jìn)行工業(yè)化應(yīng)用，使進(jìn)人裝置的天然氣脫硫后硫含量降低至0．1 mg／m。以下。目前運(yùn)用的固體吸附法脫硫目前國(guó)內(nèi)使用的干法脫硫劑以氧化鐵、氧化鋅、活性炭為主。(1)氧化鐵是一種古老的脫硫劑，通常稱(chēng)其為海綿鐵，其脫硫機(jī)理是先與H2S反應(yīng)生成硫化鐵，再將硫化鐵氧化成氧化鐵，它可脫除氣體中106級(jí)的H2S，已經(jīng)有多種改良方法獲得了工業(yè)應(yīng)用[2]。國(guó)外在20世紀(jì)50年代初期把古老的常溫氧化鐵法加以改進(jìn),并成功地應(yīng)用于天然氣脫硫[10]。(2)氧化鋅是常用的精脫硫劑，它通過(guò)與H2S反應(yīng)生成硫化鋅和水而將其脫除，106 ,硫容可達(dá)25%左右，一般用在如合成氨、甲醇生產(chǎn)中對(duì)原料天然氣的把關(guān)脫硫，脫硫后硫化氫殘余濃度可控制在1mg/m3(3)活性炭也是常用的精脫硫劑之一，它主要通過(guò)其巨大的比表面積吸附脫除硫化物，為提高其脫硫能力，一般需對(duì)活性炭改性，常用的改性劑為金屬氧化物及其鹽?；钚蕴糠ǖ膬?yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單, 能得到很純的硫, 選擇合適的炭還能除去其他有機(jī)化合物。凈化后的氣體中硫化氫含量 10ppm , 因而多用于精制工業(yè)及廢氣量較小的場(chǎng)合[8]。天然氣固體吸附法脫硫裝置的工藝流程從各脫硫方法來(lái)看，氧化鐵作為脫硫劑，運(yùn)用干法工藝，即固體吸附法，比較適合。氧化鐵脫硫劑有再生型和非再生型，其最具有代表性的就是海棉鐵法，其簡(jiǎn)單的流程如下圖1所示。原料天然氣經(jīng)流量調(diào)節(jié)分配后進(jìn)入脫硫裝置的原料氣過(guò)濾分離單元，通過(guò)原料氣過(guò)濾分離，除去天然氣中夾帶的機(jī)械雜質(zhì)和游離水后，自下部進(jìn)入脫硫吸收塔與自上而下的脫硫劑接觸，天然氣中幾乎全部H2S和部分C02被脫除。在反應(yīng)塔內(nèi)填充有一定的高度的海綿鐵，氣體由上至下通過(guò)反應(yīng)塔。此時(shí)，F(xiàn)e2O3與H2S反應(yīng)生成Fe2S3，氣體得到凈化。在再生過(guò)程中，反應(yīng)塔即成再生塔，不斷向塔內(nèi)鼓入空氣Fe2S3與空氣中的氧反應(yīng)再生轉(zhuǎn)化為Fe2O3并釋放出元素硫。當(dāng)出口氣體中氧濃度達(dá)到4~6%，出海棉鐵層的氣體溫度開(kāi)始下降時(shí)，即認(rèn)為再生結(jié)束。也可在原料氣中注入少量空氣，在氣體凈化同時(shí)，使海棉鐵再生并釋放出元素硫，達(dá)到連續(xù)再生。圖1 氧化鐵脫硫的典型工藝流程[14]天然氣脫硫裝置是一個(gè)復(fù)雜的化工過(guò)程系統(tǒng)，它主要包括分離單元、吸收單元、閃蒸單元、再生單元、輔助單元等5大部分。氧化鐵脫硫劑是傳統(tǒng)脫硫劑，工業(yè)應(yīng)用的主要是常溫與中溫型，高溫型脫硫劑尚處于研發(fā)階段。該法工藝簡(jiǎn)單、操作方便、能耗低，被廣泛用于城市燃?xì)?、天然氣脫硫工藝中。脫硫過(guò)程中，脫硫劑的顏色隨脫硫時(shí)間的增加，由原來(lái)的黃褐色變成黑色，并且脫硫劑的質(zhì)量也發(fā)生了變化。脫硫到一定程度后，脫硫效率明顯下降，脫硫劑需再生，當(dāng)有氧存在時(shí)，生成的硫化鐵會(huì)發(fā)生再生反應(yīng)析出硫。再生后的脫硫劑恢復(fù)脫硫效率，重新用于氣體脫硫，再生后空氣中無(wú)H2S氣體的臭味，說(shuō)明再生氣體中無(wú)H2S的釋放，再生是在室溫下進(jìn)行，硫和氧不易生成S02，因此避免了空氣的二次污染。飽和后的廢脫硫劑可返回工藝生產(chǎn)流程或回收硫磺。脫硫反應(yīng)宜在常溫和堿性條件下進(jìn)行，℃以及在中性或酸性條件下，氧化鐵會(huì)失去結(jié)晶水失活，并且難以再生。其反應(yīng)機(jī)理如下所示：脫硫反應(yīng)：Fe2O3H2O+
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