产十万吨煤气干法脱硫催化剂选择设计

1、摘要煤气是重要的中高热值气体燃料，既可用于钢铁生产，也可供城市居民使用，还可 作为原料气用于生产合成氨、甲醇等产品，不论采用何种方式利用焦炉煤气，其硫 含量都必须降低到一定程度。焦炉煤气中一般含硫化氢48g/m3,含氨49g/m3，含氰化氢0.51.5g/m3。硫化氢（H?S）及其燃烧产物二氧化硫（SO2）对人体均有毒 性，氰化氢的毒性更强。氰化氢和氨在燃烧时生成氮氧化物（ NOX ），二氧化硫与 氮氧化物都是形成酸雨的主要物质，煤气的脱硫脱氰洗氨主要是基于环境保护的需 要。此外，对轧制高质量钢材所用燃气的含硫量也有较高的要求，煤气中H2S 的存在，不仅会腐蚀粗苯系统设备，而且还会使吸收粗苯的

2、洗油和水形成乳化物，影响 油水分离。因此，脱除硫化氢对减轻大气和水质的污染、加强环境保护以及减轻设 备腐蚀均有重要意义。为了预防或减少煤燃料对环境和人体健康带来的危害，必须脱去煤气中的硫。 然而从企业的角度来看，在选择煤气净化工艺时，应结合企业自身情况和煤气用途 以及脱硫目的，从投资、运行费用、环境、净化指标、设备材质、控制要求和产品 结构等诸多方面进行综合分析比较，选择合适的煤气脱硫催化剂。研究表明：氧化铁脱硫剂时最适合该生产工艺的催化剂。 关键词：煤气，干法脱硫，催化剂The choice of Gas Desulfurization Catalyst in Ten Thousand To

3、nsAnnualAbstractGas is theimportant high calorific gasfuel, not only for iron and steelproduction, but also for urban residents needs,besides ,it can be usedto produce synthetic ammonia as raw matirial, methanol and other goods.The content of sulfur must be reduced to some extent,regardless of using

4、 coke oven gas in any ways. Coke oven gas generallycontains hydrogen sulfide 4 33,38g/m , ammonia 4 9g/m including Hydrogen Cyanide 0.5 1.5g/m .Hydrogen Sulfide (H2S) and its combustion products,Sulfur Dioxide(SO 2) are toxic to humans, less thanHydrogen Cyanide. Nitrogen oxides are the combustion p

5、roducts of Hydrogen Cyanide and Ammonia , which are the main factors to cause the acid rain as well as Hydrogen Sulfide , cyanide gas desulfurization and ammonia washing is mainly based onthe need of environmental protection.In addition, there are high requirements for the content of sulfur in produ

6、ction of high-quality rolled steel.The presence of H 2Sin fuel gas , not only cauterizes benzene system equipment, but also makeswashoil and water absorbing benzene form emulsion ,preventing oil-water separation. Therefore, its important for the removal of hydrogen sulfide to reducie air and water p

7、ollution ,enhance environmental protection and to reduce equipment corrosion.In order to prevent or reduce the damage of coal fuel on the environment and harm human health, gas in the sulfurmust be taken off . However, for a company, when making a choice on the gas purification process ,they shouldc

8、ombine with their own situation and the use of gas , as well as the purpose of desulfurization, and select the appropriate gas desulfurization catalyst bycomprehensive analysis and comparison from the investment, operating cost, the environment, cleaning indicator, equipmentmaterials, control requir

9、ements, product structure and many other aspects.The research show thatiron oxide desulfurization is the most suitablecatalyst in the production process.Key words: gas；dry desulfurization； catalyst目录Abstract I目 录 II1 前言 11.1 论文的研究意义和目的 11.1.1 论文的研究意义 11.1.2 论文研究的目的 21.2 煤气脱硫工艺 21.2.1 脱硫方法的分类 21.2.2

10、干法脱硫技术 21.2.3 干法脱硫的优缺点 31.3 干法脱硫剂 41.3.1 铁系脱硫剂 41.3.2锌系脱硫剂 41.3.3其他脱硫剂 51.4 几种常用脱硫剂的作用原理及其特点 51.4.1 氧化铁脱硫剂 61.4.2 氧化锌脱硫剂 61.4.3 活性炭脱硫剂 72 计算部分 82.1 计算所需一些特性数据 82.1.1 几种常见脱硫剂的特性数据 82.1.2 要求脱硫的煤气的主要成分及其百分含量 92.2 干法脱硫的流程示意图 102.3 关于脱硫剂用量及周期的计算 102.3.1 预脱硫塔中脱硫剂用量及周期的计算 102.3.2 精脱硫塔中脱硫剂用量及周期的计算 112.3.3 脱

