（可编）干法脱硫氧化锌脱硫.docx

合成氨脱硫干法脱硫采用的是氧化锌脱硫，针对的是处理天然气经过湿法 后含硫量的还是超过了国标后的处理方法，以达到国 家生产含硫的标准目录干法脱硫氧化锌脱硫1.基本原理氧化锌脱硫剂是以活性氧化锌为主要成分、内表面积较大、硫容较高的一种 无机固体脱硫剂，不仅能快速脱除硫化氢，也能快速脱除除嚏吩之外的有机硫 净化后的气体中总硫含量一般小于3X10 6,最低可达0. 1X10. 6以下，因此 无论从工艺的合理性还是经济性考虑，氧化锌脱硫法是原料气精细脱硫的首选方 法1-1基本原理① 化锌脱硫剂可直接脱除硫化氢和硫孵，反应式为nZnO+H,S->ZiiS + H,S AH 76. 62kJ / molZnO + C2H5SH ->ZnS + C:H6 +H2O AH 137. 83kJ/tool② 对于硫氧化碳和二硫化碳等有机硫，则部分先转化为硫化氢，然后再被氧 化锌吸收；部分有机硫可直接被氧化锌吸收，反应过程为CS2 +4H2 ->CH4 +2H.SCO. +H, tCO + H.SZnO + CO2 ->ZnS + CO2 AH 126. 40Kj/molZnO + CS, ->2ZnS+CO: AH 283. 45kJ / mol氧化锌脱硫剂对喳吩的转化能力很弱，乂不能直接吸收’因此单独使用氧化 锌脱硫剂是不能把有机硫完全脱除的。

氧化锌脱硫的化学反应速率很快，硫化物 从脱硫剂外表面通过毛细也到达其内表面，内扩散速度较慢，无疑是脱硫过程的 控制步骤因此氧化锌脱硫剂粒度小，孔隙率大，有利于脱硫反应的讲行.同样 压力高也有利于提高脱硫反应速度和脱硫剂利用率1.2氧化锌脱硫剂氧化锌脱硫剂是以氧化锌为主体，约占95%左右，并添加少量氧化镐、氣化铜或氧化镁为助剂根据脱硫温度的不同乂可分高温脱硫氧化锌脱硫剂和常温脱硫氧化锌脱硫剂T301型氧化锌脱硫剤高温型，其主要性能为堆密度为1〜1. 39/mL；强度N70N/cni；适宜温度为200〜400C；出口气体硫含量WO. 1 X10 一LYT 一 310C常温氧化锌脱硫剂的使用条件为净化体中H2 S含量＜100X10 —6：压力为常压〜8OMPa；温度为常温〜1 20aC；气空速为500〜3000h-l； 液空速1〜5h叫；原料气中氧含量应不大于0. 5%在较长时间里，釆用氧化 锌法进行精脱硫的最大障碍是氧化锌脱硫温度要求高因为氧化锌对硫化氢的吸 收即使在常温下也很容易吸收.生成性质稳定的硫化锌，但对有机硫的分解吸收 却需要较高的温度（有机硫的分解温度因其形态不同而不同，一般在200〜400。

0在联醇生产中，要获得如此之高的热源用于加热原料气达到有机硫分解吸收 的温度是很难的，或者其能耗和成本会很大，因此氧化锌法用于联醇生产的精脱 硫方面长期得不到推广的主要原因中温乃至常温氧化锌脱硫剂的问世与常温活 性炭脱硫剂配套使用，即可达到节能降耗的L1的乂能有效地脱除其中的有机硫 化物，为联醇生产精脱硫开辟了广阔的前景必须注意的是，常温氧化锌脱硫剂为一次性使用，吸收硫泡和后不能再生, 但可用于金属锌的回收在需用脱氯剂的条件下.脱硫塔应放在脱氯塔之后，因 氯化氢可与脱硫剂中已生成的ZnS反应生成ZnC12而放出H2 S,导致脱硫效果 的下降常温氧化锌脱硫剂的硫容也随反应温度的升高而增大，如T306氧化锌 脱硫剂在350C时，其穿透硫容达2 5%以上，在200C时其穿透硫容只有10% 以上，因此，在有余热可供利用的情况下尽量将原料气温度提高一些；此外当原 料气中含适量的水汽时，其硫容量反而明显增大，这一点与一般的高温脱硫剂正 好相反氧化锌脱硫剂一个显著特点是装填后无需还原，升温后便可直接使用T305 型氧化锌脱硫剂是一种适应性较强的新型脱硫剂，具有较高的催化活性和较大的 硫容量，并具有耐高水汽的特性。

