焦炉煤气湿法脱硫工艺设计

1、概述焦炉煤气粗煤气中硫化物按其化合态可分为两类：无机硫化物，主要是硫化氢（代S）,有机硫化物，如二硫化碳（CS2）,硫氧化碳（COS,硫醇（C2H5SH）和曝吩（C4H4S）等。有机硫化物在温度下进行变换时，几乎全部转化为硫化氢。所以煤气中硫化氢所含的硫约占煤气中硫总量的90%Z上，因此，煤气脱硫主要是指脱除煤气中的硫化氢，焦炉煤气中含硫化氢815g/m3,此外还含吊氟化氢。硫化氢在常温下是一种带刺鼻臭味的无色气体，其密度为nnl硫化氢及其燃烧产物二氧化硫（SO2）对人体均有毒性，在空气中含有%勺硫化氢就能致命。煤气中硫化氢的存在会严重腐蚀输气管道和设备，如果将煤气用做各种化工原料气，如合成氨

2、原料气时，往往硫化物会使催化剂中毒，增加液态溶剂的黏度，影响产品的质量等。因此，必须进行煤气的脱硫。粗焦炉煤气脱硫工艺有干法和湿法脱硫两大类。干法脱硫多用于精脱硫，对无机硫和有机硫都有较高的净化度。不同的干法脱硫剂，在不同的温区工作，由此可划分低温（常温和低于100C）、中温（100C400C）和高温（400C）脱硫剂。干法脱硫由于脱硫催化剂硫容小，设备庞大，一般用于小规模的煤气厂脱硫或用于湿法脱硫后的精脱硫。湿法脱硫又分为“湿式氧化法”和“胺法”。湿式氧化法是溶液吸收H2s后,将H2S直接转化为单质硫，分离后溶液循环使用。目前我国已经建成（包括引进）采用的具有代表性的湿式氧化脱硫工艺主要有T

3、H法、FRCJt、ADAt和HPFW。胺法是将吸收的H2S经再生系统释放出来送到克劳斯装置，再转化为单质硫，溶液循环使用，主要有索尔菲班法、单乙醇胺法、AS法和氨硫联合洗涤法。湿法脱硫多用于合成氨原料气、焦炉气、天然气中大量硫化物的脱除。当煤气量标准状态下大于3000m3/h时，主要采用湿法脱硫。焦炉煤气的现状煤气的脱硫方法从总体上来分有两种：热煤气脱硫和冷煤气脱硫。在我国，热煤气脱硫现在仍处于试验研究阶段，还有待于进一步完善，而冷煤气脱硫是比较成熟的技术，其脱硫方法也很多。冷煤气脱硫大体上可分为干法脱硫和湿法脱硫两种方法，干法脱硫以氧化铁法和活性炭法应用较广，而湿法脱硫以种碱法、ADA改良A

4、DAW榜胶法颇具代表性。湿法脱硫可以处理含硫量高的煤气，脱硫剂是便于输送的液体物料，可以再生，且可以回收有价值的元素硫，从而构成一个连续脱硫循环系统。现在工艺上应用较多的湿法脱硫有氨水催化法、改良慈酿二磺酸法（法）及有机胺法。其中改良慈酿二磺酸法的脱除效率高，应用更为广泛。但此法在操作中易发生堵塞，而且药品价格昂贵，近几年来，在改良的基础上开发的榜胶法克服了这两项缺点。它是以纯碱作为吸收剂，以榜胶为载氧体，以NaVO2为氧化剂。基于此，在焦炉煤气脱硫工艺的设计中我采用湿式榜胶法脱硫工艺。榜胶的认识早在1960年日本就有单宁及其盐类从气体重脱除H2s并同时回收硫磺的小试验报道，但一直未在工业上应

5、用。我国广西化工研究所、百色榜胶厂、广西林业科学研究所等单位合作于1977年8月完成榜胶法脱硫小试验后直接在都安氮肥厂，柳州化肥厂和上林氮肥厂进行了工业生产试验。1978年7月通过自治区技术鉴定。根据鉴定会的建议，由原化工部有关部门委托北京化工试验厂补做了中间试验并于1979年9月通过了中间试验鉴定。楞胶是由植物的皮，果，茎及叶的萃取液熬制而成的。其主要成分为丹宁，约占66%以榜胶来配制脱硫液效果最佳。楞胶的主要成分为多种水解丹宁，是有许多结构相似的酚类衍生物所组成的多酚基化合物，由于其含有许多活泼的姓基，所以具有很强的吸氧能力，在脱硫过程中起着载氧的作用。碱性榜胶脱硫液是由榜胶，碳酸钠及偏铀

