煤气脱硫技术方案.docx

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煤气脱硫技术方案

一、概论

SO2是一种酸性气体，在大气中易形成酸雨，威胁生态环境及公众健康。

SO2已成为大气环境污染中首要污染物。

根据国家“节能减排”方针政策，对大气中首要污染物SO2的排放实行总量控制，曾经在“十一五”期间全国SO2排放量削减10%，随着国家经济发展进入十二五，对于二、三类地区的工业窑炉SO2的排放量将进行严格的限制。

以煤作为燃料，即以煤为原料转换为粗煤气，煤中大部分硫组分同期转换为H2S，煤气燃烧后，硫化物以SO2形式排放，将对大气环境造成污染。

煤气中硫化氢的脱除可分为湿法脱硫与干法脱硫。

湿式氧化法脱硫：

以碱性溶液吸收酸性气体硫化氢，生成硫氢酸盐，同时选择适当的氧化催化剂，将溶液中吸收硫化氢后的硫氢酸盐氧化成单体硫，从而使脱硫溶液得到再生，并获得副产品硫磺。

此后，还原态的氧化剂可由空气氧化成氧化态再循环使用。

此法采用溶液吸收，且氧化再生是其特点，故将此脱硫方法称为湿式氧化法脱硫，因加入不同的催化剂分为各种方法，目前常用有氨水氧化法、改良ADA法、栲胶法、PDS法、KCA法、MSQ法、888法、DDS法、ISS法和络合铁法等。

实际生产中也可同时加入两种催化剂而达到较好脱硫效率。

制成的碱性溶液一般采用碳酸钠（纯碱），也有采用稀氨水，但由于稀氨水对环境有一定的污染，故建议不采用稀氨水。

化学反应：

（1）无机反应

H2S+Na2CO3=NaHS+NaHCO3

（2）有机反应

CS2+2Na2CO3+H2O=Na2COS2+2NaHCO3

COS+2Na2CO3+H2O=Na2CO2S+2NaHCO3

（3）溶液氧化与再生

2NaHS＋O2＝2NaOH＋2S↓

2Na2CO2S＋O2=2Na2CO3＋2S↓

Na2COS2＋O2=Na2CO3＋2S↓

湿法脱硫的特点：

（1）湿式氧化法脱硫的工艺成熟，技术可靠，操作稳定，但技术复杂，专业性强，处理设施应进行专业化设计和管理。

（2）大部分设备为非标设备，装置可根据不同处理规模进行设计，尤其适应于大规模煤气脱硫工程。

（3）设备操作弹性大，对气量波动和H2S浓度变化适应能力强。

（4）脱硫效率一般高于95％以上，并可根据需要，调整溶液配比和控制操作参数，实现不同的脱硫效果，以满足不同的用气要求。

（5）工艺流程长、设备多，工艺技术水平高，装置投资高，设备维修量大，动力消耗量大，但原辅材料消耗低。

干法脱硫：

采用固体吸收剂或吸附剂来脱除硫化氢或机硫的方法称为干法脱硫，干法脱硫具有流程短、设备结构简单、气体净化高、操作平稳的优点。

但此法通常使用固定层反应器，需要定期更换脱硫剂，不能连续，由于受脱硫剂硫容量（单位质量脱硫剂能脱除硫的最大数量）的限制，干法脱硫一般用于含硫量较低的情况或用于气体的精脱硫；干法脱硫根据固体脱硫剂的种类不同分为多种脱硫方法，发生炉煤气脱硫常采用活性炭法和氧化铁法。

煤气脱硫一般选择氧化铁干法脱硫。

气体由上而下通过干法脱硫塔，在脱硫塔中与塔内装填的固体氧化铁脱硫剂接触，硫化氢与脱硫剂中氧化铁（Fe2O3）的α—水合物和γ—水合物发生下列脱硫反应：

+3H2S=+3H2O

+3H2S=2FeS+S+4H2O

通过如上化学反应，气相中的硫化氢被脱除，气体得到净化；固相脱硫剂中有效组分氧化铁α—水合物和γ—水合物被消耗，当出口硫化氢超标时，此时便要与系统隔离用空气进行再生；按如下反应进行：

