1、山西科技 SHANXI SCIENCE AND TECHNOLOGY应用技术2006 年第 5 期 9 月 20 日出版焦炉煤气脱硫主要设备的工艺计算张新利(太化化工股份有限公司氯碱分公司)摘 要 :文章简单介绍了焦炉煤气中 H2S 的脱除工艺 ,重点对其主要设备的工艺计算作了详细的论述 。关键词 :焦炉煤气 ;脱硫 ;湍球塔 ;脱硫塔 ;再生塔中图分类号 : TK436 文献标识码 :A在煤炼焦制气过程中 ,原料配合煤中所含硫在高温作用下 ,主要形成无机氯化物 H2S 和少量有机物 。H2 S 是一种无色带刺激臭味 ,有毒有害的气体 ,对钢铁设备还有严重腐蚀性 。文章编号 :1004 - 6
2、429 (2006) 05 - 0124 - 03在再生塔内发生的主要反应如下 :NH4 HS + 1/ 2O2 = S + NH4OH(NH4)2Sx + 1/ 2O2= Sx + 2NH4OH(1)(2)煤气中含硫量对后续化学产品的回收及储存 、运输设备 、管道有重大影响 。所以说 H2S 的脱除是炼焦生产过程中必不可少的一道工序 。1 脱硫工艺脱除煤气中的硫化氢工艺已相当成熟 ,方法众多 。湿法脱硫一般以碱性碳酸钠 、氨水溶液等吸收煤气中的硫化氢 ,具有处理能力大 ,脱硫和再生均能连续进行 ,劳动强度小等优点 ,在脱除硫化氢同时也能脱除氰化氢 ,被国内外焦化厂普遍采用 。栲胶法是在改良
3、ADA 法的基础上进行改进 、研究发展起来的一种更先进的湿法煤气脱硫技术 。它采用栲胶为催化剂 ,氨水为吸收剂 ,气体净化度高 、硫回收率高 ,更突出的优点是其运行费用低 、原料成本低 、不存在硫磺堵塔问题 。在近期设计的煤焦化工程项目脱硫工序中 ,基本上都采用的是该工艺 。以下就以某一焦化项目设计中采用的 PDS + 栲胶法湿法前脱硫为例做详细论述 。1. 1 主要反应原理及流程来自前工序冷鼓工段的粗煤气先进入湍球塔下部与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流接触 ,而后依次串联进入两级填料脱硫塔下部与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流吸收后 ,煤气中 H2S 含量达到 0. 05g/ Nm3以下 ,送至下工序硫铵
4、工段 。在脱硫塔内发生的主要反应如下 :再生塔内产生的硫泡沫则由再生塔顶部扩大部分自流入硫泡沫槽 ,经硫处理 ,生产硫磺外售 。1. 2 工艺流程工艺流程简图见图 1 。2 主要设备计算2. 1 主要工艺条件 :1) 进装置煤气量 (干) :46 380Nm3/ h ; 其它组分量 : 2 484. 5Nm3/ h ;温度 :34 ; 压力 :2 000 mmH2O 。2) 煤气中 H2S 含量 :脱硫前 :6. 2g/ Nm3,脱硫后 :50mg/ Nm3。3) 当地大气压 :99 000Pa2. 2 湍球塔计算塔径计算 :已知条件 :煤气处理量 :46 380 Nm3/ h ;入塔气温 :
5、34 ;压力 :2 000mmH2O出塔气温 :36 ;压力 :1 700mmH2O煤气中 H2S 含量从 6. 2g/ Nm3降至 2g/ Nm3工况下煤气体积 :V= (46 380 + 2 484. 5) (273 + 35) / 273 101 325/ (99 000+ 20 000)= 46 940m3/ hNH3+ H2O = NH4OHH2S + NH4OH = NH4HS + H2ONH4OH + HCN = NH4CN + H2O(1)(2)(3)式中 :当地大气压为 : 99 000Pa ,平均温度 : (34 + 36) / 2 =35 取空塔气速为 :2. 5m/ s
6、NH4 HS + NH4 HCO+ (X - 1) S = (NH4) 2Sx + CO2+ H2O(4)从湍球塔中吸收了 H2 S 和 HCN 的脱硫液流入溶液循环槽 ,经补充浓氨水和催化剂溶液后用溶液循环泵送至再生塔(A) 底部与空压站送来的压缩空气并流进入进行再生 ,再生液从再生塔上部返回湍球塔顶喷洒循环使用 ;来自再生塔 (B) 的脱硫贫液先入脱硫塔 (B) ,在此吸收 H2S 和 HCN 后流至半贫液槽同样补充浓氨水和催化剂溶液 ,经半贫液泵加压后入脱硫塔(A) ,在脱硫塔 (A) 内吸收了 H2S 和 HCN 后成为富液流至富液槽由富液泵抽送至再生塔 (B) 与压缩空气并流进行再生
7、 ,再生后的贫液从塔上部返回脱硫塔 (B) 顶循环使用 。作者简介 :张新利 ,女 ,1968 年 11 月出生 ,1991 年毕业于太原理工大学 ,化工工程师 ,030021 ,山西省太原市收稿日期 :2006 - 05 - 08124则塔径为 : D = 46 940/ (3 600 0. 785 2. 5) 1/ 2 = 2. 6m填料高度计算 :填料采用38 聚丙烯小球 ,比表面积 101m2/ m3进口推动力 : % P1= (20 000/ 101 325 + 1)6. 2 (22. 4/34) 10- 3= 0. 004 89atm出口推动力 : % P1= (17 000/ 1