6、酸钠等主要成分构成的水溶液。楞胶水溶液在空气中易被氧化，即丹宁中较活泼的羟基易被空气中的氧氧化，生成酿态化合物。特别是当溶液的PH值大于9的时候，丹宁的氧化特别显著。由于榜胶水溶液在较高浓度时成为典型的胶体溶液，并且在较低温度时容易出现NaVO3及NaHCO3沉淀，因此在配制脱硫液前必须对榜胶水溶液进行熟化预处理。即将含榜胶2033g/l,NaCO380133g/l的榜胶谁溶液直接通蒸汽与空气，在80900C的条件下氧化1024h,破坏其胶性。然后加NaVO3及软水或稀氨水，配制成含榜胶l,NaCOl,NaHCO3g/l,NaVO32l脱硫液，送入脱硫液储存槽，稀释后使用。脱硫过程中，酚类物质

7、经空气再生氧化成酿态，因其具有较高电位，故能将低价铀氧化成高价铀，进而使吸收在溶液中的硫氢根氧化、析出单质硫。同时丹宁能与多种金属离子（如锐、铭、铝等）形成水溶性络合物；在碱性溶液中丹宁能用与铁、铜反应并在其材料表面形成丹宁酸性薄膜，因而具有防腐蚀作用。由于榜胶水溶液是胶体溶液，在将其配制成脱硫液之前，必须对其进行预处理，以消除共胶体性和发泡性，并使其由酚态结构氧化成酿态结构，这样脱硫溶液才具有活性。在榜胶溶液氧化过程中，伴随着吸光性能的变化。当溶液充分氧化后，其消光值则会稳定在某一数值附近，这种溶液就能满足脱硫要求。通常制备榜胶溶液的预处理条件列举在表1中：表1制备榜胶溶液的与处理条件方法项

8、目.用NaCO配制溶液榜胶浓度/(gr1)1030碱度/N氧化温度/C7090空气量溶液/、翻出器外消光值稳定在将纯碱溶液用蒸汽加热，通入空气氧化，并维持温度8090C,恒温10h以上，让丹宁物质发生降解反应，大分子变小，表面活性物质变成非表面活性物质，达到预处理目的。榜胶法脱硫工艺，将碱性榜胶溶液打入溶液循环槽，自循环槽出来，经过滤加压后进入系统的裂脱塔，吸收气体中的HS,由裂脱塔出来的溶液进入裂脱再生塔，再生好的溶液由塔底流到溶液循环槽，经过滤加压循环使用。脱硫溶液从循环槽出来后经过滤加压送到变脱塔，吸收气体中的HS,由变脱塔出来的溶液进入变脱溶液再生塔，再生好的溶液由变脱再生塔出来，进入

9、变脱溶液循环槽，再经过滤加压，如此循环使用。将胶法脱硫的优缺点优点榜胶法脱硫是目前工业化生产中应用较多的湿式脱硫方法，它本身有许多优越之处,但是与此同时，也存在着许多的不足榜胶是聚酚类(丹宁)物质，可替代ADA乍为载氧体，价格低廉，楞胶本身还是良好的络合剂，不需要添加洒石酸钾钠的络合剂。此法的吸收效果与ADAf目近，且具有不容易堵塞脱硫塔填料，楞胶资源丰富，价格便宜以及脱硫液活性好，性能稳定，腐蚀性小等优点。止匕外，脱硫效率大于98%,所析出的硫容易浮选和分离。楞胶法脱硫整个脱硫和再生过程为连续在线过程，脱硫与再生同时进行，不需要设置备用脱硫塔。煤气脱硫净化程度可以根据企业需要，通过调整溶液配

10、比调整，适时加以控制，净化后煤气中HS含量稳定。(1)榜胶资源丰富、价格低廉、无毒性、脱硫溶液成本低，因而操作费用要改良ADA法低。(2)脱硫溶液的活性好、性能稳定、腐蚀性小。楞胶本身既是氧化剂，又是铀的络合剂，脱硫溶液的组成比改良ADA&简单，且脱硫过程没有硫磺堵塔问题。(3)脱硫效率大于98%,所析出的硫容易浮选和分离。(4)榜胶法脱硫整个脱硫和再生过程为连续在线过程，脱硫与再生同时进行，不需要设置备用脱硫塔。(5)煤气脱硫净化程度可以根据企业需要，通过调整溶液配比调整，适时加以控制，净化后煤气中HS含量稳定。缺点(1)配制脱硫液和往系统中补加时都要经过加热溶化制备过程。(2)设备

11、较多，工艺操作也较复杂，设备投资较大。硫化物对作为原料气生产工艺过程有何危害(1)对催化剂的危害硫使甲烷化催化剂，高(中)温变换催化剂，甲醇合成催化剂何氨合成催化剂的主要毒物之一，能使它们的活性和寿命降低；(2)对产品质量的危害碳钱生产过程中，当变换气中硫化氢含量高时，在碳化母液中积累增高。使母液粘度增大，碳钱结晶变油，不仅造成分离困难，同时，由于生成FeS沉淀致使碳钱颜色变黑；(3)在尿素生产过程中，硫化氢进入尿素合成塔时会生成硫月尿，污染尿素产品，降低产品质量;(4)对铜洗操作的危害铜氨液吸收硫化氢生成CuS沉淀，这种沉淀物颗粒很细，悬浮在溶液中导致溶液粘度增大，发泡性增强，铜耗上升，破坏

