年产15万吨甲醇精细脱硫工艺设计毕业论文(编辑修改稿)

年产15万吨甲醇精细脱硫工艺设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

活性炭脱硫主要是利用活性炭的催化和吸附作用。 活性炭的催化活性很强，气体中的 H2S 在活性炭的催化作用下，与气体中少量的 O2发生氧化反应，反应生成的单质 S 吸附于活性炭表面。 活性炭脱硫的脱硫反应机理： 2H2S+O2=S+2 H2O 甲醇精脱硫方法的选择 湿法脱硫吸收速率快，生产能力大，同时脱硫剂还可以再生循环利用，但此法净化度不高，干法脱硫脱硫剂再生困难，但脱硫效率高，广泛用于原料气的精脱硫和有机硫的脱除。 经比较，并结合本设计精脱硫的要求，选用干法脱硫中的氧化铁法和活性炭法。 本设计 采用氧化铁 法 活性炭法脱硫的优点是：即能脱除硫化氢又能脱除有机硫 ,净化度高；脱 硫剂在使用上具有设备简单、操作方便、净化度高、床层阻力小、适应性强、脱硫快、硫容高、无二次污染等特点 [7]。 采用的触媒型号分别是： EF2 型氧化铁精脱硫剂 、 T504 型水解脱硫剂 和EAC4 型活性炭精脱硫剂。 本设计所用的氧化铁法是对第一脱硫塔中大部分硫化氢气体进行脱除，活性炭法则是在第二脱硫塔中对剩余硫化氢进一步脱除。 6 1． 5 工艺流程介绍 半水煤气流程：从造气工段来的半水煤气经气水分离器分离后（ T＜ 45℃ ）的半水煤气进入第一脱硫塔，经氧 化铁脱硫剂脱 H2S，再经预热器温度升至 65～75℃ 进入水解塔，经两层 T504 水解脱硫剂，使有机硫转化成 H2S，经水冷器降温至 T＜ 45℃ 后进入第二脱硫塔顶部，经两层 EAC4 活性炭脱硫剂脱硫。 液体的流程：低压蒸汽与第一脱硫塔出来的气体在预热器进行热量的交换，使初净化的气体温度升至水解塔工艺操作所需要的温度（ 65～ 75℃ ），预热器的冷凝水送入其他工段；温度在 30℃ 左右的冷水进入水冷器进行热量交换，使需净化的气体温度降至符合第二脱硫塔的工艺要求的温度（ T≤45℃ ），经热交换过的冷水温度上升，送入其它工段。 图 精细脱硫工艺流程图 7 第二章 物料衡算 和热量衡算 本章通过对第一脱硫塔、水解塔和第二脱硫塔的物料衡算，计算出了各塔内反应物消耗量和产物生成量，并得出各塔进出口气体中硫化氢的含量。 生产工艺指标 （ MPa） 入工段低压蒸汽 P≥ 入第一脱硫塔半水煤气压力 P≤ 入第一脱硫塔气温度 T≤45℃ 水解塔入口气温度 65～ 75℃ 入第二脱硫塔气温度 T≤45℃ 基础数据 表 半水煤气的组成 成分 体积百分含量 相对分子质量 H2 2 CH4 16 C3H6 42 C2H4 28 CO 28 C3H8 44 CO2 44 N2 28 H2S 34 H2O 18 注：半水煤气中还含有少量的 COS， O2 等气体，由于含量极低不足 %，故没有在表格中列出来。 8 表 脱硫剂的组成 脱硫方法 氧化铁法 有机硫的转化 活性炭法 触媒型号 EF2 T504 EAC4 H2S， C1 =434mg/Nm3 = H2S, C2= mg/Nm3 = g/ Nm3 ， t1=42℃ ， t2=45℃ ， t6=30℃ ， t7=38℃ 物料衡算 物料衡算的 流程 半水煤气 →预脱塔 →水解塔 →第二脱硫塔 →净化后的半水煤气 计算原料气的体积与流量 以每年 300 个工作日，每天 24 小时计算，则每小时生产甲醇的量为： 150000247。 （ 30024） = t/h 考虑到在合成时的损失，则以每小时 21t 计算为基准，所以 nCH3OH=21000kg247。 32g/mol= 则合成 CH3OH 所需的氢气的量为： k m o lnn OHCHH 3 1 2232  所以原料气中氢 气的体积为： V H2 = Nm3/kmol=29400 Nm3 根据原料气中各组分的体积比，则其他组分的体积为 VCO2 =29400Nm3 = Nm3 VO2 =29400Nm3 = Nm3 VCO =29400Nm3 = Nm3 VCH4 =29400Nm3 = Nm3 V（ Ar+N2 ） = 29400Nm3 = Nm3 9 则气体的总体积为： V= VCO2 + VO2 + VCO + V H2 + VCH4 + V（ Ar+N2 ） =+ ++29400++ =52500 Nm3 则进入第一脱硫塔的半水煤气的流量 G0 G0 =52500 Nm3 /h 第一脱硫塔的物料衡算 H2S 的脱除量 G1 hkghkgCCGG /)0 0 0 7 2 4 3 (5 2 5 0 01 0 0 0 )( 2101  （ 21） Fe2S3﹒ H2O 消耗的 H2S G2 取 Fe2S3﹒ H2O 的生成量为 H2S 脱除量的 98%，则 hkghkgG / （ 22） ﹒ H2O 生成量 G3 SHOHSMGG22322MFe23  （ 23） 式中 OHSM232Fe —— Fe2S3﹒ H2O 的分子量 SH2M—— H2S 的分子量 hkghkgG / Fe2S3﹒ H2O 消耗的 Fe2O3的量 G4 OHSoFeM MGG23232Fe34 （ 24） 式中32oFeM—— 氧化铁的分子量 hkghkgG / 10 水解塔的物料衡算 由于水解塔采用的是 T504 水解脱硫剂，使有机硫转化为无机硫。 有机硫大部分以 COS 的形式存在，其反应的机理如下： COS+H2O → CO2+H2S （ 25） 的生成量 G5， g/Nm3 假设 H2S 的转化率为 98%，则设生成 H2S 的量为 X 其关系式可以简化为： COS(60) ～ H2S(34) 所以， 3335 /101 2 %9860 NmgGX   （ 26） H2S 所消耗的 COS 的量 G6， g/Nm3 3336 /% NmgG   （ 27） COS 的量 G7 , g/Nm3 33337 / NmgG   （ 28） 第二脱硫塔的物料衡算 第二脱硫塔中的 H2S 脱除是采用 EAC4 脱硫剂，脱硫精度很高，利用活性炭的催化氧化性质脱除硫化氢，生成的单质硫被活性炭发达的孔隙吸附于其中，直至饱和。 温度在 20～ 60℃ 之间 [8]。 已知入塔气中 H2S 的量为 103g/Nm3 的脱除量 G8 hkghkgG /  （ 29） G9 由 EAC4 的脱硫性质及反应机理可得出如下反应式： 2H2S+O2→2H2O+2S↓ （ 210） 其关系式可简化为： H2S（ 34）～ S（ 32） hkghkgG /101 1   （ 211） G10 关系式可简化为： 2H2S(68)～ O2(32) 11 hkghkgG /  （ 212） G11 在实际操作中，取。