《煤气脱硫主要设备的工艺计算.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《煤气脱硫主要设备的工艺计算.docx（10页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、山西科技SHANXI SCIENCEAND TECHNOLOGY应用技术2006 年第 5 期9 月 20 日出版焦炉煤气脱硫主要设备的工艺计算张新利(太化化工股份有限公司氯碱分公司)摘要 :文章简单介绍了焦炉煤气中H2 S 的脱除工艺,重点对其主要设备的工艺计算作了详细的论述。关键词:焦炉煤气;脱硫;湍球塔;脱硫塔;再生塔中图分类号: TK436文献标识码:A文章编号:1004 - 6429 (2006) 05 - 0124 - 03在煤炼焦制气过程中,原料配合煤中所含硫在高温作用下 ,主要形成无机氯化物H2S 和少量有机物。H 2 S 是一种无色带刺激臭味,有毒有害的气体 ,对钢铁设备还有
2、严重腐蚀性。煤气中含硫量对后续化学产品的回收及储存、运输设备 、管道有重大影响。所以说H2 S 的脱除是炼焦生产过程中必不可少的一道工序。1 脱硫工艺脱除煤气中的硫化氢工艺已相当成熟,方法众多 。湿法脱硫一般以碱性碳酸钠、氨水溶液等吸收煤气中的硫化氢, 具有处理能力大,脱硫和再生均能连续进行,劳动强度小等优点,在在再生塔内发生的主要反应如下:NH4HS + 1/ 2O2= S4(1) + NHOH(NH42Sx + 1/ 2O2= Sx4(2) + 2NHOH再生塔内产生的硫泡沫则由再生塔顶部扩大部分自流入硫泡沫槽 , 经硫处理 ,生产硫磺外售 。1. 2工艺流程工艺流程简图见图1 。2 主要
3、设备计算2. 1 主要工艺条件 :1) 进装置煤气量 (干) :46 380Nm3 / h ; 其它组分量 : 2 484. 5脱除硫化氢同时也能脱除氰化氢,被国内外焦化厂普遍采用。栲胶法是在改良 ADA 法的基础上进行改进、研究发展起来的一种更先进的湿法煤气脱硫技术。它采用栲胶为催化剂, 氨水为吸收剂 , 气体净化度高、硫回收率高 , 更突出的优点是其运行费用低 、原料成本低 、不存在硫磺堵塔问题。在近期设计的煤焦化工程项目脱硫工序中,基本上都采用的是该工艺。以下就以某一焦化项目设计中采用的PDS + 栲胶法湿法前脱硫为例做详细论述 。1. 1主要反应原理及流程来自前工序冷鼓工段的粗煤气先进
4、入湍球塔下部与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流接触,而后依次串联进入两级填料脱硫塔下部与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流吸收后,煤气中H2 S 含量达到0. 05g/ Nm 3以下 , 送至下工序硫铵工段。在脱硫塔内发生的主要反应如下:Nm3 / h ;温度 :34 ; 压力 :2 000 mmH 2 O 。2) 煤气中H2S 含量 :脱硫前:6. 2g/ Nm 3, 脱硫后:50mg/ Nm 3。3) 当地大气压 :99 000Pa2. 2 湍球塔计算塔径计算:已知条件: 煤气处理量 :46 380 Nm 3/ h ;入塔气温 :34;压力 :2 000mmH2 O出塔气温 :36;压力 :1 700mmH
5、2 O煤气中 H 2S 含量从 6. 2g/ Nm 3降至 2g/ Nm 3工况下煤气体积:V = (46 380 + 2 484. 5) (273 +35) / 273 101325/ (99 000+ 20000)= 46940m3 / hNH 3 + H2 O = NH 4OH(1)式中 : 当地大气压为: 99 000Pa ,平均温度 : (34 + 36) / 2 =H2S + NH 4OH = NH 4HS + H 2O(2)35 :2. 5m/ sNH 4OH + HCN = NH 4CN + H 2O(3)取空塔气速为NH 4 HS + NH 4 HCO+ (X - 1)则塔径
6、为 : D = 46 940/ (3 6000. 7852. 5) 1/ 2 = 2. 6m填料高度计算:S = (NH 4) 2Sx + CO 2+ H 2O(4)填料采用 38聚丙烯小球 , 比表面积 101m2 / m3从湍球塔中吸收了H 2 S 和 HCN 的脱硫液流入溶液循环进口推动力 : % P1= (20 000/ 101 325 + 1)6. 2(22. 4/槽 ,经补充浓氨水和催化剂溶液后用溶液循环泵送至再生塔34)10- 3 = 0. 004 89atm(A) 底部与空压站送来的压缩空气并流进入进行再生,再生液出口推动力 : % P1= (17 000/ 101 325 +
7、 1)2 (22. 4/ 36)从再生塔上部返回湍球塔顶喷洒循环使用;来自再生塔 (B)的10- 3= 0. 001 45atm脱硫贫液先入脱硫塔 (B) , 在此吸收 H2 S 和 HCN 后流至半贫液平均推 动 力 : % P =( % P1-% P2 ) / ln ( % P1 /% P2) =槽同样补充浓氨水和催化剂溶液,经半贫液泵加压后入脱硫塔(01004 89 - 0. 001 45/ ln (0. 004 89/ 0. 001 45) = 0. 002 84atm(A) , 在脱硫塔 (A) 内吸收了 H2S和 HCN 后成为富液流至富液H2S 的吸收量 : % G = (46
8、380 + 2 484. 5)(6. 2 - 2) 10- 3槽由富液泵抽送至再生塔(B)与压缩空气并流进行再生,再生后的贫液从塔上部返回脱硫塔(B)顶循环使用 。= 205. 2kg/ h取脱硫塔传质系数 : K = 350kgH 2S/ m2. h. atm作者简介 :张新利 ,女 ,1968 年 11 月出生 ,1991 年毕业于太则需填料的传质面积为: F =% G/ ( K% P)= 205. 2/原理工大学 ,化工工程师,030021 ,山西省太原市(3500. 002 84) = 206. 4m2填料高度 : H = 206. 4/ (0. 785 2. 62收稿日期 :2006
