发布时间 : 星期六 文章年产10万吨甲醇原料气脱硫工艺设计毕业论文 - 更新完毕开始阅读
位槽的底部，进入容硫釜（9），然后形成粗硫膏。
至此煤气净化，和硫元素的回收完成。（流程图见图2.1）
图2.1 湿法改良ADA脱硫工艺流程图
2.3主要操作条件
2.3.1 吸收液指标
吸收液的主要指标是碱度、NaVO3含量、ADA浓度[10]。
①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0.4N，而对高硫含量的原料气则采用1N的总碱度。
②NaVO3含量
NaVO3的含量取决于脱硫液的操作硫容，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在1.2～1.7左右。
③ADA浓度
反应式(2-5)在氧的存在下进行是迅速的，但还原态焦钒酸盐不能为空气直接氧化再生，而必须依赖反应式(2-3)，由ADA将它氧化而恢复活性，因此要求溶液中ADA与偏钒酸钠的化学当量比，按化学反应的当量计溶液中ADA含量必须等于或大于偏钒酸钠含量的1.69倍，工业上实际采用2倍以上[11]。表2.1是工业上采用的两种溶液组，组成（一）适用
于含高硫化氢含量与加压情况下的原料气脱硫，组成（二）适用于含低硫化氢含量与常压情况下的原料气脱硫，但也有使用低浓度的ADA溶液来脱硫[12]。
表2.1 工业生产使用的ADA溶液组成
溶液类别 （一）含高硫化氢与加1 压情况 （二）含低硫化氢与常0.4 压 2～3 5 5 10 总碱度N Na2CO3(g·L-1) ADA(g·L-1) 2.3.2 温度对脱硫效果的影响
常温范围内，H2S、CO2脱除率及Na2S2O3生成率与温度关系不敏感[12]。再生温度在45℃以下，Na2S2O3的生成率很低，超过45℃时则急剧升高。为了保证主要反应进行所需要的条件，又尽可能的抑制硫代硫酸盐的生成，适宜的吸收温度为20~30℃。 2.3.3 CO2对脱硫效果的影响
当气体中二氧化碳存在时，一部分碳酸钠转化成碳酸氢钠，但碱度对二氧化碳的吸收速度大大慢于对硫化氢的吸收速度，当脱硫塔中吸收的二氧化碳与再生塔中解析的二氧化碳达到平衡时，溶液中碳酸氢钠的含量达到一定的平衡值，此平衡数值与气体中的二氧化碳有关。同时有CO2的存在后会使溶液的PH值下降，使脱硫效率稍有降低[5]。 2.3.4 溶液PH对脱硫效果的影响
PH值的适宜为8.5左右[13]，这样能达到很好的脱硫效果。
2.4主要设备介绍
2.4.1 脱硫塔
脱硫塔采用填料吸收塔。对填料塔来说填料是它的核心，它提供了塔内气液两相的接触面，填料与塔的结构决定了塔的性能。填料必须具备较大的比表面，有较高的空隙率、良好的润湿性、耐腐蚀、一定的机械强度、密度小、价格低廉等[15]。常用的填料有拉西环、鲍尔环、弧鞍形和矩鞍形填料，20世纪80年代后开发的新型填料如QH—1型扁环填料、八四内弧环、刺猬形填料、金属板状填料、规整板波纹填料、格栅填料等，为先进的填料塔设计提供了基础。
填料塔适用于快速和瞬间反应的吸收过程，多用于气体的净化。该塔结构简单，易
于用耐腐蚀材料制作，气液接触面积大，接触时间长，气量变化时塔的适应性强，塔阻力小，压力损失为300～700Pa，与板式塔相比处理风量小，空塔气速通常为0.5～1.2ms，气速过大会形成液泛，喷淋密度6～8m3(m2，·m2)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[14]。 2.4.3 硫泡沫高位槽
硫泡沫高位槽是一锥形底的钢制圆筒，槽顶设有15～25转min的搅拌机一个，以保持槽内硫泡沫经常呈悬浮状态[4]。此槽容积可按存放3～6h的硫泡沫存量计算。 2.4.4 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，其操作压力通常为0.4MPa。其容积按能充满70%～75%计算，而放入的硫泡沫含有40%～50%的水分[16]。对于直径1.2m，有效高度2.5m的熔硫釜，每次熔化所需的时间约为3～4h。
脱硫主要设备都用碳钢制作，为了防腐，在吸收塔、再生器的内表面可用适当的涂料涂刷[15]。中国常用大漆、环氧树脂作涂料。中国介绍，用玻璃纤维加强聚酯涂料，在液体浸湿到的部位涂刷1.5～2.0mm厚。溶液泵的主要部分要用不锈钢制作，卧式再生槽的喷射器也用不锈钢，泵的密封用机械密封，以减少溶液的漏损。
这一章首先介绍了改良ADA法脱硫的工艺流程，让后介绍该脱硫工艺流程的主要设备。下一章将介绍填料塔的物料衡算，热量衡算，塔径、塔高的计算，和吸收塔的一些辅助设备的计算。
第3章 吸收过程的工艺计算
经资料查询以及实际情况分析可知进口气体的组成和吸收液的组成见下表：
表3.1 进口气体组成见
组分 体积% CO 26.97 CO2 10.23 H2 39.92 N2 20.93 O2 0.52 CH4 1.3 H2S 0.16 表3.2 吸收液组成 组分 gL
Na2CO3 6.57 NaHCO3 24 ADA 2.54 NaVO3 1.5 工艺参数：
水煤气中H2S，C1=0.16%[16] 净化气中H2S，C2=0.003% 甲醇产量，10万吨年
入冷却塔水煤气温度，ti=50 ℃
出冷却塔入吸收塔水煤气温度，to=35 ℃ 入吸收塔水煤气压力，0.139MPa(表) 设计目标：
水煤气中H2S浓度≤0.003% 脱碳塔压差
3.1甲醇产量对应水煤气处理量
W=10万吨甲醇年=13.888t 符合生产要求。
此时实际操作空塔气速为[21]：u? 泛点率为 % 经校核D=2.8m 符合要求。
式中 -泛点气速, ,
α－ 填料比表面积，m2m3； ε－ 填料孔隙率，m3 m3； ρv－ 气体密度，Kgm3； ρL－ 液体密度，Kgm3；
A.K-关联常数，查相关数据表得A=0.204，K=1.75[18] ɡ － 重力加速度，ms2，ɡ = 9.81 ms2
D － 吸收塔直径，m ； 3.4.2填料层高度计算
计算说明：用ADA溶液吸收水煤气中的H2S，属于化学吸收，对于化学吸收过程目前还没有可靠的计算方法，设计时往往依靠实测的数据和经验公式。
计算思路：①先根据经验公式计算出吸收过程的传质系数KG[23]即每平方米的填料在单位压力差下每小时吸收的H2S量。②计算吸收过程的平均推动力，采用对数平均推动力ΔPm。③计算所需的传质面积?。④计算填料层高度h。
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