氧化锌脱硫剂装入设备后，先用氮气置换至氧 气含量Co. 5%,再用氮气或原料气进行升温升温速率见表3-6表3-6氧化锌脱硫剂升温步骤升温范围常温〜120C120 "C恒温升温速度30 〜50 C / h2h120 〜220C220 C恒温轻负荷生产50 C / hlh4h升压速度恒温过程即为升压过程，升压速度一般为0.5MPa / lOmin,直至操作压力在温度和压力达到要求后先维持4h的轻负荷生产，然后再逐步转 入正常生产U前国内研制和生产的氧化锌脱硫剂有数十种之多，其中适用于联醇生产精 脱硫的氧化锌脱硫1.3工艺条件① 操作温度脱除硫化氢时，操作温度在200C左右即可，脱除有机硫时，操 作温度必须在350〜400Co 一般温度升高，脱硫反应速度加快，硫容量增加, 但温度高于400C时，能耗显著增大，脱硫能力反而随之降低因此工业生产 中操作温度一般为350〜400C② 操作压力 氧化锌脱硫反应属于内扩散控制过程，因此提高压力有利于加 快反应速率在生产中实际操作压力取决于原料气的压力和脱硫工序在联醇工艺 中部位，一般操作压力为1. 8〜2. 8MPa③ 硫容量硫容量是指单位质量新的氧化锌脱硫剂吸收硫的量。

如15%的硫 容量是指100kg新脱硫剂吸收15kg硫硫容量与脱硫剂性能有关，也与操作条 件有关，随着操作温度的降低而降低，随着空速和水蒸气流量增大而降低4)工艺流程工业上为了提高和充分利用硫容量，釆用了双床串联倒换法， 即总是将旧脱硫剂作为第一床，新脱硫剂为第二床，当第一床更换新脱硫剂后, 则改为第二床，将原来的第二床改为第一床操作一般单床操作时，单位质量氧 化锌脱硫剂的硫容仅为13%〜18%，而采用双床操作，第一床饱和质量硫容可 达25%,甚至更高采用脱硫槽出槽气体来预热进槽气体，同时还设置了塔前加热炉，可用高温 燃烧气提供热源一方面供开车时加热用，另一方面，当脱硫槽出槽气体不足以 预热进槽气体达到起始反应温度时，作为补充加热之用其工艺流程图如图3-9 所示2. 合成氨工艺氧化锌脱硫槽计算工段设计进口原料总流量：161.3m・Vh进口原料组成：硫化氢进口含量:C1 =5.74mg/L 出口 含量:C2 =0.2ppm操作压力与温度：p=28bar=2.8Mpa T=370 C2.1脱硫剂的选择T3O5氧化锌脱硫剂主要成分：活性ZnO添加促进剂 主要理化性能及技术指标：表1 1305型氧化锌脱硫剂物化性能及质量指标rFat）le I Phjsicochmiical properties of T305 desulfuri/alien sorbent项 冃指 标外视白戒淡灰色条状物粒度/mm直径〜15ZnC含量^95径向抗压碎强度均（fl/Wcm 1M0色磨耗率/%U6穿透硫容^30（350X：）,N20〔220E ）表2 T305型氧化铮般暁剂与国外同类产品性能 lable 2 Properties of 1305 and olher dslfurization sort）ait幡剂A（英国）B （美国）C （丹麦）D 儷国）T305（中国）外观白色球粒浚黄色条状白色条状淺黄色条状白色或妙色条状杖度/mm1 S14.04x4-8直45x5-10直径Mx4〜81614X4-10堆密度，虹1.151.15-1.251.3-1.41.101.2-1.25径向抗压础强度均值/N*an-111.6"粒）>10>20>40>40比表面帰・gT29307.023.7628孔容/ML0.370.300.270.250,40平為孔半钮nm21.320.077.021.028 JZnO #t/ %81.38099.%9595350瞒容/%27.610.2023.531.3表现店化能可・《】34.6922.9110.62ZnO+H2S==ZnS+H2O AH= -76.62KJ/mol2.2选择条件1. 空 速:500~3000h・l （气）：O.5~3h・l （液）：2. 温度：200-400C:3. 压 力：l.8~2.8Mpa。