12、铜洗系统的正常运行；(5)对金属腐蚀硫化氢能使碳钢设备及管线发生失重腐蚀，应力腐蚀，氢脆和氢鼓泡，使设备及管线寿命减短；(6)对人体的毒害硫化氢是强烈的神经毒物，接触人的呼吸道粘膜后，即分解成NaS,加之本身的酸性对人体的呼吸道粘膜有明显的刺激作用。硫化氢经呼吸系统进入血液中来不及氧化时就会引起会全身中毒反应，随硫化氢浓度的增加会造成呼吸麻痹，窒息以致停止呼吸而死亡。因此，为了提高企业最终产品质量和保持人们优良的生存环境，对粗煤气进行脱硫是非常必要的。粗煤气脱硫系统的正常开车操作要点(1)检查各设备，管道，阀门，分析取样及电器，仪表等，必须正常完好。(2)检查系统内所有阀门的开关位置，应符合开

13、车要求；(3)与供水，供电，供气部门及造气，压缩工段联系，作好开车准备；(4)将脱硫液成分调整在工艺指标范围内；(5)氨规程进行系统吹净，清洗，试漏和置换工作(系统未经检修处于保压状况下对的开车，不进行该项工作)；(6)调净气柜出口水封积水；(7)开启各气体冷却塔和清洗塔进水阀，并调节好水量及各塔液位；(8)开启贫液泵进口阀，启动贫液泵，向脱硫塔打入脱硫液，并调节好液位；(9)开启富液泵进口阀，启动富液泵，向再生槽送液；(10)根据脱硫液循环量和再生液槽液位，调节好贫液泵，富液泵的打液量，并控制好贫液槽，富液槽液位计流量；(11)开启罗茨鼓风机，并调节好粗煤气流量；(12)根据粗煤气流量大小，

14、调节好液气比。适当开启清洗塔，放空阀，焦炉煤气脱硫合格后，与压缩工段联系，并关闭放空阀，向压缩机一段送气；(13)根据再生槽的硫泡沫形成情况，调节液位调节器，保持硫泡沫的正常溢流；(14)分析粗煤气中氧含量合格后，开启静电除焦油塔。脱硫后硫化氢含量高的主要原因(1)进入系统的粗煤气中硫化氢含量过高，或进塔粗煤气气量过大；(2)脱硫液循环量小；(3)脱硫液成分不当；(4)脱硫液再生效率低或悬浮硫含量高；(5)进脱硫塔的粗煤气或贫液温度高；(6)脱硫塔内气液偏流，影响脱硫效率；脱硫后硫化氢含量高的处理方法(1)联系造气工段更换含硫量低的煤炭，降低进脱硫系统粗煤气中的硫化氢含量或适当减少粗煤气气量；

15、(2)适当加大脱硫液循环量；(3)把脱硫液成分调整扫工艺指标要求范围内；(4)检修喷射再生器或适当提高溶液进再生器的压力，增加自吸空气量，提高溶液的再生凶案绿；检修离心机滤网，减少漏泡沫量，增加再生槽硫泡沫的溢流量，减少溶液中悬浮硫含量；(5)加大气体冷却器的冷却水，降低进系统粗煤气温度；(6)检查清理脱硫塔喷头及填料，确定气液分布均匀。设计任务的依据工艺参数：粗煤气入吸收塔时H2S的含量，C1=10g/m3净化气中H2S的含量，C2=g/m3入吸收塔焦炉煤气量，G=24000m3/h入冷却塔焦炉煤气温度，ti=50C出冷却塔入吸收塔焦炉煤气温度，t2=35C入吸收塔焦炉煤气压力，（表）设计目

16、标：净化煤气中HS浓度&g/m32生产流程及方案的确定焦炉煤气的净化主要是要脱除煤气中的代S,脱硫的方法有两种：干法脱硫、湿法脱硫。干法脱硫既可以脱除无机硫，又可以脱除有机硫，而且能脱至极精细的程度，但脱硫剂再生较困难，需周期性生产，设备庞大，不宜用于含硫较高的煤气，一般与湿法脱硫相配合，作为第二级脱硫使用。湿法脱硫可以处理含硫量高的煤气，脱硫剂是便于输送的液体物料，可以再生，且可以回收有价值的元素硫，从而构成一个连续脱硫循环系统。现在工艺上应用较多的湿法脱硫有氨水催化法、改良慈酿二磺酸法（法）及有机胺法。其中改良慈酿二磺酸法的脱除效率高，应用更为广泛。但此法在操作中易发生堵塞，而且药

