haoweitao焦炉煤气湿法脱硫工艺设计(初样)(编辑修改稿)

haoweitao焦炉煤气湿法脱硫工艺设计(初样)(编辑修改稿)内容摘要：

2后会使溶液的 PH 值下降，使脱硫效率稍有降低。 工艺流程 来自除尘工段的焦炉煤气从脱硫塔底部进入，与塔顶上喷淋下来的栲胶脱硫液逆流接触，在极短时间内完成吸收硫化氢的反应。 脱除硫化氢的煤气由塔顶出来，经旋流板，分离器分离掉所夹带的液滴后去压缩工段。 脱硫后的富液由塔底出来去脱硫塔液封槽，液封槽出来进入富液槽，然后又再生泵加压送到喷射器，在喷射器内自吸空气并在喉管及扩散管内进行反应，然后液气一起进入在再生槽，由底部经筛板上翻，进行栲胶溶液的氧化再生和硫泡沫浮选，再 生后的贫液流入贫液槽，再生脱硫泵分别送往脱硫塔，循环使用。 喷射再生槽顶浮选出来的硫泡沫自动溢流入中间泡沫槽，再由泡沫泵抽硫泡沫到上泡沫槽，经加温，搅拌，静止分层后，排去上清液，该上清液流入富液槽内，硫泡沫经真空过滤机过滤，滤液流入地下槽，硫膏进入熔硫釜进行熔硫，熔融硫流入铸模，待冷却成型后即成为副产品，硫膏。 拟设计栲胶法脱硫及再生反应过程如下： （ 1） 吸收：在吸收塔内原料气与脱硫液逆流接触硫化氢与溶液中碱作用被吸收； （ 2） 析硫：在反应槽内硫氢根被高价金属离子氧化生成单质硫； （ 3） 再生氧化：在喷 射再生槽内空气将酚态物氧化为醌态； 河南城建学院 本科毕业设计（论文） 生产流程及方案的确定 13 以上过程按顺序连续进行从而完成气体脱硫净化，湿法脱硫和再生工艺流程如下 (见图 )： 1－分离器； 2－脱硫塔； 3－水封； 4－循环槽； 5－溶液泵； 6－液位调节器； 7－再生槽； 8－硫泡沫槽； 9－真空过滤机； 10－熔硫釜； 11－空气压缩机； 图 1 湿法栲胶脱硫工艺流程简图 主要设备介绍 填料塔 填料塔用于要求高的 H2S 脱除效率。 用作脱硫的填料塔每段填料间设有人孔，以供检查用。 填料塔结构简单，造价低廉 ，制造方便。 这种塔体，喷淋装置，填料再分布器，栅板以及气，液的进出口等部件组成。 而填料是填料塔的核心部作分，填料塔操作性能的好坏与所选的填料有很大的关系，选择填料应当遵循一下原则：单位体积填料的表面河南城建学院 本科毕业设计（论文） 生产流程及方案的确定 14 积大，气液相接触的自由体积大；填料空隙率要大，气相阻力小；重量轻，机械强度高；耐介质腐蚀，经久耐用，价格低廉。 而填料的类型，尺寸和堆积方式决定于所处理的介质的性质。 气液流量的大小和允许的压力降。 本次设计，我选用的是聚丙烯阶梯环（ φ50mm25 mm） 的乱堆填料，这种填料 塑料的表面较光滑，所以不易被硫 堵塞，用这种填料同时有很高的脱硫效率。 填料的作用是完成对脱硫液及气体的再分布，同时为气液分布提供较大的相界面。 脱硫液从塔顶经分布器均匀喷淋在填料上，再填料表面形成液膜，并向下流动，与经填料空隙上升的气体接触，完成对 H2S 的吸收。 氧化槽 世界上使用最多的是有空气分布板的垂直槽，圆形多孔板安装于氧化槽的底部，孔径一般为 2mm，空气压力必须克服氧化槽内溶液的压头与分布板的阻力，空气在氧化器的截面均匀的鼓泡，液体与空气并流向上流动，硫泡沫在槽顶部的溢流堰分离，分离硫后的清液在氧化槽顶部下面一点引出。 这 种形式的氧化槽需要鼓风机将空气压入。 中国很多工厂使用一种自吸空气喷射型的氧化槽，不需要空气鼓风机。 液体加压从喷嘴进入，空气从文丘里的喉管吸入。 氧化槽是一大直径的圆槽，槽内放置多支喷射器。 氧化槽目前使用最佳的是双套筒二级扩大式，脱硫液通过喷射再生管道反应，氧化再生后，经过尾管流进浮选筒，在浮选筒进一步氧化再生，并起到硫的浮选作用。 由于再生槽采用双套筒，内筒的吹风强度较大，不仅有利于氧化再生，而且有利于浮选。 