年产55万t焦炭荒煤气脱硫工段说明书

1、目录1 设计任务书22 工艺流程简介43 工艺流程中主要发生的化学反应54 脱硫塔的设计54.1 物料衡算54.1.1入塔的煤气质量54.1.2 出塔煤气的变化量74.1.3 m3 的计算94.1.4 m4 的计算104.2 热量衡算104.2.1 入塔脱硫煤气带入的热量104.2.2 出脱硫塔的煤气带走的热量114.2.3 脱硫过程中发生的溶解热和反应热134.2.4 总的热量衡算134.3 设备计算144.3.1 选择填料144.3.2 塔径计算144.3.3传质面积和填料高度155脱硫塔工艺设计结果表175.1.总表175.2.煤气入塔物质汇总表175.3.出塔物质汇总表185.4.其他

2、数据18致谢信19参考文献：201 设计任务书 1.1 设计题目 干煤气量为37702nm3/h的炼焦煤气的脱硫的工艺流程设计。入口煤气出口煤气温度/3436压力（表压）/pa1700015000煤气中h2s含量/g/nm34.500.02 入口煤气中杂质的含量 ：组分焦油苯h2shcnnh3萘水汽含量/g/nm3微量28.454.501.578.370.423.97 剩余氨水：12470kg/h,t=75,p=0.45mpa,氨的质量分数10%。nh3h2sco2hcn挥发氨24kg/h97%变nh30.18g/l1.3g/l0.04g/l固定氨18kg/h90%变nh3 1.2 设计内容

3、（1）脱硫工艺的选择与工艺流程介绍； （2）脱硫塔的物料衡算； （3）脱硫塔的工艺尺寸计算； （4）绘制脱硫塔装配图和工艺流程图； （5）对设计过程的评述和有关问题的讨论。 1.3主要设计参数1 太原地区大气压p0=90000pa2 脱硫塔空塔气速：0.50.7m/s3 脱硫效率：99%4 脱硫液硫容量：0.180.22kg(h2s)/m35 脱硫塔传质系数k：1520kg/(m2hatm)6 脱硫塔液气比：16l/m37 脱硫塔溶液喷淋密度：27.5m3/(m2h)8 h2s转化为盐的转化率：34% 9 hcn吸收率:90%10 干煤气组成：煤气成分h2ch4con2co2cmhno2摩尔质

4、量/g/mol2162828343032v%56.7266532.50.82 工艺流程简介 焦炉煤气经捕除焦油雾后，先进入中间煤气冷却器由约500c冷却到360c。中间煤气冷却器由预冷段、洗萘段，终冷段三段空喷塔组成。在塔下部的预冷段，煤气由约500c被直接冷却到不析出萘的温度，即约380c.在塔中部的洗萘段，用含萘约5%的洗油喷洒，使煤气中的含萘量降至约0.36g/m3,这一含量可保证煤气在终冷段无萘析出。洗萘富油的一部分送往粗苯工序处理。煤气最后在塔上部的终冷段被冷却至360c，然后进入脱硫塔。因中间煤气冷却器循环喷洒的氨水中含有萘、焦油雾及渣子等，所以需将其中一部分送至氨水澄清槽，再从氨

5、水储槽送来补充氨水。脱硫塔为填料塔，焦炉煤气从塔的下部进入，与从塔顶喷洒的吸收液对流接触，煤气中的h2s、hcn、nh3即被吸收液吸收。出塔的焦炉煤气送往硫酸铵工序。从塔底排出的吸收液用循环泵送入再生塔底部。再生塔为鼓泡塔、吸收液与空气并流流动，液中的硫氢根离子在催化剂作用下氧化而生成前述的各种铵盐和硫黄。经过氧化再生的溶液具有吸收h2s的能力，使之从再生塔顶部自流返回脱硫塔顶部循环使用。为了保持各种铵盐及硫黄在吸收液中不大于一定的浓度，部分吸收液需自再生塔顶部自流至希罗哈克斯装置，将硫黄及含硫铵盐湿式氧化为硫酸铵。从再生塔顶部排出的空气送入第一洗净塔，用硫铵工序来的硫酸铵母液洗涤以吸收废气中

