半水煤气湿法脱硫工艺设计.docx

15万吨/年合成氨原料气净化脱硫工段设计1总论1.1概述HYPERLINK"http://knology.chinaccm.com/phrase-2006011218232000302.html"\t"_new"氮肥HYPERLINK"http://knology.chinaccm.com/phrase-2006011218232000302.html"\t"_new"尿素1.2文献综述1.2.1合成氨原料气净化的现状合成氨原料气(半水煤气)的净化就是清除原料气中对合成氨无用或有害的物质的过程..原料气的净化大致可以分为“热法净化”和“冷法净化”两种类型..原料气的净化有脱硫..脱碳..铜洗和甲烷化除杂质等..在此进行的气体净化主要是半水煤气的脱硫的净化。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..而湿法脱硫以砷碱法、ADA、改良ADA和栲胶法颇具代表性。煤气干法脱硫技术应用较早..最早应用于煤气的干法脱硫技术是以沼铁矿为脱硫剂的氧化铁脱硫技术..之后..随着煤气脱硫活性炭的研究成功及其生产成本的相对降低..活性炭脱硫技术也开始被广泛应用。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、蒽醌二磺酸法（A.D.A法）及有机胺法。其中蒽醌二磺酸法的脱除效率高..应用更为广泛。改良ADA法相比以前合成氨生产中采用毒性很大的三氧化二砷脱硫..它彻底的消除了砷的危害。基于此..在合成氨脱硫工艺的设计中我采用改良ADA法工艺。1.2.2改良ADA的简述ADA法是英国西北煤公司与克莱顿胺公司共同开发的,于1959年在英国建立了第一套处理焦炉气的中间试验装置,1961年初用于工业生产。但由于此方法析硫的反应速度慢,需要庞大的反应槽,并且为防止HS-进入再生塔引起副反应,溶液中HS-的浓度必须控制在(50～100)×10-6之间,溶液的硫容量很低,因而使ADA法的应用受到限制。为此,研究者对ADA法进行了改进,在ADA溶液中添加了适量的偏钒酸钠、酒石酸钾钠。偏钒酸钠在五价钒还原成四价钒的过程中提供氧,使吸收及再生的反应速度大大加快,提高了溶液的硫容量,使反应槽容积和溶液循环量大大减少。酒石酸钾钠的作用是防止钒形成“钒-氧-硫”态复合物,沉淀析出,导致脱硫液活性下降,这样使ADA法脱硫工艺更趋于完善,从而提高气体的净化度和硫的回收率,经改进的ADA法被称为改良ADA法。1.2.3ADA的理化性质ADA是蒽醌二磺酸(AnthraqinoneDisulphonicAcid)的缩写。作为染料中间体..它有几种主要的异构体。ADA的这几种异构体中..在产品中一般含量较高的是1,52ADA,1,82ADA,2,62ADA,2,72ADA。其中2,62ADA与2,72ADA的脱硫活性较好,而2,72ADA又优于2,62ADA,特别在溶解度上,2,72ADA在100克水中的溶解度为:20℃时3015g,100℃时10g;2,62ADA在100克水中的溶解度为3g(20℃)。两者在水中溶解度相差约一个数量级,实际溶液中由于H2S反应不彻底和伴生的副反应,溶液中存在Na2SO4、NaCNS和Na2S2O3等副产品,这些副反应产物随着脱硫生产操作的运行,在脱硫液中逐渐积累,当达到相当含量时,会使2,62ADA和2,72ADA溶解度快速下降,影响脱硫效果,而且析出的ADA伴随硫磺夹带出脱硫系统,增加ADA消耗。曾进行过Na2S2O3溶液、NaCNS溶液和Na2S2O3+NaCNS+Na2SO4混合液在(25±1)℃,相同的浓度下,2,62ADA和2,72ADA的溶解度试验,数据见表1。表12,62ADA和2,72ADA溶解度试验结果如下：溶液名称注:上述溶解度均为100ml溶液中的溶解度。从实验数据可以看出,二种不同键位的ADA在三种不同脱硫副反应溶液中的溶解度大致相同,在100ml溶液中2,62ADA的溶解度约为0105～0106g,比在水中的溶解度降低了50～60倍;相同状况下2,72ADA的溶解度约为112～113g,比在水中的溶解度降低了24倍。从上述数据可以得出,当脱硫液副反应产物含量较高时,ADA溶解度将下降