11、硫剂的成本核算 122.3.4 脱硫剂的填装计算 133 结果分析及讨论 143.1 计算得出数据对比 143.2 结论 153.3 对该设计的一些问题的分析 1516参考文献 16致1 前言能源是人类赖以生存和发展的基础，随着人们对环境保护及保证企业最终产品 质量意识的提高，人们对能源的洁净利用日趋重视。发生炉煤气作为我国主要能源 之一，是煤炭的一种洁净利用方式，在我国的玻璃、建材、化工、机械、耐火材料 等行业被广泛的应用，近年来，人们对煤气净化程度的认识已经不止是煤气中的含 尘量、含焦油量和含水量等的概念，人们开始更加重视煤气中的含硫量。煤气中H2S的脱除程度已成为其洁净度的一个重要指标

12、1 。干法脱硫工艺是利用固体吸收剂脱除煤气中的硫化氢，多采用固定床原理，操 作简单可靠，脱硫精度高，但处理量小，适用于低含硫气体的处理，一般多用于二 次精脱硫。但是由于气固吸附反应速度较慢，因此该工艺运行的设备一般比较庞 大，再者由于吸附剂硫容的限制，脱硫剂更换频繁，消耗量大，而且脱硫剂不易再 生，致使运行费用增高，劳动强度大，同时不能回收成品硫，废脱硫剂、废气、废 水严重污染环境，因此，在大型焦化和钢铁行业，如果焦炉煤气不进行深加工（如 焦炉煤气制甲醇），一般不考虑干法脱硫；中小型焦化厂主要采用干法工艺。煤气干法脱硫技术应用较早，最早应用于煤气的干法脱硫技术是以沼铁矿为脱 硫剂的氧化铁脱硫技

13、术，之后，随着煤气脱硫活性炭的研究成功及其生产成本的相 对降低，活性炭脱硫技术也开始被广泛应用 2 。目前，干法使用的脱硫剂为氧化铁、氧化锌、氧化铜、氧化钙、氧化锰、活性 炭、分子筛以及复合氧化物，甚至还有近年来出现的第二代脱硫剂氧化铈等，其中 最常用的是铁系和锌系脱硫剂。1.1 论文的研究意义和目的1.1.1 论文的研究意义焦炉煤气由焦化企业炼焦生产时产生。从焦炉集气管流出的煤气称为荒煤气， 其硫化氢含量与装炉煤料的全硫量有关。一般干煤全硫的质量分数为0 5 -12，其中有 20-45 转到荒煤气中，煤气中 95以上的硫以硫化氢形态存在， 其他为有机硫。硫化氢在煤气中的质量浓度一般为3g，标

14、m3干煤气15旆m3干煤 气。煤气中所含的硫化氢是极为有害的物质，因而煤气脱硫就有十分重要的意义：(1) 可以防止设备的腐蚀。减少设备维修费用，降低生产成本，提高回收产品的 质量和产量。(2) 提高焦炉煤气的品质，减少焦炉煤气燃烧后产生的污染。煤气脱硫可以有效 降低煤气燃烧后产生的二氧化硫等有害物质，保护周围的环境。(3) 降低钢铁企业用煤气中硫化氢的含量可以使钢铁企业生产出优质钢材。(4) 回收后的硫磺可用于医药、化工等领域，随着行业的发展，需求量会进一步 加大3 。1.1.2 论文研究的目的煤气的干法脱硫是一种精脱硫工艺，在干法脱硫中选用一种最为恰当的脱硫剂 能满足企业对煤气的净化要求同时

