120万吨兰炭湿法脱硫解析

1、120万T/a兰炭装置生产过程中的富余煤气湿法脱硫项目初步设计说明1、湿法脱硫简介2、工艺原理3、主要化学反应4、对所有装置要求5、湿法脱硫催化剂选择6、湿法脱硫配套公用工程（土建、环保、供电、供蒸汽、供水自控仪表、防腐保温）二、本设计基本数据选择和设计要求三、总概算四、要说明的问题一、初步设计说明1、湿法脱硫简介煤气中脱硫（指硫在还原气氛中生成的HS）的方法，分为干法和湿2法，本设计采用湿法脱硫。在常温常压下，以稀溶液（钠法或氨法）吸收煤气中酸性气体HS（亦2叫脱硫），同时选择适当的氧化催化剂，将吸收在脱硫液中HS氧化成单质2硫，从而使脱硫液得到再生，同时将再生时生成的含硫磺颗粒的硫泡沫送至

2、连续熔硫装置（熔硫釜）得到副产品硫磺。此时还原后的氧化催化剂可以用空气氧化成氧化态催化剂，催化剂和再生后的贫液一并循环使用。2、工艺原理在常温常压下，煤气中HS穿透气液两相介面扩散，由气相主体转到2液相主体，第一过程是HS先溶解于水中，第二过程是与碱发生中和反应,2电离生成H+和HS-，即HS（气）一HS（液）一H+HS-；气相中HS浓度随222之降低，其液相分压也相应上升。如不采取措施任上述过程自行发展，终将导致气液两相中HS分压的平衡，液相中的HS-呈饱和状，上步反应会静2态终止。可见，只有破坏上式的平衡态，或者从开始就不使其形成平衡，有效的方法之一就是第三过程，借助催化剂的催化氧化功能，

3、加速反应成的HS-的氧化析硫作用，减少其在液相中的浓度。HS（g）-HS（L）fH+HS-+1/20-HO+S；2222上述反应随生成物的减少（硫磺的分离）促使上式正方向进行。从另一层面，过程的逆向视角看，第三过程的析硫反应（HS-+1/202=0H-+S；），每析出一个硫原子，就相应生成一个0H-,0H-增多，相应的提高了吸收剂的浓度，化学反应速度与反应物的浓度积成正比，可见，第三过程对脱硫产生起着十分关键的作用，而脱硫催化剂则决定着第三过程能否高效的正常进行。脱硫液中HS-生成之后随这减少，并随之将单质硫从液相中分离，确保了气液两相中HS分压常态的平衡，HS（气）HS（液），其分压差（多2

4、22种压力降）所形成的推动力，促使HS由气相快速持续向液相转移，达到2除HS的目的。23、主要化学反应（以氨为碱源）3.1 脱硫塔内吸收反应20tt（lmol/L）稀氨水吸收煤气中HS；2NH+HO=NHOH(或NHHO)32432NHOH+HS(g)NHHS(L)+HO+10.94Kcal4242NHOH+HCN(g)NHCN(L)+HO442NHOH4+NHHCO43(NH)CO423+HO23.2将脱硫液吸收HS通过氧化生成单质S,使脱硫液再生（NHHS中24HS-被氧化成单质S）。NHHS+ONHOH+S；+43Kcal424NHOH+HCN（g）NHCN（L）+HO442NHOH+N

5、HHCO（NH）CO+HO44342324、对所有装置的要求及选择4.1基本原则：先满足再生的O的需求，据HS+1/2OS；+HO2222知：氧化lKgHSS需要空气1.57M3，而这些O主要靠催化剂吸附，且吸22附量较理论值高8-15倍，再生时，在合适的空气鼓泡吹搅下，硫颗粒与硫泡沫浮在上面才能分离。4.2 脱硫塔（1）选用连续微分接触式填料塔 使气液两相充分接触，以提高尽可能大的传质面积和传质系数，接触后两相又能及时完善分离； 在塔内供气、液两相具有最大限度接近逆流，以提供最大传质动力。（2）选用通量大、压降低、持液量少、操作弹性大、结构简单、维修方便、制造成本低的填料塔。（3）设计脱硫塔

