范守谦（鞍山立信焦耐工程技术有限公司）
1 气体在液体中的溶解度——亨利定律
任何气体在一定温度和压力下与液体接触时，气体会逐渐溶解于液体中。经过相当长的时间，气相和液相的表观浓度不再发生变化，即处于平衡状态。这时，对于不同气体，如果组分在气相中的分压（对单组分气体即为总压）保持定值，则不同气体在液体中的浓度称为气体在液体中的溶解度。该组分在气相中的分压称为气相平衡分压，表示了气相的平衡浓度。
很多气体的液相平衡浓度X与气体的平衡分压P*有定量关系。如：二氧化碳为直线关系，硫化氢和氨只有在较大浓度范围时不呈直线关系，在浓度较小时，可视为直线关系。因此，在一定温度下，对于接近于理想溶液的稀溶液，在气相压力不大时，气液平衡后气体组分在液相中的浓度与它在气相中的分压成正比，即亨利定律。
P* ＝ EX
式中的 P* 为气体组分在气相中的分压，大气压； X为气体组分在液相中的浓度，分子分数； E 为亨利系数（与温度有关）。
上式经浓度单位换算后可改写为：
C ＝HP*
式中的P*为气体组分在气相中的分压，mmHg；C 为气体组分在液相中的浓度，gmol；H为亨利系数， gmol/mmHg。
注：①亨利定律是一个稀溶液定律，它只适用于微溶气体；
②只适用于气相和液相中分子状态相同的组分。如：
NH3（气态）? NH3（溶解态）
NH3（溶解态）+H2O ?
NH4OH ? NH+4+ OH－
用亨利定律时，应把NH+4的量减去，才能得到水溶液中氨的浓度C氨
C氨＝ H0P*氨
式中的 H0为氨在纯水中的亨利系数，kgmol/(m3·mmHg)。
温
度，℃ H0
20
0.099
40
0.0395
60
0.017
80
0.0079
90
0.0058
在氨水脱硫过程中
C氨＝ H氨·P*氨
式中的H氨为氨在氨水脱硫中的亨利系数，可用下式估算：
Lg(H0/H氨) ＝ K″I+K′C n
I 为溶液的离子强度； C n为被溶解的中性分子浓度（在此等于游离氨的浓度）
在氨水脱硫系统中，对于氨来说，K″＝0, K′＝0.025, 则上式变为：
Lg(H0/H氨) ＝ 0.025C氨
2 氨水脱硫的化学原理
系统中的NH3、H2S、CO2和H2O之间所发生的反应可以下列
方程式表示：
NH3+H2S ＝ NH4HS
2NH3+H2S ＝ (NH4)2S
2NH3+CO2＝ NH2COONH4
NH3+CO2+H2O ＝ NH4HCO3
2NH3+CO2+H2O ＝
(NH4)2CO3
NH2COONH4+H2O ＝
(NH4)2CO3
(NH4)2CO3+H2S ＝
NH4HCO3+NH4HS
(NH4)2S+H2CO3＝
NH4HCO3+NH4HS
NH4HS+H2CO3＝
NH4HCO3+H2S
在平衡条件下，NH+4、HCO－3、NH2COO－与CO3－2离子及未离解的氨能在水溶液中以可测量的数量存在。硫化氢完全以HS－离子存在，而硫化物离子S－2的浓度可忽略不计，甚至pH值为12时，这些离子仅为固定硫化氢的0.1%，这是因为：
上式表示硫化氢的一次电离，由于HS－二次电离的平衡常数很小（10－15左右），所以一般可忽略不计。用稀氨水脱硫的主要反应是：
NH4OH+H2S ＝ NH4HS+H2O+10900（放热反应）离子反应：
NH3+H2S ? NH+4+HS－
平衡常数:
上式应用于理想溶液，对于非理想溶液需引入活度a i概念。非理想溶液与理想溶液的偏差可用活度系数r i表示，其定义为：
a i= r i·C i
上式可变为：
当溶液很稀时，a i=C i r i=1
则 K C1=Kai K ri=1
因此，非理想溶液与理想溶液之间要用一个校正系数K r进行调整。一般认为盐或单种离子的活度系数（r i）主要决定于离子间的静电引力。则所有一价离子或所有二价离子之间的影响都相同，所以活度系数是离子强度（I）的函数。它等于溶液中的每种离子（C i）乘以该离子的价数（Z i）的平方所得诸项之和的一半，即：
I ＝1/2∑C i Z i2
式中的C i 为溶液中离子的浓度，gmol/L；Z i为该离子的价数。
试验得知，活度系数的对数（在一定浓度范围）与离子强度呈直线关系，因此，可用离子强度来校正，而：
K l实际上是平衡常数的另一种表示形式，可用I来校正，K l 也就可以用I来校正。Lg K l和离子强度I的直线函数可写作：
Lg K1= a + 0.089 I 式中的a为常数，随温度变化而不同：
t℃
a
20
－1.1
40
－1.7
60
－2.19
对于无限稀的溶液，K C1≈K ai，所以K1亦仅与温度有关的常数。
3 吸收反应与平衡
NH3+H2S ? NH4++ HS－
设总氨含量为A gmol/L, 总硫化氢含量为S gmol/L, 其他铵盐（如硫代硫酸铵等）的当量阴离子浓度为Z 当量／升时，可写出下列方程式：
［NH3］＝ A－S－Z
［HS－］＝ S
［NH+4］＝ S + Z
（1）当溶液中仅含氨和硫化氢时，Z＝0,则
所以，只含氨和硫化氢的水溶液中，I等于S（总硫化氢浓度）
lg
K1= a +0.089 S
（2）当原料气中含有二氧化碳时，氨水吸收硫化氢和二氧化碳后，在含NH3、CO2和H2S的水溶液中，建立了如下的化学平衡：
NH3+H2S ＝ NH4++ HS－
NH3+CO2+H2O ＝ NH4++ HCO3－
NH3+HCO3－＝ NH2COO－
+H2O
NH3+HCO3－＝NH4++ CO3－2
上述各式的平衡常数如下：
式中的 S为溶液中总硫化氢浓度，gmol/L；C为溶液中总二氧化碳浓度， gmol/L；a 、m 为与温度有关的系数。
t℃
a m
20 －
1.1 0.089
40 －
1.7 0.21
60 －
2.19 0.31
K3、K4－与温度T的关系符合lg K i= 1/T
T℃
K3 K4
20
3.4 0.14
30
2.71 0.083
40
2.2 0.05
60
1.5 0.02
溶液中含有HCO3－、CO3－2、NH2COO－、NH4+、NH3、CO2、H2S、HS －等8个组分，当氨水循环溶液中总氨浓度为A gmol/L、总二氧化碳浓度为C gmol/L、总硫化氢浓度为S gmol/L时，可写出下列方程式。
①硫化氢平衡
S ＝［H2S］+［HS
－］
（1）
②氨平衡
A＝［NH3］+［NH4+］+［NH2COO
－］（2）
③二氧化碳平衡
C＝［CO2］+［CO3－2］+［HCO3－］+［NH2COO －］（3）
④离子电荷平衡
［HS－］+［HCO3－］+2［CO3－2］+［NH2COO－］＝［NH4+］（4）
⑤［NH2COO－］——［HCO3－］平衡
K3·［NH3］·［HCO3－］＝［NH2COO －］（5）
⑥［CO3－2］——［HCO3－］平衡