15、能为企业尽量的节省人工及成本，同时根据脱硫 剂脱除的硫的成分不同和脱除的标准的不同满足不同行业对煤气的需要。1.2 煤气脱硫工艺1.2.1 脱硫方法的分类近几年，随着钢铁企业的快速发展，焦化行业也形成了飞速发展的趋势，国内 外煤气的脱硫脱氰技术也随着世界环保意思的加强而加快了其技术的更新换代，先 后出现了干式氢氧化铁法、湿式碱法、改良 ADA 法等脱硫方法。总的来说，煤气的 脱硫方法按吸收剂的形态可分为干法和湿法两大类 4 。由于该设计要求的煤气含量标准极高，只有干法脱硫能达到，所以该设计只能 选用干法脱硫。1.2.2 干法脱硫技术干法脱硫技术是煤气深加工和高效利用时必不可少的脱硫方法。 煤气

16、干法脱硫技术应用较早，最早应用于煤气的干法脱硫技术是以沼铁矿为脱 硫剂的氧化铁脱硫技术，之后，随着煤气脱硫活性炭的研究成功及其生产成本的相 对降低，活性炭脱硫技术也开始被广泛应用。(1) 氧化铁脱硫技术 最早使用的氧化铁脱硫剂为沼铁矿和人工氧化铁，为增加其孔隙率，脱硫剂以 木屑为填充料，再喷洒适量的水和少量熟石灰，反复翻晒制成，其PHS般为89左右，该种脱硫剂脱硫效率较低，必须塔外再生，再生困难。现在TF型脱硫剂应用较广，脱硫效率较高，并可以进行塔内再生。(2) 活性炭脱硫技术 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，煤 气中的HS在活性炭的催化作用下，与煤气中少量的

17、 Q发生氧化反应，反应生成的单 质S吸附于活性炭表面。当活性炭脱硫剂吸附达到饱和时，脱硫效率明显下降，必须 进行再生。活性炭的再生根据所吸附的物质而定，S在常压下190 C时开始熔化，440C左右便升华变为气态。所以，一般利用 450 500C左右的过热蒸汽对活性炭脱 硫剂进行再生，当脱硫剂温度提高到一定程度时，单质硫便从活性炭中析出，析出 的硫流入硫回收池，水冷后形成固态硫 。1.2.3 干法脱硫的优缺点(1)干法脱硫的优点在选用反应活性好、硫容高的脱硫剂的前提下，干法脱硫脱硫效率高，比较适 宜处理含H2S较低的煤气，因为煤气中H2S过高会造成脱硫剂很快失效。(2)干法脱硫的缺点 干式氧化铁

18、法脱硫。设备笨重，脱硫剂再生大多为间歇再生，每次再生完 毕，必须用蒸汽将塔内的残余空气吹净，煤气分析合格后，方能倒塔送气，否 则会引起爆炸；另外，更换脱硫剂时，操作劳动强度大，操作不当很容易起火 燃烧，较为危险。 干式活性炭法脱硫。脱硫剂再生使用的过热蒸汽不易获得，而且再生效果很 难达到要求，多数厂家干脆就不再生，而是取出后更换新的活性炭。 干式脱硫，由于硫的吸附，会增加脱硫剂床层的阻力，继而引起煤气压力波 动，不利于窑前煤气的正常燃烧；另外，采用干式脱硫，脱硫效率随着脱硫剂 应用时间的增加而不断降低，不利于控制最终产品质量。而且。由于干法脱硫 大多属于间歇再生，为了不影响企业连续生产，必须设

19、置备用脱硫塔，造成设 备闲置浪费。1.3 干法脱硫剂1.3.1 铁系脱硫剂铁系脱硫剂主要是以氧化铁为主的脱硫剂统称，因为氧化铁具有价廉易得、资 源丰富、脱硫速率高、硫容高等特点，成为开发最早、应用最广泛的煤气脱硫剂。 国内常用的铁系脱硫剂主要有天然沼铁矿、合成氧化铁、颜料厂及硫酸厂下脚铁 泥、硫铁矿灰成型剂、炼钢转炉赤泥及其成型剂等6,7。近年来，很多机构将铁氧化物与其它金属化合物复合，研究新的铁基复合氧化物脱硫剂。其中湖北化学研究所的铁系脱硫剂：EF型多功能氧化铁精脱硫剂(CN1174810)，由氧化铁载体和负载的金属化合物组成。该脱硫剂在有氧和无氧条件下均能精脱 H2S、COS、CS2、R