6、的氨，吸氨后的母液再送回硫酸铵工序。自第一洗净塔出来的废气再进入第二洗净塔，以此用过滤水喷洒除去母液酸雾后，放入大气中。洗涤水自塔底排出送往活性污泥装置进行处理。 3 工艺流程中主要发生的化学反应在脱硫塔内的主要反应在再生塔内的主要反应4 脱硫塔的设计 4.1 物料衡算 4.1.1入塔的煤气质量（1）干煤气量干煤气组成表煤气成分h2ch4con2co2cmhno2摩尔质量/g/mol2162828343032v%56.7266532.50.8其中因为煤气中烃类的分子量一般都比较小，所以把cmhn当成c2h6来算干煤气的平均分子质量为：入口干煤气量37702n其质量流量为(2)煤气中杂质的质量

7、焦油：微量，忽略不计。 苯： h2s： hcn： nh3： 萘： 水汽： 列表如下：组分g/nm3nm3/hkg/h焦油微量00苯28.451.2211072.6219h2s7.99111.62169.659hcn1.5748.8859.15nh38.37415.2315.565萘0.42.63615.08水蒸气23.971129.65903.72（3）入塔煤气的总质量m1 在34，压力p=(90+17)kpa=107kpa得实际煤气体积：4.1.2 出塔煤气的变化量(1) 干煤气量保持不变，m干煤气=17505kg/h v干煤气=37702nm3/h (2) 煤气中杂质的质量 焦油：微量，忽

8、略不计。 苯：保持不变， h2s 脱硫效率： hcn：hcn的吸收率为90%，所以 s产率及耗氨量a. s产率反应方程式： 设h2s消耗量为吸收量的3.5% nh3cn完全参加反应 实际生成ss产率b.耗氨量：每成产1吨s耗氨0.5 c.补氨量： 萘： 保持不变， 水汽：出塔时煤气中的水达到饱和，查表得30时水的饱和蒸汽 40时水的饱和蒸汽压36时出塔后除水蒸汽外气体总体积v（3）出塔煤气的总质量水 4.1.3 m3 的计算脱硫液的硫容取0.2kg(hs)/m34.1.4 m4 的计算由全塔物料衡算得：4.1.5脱硫塔的液气比其中，v为入塔煤气的体积,m3。 l为入塔脱硫液的体积,l。4.2

9、热量衡算4.2.1 入塔脱硫煤气带入的热量 （1） 干煤气带入的热量：干煤气的比热=0.73kcal/(kg)。 （2） 苯带入的热量：苯的比热=0.257kcal/(kg)。(3) h2s带入的热量：h2s的比热=0.234kcal/(kg)。 （4）hcn带入的热量：hcn的比热0.317kcal/(kg)。 （5） nh3带入的热量：nh3的比热=0.503kcal/(kg)。(6) 萘带入的热量：萘的比热=0.25kcal/(kg)。（7） 水汽带入的热量：34的水蒸气的焓=611.17kcal/kg。(8) 所以煤气带入的总热量：q煤气入=434474+9372.57+1349.81

10、+637.52+5396.79+128.18+552326.55) kcal/h=1003685.42kcal/h4.2.2 出脱硫塔的煤气带走的热量（1） 干煤气带走的热量：干煤气的比热=0.73kcal/(kg)。（2） 苯带走的热量：苯的比热=0.257kcal/(kg)。(3) h2s带走的热量：h2s的比热=0.234kcal/(kg)。 （4） hcn带走的热量：hcn的比热0.317kcal/(kg)。（5） nh3带走的热量：nh3的比热=0.503kcal/(kg)。(6) 萘带走的热量：萘的比热=0.25kcal/(kg)。（7） 水汽带走的热量：36的水蒸气的焓=611.