+3/2O2=+3S

2FeS+H2O+3/2O2=+2S

经过多次脱硫再生，当硫容大于30%后便报废，更换新脱硫剂。

初步设计采用湿法脱硫采用栲胶法（或888法）脱硫，自吸空气再生及硫分离新工艺。

二、脱硫工艺方案

1、工艺流程简介

气体流程：

来自流化床煤气5Kpa左右，温度50℃左右的煤气送至冷去器内将煤气温度降低至40-45℃然后进入脱硫塔，由下部进入脱硫塔，在脱硫塔内煤气与脱硫液逆流接触，气体中的硫化氢被吸收，?

脱除硫化氢的气体（硫化氢≤50mg/Nm3）经过上部分离层初步捕除雾状脱硫液，在通过捕分离器分离气体中夹带一些微量的单体硫颗粒与雾沫状的脱硫液，合格洁净的煤气去后工段。

脱硫液流程：

由脱硫塔底部出来的脱硫液（俗称富液），经塔出口调节阀到富液槽，在富液槽内脱硫液降压闪蒸出少量溶解的气体，同时脱硫富液经过一定时间的缓冲熟化，被再生泵加压至0.5Mpa送到氧化槽顶部空气喷射器，空气喷射器将空气吸引入喷射器内与脱硫富液混合进入氧化槽下部，在氧化槽内脱硫富液中的HS

与氧发生析硫反应，生成的单质硫聚合并被空气浮选出来，同进利用吸入的空气将还原态的脱硫催化剂氧化成氧化态，溶液得以再生。

再生合格的脱硫液（俗称贫液）从氧化槽中部出来去贫液槽，贫液槽中的贫液经脱硫泵加压后送入脱硫塔顶部循环使用。

由氧化槽顶部浮选出来的硫泡沫溢流至硫泡沫收集槽，经泡沫泵加压后去硫泡沫过滤系统，然后通过压滤机将过滤的硫膏进行压滤成块。

出来后的硫块可以外供出售，作为脱硫系统的附价值产品。

过滤后的脱硫清液经沉淀池沉淀后，返回溶液系统。

2、脱硫规模

基本情况

根据招标书要求处理气量为35000Nm3，全部经过脱硫处理，脱硫设计处理气量最大富裕值为10%。

总体设计方案

结合发生炉煤气的特点，并在设计上作到方便操作，方便维修，该煤气脱硫采用如下总体设计：

1．采用湿式氧化法脱硫，能满足用户对脱硫精度的要求；

2．为节省场地，方便生产平衡，脱硫、再生、硫泡沫的处理各设置一套；

3．为了减小对环境的污染，脱硫液封闭运行，硫泡沫采用机械过滤法，无脱硫残液产生，整个脱硫系统无废水外排；

4．采用专用硫泡沫过滤机处理硫泡沫，过滤后的硫膏成块状，含水量在25%左右，过滤后的清液悬浮硫低于%。

三、设备技术规格及功能描述

1、脱硫塔

本装置是进行脱硫反应设备，气体由下而上，经过塔内装填的填料，充分与分散到填料表面的脱硫液接触进行化学吸收反应，气体中的硫化氢被脱除，硫化氢被转化为硫氢酸盐，存在液相中，被脱除硫化氢的气体从塔顶出去；液体从塔顶加入，经过良好的分布装置，分散到填料上，从上到下，最后从塔底排出进入再生系统。

2、氧化槽（再生器）

经脱硫塔内吸收了硫化氢的脱硫液，硫化氢转化为硫氢酸盐存在液相中，在催化剂的催化氧化作用下，生成单体硫，同时催化剂由氧化态变为还原态；溶液中的单体硫如何“取”出来？