20、SH、RSR、RSSR、噻吩等硫化物；耐缺氧复合 型金属水合氧化物精脱硫剂(CN1287875)，用水合氧化铁Fe2O3?H2O与其它金属元 素 Ti、 Co、 Ni、 Mo、 Zn、 Cd、 Cr、 Hg、 Cu、 Ag、 Sn、 Pb、 Bi 中任一种或一种以上 的化合物和 /或碱土金属元素 Ca、 Mg 的化合物组成；由酸性废液制备的脱硫剂 (CN1060226)，该脱硫剂先用含铁或不含铁废酸液制成所需浓度的含铁溶液，再 用碱性物质除酸，经 氧化、分 离、混合 成型、干燥 而制成 ；复合型精 脱硫剂 (CN1127555C)由 Fe2O3、ZnO、CaO、MnO2等组成。煤炭科学研究总院

21、研制的一种无定形脱硫剂(CN1616139),以一种天然富含铁、锰、铜、锌等多种金属共生的锰矿粉为主要成分，经粉碎磨细后添加一定量的 脱硫助剂和水，与纤维物质均匀混合制备而成；常温成型氧化铁脱硫剂BMC，选用亚铁盐为铁基原料，辅以各种助剂合成氢氧化铁，再经过沉淀熟化、烘干等工艺制 备而成 8 。北京三聚环保新材料股份有限公司的无定形羟基氧化铁脱硫剂硫容高，单次硫容可达 50%以上，而且该脱硫剂可以再生。其脱硫再生原理为：Fe2O3 nH2O+3H2S=Fe2S3?iH2O+3H2O2Fe2S3?nH2O+3O2 = 2Fe2O3?nH2O+6S1.3.2锌系脱硫剂锌氧化物与H2S反应平衡常数较

22、大,可将出口处H2S降低到几个ppm以下，因而受到广泛关注 ,已作为精脱硫剂广泛应用。但纯氧化锌硫容较低，并且在870K 以上氧化锌易被还原为单质锌而挥发损失。近来很多学者研究出了锌钛脱硫剂（钛酸 锌），铁酸锌等复合氧化物脱硫剂，还有在氧化锌或钛酸锌中加入氧化铜、石墨等 物质，这些脱硫剂改善了单一的氧化锌脱硫剂存在的缺点。目前，国内氧化锌脱硫 剂的型号有 T302Q、T305、T306、KT310、JX-4C、JX-4D 等 10 余种。提高氧化锌的常温硫容一直是氧化锌脱硫技术的研究重点。解决此问题主要从 以下二方面入手：（ 1）提高脱硫剂的比表面，加大其传质面积；（ 2）向氧化锌中 加入一些

23、物质，增加反应的活性中心，以提高其常温硫容。T306型脱硫剂由于添加了特种助剂，使其在操作温度较低（约180C ）时，对简单有机硫也有较好的脱除效 果。另外，研制具有有机硫转化和脱硫双功能的锌系脱硫剂也非常具有市场。 20 世 纪 90 年代研制出的 T313 和 SHT512 型脱硫剂以及北京三聚环保新材料有限公司最 新研制的 JX-4D 脱硫剂，不仅能脱除硫化氢还能脱除有机硫，而且价格低廉。国内外锌系脱硫剂总的发展趋势仍是降低产品堆密度和使用温度，提高脱硫精 度，在保证低温高硫容、高脱硫精度下进一步提高抗压碎力，以降低阻力、扩大使 用领域 9。1.3.3其他脱硫剂钙系脱硫 剂： 钙系脱 硫

24、剂有石 灰石 （ CaCO3） 、消石 灰（ Ca（OH）2 ）、白 云石 （CaCO3?Mg CO3 ）等（脱硫率较低）以及复合钙系脱硫剂，如铁钙脱硫剂、锌钙脱 硫剂等。铜氧化物作为焦炉煤气脱硫剂具有较高的脱硫效率，但单一的 CuO 脱硫剂也存在硫 容低、不耐高温等特点，常与其它金属化合物复合，如CuO-Al 2O3， CuO-Cr2O3，Cu-Mn-Al 等复合氧化物脱硫剂应用较多。氧化锰的脱硫精度不高，一般也不单独使用，常与氧化铜、氧化铁、氧化铝等复 合，可改善其脱硫性能 10 。1.4 几种常用脱硫剂的作用原理及其特点由于普通氧化铁脱硫剂与水粉化，而本课题给出的煤气成分中含有一定的水蒸

