焦化厂焦炉煤气脱硫工段的设计1.docx

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焦化厂焦炉煤气脱硫工段的设计1

本科生毕业设计

100万吨/年焦化厂焦炉煤气脱硫工段的设计

摘要

本设计为100万t/a焦化厂焦炉煤气脱硫工段的设计，采用的煤气脱硫方法为湿法脱硫的改良A.D.A.法。

本设计的主要任务是脱除焦炉煤气中的硫化氢，同时要使生产出来的煤气各项指标能满足要求，达到民用煤气的标准。

设计的主要内容包括：

1、煤气脱硫方法的概述和意义；2、工艺流程的选择与论证，选用改良A.D.A法；3、主要设备的计算、选型和布置；4、保障生产正常进行所必须的非工艺部分，包括供水、供电、采暖、设备维修、仪表自动化等；5、经济核算，每生产一吨焦炭该设计工段亏损7.0元。

本设计的工艺部分包括煤气脱硫和脱硫液再生以及硫磺回收。

脱硫采用了脱硫塔，再生部分用再生塔，对于其基本原理，文中有着详细的论述，回收硫部分采用了真空过滤机。

在设计过程中，参考了焦化厂的焦炉煤气净化工艺，并在其基础上将国内外一些新的、成熟的工艺进行了比较、引用。

关键词：

焦炉煤气；脱硫；改良A.D.A法

Abstract

Thisisadesignof100milliont/acokingplantcokeovengasdesulfurizationsection,themethodforgasdesulfurizationistheimprovedADAlaw.Themaintaskofthisdesignistheremovalofhydrogensulfideincokeovengas,andthegasproducedtomaketheindicatorstomeettherequirements,tociviliangasstandards,atthesametime.

Themaincontentsofthedesignareasfollows:

1,anoverviewofgasdesulphurizationandsignificance.2,theprocessofselectionanddemonstration,selecttheimprovedofADAAct.3,thecalculation,selectionandarrangementofmajorequipment.4,thesecuritynecessaryfornormalproductionofnon-technologycomponents,includingwater,electricity,heating,equipmentmaintenance,instrumentationandautomation.5,theeconomicaccounting,produce1tonofcokenecessarytolossof7.1442yuan.

Partofthedesignprocessincludinggasdesulfurizationandregenerationofthedesulfurizationsolutionandsulfurrecovery.Inzhedeign,partofdesulfurizationthedesulfurizationtowerisused,recycledpartsrecycledtowerisused.Forthebasicprinciples,thepaperhasadetaileddiscussion.Partofsulfurrecoverythevacuumfilterisused.

Inthedesignprocess,withreferencetothecokingplantinXuzhouUniversecokeovengaspurificationprocess,andonitsbasis,comparedthehomeandabroadnew,maturetechnology,andreferences.

Keywords:

cokeovengas;desulfurization;improvedADAAct

1总论

1.1焦炉煤气脱硫的目的和意义

焦炉煤气由焦化企业炼焦生产时产生。

从焦炉集气管流出的煤气称为荒煤气，其硫化氢含量与装炉煤料的全硫量有关。

一般干煤全硫的质量分数为0.5%~1.2%，其中有20％~45％转到荒煤气中，煤气中95％以上的硫以硫化氢形态存在，其他为有机硫。

硫化氢在煤气中的质量浓度一般为3g/标m3干煤气15g/标m3干煤气。

焦炉煤气中的硫化氢是非常有害的，在空气中含有0.1%的H2S就能使人致命。

当焦炉煤气最终用作燃料时，硫化氢及其燃烧产物二氧化硫均有毒，会严重破坏周围环境，影响人类健康,因而焦炉煤气中的硫化氢必须予以脱除。

焦炉煤气脱硫有十分重要的意义：

一是可以防止设备的腐蚀，减少设备维修费用，降低生产成本，提高回收产品的质量和产量。

二是提高焦炉煤气的品质，减少焦炉煤气燃烧后产生的污染。

煤气脱硫可以有效降低煤气燃烧后产生的二氧化硫等有害物质，保护周围的环境。

三是降低钢铁企业用煤气中硫化氢的含量可以使钢铁企业生产出优质钢材。

四是回收后的硫磺可用于医药、化工等领域，随着行业的发展，需求量会进一步加大。

因焦炉煤气的产量、用途、周围环境等原因，焦化企业焦炉煤气中硫化氢脱除方式也有很大的不同。

常用的方法主要为干法脱硫和湿法脱硫两种。

1.2硫化氢的性质

硫化氢（H2S）是硫的氢化物中最简单的一种。

其分子的几何形状和水分子相似，为弯曲形。

因此它是一个极性分子。

硫化氢由于H-S键能较弱所以300℃左右硫化氢分解。

常温时硫化氢是一种无色有臭鸡蛋气味的剧毒气体，应在通风处进行使用必须采取防护措施。

硫化氢是一种神经毒剂。

亦为窒息性和刺激性气体。

其毒作用的主要靶器是中枢神经系统和呼吸系统，亦可伴有心脏等多器官损害，对毒作用最敏感的组织是脑和粘膜接触部位。

急性硫化氢中毒一般发病迅速，出现以脑和（或）呼吸系统损害为主的临床表现，亦可伴有心脏等器官功能障碍，偶可伴有或无呼吸衰竭，其程度因接触硫化氢的浓度和时间而异。

因硫化氢毒性极大，但硫化氢比空气重（相对密度为1.17），且极易溶于水而形成氢硫酸。

故地势低处危险性比高处大;下风向硫化氢浓度大，上风向则浓度低等;在突发事故中用湿毛巾等捂嘴鼻、向高处避毒、向上风向撤离等，均可避免或减轻伤亡。

此外，硫化氢的化学活动性极大，电化学失重腐蚀、“氢脆”和硫化物应力腐蚀、破裂等对金属管线的腐蚀作用强烈。

1.3设计的要求与说明

本次的毕业设计是我们在校阶段最为重要的教学环节，是让我们将所学的理论知识与实际情况相结合的环节。

作为非常重要的毕业设计，它有以下几点要求：

1、需要学生积极的查阅相关的资料；

2、对工程技术的规定和准则要有一定程度的掌握；

3、要有自己独特的设计理念；

4、对具体的设计流程有一定的理解，知道该从哪下手以及如何下手；

5、学生应当有一定的绘图能力和计算能力，并且要有一定的经济头脑；

6、设计态度要绝对认真负责，具体的论证及设备选型上要从实际出发。

通过本次设计，我们可以将我们的认识提高到一个新的高度，对各方面的技能是一次很好的训练，如我们能更加熟练的查阅和运用各种文献，对如何认识问题，分析问题，解决问题会有更深的体会，对即将走向工作岗位的我们是一次极好的锻炼。

1.4设计的任务

本设计是脱除焦炉煤气中的硫化氢（100万t/a焦化厂焦炉煤气脱硫工段设计），同时要使生产出来的煤气各项指标能满足要求，达到民用煤气的标准。

煤中含有大量的硫，在炼焦过程中大约有70%的硫存在于焦炭中，剩下的分别存在于焦油和煤气中，而煤气中的硫有90%~95%以硫化氢的形式存在，所以脱硫化氢是煤气脱硫的关键。