K4·［NH3］·［HCO3－］＝［NH4+］·［CO3－2］（6）
由式（1）、（2）、（3）、（4）可得：
［NH3］＝［HCO3－］+A－2C－
S
（I）
由式（3）、（4）、（6）可得：
［CO3－2］·｛［CO3－2］+S+C｝＝K4·［NH3］·［HCO3－］
因为［CO3－2］较小，［CO3－2］2可忽略不计，则：
［CO3－2］＝K4·［NH3］·［HCO3－］／（S +C）（II）
由式（3）、（4）得：
［NH4+］＝C+S+［CO3－
2］
（III）
由式（5）得：
［NH2COO－］＝K3·［NH3］·［HCO3
－］
（IV）
令［HCO3－］为x, 将式（I）、（II）、（III）、（IV）代入式（2）得：
解上式求得x, 取正值即为［HCO3－］，代入式（I）、（II）、（III）、（IV），依次可求得液相之平衡组成，然后再根据下式求出气相平衡分压：
气相硫化氢平衡分压随液相硫化氢含量增加而升高（几乎成直线关系），随液相中［NH3］的减少、碳化度R＝C／A的增加而显著升高。故维持溶液较低的R值对脱硫是有利的。氨水中二氧化碳含量取决于补充氨中的二氧化碳含量以及煤气中二氧化碳含量和吸收、再生的操作条件。在实际生产中，循环吸收系统为了提高脱硫效率，补充氨水时，尽可能采用碳化度低的氨水或气相直接加氨。
4 计算实例
已知：氨水溶液的温度为30℃,其主要成分为A＝0.5gmol/L, R＝0.7, 硫化氢含量为0.2g/L，求气相平衡分压。
解：溶液的主要成分如下：
A＝0.5gmol/L
C＝AR＝0.5×0.7＝0.35 gmol/L
S＝0.2／34＝0.0058 gmol/L
30℃时， K3＝2.71, K4＝0.083
设：［HCO3－］＝x gmol/L
2.9432x2+0.3941x－0.35＝0
x＝0.2843
［NH3］＝［HCO3－］+A－2C－S＝0.2843+0.5－2×0.35－0.0058
＝0.07842 gmol/L
［CO3－2］＝K4［NH3］［HCO3－］／（S +C）
＝（0.083×0.2843×
0.07842）/（0.0058+0.35）＝0.005194 gmol/L
［NH4+］＝C+S+［CO3－2］＝0.35+0.0058+0.005194＝0.3611 gmol/L
［NH2COO－］＝K3［NH3］［HCO3－］＝2.71×0.2843×0.07842＝0.06042 gmol/L
氨平衡核验：
A＝［NH3］+［NH4+］+［NH2COO－］
＝0.07842+0.3611+0.06042＝0.5 gmol/L
说明计算液相组成正确。
由lg K1= a +0.089 S+ mC 求K1
30℃时， a = －1.4, m＝0.1495
若总压为1000mmHg, 则出口气相中的硫化氢平衡浓度为：
Y*硫化氢＝（0.6023／1000）×100%＝0.06023%（V）
相当于
（0.06023×1000×34）／（22.4×100）＝0.915 g/Nm3
氨的气相平衡分压：
30℃时， H0＝0.0693 kgmol/(m3·mmHg)
H氨＝0.0693×0.9954＝0.0695
kgmol/(m3·mmHg)
P*氨＝0.07842／0.0695＝1.134 mmHg 出口气相中氨的平衡浓度为：
Y*氨＝（1.134／1000）×100%＝0.1134%（V）
相当于
（0.1134×1000×1）／（22.4×100）＝0.861 g/Nm3
5 氨水对气态硫化氢的选择吸收
在含有大量二氧化碳的煤气中吸收硫化氢时，发现用氨水溶液在短时间内（5秒）的气液接触便能完成从二氧化碳气体中选择性地除去硫化氢。氨水对硫化氢的吸收速度比对二氧化碳的吸收速度要大80倍左右。这是因为硫化氢在溶液中立即离解为HS－和H+，而H+在碱性溶液中很快与OH－反应，因此硫化氢在氨水溶液中的吸收速度很快，当接触面上氨的浓度足够时，吸收速度基本为气膜阻力控制。而二氧化碳却必须先与水反应生成碳酸，然后才能与氨进行离子反应。水化反应的速度慢，因此用水或弱碱溶液吸收二氧化碳可认为是典型的液膜控制。
选择性受到气体与液体间接接触方式的影响。譬如，在静止的稀氨水（0.5%～2%）溶液面上硫化氢与二氧化碳的溶解速度，在1个大气压和室温下，硫化氢的溶解速度要比二氧化碳快两倍。在相同的温度和压力下，用落下液滴吸收时，则硫化氢的溶解速度要比二氧化碳快85倍。对硫化氢含量为0.5%和二氧化碳含量2.0%的焦炉煤气作试验，用过量的稀氨水于21℃下、在喷洒塔中与气体接触时，硫化氢的溶解速度约比二氧化碳快17倍。
氨在水中的吸收速度非常快，差不多全部为气膜阻力控制，硫化氢在氨水溶液中的吸收速度也很快，但其速度取决于氨的浓度。当溶液接触面上氨的浓度足够时，吸收速度大致也受到气膜阻力控制。用
水与弱碱溶液吸收二氧化碳可认为是典型的液膜控制系统，这并不是因为它的气膜阻力比硫化氢与氨的阻力低些，而是由于其液膜阻力非常高。当含有硫化氢、氨和二氧化碳的气体与水接触时，其净结果是氨与硫化氢的吸收要比二氧化碳快得多，并且在降低气膜阻力或增加液膜阻力的条件下操作时，可以加大这个差别。在工业生产中，通常采取以增加气速、缩短气膜接触时间、降低气膜阻力、增加液膜阻力等措施，以利于选择性地吸收硫化氢。因此，脱硫所选用的吸收设备应尽可能是传质面积大、高气速、接触时间短和液相为滴状的吸收设备。
煤化工（焦化厂）焦炉煤气 6大脱硫技术详解与脱硫工艺选择 1、焦炉煤气脱硫技术 焦炉煤气常用的脱硫方法从脱硫剂的形态上来分：包括干法脱硫技术和湿法脱硫技术。 1.1焦炉煤气干法脱硫技术 干法脱硫工艺是利用固体吸收剂脱除煤气中的硫化氢，同时脱除氰化物及焦油雾等杂质。 干法脱硫又分为中温脱硫、低温脱硫和高温脱硫。常用脱硫剂有铁系和锌系，氧化铁脱硫剂是一种传统的气体净化材料，适宜于对天然气、油气伴生气、城市煤气以及废气中硫化氢含量高的气体。 常温氧化铁脱硫原理是用水合氧化铁(Fe2O3·H2O)脱除 H2S，其反应包括脱硫反应与再生反应。 干法脱硫工艺多采用固定床原理，工艺简单，净化率高，操作简单可靠，脱硫精度高，但处理量小，适用于低含硫气体的处理，一般多用于二次精脱硫。 但由于气固吸附反应速度较慢，工艺运行所需设备一般比较庞大，而且脱硫剂不易再生，运行费用增高，劳动强度大，不能回收成品硫，废脱硫剂、废气、废水严重污染环境。