8、01 325 + 1)2 (22. 4/ 36)10- 3= 0. 001 45atm平均推 动 力 : %P =( %P1-% P2) / ln ( %P1/% P2)=(01004 89 - 0. 001 45/ ln (0. 004 89/ 0. 001 45) = 0. 002 84atmH2S 的吸收量 : % G = (46 380 + 2 484. 5)(6. 2 - 2)10- 3= 205. 2kg/ h取脱硫塔传质系数 : K = 350kgH2S/ m2. h. atm则需填料的传质面积为 : F =% G/ ( K % P)= 205. 2/(350 0. 002 84
9、) = 206. 4m2填料高度 : H = 206. 4/ (0. 785 2. 62张新利 :焦炉煤气脱硫主要设备的工艺计算101) = 0. 385m分四段设置 :0. 385/ 4 = 96mm ,按经验取 300mm ,生产能力按 4 计设计高度 : H = 300 4 1. 25 = 1 500mm = 1. 5m实际 采 用 湍 球 塔 2 600mm , H = 24 210mm , 四 段 填 料300mm 4mm该塔选用填料为38 的聚丙烯小球 ,其特点是 :气速高 ,处理能力大 ,塔的重量轻 ,气液分布比较均匀 ,不易堵塞 ,特别是由于塔内湍动强烈 ,故质量及能量传递得以
10、强化 ,因而能够较大地缩小塔径及降低塔高 。2. 3 填料塔计算塔径计算 :已知条件 :煤气处理量 :46 380 Nm3/ h ;入塔气温 :35 ; 压力 :1 700mmH2O出塔气温 :37 ; 压力 :1 500mmH2O煤气中 H2S 含量从 2. 0g/ Nm3,至 50mg/ Nm3,脱硫量 (46 380 + 2 484. 5) (2 - 0. 05) = 95. 3 kg/ h工况下煤气体积 :V = (46 380 + 2 484. 5)(273 + 36) / 273 101 325/ (99 000+ 20 000) = 47 093m3/ h式中 : (35 + 3
11、7) / 2 = 36 取空塔气速为 :0. 6m/ s则塔径为 : D = 47 093/ (3 600 0. 785 0. 6) 1/ 2 = 5. 27m塔高计算 :脱硫塔进口推动力为 : % P1= (17 000/ 101 325 + 1) 2. 0 (22. 4/ 35)10- 3= 0. 001 5atm脱硫塔出口推动力为 : % P2= (15 000/ 101 325 + 1)0. 05(22. 4/ 37)10- 3= 0. 000 035atm平均推动力为 : % P= ( % P1-% P2) / ln % P1/% P2= (0. 001 5 - 0. 000 035
12、) / ln0. 001 5/01000 035 = 0. 000 4atm取脱硫塔传质系数 : K = 16kg/ m2. h. atm2006 年第 5 期 9 月 20 日出版填料高度 : H = 14 890. 6/ ( 0. 785 5. 272124) = 5. 51m(124 填料的比表面积 m2/ m3)H = 5. 51 1. 4 = 7. 7m实际采用填料塔5 600mm , H = 37 000mm ,三段填料 350 3 ,捕雾段 1 500mm ,填料塔内采用轻瓷填料 ,轻瓷填料在传质过程中 ,填料表面始终保持一层液膜 ,形成良好的气液接触 ,比其它填料具有更高的传质
13、效率 。2. 4 再生塔计算压缩 空 气 量 为 : 46 380( 6. 2 - 0. 05)10- 312 =3 423m3/ h (1kg 硫磺用 12m3空气)塔径 : D = 3 423/ (0. 785 130 2) 1/ 2 = 4. 095m , ( 再生塔鼓风强度 :130m3/ m2. h)取 4. 2m 的塔两台 。扩大部分的塔径 :1. 2D1. 4 D D= 113 4. 2 = 5. 46m ,取 D= 5. 6m取脱硫液在再生塔中停留 30min ,湍球塔内溶液循环量 :46 380(6. 2 - 2) 10- 3/ 0. 2 = 974m3/ h(脱硫液硫容量取
14、 0. 2kg/ m3)则再生塔的有效容积为 :V = 974 (30/ 60) = 487m3V实 = 487/ 0. 75 = 649m3塔高 : H = 649/ (0. 785 4. 22) = 46. 9m 扩大部分高度 3m ,实际采用再生塔4 200mm , H = 49 470mm ,再生塔为有四层筛板的空塔 ,操作稳定 ,气液分布均匀 ,不易堵塞 。塔内做防腐处理 ,塔顶部为扩大部分 。3 结尾该脱硫工艺装置 ,使用范围广 (可脱低硫和高硫气体) 、脱硫效率高 ,不仅具有投资省 ,处理能力大 ,运行稳定连续化的特点 ,而且具有良好的环保效果 。目前在全国 500 多家企业中得
15、到广泛应用 ,大都取得了良好的技术效益和社会经济效益 。参考文献1 煤气手册编写组 . 煤气设计手册 (中册) M . 北京 :中国建筑工业出版社 ,1986. 552 - 599.2 何建平等. 炼焦化学产品回收与加工 M . 北京 :化学工则需填料的传质面积为 :F = 95. 3/ (16 0. 000 4) = 14 89016m2业出版社 ,2005. 103 - 134.(校对 :刘 芳)图 1 工艺流程简图(英文摘要下转第 127 页)125韦海玲等 :用 AFS - 230E 原子荧光光度计测定地表水中的砷2006 年第 5 期 9 月 20 日出版合溶液,用去离子水定容,此时