17、品价格昂贵，近几年来，在改良的基础上开发的榜胶法克服了这两项缺点。3生产流程说明反应机理反应机理是脱硫的根本，也是整个脱硫过程中的核心部分。以下是榜胶法脱硫的反应机理。碱性水溶液吸收H2SNaCG+HS-NaHS+NaHCO五价锐络合物离子氧化HS析出硫磺，五价锐被还原成四价锐2V5+HSTV4+S+H+酶态楞胶氧化四价锐成五价锐，空气中的氧氧化酚态楞胶使其再生，同时生成H2O2TQ（酿态）+V+2H8THQ（酚态）+V5+2OH2THQ+O>2TQ+H2H2O2氧化四价锐和HS-HQ+U+fV5+2OHHO+HS-H2O+S+OH当被处理气体中有CO2HCNO2时产生如下副反应：NaC

18、CO+H82NaHCONaCO+2HCN>2NaCN+O+CONaCN+SNaCNS2NaCNS+5O>NaSO+CO+SO+N2NaHS+2&Na&Q+HO主要操作条件溶液组分溶液的主要组分是碱度、NaV榜胶。碱度溶液的总碱度与其硫容量成线性关系，因而提高总碱度是提高硫容量的有效途径,一般处理低硫原料气时，采用的溶液总碱度为，而对高硫含量的原料气则采用的总碱度。PH值再。碱度过高，副反应加剧。NaVO3含量NaVO的含量取决于脱硫液的操彳硫容，即与富液中的HS浓度符合化学计量关系。应添加的理论浓度可与液相中HS的摩尔浓度相当，但在配制溶液时往往要过量，控制过量系数

19、在左右。楞胶浓度作为氧载体，楞胶浓度应与溶液中铀含量存在着化学反应的计量关系。从络合作用考虑，要求榜胶浓度与铀浓度保持一定的比例，同时还应满足楞胶对碳钢表面缓蚀作用的含量要求。目前还无法有化学反应方程计算所需的榜胶浓度，根据实践经验，比较适宜的榜胶与锐的比例为左右。工业生产中使用的溶液组成见下表2:表2工业生产使用的榜胶溶液组成溶液类别总碱度/NNaCO/(g-L-1)榜胶/(gL-1)NaVO/(g-L-1)稀溶液34浓溶液68温度操作温度低，再生效果差；温度过高，副反应加剧，生成大量硫代硫酸钠灯盐类，常温范围内，HSCO脱除率及NaS2O生成率与温度关系不敏感。再生温度在45c以下，Na&

20、amp;Q的生成率很低，超过45c时则急剧升高。通常吸收与再生在同一温度下进行，约为3040CoCO2的影响榜胶脱硫液具有相当高的选择性。在适宜的操作条件下，它能从含99%的CO原料气中将200mg/m（标）的H2s脱除至45mg/n3（标）以下。但由于溶液吸收CO后会使溶液的PH值下降，使脱硫效率稍有降低。工艺流程来自煤气鼓风机后的煤气首先进入预冷塔，与塔顶喷洒的循环冷却液逆向接触，被冷却至25C30C；循环冷却液从塔下部用泵抽出送至循环液冷却器，用低温水冷却至23C28c后进入塔顶循环喷洒。来自冷凝工段的部分剩余氨水进行补充更新循环液。多余的循环液返回冷凝工段。预冷塔后煤气并联进入脱硫塔A

21、、脱硫塔B,与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流接触，以吸收煤气中的硫化氢(同时吸收煤气中的氨，以补充脱硫液中的碱源)。脱硫后煤气进入下道工序进行脱氨脱苯。脱硫基本反应如下：H2S+NH4OHNH4HS+H2O2NH4O+H2S>(NH4)2S+2H2ONH4OH+HCNNH4CN+H2ONH4OH+CO2H4HCO3NH4OH+NH4HCO(NH4)2CO3+H2O吸收了H2SHCNB脱硫液从脱硫塔AB下部自流至反应槽，然后用脱硫液循环泵抽送进入再生塔再生。来自空压机站压缩空气与脱硫富液由再生塔下部并流进入再生塔A、B,对脱硫液进行氧化再生，再生后的溶液从塔顶经液位调节器自流回脱硫塔循环使用。再

22、生塔内的基本反应如下：NH4HS+1/2O2NH4OH+S(NH42S+1/2O2+H282NH4OH+S(NH42Sx+1/2O2+H282NH4OH+Sx除上述反应外，还进行以下副反应：2NH4HS+2O2(NH42S2O3+H2O2(NH42S2O3+O22(NH42SO4+2S从再生塔A、B顶部浮选出的硫泡沫，自流入硫泡沫槽，在此经搅拌，沉降分离，排出精液返回反应槽，硫泡沫经泡沫泵加压后送压滤机进行脱水，形成硫膏成品。为了达到脱硫效果及硫泡沫易分离，必须在循环液中加入催化剂，在生产中由于各种消耗，也需定期补充催化剂。将HPF催化剂及新鲜水加入反应槽上部催化剂槽人工搅拌，使催化剂溶解，再