1.2焦炉煤气湿法脱硫技术 湿法工艺是利用液体脱硫剂脱除煤气中的硫化氢和氰化氢。常用的方法有氨水法、单乙醇胺法、砷碱法、VASC脱硫法、改良 ADA法、TH 法、苦味酸法、对苯二酚法、HPF 法以及一些新兴的工艺方法等。 1.2.1 氨水法(AS法)： 氨水法脱硫是利用焦炉煤气中的氨，在脱硫塔顶喷洒氨水溶液(利用洗氨溶液)吸收煤气中 H2S，富含 H2S 和 NH3的液体经脱酸蒸氨后再循环洗氨脱硫。 在脱硫塔内发生的氨水与硫化氢的反应是：H2S+2NH3·H2O →(NH4)2S+2H2O。 AS 循环脱硫工艺为粗脱硫，操作费用低，脱硫效率在 90 %以上，脱硫后煤气中的 H2S 在200～500 mg·m-3。 1.2.2 VASC法： VASC法脱硫过程是洗苯塔后的煤气进入脱硫塔，塔内填充聚丙烯填料，煤气自下而上流经各填料段与碳酸钾溶液逆流接触，再经塔顶捕雾器出塔。 煤气中的大部分 H2S 和 HCN 和部分 CO2被碱液吸收，碱液一般主要是 Na2CO3或 K2CO3溶液。 吸收了酸性气体的脱硫富液与来自再生塔底的热贫液换热后，由顶部进入再生塔再生，吸收塔、再生塔及大部分设备材质为碳钢，富液与再生塔底上升的水蒸汽接触使酸性气体解吸。
氨法脱硫氨逃逸及气溶胶分析及解决措施
氨法脱硫氨逃逸及气溶胶分析及解决措施 、水反应成脱硫产物的基本机理而进行烟气氨法脱硫工艺皆是根据氨与SO 2 的，主要有湿式氨法、电子束氨法、脉冲电晕氨法、简易氨法等。氨法脱硫技术在化学工业领域应用普遍，用氨吸收硫酸生产尾气中的SO2, 生产亚硫铵和硫铵。据不完全统计，全世界目前使用氨法脱硫的机组大约在10000MW，氨法是高效、低耗能的湿法。氨法是气液相反应，反应速率快，吸收剂利用率高，能保持脱硫效率95—99%。氨在水中的溶解度超过20%。氨法具有丰富的原料。氨法以氨为原料，其形式可以是液氨、氨水和碳铵。 目前我国火电厂年排放二氧化硫约1000万吨，即使全部采用氨法脱硫，用氨量不超过500万吨/年，供应完全有保证，氨法的最大特点是 SO2的可资源化，可将污染物SO2回收成为高附加值的商品化产品。副产品硫铵是一种性能优良的氮肥，在我国具有很好的市场前景，目前主装置是大型合成氨尿素的热电厂基本上都采用此方法脱硫。但脱 1 硫后烟气温度较低，设备的腐蚀较干法严重并易产生氨逃逸和气溶胶即“气拖尾”现象,需要不断完善。 1 .烟气氨法脱硫氨逃逸及气溶胶的形成原因 1.1 烟气氨法脱硫氨逃逸的形成原因 1.1.1 所谓氨逃逸是氨水温度较高时（一般60℃以上）逐步分解成为气体氨与水的过程，由于气体氨气不参与氨法脱硫反应，所以氨气同脱硫烟气一起从烟囱排出，形成所谓的氨逃逸现象。 1.1.2 氨逃逸是困扰氨法脱硫的一大难题，也是影响脱硫经济性同时影响周边环境的重要因素；有些氨脱硫技术提供商由于技术落后，脱硫率低，为了让二氧化硫排放达标，用氨水过量，在脱硫塔上方形成“白烟”现象，这不但造成
我国年大气排放的SO2 近2 000 万吨,造成的损失超过1 100亿元,控制SO2 和酸雨污染是我国环保工作的中心任务之一。冶炼厂烧结烟气脱硫是环保关卡之一,具有烟气量特别大,温度高, SO2 浓度低,烟气成分相对复杂,脱硫技术难度大的特点。国内外脱硫工艺中钙法技术比较成熟,脱硫产物为石膏。钙法一次投资大,工艺复杂,维护量大,运行成本高。且我国是天然石膏产量大国,脱硫产物石膏没有市场,只能抛弃,导致占用大量土地。这些缺陷使得该技术前景不容乐观。研究、开发适合我国国情,既能满足环保要求又能为企业乐于接受的先进脱硫技术是脱硫界努力的方向。氨法脱硫技术近年来倍受大家的关注。其工艺简单,前期投资少,日常维护量少,脱硫产物为化肥,其运行费用可通过副产物销售大幅度降低。近期我们在一家炼钢厂烧结烟气脱硫项目方案设计中即采用了该工艺,以下做一论述。 1 反应原理 该脱硫原理为喷雾吸收法,雾化的氨水与烟气中的SO2 直 接接触进行气- 气换热和瞬时化学反应,反应过程为: SO2 + H2O = H2SO3 H2SO3 + NH3 = NH4HSO3 NH4HSO3 + NH3 = (NH4) 2SO3 2 (NH4) 2SO 3 + O2 = 2(NH4) 2SO4 2 工艺流程简述 a) 吸收系统:由烟道来的烧结尾气先进入脱硫塔塔顶,由5 %氨水喷淋洗涤、吸收, 90 %的SO2 被脱除, 含硫量达到146mg/ m3 以下,然后在引风机抽吸下经大烟囱排入大气。稀氨水由液氨槽车运来的液氨稀释配臵,存入5 %氨水贮槽,由喷氨泵打入脱硫塔顶进行雾化吸收。塔底吹入压缩空气进行氧化。 b) 蒸发浓缩系统:吸收SO2 后的塔底吸收液为浓度约24 %的硫酸铵溶液,由副产物输送泵送出,先进入过滤器滤除其中所含杂质,然后进入蒸发系统的一效加热器被蒸汽加热到90 ℃左右,加热蒸发出来的气液混和物进入一效分离器,一效分离器内分离出的二次蒸汽进入二效加热器作为二效加热的热源。分离出的液体一部分通过一效循环泵打到一效加热器进行循环加热,一部分进入二效加热器进一步二次蒸发。二效分离器分离出的二次蒸汽进入表面冷凝器,经冷却后冷凝液回厂污水处理系统。分离出的液体一部分通过二效循环泵打到 二次加热器循环加热,一部分(浓度在45 %～50 %) 流入结晶槽。蒸发系统采用真空蒸发,真空度为0. 09MPa。 c) 干燥包装系统:结晶槽内分离的硫铵结晶及少量母液排放到离心机内进行离心分离,滤除母液。离心分离出的母液与结晶槽溢流出来的母液一同自流回母液槽,经母液泵打到蒸发系统循环蒸发,经从离心机分离出的硫铵结晶,由螺旋输送机送至沸腾干燥器,经热空气干燥后进入硫铵贮斗,然后称量包 装送入成品库。沸腾干燥器用的热空气是由送风机从室外吸入空气经热风器用低压蒸汽加热后送入, 沸腾干燥器排出的热空气经旋风除尘器捕集夹带的细粒硫铵结晶后,由排风机抽送至湿式除尘器进行再除尘,最后排入大气。 3 工艺特点 a) 脱硫效率取决于氨水的雾化效果、氨水用量和浓度。塔顶喷淋雾化技术质量的提高是保证SO2 充分吸收的关键之一。脱硫塔采用专利技术。自动化控制上对氨水浓度、压力自动调节,保证氨水浓度控制在4 %～5 %左右,浓度太低不能保证脱硫效率,太高造成氨的损失。喷淋压力控制在1. 2Mpa ,满足喷头雾化要求,压力太大反而效果不好。
氨法脱硫 ??????氨法脱硫工艺是用氨水吸收SO2的成熟的脱硫工艺。不同的氨法工艺，区别仅在于从吸收溶液中除去二氧化硫的方法。不同的方法可获得不同的产品。 ??????氨法工艺主要有氨-硫酸铵法、氨-亚硫酸氢铵法、氨- ??????氨-硫酸铵法 一、工艺原理： ??????该工艺利用氨液吸收烟气中的SO2 ??????（1 ?????? ??????2NH3＋ ??????随着吸收进程的持续，溶液中的NH4HSO3会逐渐增多，而NH4HSO3已不具备对SO2的吸收能力，应及时补充氨水维持吸收浓度。 ??????（2）氧化过程