还原态的催化剂如何变为氧化态循环使用？

——这都是通过氧化槽来实现；从塔底出来的脱硫液到再生泵，通过泵加压到0.5Mpa，进入氧化槽顶部的喷射器,通过喷射器的自吸作用,吸入足量的空气，由上至下气液混合物共同进入氧化槽的底部，液体由氧化槽中部溢流出来，由底到中部的过程中，通过布气板作用使气液充分接触，还原态的催化剂被氧化成氧化态，同时单体硫聚合并被吸入的空气形成硫泡沫从溶液中浮选出来，浮选出来的硫泡沫由氧化槽上部溢流堰溢流进入硫泡沫槽。

3、贫液槽（池）

从再生器出来的脱硫液已再生合格，进入贫液槽（池）通过脱硫泵加压送到脱硫塔循环使用；贫液槽（池）起液体缓冲作用。

4、富液槽（池）

从脱硫塔出来的脱硫液需进行再生，脱硫液通过富液槽（池）经再生泵加压送到再生器进行再生；富液槽（池）起液体缓冲闪蒸和提高脱硫液“熟化程度”的作用；

5、脱硫泵、再生泵

脱硫泵是将氧化槽再生好的脱硫液加压输送到脱硫塔；

再生泵是脱硫塔内脱除硫化氢的脱硫液加压送到氧化槽；

硫泡沫泵将硫泡沫送至硫泡沫过滤系统。

清液泵将各类排放液和配制液送入系统。

6、硫泡沫过滤系统

脱除硫化氢后脱硫液再生将产生大量硫泡沫，通过该系统可将其分离为含水量小于30%的硫膏付产物外售,并将过滤后的清液回收回系统。

7、工艺管网

脱硫岛内设煤气管网，蒸汽管网，站内水管网，站内软水管网，脱硫液管网；

8、防腐、保温

所有设备外保温部分刷防锈漆两遍；无保温外表刷防锈漆两遍，面漆两遍；面漆颜色按规定或由业主确定。

所有碳钢设备内部作人工电动工具除锈，环氧树脂防腐。

站内蒸汽管线、脱硫水管线等采用玻璃丝布外保温。

9、工艺布置

各运转泵、过滤系统、地下槽、溶液配制系统、电仪控制采取室内布置，其余设备均在室外露天布置。

10、建筑结构

脱硫厂房为钢筋混凝土框架结构或者钢结构；属乙类火灾危险的生产厂房，耐火等级不低于二级。

11、主要技术经济指标

序号

项目

单位

数量

备注

1

处理煤气量

m3/h

35000

标况

2

入口H2S浓度

mg/Nm3

5000

3

脱硫效率

%

≥98

4

脱除H2S量

kg/h

171

5

出口H2S浓度

mg/Nm3

≤100

6

入口煤气温度

℃

50

7

出口煤气温度

℃

42

8

系统压力损失

Pa

≤2000

9

PH值

8-9

10

硫磺产量

kg/天

4100

11

年运行费用

万元

12

脱硫成本

元//Nm3煤气

13

年利用数

天

300

14

装置负荷适应范围

%

40~110

15

装置使用寿命

年

15

16

装置可利用率

%

98

四、电气控制方案

1、概述

脱硫站控制系统全部设置二层，采用工控机控制，实时显示整体运行和设备运行情况。

控制室内设置PLC控制柜，内装PLC控制器，对整个系统主要设备进行远程操作及数据显示、报警、控制等。

PLC控制器采用S7-300系列，控制的实时性强，系统的开放性好，性能的价格比优，操作简单，编程简易，可在线修改或调整系统的运行参数。

考虑到控制系统的安全及可靠性,信号光电隔离及具有自动寻检并故障报警功能。

2、电气控制具体控制方案

动力配电柜具有配电、完成设备电机的起动、正常运行、短路及过载保护、停止等功能；

仪表盘上设有仪表，对生产过程参数进行实时显示、超限报警、连锁控制等功能；

水泵控制采用集中控制和现场操作。

主要风机、水泵、加压机等设备配备现场开关箱，能现场就地、集中操作。

现场设置可燃、有毒气体检测设备。

脱硫设备配备现场开关箱，能现场就地、集中操作。

自动化系统主要由PLC、操作员站、检测设备等组成。

数据采集主要由PLC、现场检测仪表、压力传感器等完成。

可实现设备操作方式选择、逻辑/连锁控制等功能。

3、自动化仪表选型原则

温度仪表采用符合IEC标准的热电阻、热电偶。

防爆要求为本质安全型

压力仪表采用压力变送器，防爆要求为本质安全型。

液位测量一般选用压力变送器，防爆要求为本质安全型（EXia）。

