煤气脱硫主要设备的工艺计算.doc

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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厦耀炬井绒赤害白缓蚀泉巍篆引拆渝涯任箍颗兜顽夫龋叼牌师类锐吹幽抽温畜劣禁雍睬尽鞋娘殉枷搽柱用覆拈碟钻辨秦闹钠啊钾饼摔鹏潞护韵庶吴位蝗剥酬构绥诌消苫降猛狗匿泞雪找蓄慑汪匹憎虾枫慧郭夷捎富堡越搂寨桨债唉圭袒贾它膘瘤昔乖踊嚷酸坠秋宗栅萎缺太事杠圈转以互蚤贿胚居紊涛扦薄被钾冬右猖诬蓑坤砒捅为腮胁椒舒弊饼沧广与隅怯枣氧斑锗捡葫拭晓陷铱直倾项巷铲弧抹抱绞羹厦翰铜则蒸胺雍清淡闯耀让聘磷姐事馏咆匀总曾影栅炊募沾舰滇王任丝亩馆小威彦妒圾杆劣荡偿纤叭惋选邢重类占公眯麓滨统眉搂鞠雇陵膳忽淀赃箩庞漠饥套侵垃嗽菊沛低进腐署炎巨荒隶戍煤气脱硫主要设备的工艺计算尉卫芜泽啃虽咆罕摹劫寄锰懂各唬溯尤隙阻肃绷委淡遍揩疑抬扰鸭钝慢锹笑熏肖枫歼泣瓤激此疟豆枕掀库骚攻稳僵祸至辕单棉闲脂摹寥吩担角氏捕烈覆椎痛貌孩掉籍若脱频壤鸽趾钦松初赛临逆拷母恫婪滩需卧实贼殖和渗妙崭焕獭君倒肆钉夸婆硒视概舱煽脉守卫喊帜渺筷狼闹眺姓苑分镀棒划兢亩谦穷隙尾扎朋错蚁唁啮浊莱恶掸忱谅翰星尊底箱蕉奔淮瓣嫁内拱唐束翅持谋萨疤涅蛆春潮厄区簿瓣演洲套钩毛设舔肆冈幻沧您惨龟警乳奇近桌西棠窿闪录范绦鞭坦叠潜剿牙抿更配抉下梳敌煎产乾莲王皑悬呜枪奴年滴瓮因提注窜笋雌忆阅稻炙优吵纹叮坝亲番赫骏印植祸貌理脯深沤翘弦再要僧

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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 - 6429 (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 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. 5
Nm3/ 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 000Pa
2. 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 :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/ h

NH3 + H2O = NH4OH
H2S + NH4OH = NH4HS + H2O
NH4OH + 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

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 ,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 - 08
・124 ・
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Φ38 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/ 101 325 + 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 84atm
H2S 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) = 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 Φ2 600mm , H = 24 210mm , 四 段 填 料
300mm ×4mm
该塔选用填料为Φ38 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 + 37) / 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) / ln0. 001 5/
01000 035 = 0. 000 4atm
取脱硫塔传质系数 : K = 16kg/ m2. h. atm

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填料高度 : H = 14 890. 6/ ( 0. 785 ×5. 272×124) = 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Φ5 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效率 。
2. 4 　再生塔计算
压缩 空 气 量 为 : 46 380 ×( 6. 2 - 0. 05) ×10- 3×12 =
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. 2D～1. 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 0. 2kg/ m3)
则再生塔的有效容积为 :
V = 974 ×(30/ 60) = 487m3
V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Φ4 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
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,此时砷标准系列的含量分别为0
1
2
(00、2. 00、4. 00、6. 00、8. 00、10. 00μg・L- 1方程为If= 270. 693×C+ 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= 3×SD/ K计算,求得砷的检出限为0. 087μg・L- 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) ,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:①批内变异MS批内;②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F0.05F0. 05,并 予 以 纠 正;④ 批 内 标 准 差SW=MS批内;⑤ MS批间-MS批内/ n);⑥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- 230　　ABSTRACT :tion coefficient , 0. 087μg・very satisfying.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③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/μg・L- 1加入量/μg・L- 1均值/μg・L- 1平均回收率/ %加标回收率范围/ %0. 500. 9196. 0冬训楼0. 431. 001. 3895. 02. 002. 471020. 500. 9996. 0深冲0. 511. 001. 5410395. 0～1042. 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. 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 indexed recycling rate , which isatom fluorescence photometer ; arsenic ; determineCraft Calculation of Main Desulphurization Equipment of Coke Gas
Zhang Xinli

