焦炉煤气湿法脱硫工艺设计(修改过) 2 联系客服

发布时间 : 星期日 文章焦炉煤气湿法脱硫工艺设计(修改过) 2更新完毕开始阅读

河南城建学院本科毕业设计(论文) 生产流程及方案的确定

1 绪 论

1.1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(H2S),有机硫化物,如二硫化碳(CS2),硫氧化碳(COS),硫醇(C2H5SH)和噻吩(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%以上,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8~15g/m,此外还含0.5~1.5g/m氰化氢。

硫化氢在常温下是一种带刺鼻臭味的无色气体,其密度为1.539kg/nm3。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0.1%的硫化氢就能致命。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100 ℃) 、中温(100 ℃~400 ℃) 和高温(> 400 ℃) 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TH法、FRC法、ADA法和HPF法。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。

3

3

1.2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

1

河南城建学院本科毕业设计(论文) 生产流程及方案的确定

以氧化铁法和活性炭法应用较广,而湿法脱硫以砷碱法、ADA、改良ADA和栲胶法颇具代表性。

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、改良蒽醌二磺酸法(A.D.A法)及有机胺法。其中改良蒽醌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A.D.A的基础上开发的栲胶法克服了这两项缺点。它是以纯碱作为吸收剂,以栲胶为载氧体,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栲胶法脱硫工艺。

1.3栲胶的认识

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用。我国广西化工研究所、百色栲胶厂、广西林业科学研究所等单位合作于1977年8月完成栲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。栲胶是由植物的皮,果,茎及叶的萃取液熬制而成的。其主要成分为丹宁,约占66%,以栲胶来配制脱硫液效果最佳。栲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烃基,所以具有很强的吸氧能力,在脱硫过程中起着载氧的作用。碱性栲胶脱硫液是由栲胶,碳酸钠及偏钒酸钠等主要成分构成的水溶液。栲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,生成醌态化合物。特别是当溶液的PH值大于9的时候,丹宁的氧化特别显著。由于栲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栲胶水溶液进行熟化预处理。即将含栲胶20~33g/l,Na2CO3380~133g/l的栲胶谁溶液直接通蒸汽与空气,在80~90°C的条件下氧化10~24h,破坏其胶性。然后加NaVO3及软水或稀氨水,配制成含栲胶1.0~2.6g/l,Na2CO3 22.3g/l,NaHCO33.24 g/l, NaVO3 2~2.5g/l 脱硫液,送入脱硫液储存槽,稀释后使用。

脱硫过程中,酚类物质经空气再生氧化成醌态,因其具有较高电位,故能将低价钒氧化成高价钒,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(如钒、铬、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

2

河南城建学院本科毕业设计(论文) 生产流程及方案的确定

在其材料表面形成丹宁酸性薄膜,因而具有防腐蚀作用。

由于栲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醌态结构,这样脱硫溶液才具有活性。在栲胶溶液氧化过程中,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。通常制备栲胶溶液的预处理条件列举在表1中:

表1 制备栲胶溶液的与处理条件

方法 用Na2CO3配制溶液 项目 栲胶浓度∕(g·L-1) 碱度∕N 氧化温度∕℃ 空气量 消光值 10~30 1.0~2.5 70~90 溶液不翻出器外 稳定在0.45 将纯碱溶液用蒸汽加热,通入空气氧化,并维持温度80~90℃,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。

栲胶法脱硫工艺,将碱性栲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H2S,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H2S,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,进入变脱溶液循环槽,再经过滤加压,如此循环使用。

1.4 栲胶法脱硫的优缺点

1.4.1优点

栲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,

3

河南城建学院本科毕业设计(论文) 生产流程及方案的确定

但是与此同时,也存在着许多的不足。

栲胶是聚酚类(丹宁)物质,可替代ADA作为载氧体,价格低廉,栲胶本身还是良好的络合剂,不需要添加酒石酸钾钠的络合剂。此法的吸收效果与ADA相近,且具有不容易堵塞脱硫塔填料,栲胶资源丰富,价格便宜以及脱硫液活性好,性能稳定,腐蚀性小等优点。此外,脱硫效率大于98℅,所析出的硫容易浮选和分离。栲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,通过调整溶液配比调整,适时加以控制,净化后煤气中H2S含量稳定。

(1)栲胶资源丰富、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。栲胶本身既是氧化剂,又是钒的络合剂,

脱硫溶液的组成比改良ADA法简单,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)栲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H2S含量稳定。

1.4.2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)设备较多,工艺操作也较复杂,设备投资较大。

1.4.3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 碳铵生产过程中,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,碳铵结晶变油,不仅造成分离困难,同时,由于生成FeS沉淀致使碳铵颜色变黑;

4