6、从下面四个方面考虑： 填料选择：它是脱硫塔主要构件，是填料塔的核心，其主要作用是为气液两相提供充分接触面积，增加液体的湍动（又称紊流）（Re>10000呈涡流）程度，以利传质、传热（此时主要是传质），并且能通过大数量的流体。 塔内件选择：采用先进的气液分布器，同时采取防壁流、防沟流措施，排出的液体考虑防涡流装置等，根据脱硫塔内H2S传递反应呈梯度变化（工程上叫连续微分接触式）和易堵特点采用一塔一设计等措施。达到塔内气液两相充分接触，最大限度地提高传质面积和传质系数。 按照填料塔的流体力学特性（如气体压降，持液量及气、液两相流体分布等性能）进行设计； 填料塔传质高度取决于分离所需的传质单元

7、数（或理论板数）和传质单元高度(或等板高度)。按原化工部第四设计院规定执行。(4) 其它要求按国家民用燃气规范GB500282006执行。4.3再生装置(1) 湿法脱硫工艺中，因再生方法不同分为氧化法和解吸法二种，本设计用氧化法；(2) 氧化法中倾向于垂直插入喷射器的再生氧化槽装置；(3) 喷射氧化再生装置作用 将HS-进一步氧化成S； 将生成单质S浮选出来，供再生后悬浮S尽可能减少。(4) 本设计选择喷射氧化再生技术1) 它较正压高塔再生技术有如下优点： 效果好，提高了脱硫效率，明显降低了煤气中HS含量；2 大大降低投资费用，较高塔再生节约30%； 操作方便，降低劳动强度，减少操作工数量；

8、基本杜绝了脱硫气体液沫夹带，提高生产的稳定性，减少了损失,降低了消耗； 降低了脱硫液循量(10%左右)，降低了脱硫泵电流，从而降低了消耗； 便于设备维修，减少了设备的维护和检修费； 不用购置空压机，不用修建空压机厂房，节约了资金。2) 组成：它由喷射组、浮选槽和液位调节器三部分组成；目前应用最广的是双套二级扩大式再生槽（叫二联体槽或二套槽）。 喷射器组（它是再生系统的心脏）：用特别（0Crl8Ni9）材料制的喷射器使脱硫液高速通过喷咀形成射流，产生局部负压吸入空气，其两相流体被高速分散而处于高度涡流状态，空气呈气泡状态分散于溶液中，气液接触面较高塔再生大大增加且不断更新，从而使脱硫液吸0速度大

9、为增加，2使传质过程大大强化，故在短时间内（68min）即可完全再生（本设计一般按停15min考虑）。所以喷咀既然是系统的心脏，建议用东师大东狮公司专利产品。 浮选槽：脱硫液经喷射氧化再生后进入浮选槽（硫泡沫沟槽）在浮选槽中进一步氧化再生，并起到硫的浮选作用。由于采用二套槽，内筒的吹风强度较大（70120m3/m2H）,有利于氧化和硫泡沫浮选。内筒上下各一块筛板，板上开有小孔（18-025）,开孔率44%，在浮选筒和环形空间由于重度不同，形成循环。 液位（贫液）调节器：采用溢流式结构，靠其液位在内筒升降，使内筒与喷射再生槽扩大部分溶液构成“U”，这时调节“U”一端，贝恠再生槽内液位也随这上下移

10、动，从而可以调节喷射再生槽溶液溢流量，保证浮选筒内液面保持稳定，以利硫泡沫的浮选和分离。 温度、吹风强度，空气耗量，停留时间等工艺参数选择按GB500282006标准执行。4.4 硫磺回收装置（1）只有在湿法脱硫过程再生时直接回收硫磺，将再生系统溢流出来的硫泡沫中的悬浮硫除去，保证合格的脱硫液供脱硫使用，同时得到副产品硫磺。（2）连续熔硫装置（熔硫釜）连续熔硫进行硫回收的金属釜中进行。硫泡沫进釜过程，也是一个不断被加热的过程。受热的气泡破裂，粘于壁上细小硫的颗粒集聚变大向下沉降，进入到釜底高温区熔融后，连续地排出釜外。与硫分离的溶液上浮，从釜的上部回收脱硫系统。 主要吸收集的硫泡沫进行再处理；

11、 采用脱硫泡沫在熔硫釜中脱水工艺； 熔硫釜宜采用夹套缸式蒸气加热； 它的直径不宜过大，以600一900为宜； 要求熔硫釜传热效果好，釜内自然对流和传导方式传热，待熔融物料热阻力小，加热分离沉降熔融，层次分明，熔硫效率高。4.5 富液槽（1）富液槽是脱硫塔排出脱硫液的短暂贮存容器，不是重要的设备却起着重要的作用，在富液槽的反应是脱硫塔反应的延伸。脱硫液吸收HS2转为HS-后与催化剂反应析出单质硫，HS-转为单质硫的反应相当部分是于富液槽中进行的。析硫的反应速度小，脱硫塔之后溶液于富液槽中停留时间尚需910min。停留时间短，HS-来不及转化为单质硫，进入再生槽则被氧化为NHHS0和（NH）S0，

