[能源化工]焦炉煤气湿法脱硫工艺设计初样

[能源化工]焦炉煤气湿法脱硫工艺设计初样内容摘要：

生产流程及方案的确定 13 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 的熔硫釜，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。 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 ： 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 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 = 24000m3/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 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 ρ S = 1500 Kg/m3 硫泡沫密度 ρ f =1100Kg/m3 硫泡沫比热容 ,Cf = KJ/(Kg 0C)； 常用熔硫釜全容积为 Vr = 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 熔硫釜装填系数为 70﹪～ 75% 硫膏的比热容 Cs = KJ/(Kg 0C) 硫膏的熔融热 Ch= KJ/Kg 熔硫釜周围空间的散热系数 λ= K J/(mh 0C) 蒸汽的汽化热 r1 = KJ/Kg 蒸汽的汽化热 r2 = KJ/Kg H2S气体密度 ρ G = Kg/m3 ； 脱硫液液体密度 ρ L = 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 α 1 = 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 α 2 = 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 α 3 = 7176。 尾管中流体速 We = 1 m/s 焊接接头系数 1 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=24000/2=12020 m3/h 物料衡算 〔 1〕 H2S 脱除， G1， kg/h G1 = = G0′ (10－ )/1000=12020 （ ） / 1000 = 溶液循环量 LT， m3/h LT = SG1 = / = 591m3/h 式中 S — 溶液硫容量， kg/m3， S = Kg (H2S)/m3 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 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 ﹪ = Kg/h 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 = Kg/h 式中 MS — 硫的分子量 理论硫回收率 φ ，﹪ φ= G 4/ G1 = 100﹪ =﹪ 生成 Na2S2O3 消耗纯碱的量 G5， Kg/h G5 = G3M Na2CO3/ M Na2S2O3 = 106 / 158 = 式中 M Na2CO3 — 碳酸钠的分子量； 硫泡沫生成量 G6， m3/h G6 = G4/S1 =式中 S1 — 硫泡沫中硫含量，此处取 S1=30 ㎏ /m3； 入熔硫釜硫膏量 G7 G7 = G4/S2 = 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 式中 S2 — 硫膏含量，此处取 S2=20%； 回收率 η ，﹪ η = 121CCC= （ ） / 10 100﹪ =% 硫膏的理论产量 W 理论 =32V C1η /34=32 24000 10 式中 W理论 — 硫化氢的原子量 V — 焦炉煤气气量， m3 （标） / h C1 — 脱硫前半水煤气中硫化氢含量， g/m3 （标） η — 脱硫效率， ﹪ 32 — 硫的原子量 热量衡算 冷却塔热负荷， 1Q ， KJ m3/ kmol h  1 0 1 2 1 1 2 2PQ G C t t W i W i    式中 0G — 入冷却塔焦炉煤气量， Kmol/(tNH3)； PC — 焦炉煤气平均等压比热容， KJ/( ), PC = KJ/kmol； 12,tt— 入、出冷却塔焦炉煤气温度； 12,WW— 入、出冷却塔焦炉煤气温含水量， Kg/Kmol. 查得 120 . 7 8 4 / , 0 . 7 8 4 /W K g K m o l W K g K m o l 12,ii— 入 ， 出 冷 却塔 条 件 下 水 蒸 气 的 焓 ， Kcal/Kg, 查表知 12,ii 6 1 9 / 2 5 9 1 . 6 3 / , 6 1 9 . 6 / 2 5 6 4 . 8 3 /i K c a l K g k J K g i K c a l K g k J K g    代入公式计算得 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 1Q =24000 〔 （ 5035） +（ ） 〕 =11462640 KJ m3/ kmol h 冷却水消耗量， 3W ， m3 / h 113 1000Q tW  式中 1t —— 冷却水温升， OC ,此处取 1 5OtC。 113 1000Q tW =11462640/1000 5= m3 / h 硫泡沫槽热量衡算 硫泡沫槽热负荷 Q2， KJ/h Q2 = Vf PfCf (t3t4) = 1100 （ 8040） = 式中 Vf — 硫泡沫体积， m3， Vf =G6； ρ f — 硫泡沫密度， Kg/m3 , ρ f = 1100Kg/m3； Cf — 硫泡沫比热容， KJ/(KgK),C f= KJ/(KgK) ； t3— 槽 中硫泡沫 终 温， t3 = 800C； t4 — 槽中硫泡沫 初 温， t4 = 400C； 蒸汽消耗量， W4,Kg/h W4 = Q2/r1 =式中 r1 － 蒸汽的汽化热， r1 = KJ/Kg 熔硫釜热量衡算 熔硫釜热负荷 Q3,KJ/釜 Q3=G8Csρ s(t5t6)+ sCh +4λF(t 5t6) = 1500 （ 13515 ） + 1500 + 49 .2 （ 13515） = KJ/釜 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 式中 G8 － 每一釜硫膏量， m3/熔硫釜， G8= = , G8= m3/釜 Vr － 常用熔硫釜全容积为 － 熔硫釜装填系数为 75% Cs — 硫膏的比热容 ,KJ/(KgK), C s = KJ/(KgK) Ch — 硫膏的熔融热， KJ/Kg ， Ch= KJ/Kg λ — 熔硫釜周围空间的散热系数， KJ/(mh 0C)， λ= KJ/(mh 0C) F — 熔硫釜表面积， F = m2 t5－ 入釜硫膏 终 温 ， oC， t5= 135 0C t6 — 釜内加热 初 温 , oC ， t6 = 15 o C — 硫膏中含硫量 50﹪ 4 — 熔 1釜所需时间（工作周期）， h ρ S— 硫膏密度， Kg/m3， ρ S = 150。