23、均匀滴加到反应槽A、B中。一但出现事故或停产时，反应槽内脱硫液经脱硫循环泵送入事故槽，或直接进入脱硫液放空槽，待检修完毕或停产开工再打回系统中，严禁将脱硫液直接排入下水道。拟设计榜胶法脱硫及再生反应过程如下：(1)吸收：在吸收塔内原料气与脱硫液逆流接触硫化氢与溶液中碱作用被吸收；(2)析硫：在反应槽内硫氢根被高价金属离子氧化生成单质硫；(3)再生氧化：在喷射再生槽内空气将酚态物氧化为酿态；以上过程按顺序连续进行从而完成气体脱硫净化，湿法脱硫和再生工艺流程如下(见图)：1分离器；2脱硫塔；3水封；4循环槽；5溶液泵；6液位调节器;7再生槽；8硫泡沫槽；9真空过滤机；10熔硫釜；11空气压缩机;图

24、1湿法榜胶脱硫工艺流程简图主要设备介绍填料塔填料塔用于要求高的H2S脱除效率。用作脱硫的填料塔每段填料间设有人孔，以供检查用。填料塔结构简单，造价低廉，制造方便。这种塔体，喷淋装置，填料再分布器，栅板以及气，液的进出口等部件组成。而填料是填料塔的核心部作分，填料塔操作性能的好坏与所选的填料有很大的关系，选择填料应当遵循一下原则：单位体积填料的表面积大，气液相接触的自由体积大；填料空隙率要大，气相阻力小；重量轻，机械强度高；耐介质腐蚀，经久耐用，价格低廉。而填料的类型，尺寸和堆积方式决定于所处理的介质的性质。气液流量的大小和允许的压力降。本次设计，我选用的是聚丙烯阶梯环（|）50m由25mrtK

25、）的乱堆填料，这种填料塑料的表面较光滑，所以不易被硫堵塞，用这种填料同时有很高的脱硫效率。填料的作用是完成对脱硫液及气体的再分布，同时为气液分布提供较大的相界面。脱硫液从塔顶经分布器均匀喷淋在填料上，再填料表面形成液膜，并向下流动，与经填料空隙上升的气体接触，完成对HS的吸收。氧化梢世界上使用最多的是有空气分布板的垂直槽，圆形多孔板安装于氧化槽的底部，孔径一般为2mm空气压力必须克服氧化槽内溶液的压头与分布板的阻力，空气在氧化器的截面均匀的鼓泡，液体与空气并流向上流动，硫泡沫在槽顶部的溢流堰分离，分离硫后的清液在氧化槽顶部下面一点引出。这种形式的氧化槽需要鼓风机将空气压入。中国很多工厂使用一种

26、自吸空气喷射型的氧化槽，不需要空气鼓风机。液体加压从喷嘴进入，空气从文丘里的喉管吸入。氧化槽是一大直径的圆槽，槽内放置多支喷射器。氧化槽目前使用最佳的是双套筒二级扩大式，脱硫液通过喷射再生管道反应，氧化再生后，经过尾管流进浮选筒，在浮选筒进一步氧化再生，并起到硫的浮选作用。由于再生槽采用双套筒，内筒的吹风强度较大，不仅有利于氧化再生，而且有利于浮选。内筒上下各有一块筛板，板上有正方形排列的筛孔，直径15mm孔间距20mm开孔率44%内筒吹风强度大，气液混合物的重度小，而内外筒的环形区基本上无空气泡，因此液体重度大。在内筒和环形空间由于重度不同形成循环。氧化槽的设计有如下三个基本参数要求的空气流

27、量；氧化器的直径；有效的液体容积。空气流量正比于硫的产量、反比于液体在氧化器内的有效高度，比值可按氧化器内每米有效液面高度氧利用率为%来计算。氧化器直径正比于空气流量与空气比重的平方，为了得到良好的硫浮选，空气流速一般选2530n3/（minm2）截面。液体在氧化器的停留时间正比于液体流量，要求的停留时间与氧化器数量有关，当用一个氧化器时，停留时间约45min,用两个氧化器停留时间不超过30min,多级氧化器有较高的气液传质效率，第一个氧化器出来的液体供给第二个氧化器，硫泡沫从第二个氧化器顶部分离，第一个氧化器的空气流量大，增大湍流使传质加快。第二个氧化器空气流量较小，使硫浮选。反应梢内有隔板

28、以块。主要作用是增加脱硫液的反应时间。贫液泵完成对贫液的升压与输送任务。H=54m,10SH-6A,Q=4683/h。硫泡沫梢硫泡沫槽是一锥形底的钢制圆筒，槽顶设有1525转/min的搅拌机一个，以保持槽内硫泡沫经常呈悬浮状态。此槽容积可按存放36h的硫泡沫存量计算。过滤器工业上常用连续作业的鼓形真空过滤机，所需过滤面积可按每1状过滤面积于1h内能滤过干燥硫磺6080kg计算。通常采用的真空过滤机，当过滤面积为10m时，其直径为，长为。中国最近使用戈尔膜过滤器来过滤硫泡沫。该过滤元件是由多振过滤薄膜袋组成，多孔膜的材料是聚四氟乙烯薄膜，可根据工作负荷的大小调整过滤薄膜袋的数量和膜的孔径，以达到