25、 气，故不适合在本课题中适用，下述均为新型氧化铁常温精脱硫剂。而铁锰系精脱 硫剂由于使用温度在380400C于课题要求不相符，我们再此不做介绍。1.4.1氧化铁脱硫剂(1)氧化铁脱硫剂的特点：脱硫精度高：进口 H2S为10000 ppm时，出口 HSw0.1ppm。 反应速度快：气空速可大于 1000h-1 (液空速为5h-1 )。 工作硫容大，一次性脱除 HS硫容可达20% 强度和耐水性好。水煮24h或浸泡30天不粉化；12MPa压力下急骤充压、卸压 进行100次冲击实验后，强度无变化。 适用温度范围广。该精脱硫剂适用于天然气、水煤气、半水煤气、空气煤气、焦炉气、变换气、 食品CO2废气等各

26、种气体中H2S的精脱，保护后工段贵重催化剂。(2)氧化铁脱硫剂的脱硫原理：Fe2O3+H 2S FeSx+S+H 2OH2S与脱硫剂中的氧化铁等活性金属氧化物作用生成稳定硫化物，当原料气中含氧 时，硫化物可与氧反应生成单质硫沉积在脱硫剂微孔中，从而达到脱硫防腐蚀的目 的。1.4.2氧化锌脱硫剂(1) 氧化锌脱硫剂的特点：常温氧化锌精脱硫剂是新型、咼效精脱硫剂，可在常温200C温条件下，用于脱除天然气、油田气、炼厂气、合成气、变换气等多种气体及液态烃、丙烯、石脑 油、等液态原料的硫化物，以保护蒸汽转化、低变、甲烷化、甲醇、联醇、合成 氨、聚丙烯和羰基合成等含镍、铜、铁及贵重金属催化剂和提高产品质

27、量。(2) 氧化锌脱硫剂的脱硫原理：ZnO+H2S=Z nS+ H2OZn O+COS=Z nS+CO2ZnO+C2H5SH= Zn S+C2H6+H2O2Zn O+CS2=2Z n S+CO2ZnO脱硫剂可以脱除少量有机硫， 大部分需经过水解塔转化为无机硫(H2S)之后脱 除。1.4.3活性炭脱硫剂(1) 活性炭脱硫剂的特点： 脱硫精度高：普通脱硫剂脱硫精度为出口H2SWi.oppm用于粗脱硫，精脱硫剂脱硫精度为出口 H2S 0.03ppm 反应速度快： W102的穿透空速是普通脱硫剂的2-4倍。工业使用时，普通脱 硫剂的使用空速为 200-500h-1, W102使用空速为500-3000

28、F。 精脱硫剂的工作硫容高：精脱硫剂 H2S工作硫容为其它常温脱硫剂的3-5 倍，可达20%以上。 对有机硫(COS、CS2等)有一定的脱除作用。活性炭精脱硫剂采用优质活性炭添加特种活性剂和助剂，可用于合成氨、甲醇、联醇、甲烷化、合成燃料、食品 CO2等生产工艺中精脱H2S，也可用于城市煤气、水煤 气、焦炉气、天然气等精脱硫。(2) 活性炭脱硫剂的脱硫原理：气体中H2S和少量的O2受活性炭表面的催化作用，发生下列反应：2H2S+O2= 2H2O+2SCOS在室温下先被活性炭水解，生成H2S，然后以H2S的脱除原理除去， 反应如下：COS+H 20= H2S+CO22H2S+O2= 2H2O+2

29、S活性炭脱硫剂只能脱去少部分有机硫，大部分需经过水解塔转化为无机硫(H2S)之后脱除11。2计算部分2.1计算所需一些特性数据2.1.1几种常见脱硫剂的特性数据表3.1脱硫剂的特性数据脱硫剂活性炭精脱硫剂氧化铁精脱硫剂氧化锌精脱硫剂工作硫容12.0%20.0%15.0%堆比重0.50kg/L0.70 0.80kg/L0.95kg/L适用温度5 C 60C0C 90 C30C 400 C适用压强常压一8.0MPa常压一8.0MPa常压一30.0MPa脱硫精度 0.13mg/Nm3 0.03mg/Nm330.0283+16 0.0621+30 0.0063+28 0.0012+28 X0.7458