12、两者是氧化法脱硫液的主要副产物组分，其44424含量受溶液PH温度等因素影响，但主要是受富液停留时间的影响。有的脱硫装置为节省投资将富液槽去掉是非常错误的。（2）本设计选择可停留10分钟富液量的富液槽。4.6 液封槽、贫液槽、硫泡沫槽、冷凝液槽及砼结构地下槽均按照国家民用燃气规范GB50028-2006执行。5、湿法脱硫催化剂选择5.1湿式氧化法脱硫是将HS在液相中氧化成单质硫一种脱硫方法，2催化剂即发生了HS-+10=S+0H-氧化还原反应。225.2 选择适宜的载0催化剂是湿法脱硫的关键；25.3理论上讲，这个载0催化剂其氧化态必须能氧化HS,其还原态22时又必须能被空气氧化。所以从氧化反

13、应必须条件来看，此载0催化剂标2准电极电位数值必须大于S2-/So电极电位(S2-/So电子对氧化还原电极电位0.141V),同时必须小于空气中0的电极电位(1.23V)。也即要求0.141V2VE0<1.23V。5.4在实际生产中，应根据科学试验及严格筛选，载0催化剂最适宜2的标准电位数值范围为0.20.75V(因为E°0.2V时，HS不能顺利被氧化2成单质硫磺；E°>0.75V时，大量HS易被过渡氧化S02-和S02-。盐类，造2234成副反应大大增加)。5.5目前常用催化剂有：改良ADA、栲胶、HPF、PDS、888、JDS、DDS、ISS、TTS等催化剂

14、；所以本方案选择东北师大东狮公司最新研究专对焦炉气适用的JDS催化剂。5.6 使用JDS催化剂的好处： 不需加其它辅助催化剂； 脱硫效率咼，使用稳定； 可较好地脱除有机硫(50-80%)； 硫回收高，贫液中悬浮硫低; 不堵塔，且对硫堵有清洗作用； 在相同工况负荷下，脱硫费用比同类产品低20%； 适用各种低硫，高硫气体脱硫和HCN； 产品已系列化，日前国内应用最多催化剂之一； 已向走向国际市场； 属环保型催化剂。6、湿法脱硫配套（公用）工程6.1土建工程（1）建筑 房屋跨度、柱距及层高，按生产工艺要求建筑模数统一规定的确定；沉降缝、伸缩缝及抗震缝规范要求设置。 屋面：一般采用柔性防水，保温层采用

15、憎水膨胀珍珠岩。 围护结构：一般采用砖墙。 楼地面：一般砼地面，水泥砂浆面层；楼面为水泥砂浆或铺地砖，工艺有特殊要求的按要求处理。 装饰：一般内墙，顶棚用中等石灰砂浆，刷106白色涂料；外墙为多彩合成树脂乳液涂料；有特殊要求的按特殊要求。 门窗：一般镀锌钢窗，木门。有防爆要求的，按防火规范设置安装。 油漆：木门采用一般油漆；钢构件用红丹打底在刷防锈漆，有防腐要求的，作防腐处理。（2）建筑节能本工程所处寒冷地区，建筑分区为一区，感觉公共建筑节能设计标准(GB50189-2005)。对建筑节能方面做如下考虑。 建筑物的朝向在满足工艺布置的前提下，采用南北向或接近南北向，主要房间避开冬季主导风向。

16、外墙节能采用聚苯板保温层。 门窗采用保温性和气密性较好的彩色涂层镀锌钢板节能型门窗，且选用中空玻璃。 屋面节能采用憎水膨胀珍珠岩。 采暖与非采暖房间之间节能采用混合砂浆。(3)结构围护为彩钢板；鼓风机房、综合泵房、变压器室及其他辅助生产设施采用砖混结构。(4)本方案总图占地：50MX60M=3000M2，其中建筑面积：120M?(平房)。6.2 环境保护(1)本脱硫装置生产运行时没有废气、废渣产生,无二次污染，无二次排放；(2)由于采用了高效连续熔硫技术及环保型催化剂，溶液回收进入脱硫系统，保证了脱硫系统水平衡，达到零的排放，同时节约了脱硫液和催化剂用量；(3) 污水送污水处理工段，待处理合格