29、良好的过滤效果，单台过滤器的膜面积为50m。戈尔薄膜滤料由于表面有一层致密而多孔的薄膜，不需要传统滤料的初始滤饼层，一开始过滤就是有效过滤，当经过一段时间后滤饼层积累到一定厚度，同样也影响过滤流量，这时可以给滤料一个以秒计的反向推动力，将滤料表面全部的滤饼迅速而轻松地从滤料表面推卸下来，称为反清洗。由于聚四氟乙烯自身的化学特性，它与任何物质均不粘连，因而所有的滤饼均可被清洗下来，滤料又恢复新滤料的过滤能力，这样过滤，反清洗，再过滤，再反清洗，一次又一次循环。这一工艺可在同样的时间内达到传统过滤器520倍的过滤流量，而用传统的过滤材料是无法实现这种频繁的反清洗工艺的。戈尔过滤器是由罐体、管路、花

30、板、滤芯、气动挠性阀、自动控制系统等组成。戈尔膜过滤器一般安装在硫泡沫槽后。泡沫液经1#阀进入过滤器，空气经3#阀排放后关闭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，1#、2#、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，具操作压力通常为。

31、其容积按能充满70%-75%+算，而放入的硫泡沫含有40%-50%勺水分。对于直径，有效高度的熔硫釜，每次熔化所需的时间约为34h。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

32、艺计算书原始数据焦炉煤气组分：组分COCOQCHAr体积/%脱硫液组分:组分NaCQNaHCO榜胶NaVQ浓度/g/L设计工艺参数焦炉煤气中HS初始含量G=10g/m33净化气中H2s含重C2=m入吸收塔焦炉煤气气量G0=24000m7h入吸收塔焦炉煤气压力P。=出吸收塔焦炉煤气压力Pi=入冷却塔焦炉煤气温度，ti=50C出冷却塔入吸收塔焦炉煤气温度，t2=35C硫容量S=Kg(H2S)/m3熔硫釜的工作周期4h熔硫釜的操作压力3硫泡沫中硫含量Si=30Kg/m硫膏含量S2=20%煤气平均等压比热容Cp=KJ/kmol硫泡沫槽溶液终温13=80°C;硫泡沫槽溶液初温t4=400C;熔

33、硫釜硫膏终温t5=150c熔硫釜加热初温t6=1350c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ps=1500Kg/m3硫泡沫密度pf=1100Kg/m3硫泡沫比热容,Cf=KJ/(Kg0C);常用熔硫釜全容积为Vr=熔硫釜装填系数为70%75%硫膏的比热容G=KJ/(Kg°C)硫膏的熔融热G=KJ/Kg熔硫釜周围空间的散热系数入=KJ/(m-h°C)蒸汽的汽化热ri=KJ/Kg蒸汽的汽化热r2=KJ/KgHS气体密度pg=Kg/m3;脱硫液液体密度pl=1050Kg/m3熔硫釜表面积F=m2喷射再生槽溶液流速W=25m/s通常W=1828m/s喷射再生

34、槽喷嘴入口收缩角ai=14°喷射再生槽喷嘴喉管长度L6=3mm喷射再生槽吸气室收缩角a2=300喷射再生槽管内空气流速取W=m/s;喷射再生槽尾管直径扩张角取a3=7。尾管中流体速W=1m/s焊接接头系数1由于焦炉煤气气量大及HS含量多，因此采用两个吸收塔并联，则:G。=GJ2=24000/2=12000m3/h物料衡算H2s脱除，G1,kg/hG=G0X(10-/1000=12000X()/1000=h溶液循环量LT,m3/hLt=G1=/=591m3/hS式中S溶液硫容量，kg/m3,S=Kg(H2S)/m3生成Na2s2O3削毛H2s的量G2,Kg/h取NaSO的生成率为脱除量

35、的8%,则：G2=G1X8%=x8%=Kg/h生成量，G3,Kg/hG=G2MNa2s2。3=X158/2X34=Kg/h2MH2s式中MNa2S2O3Na2&Q分子量MH2sH2s分子量理论硫回收量G4,kg/hG=(G-G)M/MH2s=()X32/34=Kg/h式中Ms一硫的分子量理论硫回收率。，4=G4/Gi=x100%=%生成Na2s2O3肖耗纯碱的量G5,Kg/hG=G3Mkla2CO：/MNa2s2O3=X106/158=h式中MNa2CO3碳酸钠的分子量；硫泡沫生成量G。m3/hG=G4/S1=30=h式中S1一硫泡沫中硫含量，止匕处取S=30kg/m3；入熔硫釜硫膏量