16、砷标准系列的含量分别为012(00、2. 00、4. 00、6. 00、8. 00、10. 00gL- 1方程为If= 270. 693C+ 29. 243 ,相关系数为0. 999 8。结果与讨论2. 1检出限测定连续测定空白溶液荧光值11次,标准偏差SD作曲线,根据曲线斜率K=If / C和检出限DL= 3SD/ K计算,求得砷的检出限为0. 087gL- 1。2. 2精密度测定和精密度偏性检验1)精密度测定 。以最低检出限100行连续11次测定的荧光值的标准偏差除以测量平均值,对标准偏差为0. 5 %。2)精密度偏性检验 。用实验室自配的标准溶液取0. 9C(C为标准曲线的测定上限) ,
17、通过标准水样 、加标水样,以随机次序每天测定一批,每次2份,共6下列参数:批内变异MS批内;批间变异MS批间;间变异分析计算F值,F=MS批间MS批内,若FF0. 01,可评价变异“显著”,环境 、条件的影响;若F0.05FF0. 05,并 予 以 纠 正; 批 内 标 准 差SW=MS批内;( MS批间-MS批内/ n);总标准差St=Sw2+Sb2。总标准差小于被测浓度的5 %可以接受,当5 %方法给定的检测限时,即用检测限作为衡量标准 。2. 3准确度测定对浔江冬训楼 、西江深冲 、AFS- 230ABSTRACT :tion coefficient , 0. 087gvery sati
18、sfying.KEY WORDS :上接第125页)100、。标准曲线线性回归求得空白溶液荧光值的。再对在测量条件中输入的标准溶液系列做一工公式倍浓度的标准溶液进得相0. 1C、天然水样及批 。计算批内 、批可评价变异实验结果可能受到可将批间变异视为零 。则必须查找原因Sb=浓度低于桂江一桥三个断面地表水样分别加入不同量的砷标准使用溶液,测定砷的加标回收率,结果如表1所示,加标回收率范围为95. 0 %104 % ,符合水质分析规范要求,说明本法是可靠的 。表1加标回收率实验结果(n= 6)水样名称本底值/gL- 1加入量/gL- 1均值/gL- 1平均回收率/ %加标回收率范围/ %0. 5
19、00. 9196. 0冬训楼0. 431. 001. 3895. 02. 002. 471020. 500. 9996. 0深冲0. 511. 001. 5410395. 01042. 002. 4496. 50. 500. 8396. 0一桥0. 351. 001. 3095. 02. 002. 431043结语用AFS - 230E型双道原子荧光光度计测定地表水中的砷,方法灵敏度高,检出限低,精密度好,准确度高;试剂用量少,减少对环境的污染;操作简便,实现了自动进样,特别适合大批量样品测定,大大提高了工作效率 。参考文献 1 国家环境保护总局.水和废水监测分析方法编委会编.水和废水监测分析
20、方法(第四版) M .北京:中国环境科学出版社, 2002.2 奚旦立,孙裕生,刘秀英编.环境监测(修订版) M .北京:高等教育出版社,1996. 3 北京海光仪器公司. AFS - 230E原子荧光光度计使用手册 R .北京海光仪器公司,2005.(校对:刘 芳)Determination of Arsenic in Surface Water with theE Atom Fluorescence PhotometerWei Hailing ,Liang ChaoyuArsenic is one of the indexes controlling discharges in China
21、. According to the principle and methods of the AFS - 230Eatom fluorescence photometer , arsenic in surface water has been determined , and the result showed a good linear relation , with 0. 999 8 of correla2L - 1 of pick - out limit , 0. 5 % of relative standard deviation and 95. 0 %104 % of indexe
22、d recycling rate , which isatom fluorescence photometer ; arsenic ; determineCraft Calculation of Main Desulphurization Equipment of Coke GasZhang XinliABSTRACT :This article has introduced the desulphurization craft of coke gas , and mainly discussed the craft calculation of its main e2quipment.KEY WORDS :coke gas ; desulphurization ; desulphurizing tower , regenerating tower127