??????氧化过程主要是利用空气生成（NH4）2SO4的过程： ??????(NH4)2SO3＋O2??→(NH4)2SO4 ??????NH4HSO3＋O2??→?NH4HSO4 ??????NH4HSO4＋NH3?→(NH4)2SO4 ??????（3）结晶过程 ??????氧化后的（NH4）2SO4经加热蒸发，形成过饱和溶液，（ 二、工艺流程 （1 氨-NH3和亚硫酸铵、硫酸铵气溶胶。 氨法脱硫中的氨损失主要包括液氨蒸气损失和脱硫塔雾沫夹带损失两部分。亚硫酸铵、硫酸铵气溶胶一旦形成，很难去除。所以国外公司（如美国GE公司等）在脱硫塔出口设置电除雾器，以消除逃逸的氨损耗和亚硫氨气溶胶。 本公司采用独特的MW微雾净化系统可高效去除逃逸的氨损耗和亚硫氨气溶胶。且空间及额外投资小。 氨-硫酸铵回收法具有丰富的原料，可以是液氨、氨水和碳铵，氨是人工合成，不像石灰石是天然资源，氨是化肥原料，脱硫后副
产品为化肥，我国是人口、粮食和化肥大国，氨法很适合中国国情。???液氨、氨水和碳铵是等效的，它们是氨的不同载体，来源广泛。
焦炉煤气脱硫方法的比较 1 煤气脱硫的概念及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，33干煤干煤气?3g/标m15g/m其他为有机硫。硫化氢在煤气中的质量浓度一般为气。煤气中所含的硫化氢是极为有害的物质，因而煤气脱硫就有十分重要的意义：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。 一、干法脱硫(姜崴,焦炉煤气脱硫方法的比较, 科技情报开发与经济, 第17卷第 15 期,2007 年，278-279) 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。 1.1 干法一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：脱硫反应式，当碱性时： 2Fe(0H)+3HS=FeS+6HO233222Fe(0H)+HS=2Fe(OH)+S+2HO2223Fe(OH)+HS=FeS+2H0 222 再生反应式，当水分足量时： 2FeS+3O+6HO=4Fe(OH+6S224FeS+30-6HO=4Fe(OH)+4S223/ h8000 m 以下规模较小的焦化企业。干干法一次脱硫适用于荒煤气产量在法脱硫具有占地少、投资省的特点，脱硫效率高，合理控制操作指标可以满足城市煤气的需要。常用操作指标如下：脱硫箱(塔)操作温度为25C?3OC；操作压力为常压；脱硫剂阻力为2000Pa/ m 以下；脱硫剂pH值为8-9。 干法脱硫可采用箱式脱硫或塔式脱硫。箱式脱硫占地大、操作环境差、脱硫剂更 换简便、投资省；塔式脱硫操作环境好、占地小、投资稍大。在实际生产当中两者都有采用，但脱硫剂再生效果不好，废弃脱硫剂的处理困难，容易对环境造成二次污染。 1.2 干法二次脱硫 主要用于湿法一次脱硫的后续处理或对煤气中HS含量要求严格的场合。二2次脱硫的脱硫剂也与一次脱硫有所不同(多用活性炭吸附)。经二次脱硫后，HS含量可降至很低，此种煤气可用于甲醇的合成。 、国内外湿法脱硫工艺现状( 蔡颖，赫文秀, 焦炉煤气脱硫脱氰方法研究, 内蒙古石油化工, 2006 年第10 期,1-2. ）国内焦炉煤气脱硫脱氰工艺不断进步和从上世纪八十代初迄今二十多年来，发展，新的工艺技术不断地用于工业生产，尤其是湿式氧化法脱硫工艺发展更快，在焦化行业应用极为广泛。湿法工艺是利用液体脱硫剂
河南城建学院 毕业设计 题目：焦炉煤气湿法脱硫工艺设计学生姓名：张炳麒 年级： 101209127 专业：化学工程与工艺 申报学位：学士学位 院系：化学与化学工程系 指导教师：李霞 完成日期：2011-05-15 2011年05月15日
摘要
目录 1﹒绪论 (1) 1.1概述 (1) 1.2焦炉煤气净化的现状 (1) 1.3栲胶的认识 (2) 1.4栲胶法脱硫的缺点 (3) 1.5设计任务的依据 (8) 2.生产流程及方案的确定·················································· 3.生产流程说明··························································3.1反应机理·························································· 3.2主要操作条件··························································3.3工艺流程·························································· 3.4主要设备介绍·························································· 4.工艺计算·························································· 4.1原始数据·························································· 4.2物料衡算·························································· 4.3热量衡算·························································· 5.主要设备的工艺计算和设备选型····································· 5.1主要设备的工艺尺寸··················································· 5.2辅助设备的选型··················································· 6 设备稳定性及机械强度校核计算············································6.1壁厚的计算··················································· 6.2 机械强度的校核···················································