36、G7G=G4/S2=Kg/h式中S2-硫膏含量，此处取&=20%回收率Y,%4=CiC2=（）/10X100%=%Ci硫膏的理论产量W理论=32VCl4/34=32义24000X10X34=Kg/h式中W理论一硫化氢的原子量V一焦炉煤气气量，m3（标）/hG一脱硫前半水煤气中硫化氢含量，g/m3（标）“一脱硫效率，%32一硫的原子量热量衡算冷却塔热量衡算冷却塔热负荷，Q,KJm3/kmol'hQiG0Cptit2WiiiW2i2式中G0一入冷却塔焦炉煤气量，Kmol/（tNH3）;Cp焦炉煤气平均等压比热容，KJ/（,Cp=KJ/kmol;ti,t2一入、出冷却塔焦炉煤气温度；

37、W.,W2一入、出冷却塔焦炉煤气温含水量，Kg/Kmol.查得四0.784Kg/Kmol,W20.784Kg/Kmolii,i2一入，出冷却塔条件下水蒸气的始，Kcal/Kg,查表知iijii6i9Kcal/Kg259i.63kJ/Kg,i26i9.6Kcal/Kg2564.83kJ/Kg代入公式计算得Qi=24000XX(50-35)+X()=KJ-m3/kmol'h冷却水消耗量,Qi1000t1式中ti冷却水温升，OC,此处取ti5OCWj10004；=/1000x5=m3/h硫泡沫梢热量衡算硫泡沫槽热负荷Q,KJ/hQ=VfPfCf(t3-t4)=X1100XX(80-40)=h

38、式中Vf一硫泡沫体积，吊，V=G;pf硫泡沫密度，Kg/m3,pf=1100Kg/m3;Cf一硫泡沫比热容，KJ/(KgK),Cf=KJ/(KgK);t3一槽中硫泡沫终温，t3=80°C;t4一槽中硫泡沫初温，t4=400G蒸汽消耗量，W(Kg/hW=Q2/r1=Kg/h3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Q,KJ/釜Q=GGps(t5-t6)+psG+4入F(t5-t6)=XX1500X(135-15)+XX1500X+4XXX(135-15)=KJ/釜式中G一每一釜硫膏量，nV熔硫釜，G=x,G8=m3/釜Vr-常用熔硫釜全容积为熔硫釜装填系数为7

39、5%CS一硫膏的比热容,KJ/(Kg-K),Cs=KJ/(Kg-K)。一硫膏的熔融热，KJ/Kg,Ch=KJ/Kg入一熔硫釜周围空间的散热系数，KJ/(mh°C),入=KJ/(mh0C)F一熔硫釜表面积，F=m2t5入釜硫膏终温，°C,t5=135°Ct6釜内加热初温,°C,t6=15°C一硫膏中含硫量5°%4一熔1釜所需时间(工作周期)，hPs一硫膏密度，Kg/m3,ps=15°°Kg/m3蒸汽消耗量W,Kg/釜W=Q3/r2=/=KJ/釜式中r2蒸汽汽化热，r2=Kg5主要设备的工艺计算和设备选型主要设备的工艺

40、尺寸填料吸收塔设计计算塔径的确定塔径可以采用泛点速度计算关联图计算横坐标为：20.5L上:59110501.05Gl-120001.0510500.549.250.03161.56查图得:2UfgUf=0.2L0.0140.0149.810.927310501141.050.80.21.0m/su0.7Uf0.71.00.7m/sc.412000DiS,2.46mU.3.141.0013600圆整得，D2.8m式中uf-泛点气速，m/s,L流体质量流速，Kg/,L=LtplG-气体质量流速，Kg/,G=G°pga一填料比表面积，m/m3,选用（|）50mrK25mm（聚丙烯阶梯环，a

41、=114m/m3&填料孔隙率，m/m3,£=m3/m3；iil溶液粘度，m-Pas,=mPas；Pg-气体密度,Kg/m3,pv=Kg/m3；Pl液体密度，Kg/m3,pl=1050Kg/m3;g一重力加速度，m/s2,g=m/s2D吸收塔直径，m;泛点气速系数。填料层高度计算吸收过程传质系数Kg的计算3Kg=A?式中Kg传质系数，kg/m2hatm；A经验数，A=20;u操作气速，m/s;Ga溶液中NaCO的含量，C=g/L；B吸收过程液气比，B=Lt/Go=591/12000=则Kg=A?=20XXX=kg/m2hatm吸收过程平均推动力APmAPm=(Pi-Pi*)-(

42、P2-P2*)/In(P1-P1*)/(P2-P2*)式中P1-吸收塔入口气相H2S分压，atm；Pi=P0CxMH2S=x10X34x1000=atmB吸收塔出口气相HS分压，atm；F2=PiGXMh2s=xx34X1000=atm；F0吸收塔入口压力，atm,P0=atm；P吸收塔出口压力，atm,P=atm；P1,P2吸收塔入，出口气相HS平衡分压，atm,溶椒中H2S含量很低，可以忽略。P；=P；=0则APm=(P1-P1*)-(P2-P2*)/In(P1-P1*)/(P2-P2*)=()=atm；所需传质面积的计算2Ap=G1/KgAPm=x=m填料层高度的计算HP=Ap/a=XX