内筒上下各有一块筛板，板上有正方形排列的筛孔，直径 15mm，孔间距 20mm，开孔率 44%。 内筒吹风强度 大，气液混合物的重度小，而内外筒的环形区基本上无空气泡，因此液体重度大。 在内筒和环形空间由于重度不同形成循环。 氧化槽的设计有如下三个基本参数 ① 要求的空气流量； ② 氧化器的直径； ③ 有效的液体容积。 空气流量正比于硫的产量、反比于液体在氧化器内的有效高度，比值可按氧化器内每米有效液面高度氧利用率为 %～ %来计算。 氧化器直径正比于空气流量与空气比重的平方，为了得到良好的硫浮选，空气流速一般选 25～ 30m3/(minm2)截面。 液体在氧化器的停留时间正比于液体流量，要求的停留时间与氧化器数量有关，当用一个氧化器时，停留时间约 45min，用两个氧化器停留时间不超过 30min，多级氧化器有较高的气液传质效率，第一个氧化器出来的液体供给第二个氧化器，硫泡沫从第二个氧河南城建学院 本科毕业设计（论文） 生产流程及方案的确定 15 化器顶部分离，第一个氧化器的空气流量大，增大湍流使传质加快。 第二个氧化器空气流量较小，使硫浮选。 反应槽 内有隔板以块。 主要作用是增加脱硫液的反应时间。 贫液泵 完成对贫液的升压与输送任务。 H=54m,10SH6A,Q=468 m3/h。 硫泡沫槽 硫泡沫槽是一锥形底的钢制圆筒，槽顶设有 15～ 25 转 /min 的搅拌机一个，以保持槽内硫泡沫经常呈悬浮状态。 此槽容积可按存放 3～ 6h 的硫泡沫存量计算。 过滤器 工业上常用连续作业的鼓形真空过滤机，所需过滤面积可按每 1m2 过滤面积于 1h内能滤过干燥硫磺 60～ 80kg 计算。 通常采用的真空过滤机，当过滤面积为 10m2 时，其直径为 ，长为。 中国最近使用戈尔膜过滤器来过滤硫泡沫。 该过滤元件是由多振过滤薄膜袋组成，多孔膜的材料是聚四氟乙烯薄膜，可根据工作负荷的大小调整过滤薄膜袋 的数量和膜的孔径，以达到良好的过滤效果，单台过滤器的膜面积为 ～ 50m2。 戈尔薄膜滤料由于表面有一层致密而多孔的薄膜，不需要传统滤料的初始滤饼层，一开始过滤就是有效过滤，当经过一段时间后滤饼层积累到一定厚度，同样也影响过滤流量，这时可以给滤料一个以秒计的反向推动力，将滤料表面全部的滤饼迅速而轻松地从滤料表面推卸下来，称为反清洗。 由于聚四氟乙烯自身的化学特性，它与任何物质均不粘连，因而所有的滤饼均可被清洗下来，滤料又恢复新滤料的过滤能力，这样过滤，反清洗，再过滤，再反清洗，一次又一次循环。 这一工艺可在 同样的时间内达到 传统过滤器 5～ 20倍的过滤流量，而用传统的过滤材料是无法实现这种频繁的反清洗工艺的。 河南城建学院 本科毕业设计（论文） 生产流程及方案的确定 16 戈尔过滤器是由罐体、管路、花板、滤芯、气动挠性阀、自动控制系统等组成。 戈尔膜过滤器一般安装在硫泡沫槽后。 泡沫液经 1阀进入过滤器，空气经 3阀排放后关闭3阀，溶液经上腔进入贮槽。 过滤一段时间后滤饼达到定值时，控制系统进入反冲状态， 4阀自动切换，反冲清膜，滤饼脱离袋沉降到锥底部，系统重新进入过滤状态。 滤饼达到一定量时，开 6阀排硫膏，去熔硫釜熔成硫磺或脱水生成硫膏出售。 使用戈尔膜过滤器，可将 硫泡沫高度净化，如进过滤器前悬浮硫含量为 8g/L，出膜过滤器清液悬浮硫含量 8mg/L，取出的硫是硫膏，水分含量低，缩短了熔硫釜的熔硫时间，并节省蒸汽。 熔硫釜 熔硫釜是一个装有直接蒸汽和间接蒸汽加热的设备，其操作压力通常为。 其容积按能充满 70%～ 75%计算，而放入的硫泡沫含有 40%～ 50%的水分。 对于直径 ，有效高度 ，每次熔化所需的时间约为 3～ 4h。 脱硫主要设备都用碳钢制作， 因为其价格低廉，同时在许多的场合其性能可以满足使用的要求。 