煤气中的硫绝大部分以H2S的形式存在，而H2S随煤气燃烧后转化成SO2，空气中SO2含量超标会形成局域性酸雨，危害人们的生存环境，我国对燃烧发生炉煤气炉窑规定其SO2的最高排放浓度为900mg/m3；另一方面，SO2对诸如陶瓷、高岭土等行业的最终产品质量影响较大，鉴于以上因素，发生炉煤气中H2S的脱除程度业已成为其洁净度的一个重要指标。 1、煤气脱硫方法 发生炉煤气中的硫来源于气化用煤，主要以H2S形式存在，气化用煤中的硫约有80％转化成H2S进入煤气，假如，气化用煤的含硫量为1％，气化后转入煤气中形成H2S大约2-3g/Nm3左右，而陶瓷、高岭土等行业对煤气含硫量要求为20-50mg/Nm3；假如煤气中的H2S燃烧后全部转化成SO2为2.6g/m3左右，比国家规定的SO2的最高排放浓度指标高出许多。所以，无论从环保达标排放，还是从保证企业最终产品质量而言，煤气中这部分 H2S都是必须要脱除的。 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。 2、干法脱硫技术 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。 2.1氧化铁脱硫技术 最早使用的氧化铁脱硫剂为沼铁矿和人工氧化铁，为增加其孔隙率，脱硫剂以木屑为填充料，再喷洒适量的水和少量熟石灰，反复翻晒制成，其PH值一般为8-9左右，该种脱硫剂脱硫效率较低，必须塔外再生，再生困难，不久便被其他脱硫剂所取代。现在TF型脱硫剂应用较广，该种脱硫剂脱硫效率较高，并可以进行塔内再生。 氧化铁脱硫和再生反应过程如下： (1)脱硫过程 2Fe(OH)3+3H2SFe2S3+6H2O Fe(OH)3+H2S2Fe(OH)2+S+2H2O Fe(OH)2+H2SFeS+2H2O (2)再生过程 2Fe2S2+3O2+6H2O4Fe(OH)3+6S 4FeS+3O2+6H2O4Fe(OH)2+4S
氨法脱硫计算过程 风量(标态):,烟气排气温度:１68℃: 工况下烟气量: 还有约5％得水份 如果在引风机后脱硫,脱硫塔进口压力约80０Pa,出口压力约—200Ｐa,如果精度高一点,考虑以上两个因素、 1、脱硫塔 (1)塔径及底面积计算: 塔内烟气流速:取 D=2r=6、332ｍ即塔径为6。332米,取最大值为６、5米。 底面积S=πr２=3.14×3、２５２=33、1７m２ 塔径设定时一般为一个整数,如６、5ｍ,另外,还要考虑设备裕量得问题,为以后设备能够满足大气量情况下符合得运行要求。 (2)脱硫泵流量计算: 液气比根据相关资料及规范取L／G= 1.4(如果烟气中二氧化硫偏高,液气比可适当放大,如１.５、) ①循环水泵流量: 较高,脱硫塔喷淋层设计时应选取为４层设计,每层喷淋设计由于烟气中SＯ ２ 安装1台脱硫泵,476÷4=1１９m3／ｈ,泵在设计与选型时,一定要留出２0％左右得裕量。裕量为: １１９×20％=２3.8 m３/h, 泵总流量为:２３。８+119=1４2.8m3／ｈ, 参考相关资料取泵流量为１40 ｍ3／h。配套功率可查相关资料,也可与泵厂家进行联系确定。 (３)吸收区高度计算 吸收区高度需按照烟气中二氧化硫含量得多少进行确定,如果含量高,可适当调高吸收区高度、 ２。5米×4层/秒=10米,上下两层中间安装一层填料装置,填料层至下一级距离按１米进行设计,由于吸收区底部安装有集液装置,最下层至集液装置距离为３。７米－3。8米进行设计、吸收区总高度为13.７米—１3、８米。
(4)浓缩段高度计算 浓缩段由于有烟气进口,因此,设计时应注意此段高度,浓缩段一般设计为2层,每层间距与吸收区高度一样,每层都就是2.5米,上层喷淋距离吸收区最下层喷淋为3、２3米,下层距离烟气进口为５米,烟气进口距离下层底板为２。4８米。总高为１0、71米。 (5)除雾段高度计算 除雾器设计成两段、每层除雾器上下各设有冲洗喷嘴。最下层冲洗喷嘴距最上层(4、1３)m 。冲洗水距离2。5米,填料层与冲洗水管距离为２。5米,上层除雾至塔顶距离1.9米、 除雾区总高度为: 如果脱硫塔设计为烟塔一体设备,在脱硫塔顶部需安装一段锥体段,此段高度为１、6５米,也可更高一些。 (6)烟囱高度设计 具有一定速度得热烟气从烟囱出口排除后由于具有一定得初始动量,且温度高于周围气温而产生一定浮力,所以可以上升至很高得高度。但就是,高度设计必须瞧当地气候情况以及设备建在什么位置,如果远离市区,且周围没有敏感源,高度可与塔体一并进行考虑。一般烟塔总高度可选６0－80米。 (7)氧化段高度设计 氧化段主要就是对脱硫液中亚硫酸盐进行氧化,此段主要以计算氧化段氧化时间。 (８)氧化风量设计 1、需氧量Ａ(ｋg/h)=氧化倍率×0、25×需脱除SO 2量(kg/h)氧化倍率一般取１、 5--－2 ２、氧化空气量(m 3／h)＝A ÷23。15％(空气中氧含量)÷(1－空气中水分1％÷１00)÷空气密度1.29 (9)需氨量(T/ｈ)根据进口烟气状态、要求脱硫效率,初步计算氨水得用量。 式中: W 氨水——氨水用量,ｔ/h C SO2-—进口烟气SO 2浓度,ｍｇ/Ｎm 3 V 0——进口烟气量,Ｎm 3／h η——要求脱硫效率 C 氨水-—氨水质量百分比
一、石灰石/石灰-石膏法脱硫工艺 一）、工作原理 石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫采用石灰石或石灰作为脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆液，当采用石灰为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水制成吸收剂浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应从而被脱除，最终反应产物为石膏。 二）、反应过程 1、吸收 SO 2+ H 2 O—>H 2 SO 3 SO 3+ H 2 O—>H 2 SO 4 2、中和 CaCO 3+ H 2 SO 3 —>CaSO 3 +CO 2 + H 2 O CaCO 3+ H 2 SO 4 —>CaSO 4 +CO 2 + H 2 O CaCO 3+2HCl—>CaCl 2 +CO 2 + H 2 O CaCO 3+2HF—>CaF 2 +CO 2 + H 2 O 3、氧化 2CaSO 3+O 2 —>2 CaSO 4 4、结晶 CaSO 4+ 2H 2 O—>CaSO 4 〃2H 2 O 三）、系统组成 脱硫系统主要由烟气系统、吸收氧化系统、石灰石/石灰浆液制备系统、副产品处理系统、废水处理系统、公用系统（工艺水、压缩空气、事故浆液罐系统等）、电气控制系统等几部分组成。 四）、工艺流程 锅炉/窑炉—>除尘器—>引风机—>吸收塔—>烟囱 来自于锅炉或窑炉的烟气经过除尘后在引风机作用下进入吸收塔，吸收塔为逆流喷淋空塔结构，集吸收、氧化功能于一体，上部为吸收区，下部为氧化区，经过除尘后的烟气与吸收塔内的循环浆液逆向接触。系统一般装3-5台浆液循环泵，每台循环泵对应一层雾化喷淋层。当只有一台机组运行时或负荷较小时，可以停运1-2层喷淋层，此时系统仍保持较高的液气比，从而可达到所需的脱硫效果。吸收区上部装二级除雾器，除雾器出口烟气中的游离水份不超过75mg/Nm3。吸收SO 2 后的浆液进入循环氧化区，在循环氧化区中，亚硫酸钙被鼓入的空气氧化成石膏晶体。同时，由吸收剂制备系统向吸收氧化系统供给新鲜的石灰石浆液，用于补充被消耗掉的石灰石，使吸收浆液保持一定的pH值。反应生成物浆液达到一定密度时排至脱硫副产品系统，经过脱水形成石膏。 五）、工艺特点 1、脱硫效率高，可保证95%以上； 2、应用最为广泛、技术成熟、运行可靠性好； 3、对煤种变化、负荷变化的适应性强，适用于高硫煤； 4、脱硫剂资源丰富，价格便宜； 5、可起到进一步除尘的作用。 六）、应用领域 燃煤发电锅炉、热电联产锅炉、集中供热锅炉、烧结机、球团窑炉、焦化炉、玻璃窑炉等烟气脱硫。 友情提示：该工艺应用最为广泛，技术成熟，对烟气负荷、煤种变化适应性好，脱硫效率高，对于高硫煤和环保排放要求严格的工况尤为适合，但系统相对复杂，投资费用较高，烟囱需要进行防腐处理。