17、后，再回收利用。6.3 供电（1）总装机容量1203KW，其中工作容量624KW；（2）电气设计：含变电、配电、动力、照明、避雷、弱电等工程， 当供电电压为35KV时，对500KW以上电机选用6KV高压电机，对500KW以下（含500KW）选380V电机；停电后对于易产生易爆负荷要选择一级供电负荷； 防火防爆按GB50058"爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范执行； 防雷接地（保护接地、防雷接地）：按GB50057“建筑物防雷设计规范”执行； 电缆选用：采用耐腐蚀电力电缆和普通控制电器； 电缆敷设方式：建筑物间采用直埋，电缆沟敷设和穿钢管敷设等，建筑物内采用电缆桥架。局部采用穿管暗敷

18、或明敷； 电气控制传动i 长期工作的设备设短路、过负荷保护、缺相保护、功率因素补偿系统，使用设备采用断路器：ii对容量在150-500KW（含500KW）采用低压变频（对电动机实现变频调速的装置）启动；iii对容量在500KW以上均采用高压变频启动；iv 变频控制系统：采用一备一用转换系统（即两台共一台变频器），变频器具有PLC功能、PID调节、I/O扩展接口，具有过流、过压、过载,短路、欠压、过热等保护功能；v 对控制设备运行，设现场机旁操作和集中控制操作两种方式；危化操作选用防爆操作； 照明i按国家建委颁布的“工业企业人员照明标准执行”；ii 车间照明选用反射式高压钠灯照明；iii 高大厂

19、房采用深照型金属卤化物灯照明；iv 各种泵房、风机房、防水、防尘、防爆型工厂灯；v 配电室、操作室用荧光灯照明，并设事故照明灯；vi 厂外用防水、防爆灯照明。 弱电火警信号、警卫信号、电话、电视监控均按现场和甲方要求执行。6.4 自动控制与仪表（1）自控：由于压力和温度都为常规仪表，不必用DCS或PLC系统来控制管理，若厂方需要可将有关信号引到中央控制室。（2）仪表 温度测量：共十点（其中冷却塔进出口2点，脱硫塔出口2点，熔硫釜3点，其7点用于热电阻和毫伏计集中引到操作室即可，熔硫釜就地用0-150°C双金属温度计3块）。 压力测量：共13点（其中：0-40KPa膜盒式压力表2块，脱

20、硫塔进出口、贫液泵、富液泵、硫泡沫泵、液下泵共用0-1MPa弹簧管压力表7块，三台熔硫釜用0.6MPa弹簧管压力表3块，1.25MPa压力表1块总蒸气用）。 液位测量i富液槽、贫液槽、硫泡沫槽采用磁翻板液位计共三块；ii脱硫塔液位由液封槽自动控制。 分析测量i脱硫塔进出口H2S分析，由化验人员现场取对象再到化验室分析；ii脱硫液到富液泵排气口取样到化验室分析。6.5 安全生产与消防及其它（1）设计时充分考虑了有害作业（如防毒、防高温、防噪声等）场所的防范措施；（2）对设备管道泄漏处理及灭火方法；（3）操作岗位上建立必要的消防装置；（4）所有供电系统有完整的保护装置；（5）脱硫岗位要设立专职的安

21、全员，负责安全教育和安全检查工作6.6 设备、管道防腐保温（1）工程竣工时，所有设备、管道的防腐保温要同步进行。（2）按设备及管道防腐保温规定GB8175执行， 防腐：i 不保温设备：除锈后，面漆在保护层外刷各色酚醛调和漆二道；ii 不保温管道：除锈后，先刷灰酚醛防锈漆二道，再刷各色酚醛调和漆二道。 保温层：用复合硅酸盐保温隔热材料，按GB8175执行。6.7 供水1）原始开车配脱硫液用软水外，其它生产时只需少量软水补充，约1T/d；（2）工业用水：3T/H。6.8 供蒸气：1T/H（1.3MPa）。二、本设计基本数据选择和设计要求1、处理煤气量：按甲方提供煤气来源：120万T/a为53000X104ma/a和50万T/a煤焦油深加工项目为19000X104ma/a，计为10万ma/h（标态）【每年按7200小时计】。2、未净化前煤气中含HS按3.5g/ms计（据神木县煤总硫含量为0.3%2计）3、脱硫后煤气中含HS按20mg/ma计（甲方要求）。24、设