仪表的信号制为4~20mA。

所有现场仪表选用国优或合资以上产品。

4、电气、系统接地

低压供电系统采用三线五线制。

自动化、仪表系统接地采用独立接地方式。

系统接地符合国家规范对接地电阻要求。

防雷接地系统符合国家规范设计。

电气控制箱、柜、开关按使用环境，确定其安全防护等级，并能满足国家规范。

5、工艺监测点（表）

类别

名称

仪表安装位置

报警

及显示

中央控制盘

现场

脱硫塔

煤气进口温度

√

√

显示

煤气进口压力

√

√

显示

煤气出口温度

√

√

显示

煤气出口压力

√

√

显示

富液槽（池）

溶液温度

√

√

显示

液位

√

√

显示

贫液槽

液位

√

√

显示

氧化槽

压力

√

√

显示

再生泵

出口压力流量

√

√

显示

脱硫泵

出口压力流量

√

√

显示

补液泵

出口压力流量

√

√

显示

硫泡沫泵

出口压力流量

√

√

显示

五、公用工程消耗

1、用电设备

序号

设备名称

数量

单台容量

总容量

实际使用

备注

1

脱硫泵

2台

250

500

250

连续运行

2

再生泵

2台

250

500

250

连续运行

3

硫泡沫泵

2台

37

连续运行

4

补液泵

DYC50-160

2台

11

间断运行

5

搅伴器

JBZ-1000

2台

运行

6

过滤机

F=100m2

1台

间断运行

7

加药泵

2台

11

8

循环泵

2台

55

110

55

8

其它（检修、照明、电动阀等）

套

40

40

间断运行

合计

注：

间断运行设备每天运行时间不超过12小时。

2、给水

脱硫需软化水、生产用水，用水量如下：

序号

名称

数据

1

软化水

1m3/h

2

工业水

1m3/h

3、蒸汽，压缩空气

压缩空气用于脱硫催化剂的活化用。

序号

名称

规格

数据

1

压缩空气

－Mpa

720Nm3/天

2

蒸汽

－Mpa

1000公斤/h

4、脱硫剂与催化剂消耗

压缩空气用于脱硫催化剂的活化用。

序号

名称

规格

数据

1

纯碱

纯度90以上

吨

2

催化剂

888

六、运行综合分析

1、费用指标

（1）、电费：

元/度

（2）、水费：

工业水元/吨，

（3）、纯碱：

1500元/吨

（4）、压缩空气：

元/Nm3

（5）、采用888法脱硫：

888：

380元/Kg

（6）、年运行时间：

按8000小时计算。

2、脱硫人员安排表

序号

岗位名称

一班

二班

三班

预备班

合计

1

技术员

1

1

1

4

2

值班长（兼安全员）

与煤制气共用

3

操作工

1

1

1

1

4

4

化验员

与煤制气共用

5

电工

与煤制气共用

6

机修工

与煤制气共用

7

救护

与煤制气共用

总计

8

3、日运行费用的计算

序号

名称

每天消耗量

单价（元/单位）

价格（元）

1

电

10560度

5280

2

工业水

24吨

72

5

压缩空气

720Nm3

72

5

纯碱

1500

525

6

催化剂888

380

520

7

维修

240

8

工资

4

3000元/月

400

9

合计

注：

工资按4人计，每人月：

3000元；

维修费按：

8万元每年计。

说明：

上表中日运行费用是理论计算，实际运行日运行成本约为理论计算的75%，即5333元。

年运行成本按8000小时计算约为万元。

七、设备明细表

序号

设备名称

规格及型号

单位

数量

重量（约T）

备注

一

间接冷却器

Φ2700×11000

台

1

35

材质：

Q235B；底板20，顶板12

二

脱硫塔

Φ5200×31000