30、+44 0.0025+44 0.1207+28X0.0271+34 0.004+18 .002=28.51煤气的温度：40 C压力：2.8MPa有机硫含量：20mg/Nm 3无机硫含量：10mg/Nm 32.2干法脱硫的流程示意图图2.1煤气脱硫流程示意图如图所示，箭头方向表示煤气的流向。预脱硫塔：煤气初步脱硫，脱除煤气中的大部分 H2S和少量的有机硫。 水解塔：将煤气中的有机硫转化为无机硫。精脱硫塔：除去煤气中的H2S使其达到要求的标准。2.3关于脱硫剂用量及周期的计算按工厂生产制度，年操作时为8000小时，实行四班三运转制，连续生产。年产 10万吨即煤气的小时流量为1.0 10kg/800

31、0h=1.25 W7g/h标准状况下气体的摩尔体积为22.4L，故该质量流量转化为标准状况下的体积流量为733V=1.25 1j0 /MX22.4L/mol X000L/m =9821Nm /h2.3.1预脱硫塔中脱硫剂用量及周期的计算设煤气经过预脱硫塔时脱出的硫的量为 30%已知煤气中无机硫的含量为10mg/Nm 3有机硫含量为20mg/Nm 3可知在预脱硫塔 中脱除硫的量为Wi= (10+20 ) X30%x 10-6kg/Nm3 V=0.0884kg/h取空速为u=1000h-133则需要的脱硫剂的体积为 V1=V/u=9821/1000m 3=9.821m 3(1) 选用活性炭为脱硫剂

32、：活性炭脱硫剂的堆比重为 0.50kg/L ，可得需要的活性炭脱硫剂的质量为3Mi=Vi X).50kg/L XOOOL/m =4910.5kg活性炭脱硫剂工作硫容为 12% ，可得活性炭脱硫剂可脱除的硫的量为Mii=Mi 12%=589.26kg活性炭脱硫剂的周期为T1=M11/W1/24=277.7 天，即一个催化剂周期为 277 天。(2) 选用氧化铁为脱硫剂：氧化铁脱硫剂的堆比重为0.75kg/L，可得需要的氧化铁脱硫剂的质量为3M2=Vi0.75kg/L 1000L/m 3=7365.75kg氧化铁脱硫剂的工作硫容为 20%，可得氧化铁脱硫剂可脱除的硫的质量为M22=M2 20%=1

33、473.15kg氧化铁脱硫剂的周期为T2=M22/W1/24=694.35 天，即一个催化剂周期为 694 天。(3) 选用氧化锌作为脱硫剂：氧化锌脱硫剂的堆比重为0.95kg/L，可得需要的氧化锌脱硫剂的质量为3M3=Vi 0.95kg/L 1000L/m 3=9329.95kg氧化锌脱硫剂的工作硫容为 15%，可得氧化锌脱硫剂可脱除的硫的质量为M33=M3 15%=1399.49kg氧化锌脱硫剂的周期为T3=M33/W1/24=659.64 天，即一个催化剂周期为 659 天。2.3.2 精脱硫塔中脱硫剂用量及周期的计算出口硫含量要低于 0.2mg/Nm 3，那么在精脱硫塔中脱除的硫的量为

34、-6W2=(10+20) 70%-0.2 10-6kg V=0.204kg/h-1取空速为 u=1000h -1则需要的脱硫剂的体积为 V2=V/u=9821/1000m 3=9.821m3(1) 选用活性炭为脱硫剂：活性炭脱硫剂的堆比重为0.50kg/L，可得需要的活性炭脱硫剂的质量为3M4=V2X).50kg/L XOOOL/m 活性炭脱硫剂的市价约为4000元/m3，则用活性炭脱硫剂时平均每天消耗脱硫 剂的价值为(9.821/T 什9.821/T4) 4000 元/m3=469 元/天 氧化铁脱硫剂的市价约为2000元/m3,则用氧化铁脱硫剂时平均每天消耗的脱 硫剂的价值为3(9.821

35、/T2+9.821/T5) 3000 元/m =94 元/天 氧化锌脱硫剂的市价约为5500元/m3,则用氧化铁脱硫剂时平均每天消耗的脱 硫剂的价值为(9.821/T 3+9.821/T6) X5500 元/m3=271 元/天=4910.5kg活性炭脱硫剂工作硫容为 12% ，可得活性炭脱硫剂可脱除的硫的量为M44=M2 12%=589.26kg活性炭脱硫剂的周期为T4=M44/W2/24=120.35 天，即一个催化剂周期为 120 天。(2) 选用氧化铁为脱硫剂：氧化铁脱硫剂的堆比重为0.75kg/L，可得需要的氧化铁脱硫剂的质量为3M5=V20.75kg/L 1000L/m 3=736