由表2可以看出，T3O5型脱硫剂活性氧化锌含量较高，C脱硫剂虽最高， 但属非活性氧化锌，而且T3O5型脱硫剂比表面和孔容都较大，具有优良的微孔 结构，加之较高的强度和硫容，综合上述优点，选T3O5为最优脱硫剂3. 脱硫剂填装量的计算Vr：脱硫剂装填量m3Vs原料气体在标况下的流量m3/hXsI：标况下原料气的平均含硫量mg/m3Xs2：标况下净化气的平均含硫量mg/m3T：脱硫剂周期ha：硫容30 % rs :脱硫剂堆密度1200kg/L3.1填料层高度计算去床层速度为Ua二1.2m/s则床层截面积为吸收剂的床层高度H =牛=判举=483Ah 0.037床层的空隙率为0. 3,则实际的高度H=l. 3X0. 483=0. 6279m 毎个塔的床层高度H=0. 314m3.2床层压降计算Re=^I1公式中：RfpudeH卩Re为压力Pa为修正摩擦系数 为流体密度kg/m3 为空塔线速 m/s为吸收剂的颗粒直径m 为床层空隙率 为床层高度 m为流体的绝对粘度 为雷诺数pa. sa、b系数采用ERGUN提出的数值,取 u=l. 2m/s e=0. 3 P =0. 7kg/m3其中 a二 1. 75 b二 150卩=2. 32*10" pa. s d= lmmRe =斜 S3 "+张）=2.47p =0.4874 kpa3.3器壁厚度计算温度为370C操作压力为2.8Mpa焊接方式采用双面焊对接接头，100%无损挥伤, 焊接系数4>=1根据化丄设备机械基础表8-8选用15Cr\loR钢板该温度下的许用应力。

’二118MpaC：=l. 5mm （腐蚀裕量）d,= PD c, = 28x220 +1 5 = 2 g,2x0敏一3.7 - 2x118 xl-2.8取整为3mm校核：[丁二 118Mpa [ O ] s=295MpaK=p+0.1=2. 8+0.1=2. 9MapP,=1.15p=l. 15X2. 8=3. 22Map取较大值：R=3.22Mpa校核公式：s =,晔=3.2顼四+2.6>) = 54 76Mp“ < 0.8 x 295Mpa = 236Mpu t 2d” 2x 2.65 x 2.47满足强度要求，所以填料塔的塔径为220mm,犀度为3mm・内径为217mm 气体分布板采用侧缝式锥帽分布板3.4管口设计进入管道的速度为u=30”s3.uXlo =皿采用DN=2. 0的压力管口（根据GB/T1057-1995）3.5封头设计=55mm4采用标准的椭圆形封头，其厚度与塔身厚度一致为3mm, 深度人=2 2204査化工设备机械基础表8-12得：直边高度h广3mm 外径为223mo取人孔2个,直径大小为32mm （根据HG21515—95K3.6物料衡算ZnO+H?S==ZnS+H2OLS 的质量流量：66170kg/hX0. 000014=0. 93kg/h=930g/。