为了防止设备被腐蚀，除选择适 当的耐腐蚀材料制造设备外，还可以采用防腐措施对设备进行防腐。 如在吸收塔，再生器的 内 表面可适当的涂覆保护层。 或添加缓蚀剂等。 而泵的密封采用 机械密封 ，以减少溶液的漏损。 机械密封是一种功耗小，泄漏率低，密封性能可靠，使用寿命长的转轴密封，被广泛地应用于各个技术领域中。 以减少溶液的漏损。 机械 用适当的涂料涂刷为了防腐，在吸收塔、再生器的表面可用适当的涂料涂刷。 河南城建学院 本科毕业设计（论文） 生产流程及方案的确定 17 4 工艺计算书 原始数据 焦炉煤气组分： 组分 CO CO2 H2 N2 O2 CH4 Ar 体积 /% 脱硫液组分 ： 组分 Na2CO3 NaHCO3 栲胶 NaVO3 浓度∕g/L 设计工艺参数 焦炉煤气中 H2S 初始含量 C1 = 10g/m3 净化气中 H2S 含量 C2 = 入吸收塔焦炉煤气气量 G0 = 30000m3/h 入吸收塔焦炉煤气压力 P0 = 出吸收塔焦炉煤气压力 Pi = 入冷却塔 焦炉 煤气温度， t1=50 ℃ 出冷却塔入吸收塔 焦炉 煤气温度， t2=35 ℃ 硫容 量 S = Kg（ H2S） /m3 熔硫釜的工作周期 4h 熔硫釜的操作压力 河南城建学院 本科毕业设计（论文） 生产流程及方案的确定 18 硫泡沫中硫含量 S1 = 30 Kg/m3 硫膏含量 S2=20% 煤气平均等压比热容 PC = KJ/kmol 硫泡沫槽溶液 终 温 t3 = 800C； 硫泡沫槽溶液 初 温 t4 = 400C； 熔硫釜硫膏 终 温 t5 = 15 0C 熔硫釜加热 初 温 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 硫泡沫比热容 ,Cf = KJ/(Kg0C)； 常用熔硫釜全容积为 Vr = 熔硫釜装填系数为 70﹪～ 75% 硫膏的比热容 Cs = KJ/(Kg0C) 硫膏的熔融热 Ch= KJ/Kg 熔硫釜周围空间的散热系数 λ= KJ/(mh0C) 蒸汽的汽化热 r1 = KJ/Kg 蒸汽的汽化热 r2 = KJ/Kg H2S 气体密度 ρG = Kg/m3 ； 脱硫液液体密度 ρL = 1050 Kg/m3 熔硫釜表面积 F = m2 喷射再生槽溶液流速 Wi = 25 m/s 通常 Wi = 18～ 28 m/s 喷射再生槽喷嘴入口收缩角 α1 = 14176。 喷射再生槽喷嘴喉管长度 L6 = 3mm 喷射再生槽吸气室收缩角 α2 = 30176。 喷射再生槽管内空气流速取 WA = m/s ； 喷射再生槽尾管直径扩张角取 α3 = 7176。 尾管中流体速 We = 1 m/s 焊接接头系数 1 河南城建学院 本科毕业设计（论文） 生产流程及方案的确定 19 由于焦炉煤气气量大及 H2S 含量多 ，因此采用两个吸收塔并联，则： G0′ = G0/2=30000/2=15000 m3/h 物料衡算〔 1〕 H2S 脱除， G1， kg/h G1 = = G0′ (10－ )/1000=15000（ ） / 1000 = 溶液循环量 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的生成率为脱除量的 8﹪，则： 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 理论硫回收量 G4， kg/h G4 =（ G1－ G2） MS/ M H2S = （ ） 32/34 =式中 MS — 硫的分子量 理论硫回收率 φ，﹪ φ= G4/ G1 =100﹪ =﹪ 河南城建学院 本科毕业设计（论文） 生产流程及方案的确定 20 生成 Na2S2O3 消耗纯碱的量 G5， Kg/h G5 = G3M Na2CO3/ M Na2。