36、5.75kg氧化铁脱硫剂的工作硫容为 20%，可得氧化铁脱硫剂可脱除的硫的质量为M55=M5 20%=1473.15kg氧化铁脱硫剂的周期为T5=M55/W2/24=300.9 天，即一个催化剂周期为 300 天。(3) 选用氧化锌作为脱硫剂：氧化锌脱硫剂的堆比重为0.95kg/L，可得需要的氧化锌脱硫剂的质量为3M6=V2 0.95kg/L 1000L/m 3=9329.95kg氧化锌脱硫剂的工作硫容为 15%，可得氧化锌脱硫剂可脱除的硫的质量为M66=M6 15%=1399.49kg氧化锌脱硫剂的周期为T6=M66/W2/24=285.8 天，即一个催化剂周期为 285 天。2.3.3 脱

37、硫剂的成本核算2.3.4脱硫剂的填装计算(1)预脱硫塔的填装计算：可以得出工况下进预脱硫塔的煤气体积根据公式PV=nRT可得煤气在标况下的体积与实际状况下的体积比为式2.1Vi 二T1P2V2 T2 P1 式 2.2q(vrvV1= 406.59qvV2预脱硫塔塔径可求得塔径D=1.20m预脱硫塔填料高度的计算式2.3可得煤气的体积流量进口推动力5333 P1= (2.7 10 /10333+1 ) X20X10- X (22.4/34 ) X10- =0.35 X10- atm出口推动力A _5-3-3-3 P2=(2.68 X0 /10333+1) X.4 X0 22.4/34) 1X =

38、0.071 X0 atm 查得传质系数K=1.36塔的平均推动力为 P= (0.75 X10-3-0.071 X0-3) /In (0.35 X10-3/0.071 X0-3) =0.174 X10-3atm 传质面积F=N/(K XP)=157.136 X10-3/0.174 X0-3X1.36m2=664 m2填料塔的高度2H=664/(100 X0.785 X1.2 )m=5.87m此咼度不够脱硫剂的填装，可取咼度H=6m o脱硫剂一段填装。实际填装脱硫剂的体积23V=3.14 X(1.2/2)26=6.78m 3(2)精脱硫塔的填装计算：进精脱硫塔的煤气的硫含量为：0.0859Nm 3

39、/h从精脱硫塔出来的煤气的硫含量为：0.0013Nm 3/h同预脱硫塔，进入精脱硫塔的煤气体积流量根据公式2.3可计算的塔径D=1.2m精脱硫塔塔咼的计算进口推动力为5333 Pi=(2.68 X0 /10333+1) 13.3 XI0- 22.4/34) 10 =0.236 XI0- atm出口推动力为 P2=(2.65 X05/10333 +1) X0.2 X0-3(22.4/34) X-3=0.0035 X0-3atm平均推动力为 P= (0.236 X10-3-0.0035 X0-3) /In (0.236 0-3/0.0035 X0-3) =0.055 X10-3atm传质面积F=

40、N/(K X P)=128.41 X0-3/1.36 X.055 X0-3=1717m2传质高度2H=1717/(100 X0.785 X.22)=15.2m取单塔高度为16m脱硫剂分两段填装，每段4m 实际填装脱硫剂的体积2V=3.14 X(1.2/2) 4X2=9.04m3结果分析及讨论3.1计算得出数据对比表4.1使用各种催化剂的周期及价格脱硫剂预脱硫塔脱硫剂周期精脱硫塔脱硫剂周期平均每天消耗的脱硫剂的价值活性炭脱硫剂277120469氧化铁脱硫剂69430094氧化锌脱硫剂6592852713.2结论从催化剂周期方面来看，氧化铁脱硫剂的周期最大更换脱硫剂的周期最大，可 以为企业生产减少工作量同时增加机器运转时间，为最适合该设计的脱硫剂。从经济实惠方面来看，氧化铁脱硫剂价格最为便宜，使用氧化铁催化剂能大大 节省企业的开支，为本实验最适合的脱硫剂