氨法脱硫 氨法脱硫工艺是用氨水吸收SO2的成熟的脱硫工艺。不同的氨法工艺，区别仅在于从吸收溶液中除去二氧化硫的方法。不同的方法可获得不同的产品。 氨法工艺主要有氨-硫酸铵法、氨-亚硫酸氢铵法、氨-酸法和氨-石膏法。 氨-硫酸铵法 一、工艺原理： 该工艺利用氨液吸收烟气中的SO2生成亚硫酸铵溶液，并在富氧条件下将亚硫酸氨氧化成硫酸铵，再经加热蒸发结晶析出硫酸铵，过滤干燥后得化肥产品。主要包括吸收过程、氧化过程和结晶过程。 （1）吸收过程 在脱硫塔中，氨和SO2在液态环境中以离子形式反应： 2NH3＋H2O＋SO2 → (NH4)2SO3 (NH4)2SO3＋H2O＋SO2 → 2NH4HSO3
随着吸收进程的持续，溶液中的NH4HSO3会逐渐增多，而NH4HSO3已不具备对SO2的吸收能力，应及时补充氨水维持吸收浓度。 （2）氧化过程 氧化过程主要是利用空气生成（NH4）2SO4的过程： (NH4)2SO3＋O2 → (NH4)2SO4 NH4HSO3 ＋O2 →NH4HSO4 NH4HSO4 ＋NH3 → (NH4)2SO4 （3）结晶过程 氧化后的（NH4）2SO4经加热蒸发，形成过饱和溶液，（NH4）2SO4从溶液中结晶析出，过滤干燥后得到化肥产品硫酸铵。 二、工艺流程
三、运行参数对脱硫效率的影响 （1）氨水量；（2）氨水浓度；（3）反应温度。 四、值得注意的问题 氨-硫酸铵法脱硫工艺存在的主要问题是存在二次污染的隐患，净化后的烟气含有微量的NH3和亚硫酸铵、硫酸铵气溶胶。 氨法脱硫中的氨损失主要包括液氨蒸气损失和脱硫塔雾沫夹带损失两部分。亚硫酸铵、硫酸铵气溶胶一旦形成，很难去除。所以国外公司（如美国GE公司等）在脱硫塔出口设置电除雾器，以消除逃逸的氨损耗和亚硫氨气溶胶。 本公司采用独特的MW微雾净化系统可高效去除逃逸的氨损耗和亚硫氨气溶胶。
焦炉煤气净化技术现状 在2004年国家公布的《焦化准入条件》中，明确规定新建或改造焦炉要同步配套建设煤气净化设施。至2006年底，经国家发改委核准的厂家仅108家，这些家的产能之合仅占当年焦炭总产能的30％左右。还有大量企业未被核准，其主要原因之一就是煤气净化设施配套不完善。煤气净化设施主要包括冷凝鼓风装置、脱硫脱氰装置、氨回收装置及苯回收装置。所谓配套不完善，是指缺某个或某些装置，特别是缺脱硫脱氰装置。 主流工艺技术 我国焦炉煤气净化工艺通过不断引进国外先进技术和创新发展，已经步入世界先进行列；煤气净化工艺已基本涵盖了当今世界上较为先进的各种工艺流程。目前，年产焦炭100万t以上的大型焦化厂全部设有煤气净化系统，对来自炼焦炉的荒煤气进行净化处理，脱除其中的硫化氢、氰化氢、氨、焦油及萘等各种杂质，使之达到国家或行业标准，供给工业或民用用户使用；同时，对化工副产品进行回收利用。 煤气净化工艺采用的主要技术包括：焦炉煤气的冷凝冷却及排送、焦油氨水分离、焦油、萘、硫化氢、氰化氢、氨等杂质的脱除以及粗苯的回收等。 焦炉煤气的冷凝冷却 焦炉煤气的冷凝冷却，即初步冷却，普遍采用了高效横管间冷工艺。其特点是：煤气冷却效率高，除萘效果好；当煤气温度冷却至20～22℃，煤气出口含萘可降至0.5g/m3，不需另设脱萘装置即可满足后续工艺操作需要。 高效横管间冷工艺通常分为二段式或三段式初冷工艺。当上段采用循环冷却水，下段采用低温冷却水对煤气进行冷却时，称为二段式初冷工艺。为回收利用荒煤气的余热，通常在初冷器上部设置余热回收段，即构成三段初冷工艺。采用三段初冷工艺，回收的热量用作冬季采暖或其它工艺装置所需的热源，不仅可以回收利用荒煤气的余热，同时也可节省大量循环冷却水，节能效果显著，应大力倡导采用。 除上述普遍采用的横管间冷工艺外，焦炉煤气的冷凝冷却也可采取先间冷，
焦炉煤气变压吸附制氢新工艺的开发与应用焦炉煤气变压吸附(PSA)制氢工艺利用焦化公司富余放散的焦炉煤气，从杂质极多、难提纯的气体中长周期、稳定、连续地提取纯氢，不仅解决了焦化公司富余煤气放散燃烧对大气的污染问题;而且还减少了大量焦炭能源的耗用及废水、废气、废渣的排污问题；是一个综合利用、变废为宝的环保型项目；同时也是一个低投入、高产出、多方受益的科技创新项目。该装置首次采用先进可靠的新工艺，其经济效益、社会效益可观，对推进国内PSA技术进步也有重大意义。 1942年德国发表了第一篇无热吸附净化空气的文献、20世纪60年代初，美国联合碳化物(Union Carbide)公司首次实现了变压吸附四床工艺技术工业化，进入20世纪70年代后，变压吸附技术获得了迅速的发展。装置数量剧增，装置规模不断扩大，使用范围越来越广，主要应用于石油化工、冶金、轻工及环保等领域。本套大规模、低成木提纯氢气装罝，是用难以净化的焦炉煤气为原料，国内还没有同类型的装置，并且走在了世界同行业的前列。 1、焦炉煤气PSA制氢新工艺。 传统的焦炉煤气制氢工艺按照正常的净化分离步骤是： 焦炉煤气首先经过焦化系统的预处理，脱除大部分烃类物质；经初步净化后的原料气再经过湿法脱硫、干法脱萘、压缩机、精脱萘、精脱硫和变温吸附(TSA)系统，最后利用PSA制氢工艺提纯氢气，整个系统设备投资大、工业处理难度大、环境污染严重、操作不易控制、生产成本高、废物排放量大，因此用焦炉煤气PSA制氢在某种程度上受到一定的限制，所以没有被大规模的应用到工业生产当中。 本装置釆用的生产工艺是目前国内焦炉煤气PSA制氢工艺中较先进的生产工艺，它生产成本低、效率高，能解决焦炉煤气制氢过程中杂质难分离的问题，从而推动了焦炉煤气PSA制氢的发展。该工艺的特点是： 焦炉煤气压缩采用分步压缩法、冷冻净化及二段脱硫法等新工艺技术。 1.1工艺流程。 PSA制氢新工艺如图1所示。