11、66kcal/kg。(8) 所以煤气带走的总热量：q煤气出 =（460031.4+9923.90+6.352+67.50+5714.25+135.72+627712.52）kcal/h=1103591.642kcal/h4.2.3 脱硫过程中发生的溶解热和反应热1.熔解热（1）h2s的熔解热，查表得它的熔解热为-19.3kj/mol（2） nh3的熔解热，查表得它的熔解热为 -34.7kj/mol(3) 总的熔解热为：-25684.32kcal/h2.反应热（1）h2s的反应热，查表得它的反应热为11kcal/mol（2）hcn的反应热，查表得它的反应热为100.4kcal/mol(3) 总的

12、反应热为：4.2.4 总的热量衡算由于在整个过程中脱硫液质量变化不大，温度基本不变，所以可以近似认为，即639.85m补充水= 所以，m补充水=390.2kg/h。4.3 设备计算4.3.1 选择填料 因为散装填料有折装麻烦，传质不均匀，性能不好等诸多不足，因此在此选择规整填料，因为设备中介质较复杂而且有h2s、hcn等本性气体，以及易堵塞填料的苯、萘等物料，因此在选用cy不锈钢孔板波网填料能满足生产要求。此填料比表面积a=700m2/m3，空隙率 =95%。4.3.2 塔径计算 由贝恩-霍根公式即可计算泛点气速： lg= 其中，为泛点气速， 为重力加速度，取 解得 =1.58m/s对于填料塔

13、，操作气速为泛点气速的0.50.7倍，（1）当操作气速为泛点气速的0.5倍时空塔气速为 ： 塔径：。（2）当操作气速为泛点气速的0.7倍时,空塔气速为 塔径：所以塔径圆整到d=4.5m塔截面积为 实际空塔气速：在0.50.7m/s的范围内符合要求。则脱硫塔脱硫液的喷淋密度为因此设计符合实际生产要求。4.3.3传质面积和填料高度（1）吸收推动力式中为入塔前h2s吸收推动力（atm）为出塔后h2s吸收推动力（atm） （2）总传质系数k在1520kg/(m3hatm)取k=18 kg/(m3hatm)（3）传热面积的计算式中 a吸收面积（） 为吸收推动力（atm） g为吸收h2s的质量(kg/h)

14、 k为总传质系数（）（4）填料高度填料层体积：填料高度：圆整后 z=8m因此应该设计两座吸收塔来吸收硫化氢即可满足生产要求，平时生产时两座塔都开，当一座发生故障时另一座足以满足生产任务。5脱硫塔工艺设计结果表 5.1.总表项目数值及说明备注塔径d,m空塔气速u,m/s填料填料高度，m脱硫效率,%脱硫液硫容量,kg(h2s)/m3脱硫塔传质系数k/kg/(m2hatm)脱硫塔液气比,l/m3脱硫塔溶液喷淋密度,m3/(m2h)h2s转化为盐的转化率,%hcn吸收率,%4.500.63cy不锈钢孔板波网8.0990.20182045.86 3.5 90整齐堆放5.2.煤气入塔物质汇总表入塔干煤气3

15、7702nm3/h，温度为34oc,压力为17000pa组分g/nm3nm3/hkg/h干煤气477.53770217505焦油微量00苯28.451.2211072.6214h2s7.99111.62169.659hcn1.5748.8859.15nh38.3759.50272.46萘0.42.63615.08水蒸气23.971129.65903.725.3.出塔物质汇总表出塔温度为36oc,压力为15000pa组分g/nm3nm3/hkg/h干煤气477.53770217505焦油微量00苯28.451.2211072.6219h2s0.02111.280.754hcn0.19944.1655.915nh312.17559.50315.565萘0.42.63615.08水蒸气39.552405.8791025.545.4.其他数据（1）入塔脱硫液质量流量为m=844525kg/h（2）出塔富液的质量流量由几部分组成，包括入塔脱硫液量，生成盐以及补充蒸汽生成水量。（3）出塔富液的质量流量为m=843727.276kg/h（4） 补入水蒸气量为m水蒸汽=390