设计的任务具体有一下几点：

1、按照给定的焦化厂设计规模计算煤气处理量并根据焦化设计规范的要求，对焦化厂煤气脱硫工段进行工艺论证。

2、确定脱硫工艺流程，进行物料平衡、热量衡算，计算和设计煤气脱硫塔和再生塔，根据计算进行主要设备的选型，绘制一张非标设备图。

3、进行脱硫工段的设备和工艺管道布置，绘制煤气脱硫工段的工艺流程图、总平面布置图、和设备与工艺管道平面图和立面图。

4、根据煤气脱硫工段的生产要求，对脱硫工段设计的非工艺技术部分提出要求，根据岗位设置与岗位操作编制岗位人员编制。

5、进行脱硫工段的投资估算和煤气脱硫生产成本的技术经济分析。

6、编制设计说明书。

1.5厂址的选择

脱硫工段要与焦化厂配套，焦化厂拟设在XX郊区，主要由以下几个方面决定。

1.5.1地理条件

1.5.2资源条件

1.5.3供排水条件

1.5.4交通运输条件

1.5.5经济条件

1.5.6气候条件

2脱硫工艺论证及确定

2.1脱硫方法概述

2.1.1干法脱硫

干法脱硫主要是利用氢氧化铁与其他制剂合成的脱硫催化剂脱除煤气中的硫化氢，经过再生的脱硫剂可重新使用。

干法脱硫主要用于气量较小的煤气脱硫或脱硫精度高的二次脱硫。

干法脱硫是将焦炉煤气通过含有氢氧化铁的脱硫剂，使氢氧化铁与硫化氢反应生成硫化铁或硫化亚铁，当饱和后，使脱硫剂与空气接触，在有水分存在时，空气中的氧将铁的硫化物转化成氢氧化物，脱硫剂再生连续使用。

其原理如下：

①脱硫反应式，当碱性时：

2Fe（OH）3+3H2S→Fe2S3+6H2O

2Fe（OH）3+H2S→2Fe（OH）2+S+2H2O

Fe（OH）2+H2S→FeS+2H2O

②再生反应式，当水分足量时：

2Fe2S3+3O2+6H2O→4Fe（OH）3+6S

4FeS+3O2+6H2O→4Fe（OH）3+4S

干法脱硫的特点是实行的历史悠久，所以在操作上成熟，运行也非常可靠，其工艺简单，净化程度很高，并且对设备的要求不是很高。

这种方法既可脱除煤气中的硫化氢，又可脱除氰化物，并且其脱除效果还不错。

煤气的干法脱硫装置常用的多为箱式，箱式干法脱硫装置设备较笨重，占地面积大，更换脱硫剂时劳动强度大。

对环境的污染也非常严重，废脱硫剂难以再利用。

故此在煤气的脱硫程度要求较高或者煤气处理量比较小时倒是适宜采用这种工艺，在焦化厂已很少采用。

2.1.2湿法脱硫

湿法脱硫适用于较大煤气处理量的装置，在工业上得到广泛应用。

湿法脱硫按溶液的吸收与再生性又分为氧化法、化学吸收法和物理吸收法。

（1）氧化法：

氧化法是借溶液中载氧体的催化作用，把被吸收的硫化氢氧化成硫，再用空气氧化使溶液获得再生。

一般有砷碱法、改良A.D.A.法、萘醌法、液相氨水催化法和铁碱法等。

氧化法也需要用碱液作为吸收液。

（2）化学吸收法：

是以稀碱液为脱硫剂与硫化氢进行化学反应而形成的化合物，当富液温度升高，压力下降时，该化合物分解放出硫化氢，脱硫剂得到再生。

烷基醇胺法和碱性盐溶液法即属这一类。

（3）物理吸收法：

常用有机溶剂脱除硫化氢，完全是物理吸收过程。

当压力升高，吸收硫化氢，减压时，吸收硫化氢后的吸收剂（富液）解析硫化氢，溶剂可循环使用，如环丁砜法。

虽然湿法脱硫的方法很多，但基本上包括吸收与再生两部分。

吸收的目的在于吸收即将气体中所含硫化氢尽可能脱除，而使脱硫后的煤气符合要求。

再生的目的则是使吸收了硫化氢的吸收剂复原，并回收其中的硫。

以下为几种常见的湿法脱硫方法。

（一）A.D.A.法与改良A.D.A.法

这两种方法都属于湿式氧化脱硫法，改良A.D.A.法是A.D.A.法的改