煤气脱硫的几种方法 2006-07-06 前言：能源是人类赖以生存和发展的基础，随着人们环境保护和保证企业最终产品质量意识的提高，人们对能源的洁净利用开始日趋重视。发生炉煤气作为我国主要能源之一煤炭的一种洁净利用方式，在我国的玻璃、建材、化工、机械、耐火材料等行业被广泛的应用，近年，人们对煤气净化程度的认识已经不止是煤气中的含尘量、含焦油量和含水量等的概念，人们开始更加重视煤气中的含硫量。 煤气中的硫绝大部分以H2S的形式存在，而H2S随煤气燃烧后转化成SO2，空气中SO2含量超标会形成局域性酸雨，危害人们的生存环境，我国对燃烧发生炉煤气炉窑规定其SO2的最高排放浓度为900mg/m3；另一方面，SO2对诸如陶瓷、高岭土等行业的最终产品质量影响较大，鉴于以上因素，发生炉煤气中H2S的脱除程度业已成为其洁净度的一个重要指标。 1、煤气脱硫方法 发生炉煤气中的硫来源于气化用煤，主要以H2S形式存在，气化用煤中的硫约有80％转化成H2S进入煤气，假如，气化用煤的含硫量为1％，气化后转入煤气中形成H2S大约2-3g/Nm3左右，而陶瓷、高岭土等行业对煤气含硫量要求为20-50 mg/Nm3；假如煤气中的H2S燃烧后全部转化成SO2为2.6g/m3左右，比国家规定的SO2的最高排放浓度指标高出许多。所以，无论从环保达标排放，还是从保证企业最终产品质量而言，煤气中这部分H2S都是必须要脱除的。 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。 2、干法脱硫技术 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。 2.1氧化铁脱硫技术 最早使用的氧化铁脱硫剂为沼铁矿和人工氧化铁，为增加其孔隙率，脱硫剂以木屑为填充料，再喷洒适量的水和少量熟石灰，反复翻晒制成，其PH值一般为8-9左右，该种脱硫剂脱硫效率较低，必须塔外再生，再生困难，不久便被其他脱硫剂所取代。现在TF型脱硫剂应用较广，该种脱硫剂脱硫效率较高，并可以进行塔内再生。 氧化铁脱硫和再生反应过程如下： (1)脱硫过程 2Fe(OH)3+3H2S Fe2S3+6H2O Fe(OH)3 + H2S 2Fe(OH)2+S+2H2O Fe(OH)2 + H2S FeS+2H2O (2)再生过程 2Fe2S2+3O2+6H2O 4Fe(OH)3+6S 4FeS+3O2+6H2O 4Fe(OH)2+4S 氧化铁脱硫剂再生是一个放热过程，如果再生过快，放热剧烈，脱硫剂容易起火燃烧，这种火灾现象曾在多个企业发生。 活性氧化铁脱硫工艺流程如图1 2.2活性炭脱硫技术 活性炭脱硫主要是利用活性炭的催化和吸附作用，活性炭的催化活性很强，煤气中的H2S在活性炭的催化作用下，
氨法脱硫的缺点： 一、成本较高： （以3*220T/H锅炉为例） 1、脱硫剂氨价格较高，市价格一般在2500-3000元/吨，每小时用氨量在0.5-1吨之间。 2、电耗较高，一般每小时用电量在1200-1500度之间。（电价约为0.5元/度） 3、水耗较高，一般每小时用水量在20-40吨之间。（水价约为5元/吨） （每小时脱硫剂消耗，电耗，水耗费用在1950元3950元之间。 每小时硫酸铵产量约为2.5-5吨，硫酸铵按400元/吨计算，那么每小时销售的硫酸铵价格在1000-2000元之间。用三耗费用减去硫酸铵销售价，那么每小时脱硫净亏950-1950元。 按年运行8000小时计算，脱硫系统（不算人工费用，税费，检修费用）年亏760万元—1560万元。） 二、腐蚀较重： 1、化学腐蚀，二氧化硫遇水形成亚硫酸和硫酸，会和铁发生化学反应，对铁的腐蚀性较强。由于二氧化硫的不断存在，（遇铁的情况下）腐蚀会连续的发生。 2、结晶腐蚀：在烟气脱硫过程中，浆液中会有硫酸铵，亚硫酸铵和亚硫酸氢铵生成，会渗入防腐层表面的毛细孔内，当设备停用时，在自然干燥下产生结晶型盐，使防腐材料自身产生内应力而破坏，特别在干湿交替作用下，腐蚀更加严重。 3、冲刷腐蚀：由于氨法脱硫是饱和结晶，饱和状态下会有硫酸铵晶体析出，析出的越多，浓度就越大，浆液脱硫是在不间断的情况下连续循环，那么析出的晶体会对设备造成连续的冲刷腐蚀，浓度越高，冲刷腐蚀越重，长时间运行后会把系统的薄的防腐层冲刷掉，是脱硫系统最严重的一种腐蚀。 三、有氨逃逸、气溶胶、气拖尾现象 1、氨逃逸产生的原因： （1）反应时间短接触不充分，造成氨逃逸。 （2）氨水加的过多，过剩造成氨逃逸。 （3）由于氨的性质较活泼，造成氨逃逸。 （4）净烟气温度较高，造成氨逃逸。 （5）加氨位置不合理，造成氨逃逸。 2、气溶胶产生的原因： （1）烟气流速大，造成浆液中小的固体颗粒随气体带出，产生气溶胶。 （2）除雾器性能差或损坏，造成浆液颗料随气体带出，产生气溶胶。 （3）氨逃逸大，和烟气中的SO2反应，生成亚硫酸铵，产生气溶胶。
守谦（立信焦耐工程技术） 1 气体在液体中的溶解度——亨利定律 任何气体在一定温度和压力下与液体接触时，气体会逐渐溶解于液体中。经过相当长的时间，气相和液相的表观浓度不再发生变化，即处于平衡状态。这时，对于不同气体，如果组分在气相中的分压（对单组分气体即为总压）保持定值，则不同气体在液体中的浓度称为气体在液体中的溶解度。该组分在气相中的分压称为气相平衡分压，表示了气相的平衡浓度。 很多气体的液相平衡浓度X与气体的平衡分压P*有定量关系。如：二氧化碳为直线关系，硫化氢和氨只有在较大浓度围时不呈直线关系，在浓度较小时，可视为直线关系。因此，在一定温度下，对于接近于理想溶液的稀溶液，在气相压力不大时，气液平衡后气体组分在液相中的浓度与它在气相中的分压成正比，即亨利定律。 P* ＝ EX 式中的 P* 为气体组分在气相中的分压，大气压； X为气体组分在液相中的浓度，分子分数； E 为亨利系数（与温度有关）。 上式经浓度单位换算后可改写为： C ＝HP* 式中的P*为气体组分在气相中的分压，mmHg；C 为气体组分在液相中的浓度，gmol；H为亨利系数， gmol/mmHg。 注：①亨利定律是一个稀溶液定律，它只适用于微溶气体；
②只适用于气相和液相中分子状态相同的组分。如： NH3（气态）? NH3（溶解态） NH3（溶解态）+H2O ? NH4OH ? NH+4+ OH－ 用亨利定律时，应把NH+4的量减去，才能得到水溶液中氨的浓度C氨 C氨＝ H0P*氨 式中的 H0为氨在纯水中的亨利系数，kgmol/(m3·mmHg)。 温 度，℃ H0 20 0.099 40 0.0395 60 0.017 80 0.0079 90 0.0058 在氨水脱硫过程中