台

1

100

1

塔体

材质：

Q235B底板25，顶板12，筒体16,14,12环氧树脂防腐

2

填料支撑

套

1

材质：

Q235B环氧树脂防腐

3

气体分布器

套

1

材质：

Q235B环氧树脂防腐

4

液体分布器

套

1

材质：

Q235B无缝管环氧树脂防腐

5

填料

套

1

聚丙烯环；高度9米230m3

三

再生槽

Φ12000/Φ10000

台

1

65

材质：

Q235B底板20，顶板12，筒体16,14,12环氧树脂防腐

1

塔体

材质：

Q235B

2

再生槽布液器

套

1

材质：

Q235B环氧树脂防腐

3

伴热器

套

1

材质：

Q235B无缝管环氧树脂防腐

4

喷射器

套

1

材质：

Q235B环氧树脂防腐

5

液位调节器

套

1

材质：

Q235B环氧树脂防腐

四

富液池伴热

套

1

材质：

Q235B无缝管环氧树脂防腐

五

贫液池伴热

套

1

材质：

Q235B无缝管环氧树脂防腐

六

配液槽

Φ2800

套

1

材质：

Q235B环氧树脂防腐

七

捕滴器

Φ5200

套

1

15

材质：

Q235B底板20，顶板12，筒体12

环氧树脂防腐

1

筒体

材质：

Q235B

2

填料

50m3

八

运转设备

1

脱硫泵

Q=1050m3/hP=250KWH=54m

套

2

开1备1防爆电机

2

再生泵

Q=1050m3/hP=250KWH=54m

套

2

开1备1防爆电机

3

泡沫泵

Q=30m3/hP=H=60m

套

2

开1备1防爆电机

4

清液泵

Q=50m3/hP=H=30m

套

2

开1备1防爆电机

5

电机封水泵

Q=50m3/hP=H=30m

套

2

开1备1防爆电机

6

循环泵

200-150-315

Q=400P=55KW

台

2

开1备1防爆电机

7

冷却塔

NBD-300P=11KW

台

1

净水型

8

加药泵

Q=107m3/hH=22mP=11KW

开1备1防爆电机

9

压滤机

50m2

台

1

带不锈钢翻板。

滤材材质增强聚丙烯防爆电机

10

搅拌器

D=1000P=

台

2

不锈钢桨叶防爆电机

十

阀门类

1

金属硬密封碟阀

DN1500

套

3

2

眼镜阀

DN1500

套

3

3

电动金属硬密封碟阀

DN1500

套

3

4

其他溶液阀门

小于DN400

套

1批

铸钢材质，与溶液接触

5

循环冷却水阀门

套

1批

铸钢材质，不与溶液接触

6

电动阀门

套

1批

与溶液接触

十一

管道类

1

溶液管道

套

1批

材质：

Q235B无缝管与溶液接触

2

煤气管道

套

1批

材质：

Q235B不与溶液接触

3

其他水管道

套

1批

材质：

Q235B不与溶液接触

十二

平台类

1

操作平台

套

1批

2

其他平台

套

1批

十三

水泥结构

不含报价之内

1

贫液池

8000x8000x3000

1

水泥混凝土结构，半地下

2

富液池

8000x8000x3000

1

水泥混凝土结构，半地下

3

缓冲池

1

水泥混凝土结构，地下

4

冷却水循环池

1

水泥混凝土结构，地下

5

加药槽池

1

水泥混凝土结构，地下

十四

电器与仪表类

防爆区域内使用防爆型

1

仪表柜

套

1批

2

PLC柜

套

1批

3

DCS控制系统

套

1批

4

温度传感器

套

1批

煤气进出口温度

5

压力传感器

套

1批

溶液压力，泵进出口压力，煤气进出口压力

6

液位计

套

1批

溶液槽罐

7

溶液温度计

套

1批

溶液

8

溶液流量计

套

8

泵类出口流量，溶液流量