43、114=m考虑到计算公式的偏差实际取填料高度为：珏=5m对于阶梯环填料，h815,hmax6m说明：填料高度根据所需的传质单元理论板数来推算出。算出的高度太大则分成若干段，每段一般不宜超过6m或按推荐的倍数来选定，对于拉西环，每段填料层高度为它径的3倍，对于鲍尔环及鞍形填料为510倍，为3液位分布良好，两段之间液体再分布装置。压降的计算采用Eckert通用关联图计算填料层压降4横坐标为0.5LG5911050=GL120001.051.0510500.549.250.03161.56纵坐标为29981.050.20.7890.80.2L105010509.810.004u空塔气速，m/sg重力

44、加速度，S2填料因子，m1液体密度校正系数，=水/液l,g液体，气体的密度，kg/m3L液体粘度，MPasWl,Wg一液体，气体的质量流量，kg/s查图得P/Z100Pa/m填料层压降为p1005500pa塔径与填料尺寸之比：2800/50=56>10所以填料选择正确。查得：液体的喷淋密度l=22m3/m2-h填料的润湿率LwLw=1/a=22/114=m3/m2-h>m3/m所以填料选择合适。式中a一填料的比表面积，m/m3;塔截面积A=x=m2式中A塔截面积，MD塔径，m;填料个数N=ad-3=X()-3=6160个/m3式中N单位体积内填料的个数，个/m3;d填料尺寸，m;a

45、一常数，a="持液量的计算：H=(L/de)=(591/=m3液体/m3填料式中Ht总持液量，m液体/m3填料；L一液相流率，nVm2h；de填料直径,m；喷射再生梢的计算槽体再生槽直径D的计算Di=Ga25912.40.785A0.785120圆整：Di=m式中Di一槽体直径，mA一吹风强度，吊/(hm2),A=120m3/(h-m2)G一空气量，吊/h,G=LtC=2X591Xm3/hCi一喷射器抽吸系数，nVm2,设C=m再生槽扩大部分直径D2的计算D2=+D1=+=6m再生槽高度计算H=lt=2X591X8/XX60=m20.785D1圆整：Hi=m式中H1-再生槽有效高度，

46、m；r-溶液在再生槽内的停留时间，min,r取8min；Hr=H1+H2+H3=+=m式中HT-再生槽高度，m；Fb-喷射器出口到槽底距离，mH取mh扩大部分高度，mh取；喷射器(1)喷嘴的计算喷嘴个数，n个n=Lt/Li式中Li-每个喷射器溶液量，m/h,取Li=40m3/h;贝U:n=Lr/Li=1182/40=个/m2圆整：n=30个/m2喷嘴孔径，d,mdi400.7853600W.0.785=m360025式中Wi-喷射处溶液流速，m/s,W=25m/s溶液入口管直径，di,m喷嘴入口收缩段长度，Ls,mmL5dLdi2tan120.0720.024142tan20.20m式中ai一

47、喷嘴入口收缩角，ai=14喷嘴喉管长度L6,mL6=3mm喷嘴总长度L7,mL7=L5+L6=+=(2)混合管的计算X,0.7858.50.0242=m混合管直径dm,mdm=0.785mdi2式中m喷射器形状系数，取m=混合管长度L3,mL3=25dm=25X=圆整：L3=m(3)吸气室的计算空气入口管直径da,mmGa11822.4da=-A-=X97.72mmWAn-3.530取108mm4.0mmW7W管内空气流速，m/s,取Wm/s;吸气室直径dM,mm3.1da2.3.197.722172.05mm取219mm6.0mmW7吸气室高度，L1,取L1330mm吸气室收缩长度L2J17

48、2。570188.98mm2tan_2tan组22式中a2吸气室收缩角，取a230°尾管直径的计算e=G-X怦mm式中de尾管直径，mm；W一尾管中流体速度，m/s,取W1m/s扩张管长度的计算L4dedm118.907037o2tan2tan22407.5mm式中L4a3一辅助设备的选型扩张管长度,扩张角，取mm；70液体分布装置采用溢流槽式布液器，具体尺寸如下表:表溢流分布器尺寸塔径(mm)喷淋槽分配槽液体负荷范围外径（mm数量中心距（mm数量中心距（mm,3、(m/h)27002900D-258300295023640槽宽140mm高度340mm液体再分布器采用梁型再分布器，具体尺寸如下:表梁型再分布器尺寸塔径（mm盘外彳仝（mm螺栓圆直径（mm分块数升气管数液体负荷范围（m/h）28002762263525819720填料支承板采用梁型气体喷射式支承板，具体尺寸如下：表梁型气体喷射式支承板尺寸塔径（mm板外径（mm梁的条数承载能力（Pa）近似重量（N）200029627235203050支承板采用塑料材料，板厚6mm最大液体负荷200m/m2-h,最大跨度1200mm填料压板采用床层限制板，限制板外径比塔径小30mm用塑料制品。封头选用椭圆型封头，具体尺寸如下