焦炉荒煤气净化工艺 焦炉荒煤气中一般含硫化氢为4～8 g/m3、含氨为4～9 g/m3、含氰化氢为0.5～1.5 g/m3。硫化氢（H2S）及其燃烧产物二氧化硫（SO2）对人身均有毒性，氰化氢的毒性更强。氰化氢和氨在燃烧时生成氮氧化物（NOx）。二氧化硫（SO2）与氮氧化物（NOx）都是形成酸雨的主要物质，煤气的脱硫脱氰洗氨主要是基于环境保护的需要。此外在冶金工厂，高质量钢材的轧制，对其使用的燃气含硫也有较高的要求。随着科学技术的进步和焦化工业的发展，产生了众多各具特色的煤气脱硫洗氨净化工艺。 HPF 法脱硫属湿式催化氧化法脱硫工艺，是PDS 脱硫工艺的改进工艺，两者的区别在于所使用的催化剂略有差异：前者使用对苯二酚加PDS 及硫酸亚铁的复合催化剂（HPF），后者使用PDS 催化剂。HPF 催化剂在脱硫和再生过程中均有催化作用，是利用焦炉煤气中的氨做吸收剂，以HPF 为催化剂的湿式氧化脱硫。煤气中的H2S 等酸性组分由气相进入液相与氨反应，转化为硫氢化铵等酸性铵盐，再在空气中氧的氧化下转化为硫。HPF 法脱硫选择使用HPF(醌钴铁类)复合型催化剂，可使焦炉煤气的脱硫效率达到99%左右。 HPF 法脱硫工艺置于喷淋式饱和器法生产硫铵的工艺之后。从鼓风冷凝工段来的温度约55 ℃的煤气，首先进入直接式预冷塔与塔顶喷洒的循环冷却水逆向接触，被冷至30~35 ℃；然后进入脱硫塔。 工艺特点 （1）以氨为碱源、HPF 为催化剂的焦炉煤气脱硫脱氰新工艺，具有较高的脱硫脱氰效率（脱硫效率99%，脱氰效率80%），而且流程短，不需外加碱，催化剂用量小，脱硫废液处理简单，操作费用低，一次性投资省。 （2）硫磺收率一般为60%，硫损失约为40%，其废液量约为300~500 kg/（103m3·h），废液回兑至配煤中，对焦碳的质量有一定的影响。 （3）硫膏产品质量不理想，外观多为暗灰色，纯度90%左右，产品销售难度大。若后续能再配置硫膏生产硫酸的工艺，硫酸用于硫铵生产，则HPF工艺不失为一种完善的工艺。
氨法脱硫计算过程 风量（标态）：，烟气排气温度：168℃： 工况下烟气量： 还有约5%的水份 如果在引风机后脱硫，脱硫塔进口压力约800Pa，出口压力约-200Pa，如果精度高一点，考虑以上两个因素。 1、脱硫塔 （1）塔径及底面积计算： 塔内烟气流速：取 D=2r=6.332m 即塔径为6.332米，取最大值为6.5米。 底面积S=πr2=3.14×3.252=33.17m2 塔径设定时一般为一个整数，如6.5m，另外，还要考虑设备裕量的问题，为以后设备能够满足大气量情况下符合的运行要求。 （2）脱硫泵流量计算： 液气比根据相关资料及规范取L/G= 1.4（如果烟气中二氧化硫偏高，液气比可适当放大，如1.5。） ①循环水泵流量： 由于烟气中SO2较高，脱硫塔喷淋层设计时应选取为4层设计，每层喷淋设计安装1台脱硫泵，476÷4=119m3/h，泵在设计与选型时，一定要留出20%左右的裕量。裕量为： 119×20%=23.8 m3/h, 泵总流量为：23.8+119=142.8m3/h， 参考相关资料取泵流量为140 m3/h。配套功率可查相关资料，也可与泵厂家进行联系确定。 （3）吸收区高度计算 吸收区高度需按照烟气中二氧化硫含量的多少进行确定，如果含量高，可适当调高吸收区高度。 2.5米×4层/秒=10米，上下两层中间安装一层填料装置，填料层至下一级距离按1米进行设计，由于吸收区底部安装有集液装置，最下层至集液装置距离为 3.7米-3.8米进行设计。吸收区总高度为13.7米-13.8米。
（4）浓缩段高度计算 浓缩段由于有烟气进口，因此，设计时应注意此段高度，浓缩段一般设计为2层，每层间距与吸收区高度一样，每层都是2.5米，上层喷淋距离吸收区最下层喷淋为3.23米，下层距离烟气进口为5米，烟气进口距离下层底板为2.48米。总高为10.71米。 （5）除雾段高度计算 除雾器设计成两段。每层除雾器上下各设有冲洗喷嘴。最下层冲洗喷嘴距最上层(4.13)m 。冲洗水距离2.5米，填料层与冲洗水管距离为2.5米，上层除雾至塔顶距离1.9米。 除雾区总高度为： 如果脱硫塔设计为烟塔一体设备，在脱硫塔顶部需安装一段锥体段，此段高度为 1.65米，也可更高一些。 （6）烟囱高度设计 具有一定速度的热烟气从烟囱出口排除后由于具有一定的初始动量,且温度高于周围气温而产生一定浮力，所以可以上升至很高的高度。但是，高度设计必须看当地气候情况以及设备建在什么位置，如果远离市区，且周围没有敏感源，高度可与塔体一并进行考虑。一般烟塔总高度可选60-80米。 （7）氧化段高度设计 氧化段主要是对脱硫液中亚硫酸盐进行氧化，此段主要以计算氧化段氧化时间。 （8）氧化风量设计 1、需氧量A （kg/h ）=氧化倍率×0.25×需脱除SO 2量（kg/h ）氧化倍率一般取1.5---2 2、氧化空气量（m 3/h ）=A ÷23.15%（空气中氧含量）÷（1-空气中水分1%÷100）÷空气密度1.29 （9）需氨量（T/h ）根据进口烟气状态、要求脱硫效率，初步计算氨水的用量。 式中： W 氨水——氨水用量，t/h C SO2——进口烟气SO 2浓度，mg/Nm 3 V 0——进口烟气量，Nm 3/h η——要求脱硫效率 C 氨水——氨水质量百分比 （10）硫铵产量（T/h ） W3=W1×2 ×132/17。W3:硫胺产量，132为硫胺分子量，17为氨分子量
双碱法脱硫装置技术工艺简介 一、常用脱硫法简介 目前主要用于烟气脱硫工艺按形式可分为干法、半干法和湿法三大类。 1.干法 干法常用的有炉内喷钙（石灰/石灰石），金属吸收等，干法脱硫属传统工艺，脱硫率普遍不高（＜50%），工业应用较少。 2.半干法 半干法使用较多的为塔内喷浆法，即将石灰制成石灰浆液，在塔内进行SO2吸收，但由于石灰奖溶解SO2的速度较慢，喷钙反应效率较低，Ca/S比较大，一般在1.5以上（一般温法脱硫Ca/S比较为0.9～1.2）。应用也不是很多。 3.湿法 湿法脱硫为目前使用范围最广的脱硫方法，占脱硫总量的80%。漫法脱硫根据脱硫的原料不同又可分为石灰石/石灰法、氨法、钠碱法、钠钙双碱法、金属氧化物法、碱性硫酸铝法等，其中石灰石/石灰法、氨法、钠碱法、钠钙双碱法以及金属氧化物中的氧化镁法使用较为普遍。 3.1石灰石/石灰法 石灰石法采用将石灰石粉碎成200～300目大小的石灰粉，将其制成石灰浆液，在吸收塔内通过喷淋雾化使其与烟气接触，从而达到脱硫的目的。该工艺需配备石灰石粉碎系统与石灰石粉化浆系统，由于石灰石活性较低，需通过增大吸收液的喷淋量，提高液气比，来保证足够的脱硫效率，因此运行费用较高。石灰法是用石灰粉代替石灰石，石灰活性大大高于石灰石，可提高脱硫效率，石灰法主要存在的问题是塔内容易结垢，引起气液接触器（喷头或塔板）的堵塞。 3.2氨法 氨法采用氨水作为SO2的吸收剂，SO2与NH3反应可产生亚硫酸氨、亚硫酸氢氨与部分因氧化而产生的硫酸氨。根据吸收液再生方法的不同，氨法可分为氨—酸法、氨—亚硫酸氨法和氨——硫酸氨法。 氨法主要优点是脱硫效率高(与钠碱法相同)，副产物可作为农业肥料。 由于氨易挥发，使吸收剂消耗量增加，脱硫剂利用率不高;脱硫对氨水的浓度有一定的要求，若氨水浓度太低，不仅影响脱硫效率，而且水循环系统庞大，使运