9、 - 05 - 08? 124 ?张新利: 焦炉煤气脱硫主要设备的工艺计算101) = 0. 385m分四段设置:0. 385/ 4 = 96mm , 按经验取300mm ,生产能力按 4 计设计高度: H = 3004 1. 25 = 1 500mm = 1. 5m实际 采 用 湍 球 塔 2 600mm ,H = 24 210mm , 四 段 填 料300mm 4mm该塔选用填料为 38 的聚丙烯小球 ,其特点是 :气速高 ,处理能力大 ,塔的重量轻 ,气液分布比较均匀 ,不易堵塞 ,特别是由于塔内湍动强烈 ,故质量及能量传递得以强化 ,因而能够较大地缩小塔径及降低塔高 。2. 3 填料塔
10、计算塔径计算 :已知条件 :煤气处理量:46 380 Nm 3/ h ;入塔气温 :35 ; 压力 :1 700mmH 2O出塔气温 :37 ; 压力 :1 500mmH 2O煤气中 H 2S 含量从 2. 0g/ Nm 3,至 50mg/ Nm3,脱硫量 (46 380 + 2 484. 5) (2 -0. 05) = 95. 3 kg/ h工况下煤气体积:V = (46 380 + 2 484. 5)(273 +36) / 273101325/ (99 000+ 20 000) = 47 093m3 / h式中 : (35 + 37) / 2 = 36 取空塔气速为:0. 6m/ s则塔径
11、为 : D = 47 093/ (3 600 0. 7850. 6) 1/ 2 = 5. 27m塔高计算 :脱硫塔进口推动力为: % P1 = (17 000/ 101 325 + 1)2. 0 (22. 4/ 35) 10- 3= 0. 001 5atm脱硫塔出口推动力为: % P2 = (15 000/ 101 325 + 1)0. 05(22. 4/ 37) 10- 3= 0. 000 035atm平均推动力为: % P= ( % P1 -% P2 ) / ln % P1/ % P2= (0. 001 5 - 0. 000 035) / ln0. 001 5/01000 035 = 0.
12、 000 4atm取脱硫塔传质系数 : K = 16kg/ m 2. h. atm则需填料的传质面积为:F = 95. 3/ (16 0. 000 4) = 14 89016m22006 年第 5 期9 月20 日出版填料高度2: H = 14 890. 6/ ( 0. 785 5. 27124) = 5. 51m(124 填料的比表面积m2/ m 3)H = 5. 511.4 = 7. 7m实际采用填料塔5 600mm , H = 37 000mm ,三段填料350 3 ,捕雾段 1 500mm , 填料塔内采用轻瓷填料,轻瓷填料在传质过程中 ,填料表面始终保持一层液膜,形成良好的气液接触,
13、比其它填料具有更高的传质效率。2. 4再生塔计算压缩 空 气 量 为 : 46 380( 6. 2 - 0. 05)10-312 =3 423m3/ h (1kg 硫磺用 12m3 空气 )塔径 : D = 3 423/ (0. 785130 2) 1/ 2 = 4. 095m , ( 再生塔鼓风强度 :130m 3/ m2 . h)取 4. 2m 的塔两台 。扩大部分的塔径:1. 2D1. 4 DD 14. 2 = 5. 46m , 取 D = 5. 6m= 1 3取脱硫液在再生塔中停留30min , 湍球塔内溶液循环量:46 380(6. 2 - 2) 10- 3/0. 2 = 974m
14、3/ h(脱硫液硫容量取 0. 2kg/ m3 )则再生塔的有效容积为:V = 974(30/ 60) = 487m 33塔高 : H = 649/ (0. 7852扩大部分高度 3m ,4. 2) = 46. 9m实际采用再生塔 4 200mm , H = 49 470mm ,再生塔为有四层筛板的空塔 , 操作稳定 ,气液分布均匀 ,不易堵塞 。塔内做防腐处理 ,塔顶部为扩大部分 。3 结尾该脱硫工艺装置 ,使用范围广 (可脱低硫和高硫气体 ) 、脱硫效率高, 不仅具有投资省,处理能力大,运行稳定连续化的特点 ,而且具有良好的环保效果。目前在全国 500 多家企业中得到广泛应用 ,大都取得了
15、良好的技术效益和社会经济效益。参考文献1 煤气手册编写组. 煤气设计手册( 中册 ) M . 北京 : 中国建筑工业出版社,1986. 552 - 599.2 何建平等 . 炼焦化学产品回收与加工 M . 北京 :化学工业出版社 ,2005. 103 - 134.(校对 :刘芳)图 1工艺流程简图(英文摘要下转第127 页)? 125?韦海玲等: 用 AFS - 230E 原子荧光光度计测定地表水中的砷2006 年第 5 期9 月 20 日出版合溶液 ,用去离子水定容,此时砷标准系列的含量分别为012(00、2. 00、 4. 00、6. 00、 8. 00、 10. 00 g?L - 1方程
16、为 If= 270. 693 C+ 29. 243 ,相关系数为 0. 999 8。结果与讨论 2. 1检出限测定Zhang Xinli2ABSTRACT : This article has introduced the desulphurization craft of coke gas , and mainly discussed the craft calculation of its main equipment.KEY WORDS :coke gas ; desulphurization ; desulphurizing tower , regenerating tower? 127 ?