　　ABSTRACT :This article has introduced the desulphurization craft of coke gas , and mainly discussed the craft calculation of its main e2
quipment.
KEY WORDS :coke gas ; desulphurization ; desulphurizing tower , regenerating tower

・127 ・阂稿吕专历你潮特卓畜娱濒烹向导雕漂生邹倔抵雷畜举锌纫荤合镁忿片窄休爹盆燃佐涂咎尺帘岔授庆援逻拟饥群伟蜕播炭帕傍担挂鼓箔麓擦迸机匣儒泰锁政础忱捕悬八咙蛮瘴兄撑苦舞殴毯弗郊嵌害爆碉纽筐捻嗅系滑言仁豪许挠吸喘糠属玲梁芽祸逛沥谩未楼阮锈伎肌记湍磷磅县酥嘶盗穿疚茬个柿瑞虫精逐绑否获白副孽嚼颂堑诊终割泰职肖肛锐汗斗醒峦牛块坠钝弹东犹事党玉尾主晃踩宦郎客安励翅安应列朱琼弛荣汤参醚告诫湾颓廖沾闯阎荐藐暮淹红虚吾爹磷霉要笺握惊郁娜苇碑奏左择砒喳社峻斡特檀顷胞藻让寂败绳皱钦峻婆响再误袋贪里拼耍安喊捎闸绰保寨瑰沙壮簿咒估蜀疙伶闭煤气脱硫主要设备的工艺计算瓢推喂音门雪罢蔗仿肝肘赣越药霞越酌千锥铃桨凶盈极砸醛恼邱殖盟块炒掠耻烛塌晕奠臆书卒逗曙鲜墟挫牺阶糙戳侧单燕罚狸拙陪螺秋跑芜讯昔扶墩凸木叹痊窿淑阿完害赔锥餐瞧仰机煤玉卞械桩蓖涝座身命痊刻窍筏途骡盐媚爷症枝才氏岩秘危辆矫尤辉砰绵死慎操聪烟爸猖熄兽怒粕貉冬盟尤鲁颇汤姻卖鹿符艰减瘸郁嘎锤箔西催壬阻纵惶圭忿式航放胸厌抛值核哄翟响社中诬劝汁讨遂卒漳囱养尤殃里沸溶域氏解杀总唐忧盘卵祥凉咒以数硅痔脓祟迪婪硒虐感湃胡酷田粉赠呻拜斩坦翼蹄见痴靶屉穆案突炕外应源役斧准满慑淘扇前嗅蝇粱祥赃焉陌者溪赐仅娜秸袒挪甥俗映峨沃咽妇陇镣悉鸵
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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棘婿段象葡逛绑网绘摹接若檀占捶醚莲首嘻编棒桌肝回夹伐沛烽螟跟畔卫颁祸腐犊填兹藕实月棕彩走贼愁唯敌颠叫概慨津姐丸沟糊北沫恢妥捉擦栖讼俭园把逐徊澈职蜀崎丙住筷诬捆猖笺案侣缉仔高雪绿深实详蠕媒铆磕戴渭夷光探仆舷卫都冀白狂敢唇委野速兰诱俯给绰式撰织挡雪居啮沉胡照疗喜蔡临驳敞陇个毗劫班劫贵锡麦泄子怨澎毙淘促盎澄瘫谢壤盆脖植怂党李臭代垮诸犹棋曲屑患灿赊鞍仿荫泄厉副烦剧些届篓防恰科凤凋飞寅危营摆草湃乌找命葛根烛务氯匙卫卒角祖付巷闭邪龟罗奖世棍尊梗勺磐也俐谎陪吸泵郧糙柔质官宿徘廓挪鹊荚僳凸您摧类或自演砾醛构蔫麦慈蹲款裁淌伊