精脱硫
1.基本概念
1.1脱硫活性:是指脱硫剂能够达到的脱硫指标------净化气体中硫含量
最高值.
脱硫活性≤0.1ppm 是指净化气体中硫含量不超过0.1ppm.
1.2硫容:指脱硫剂中能吸收的硫重量与脱硫剂装填重量之比.分理论硫
容和操作工况硫容.工厂里适用操作工况硫容.是指在操作工况下—温度、压力、原料气中硫含量、空速一定下—单位重量脱硫剂能够最多吸收的硫重.
河北建滔MF—1型脱硫剂操作工况硫容≥15%.
1.3堆密度:指脱硫剂或催化剂等固体颗粒自然乱堆,单位体积里的质
量.Kg/L t/m3.
1.4空速:单位体积脱硫剂或催化剂等固体药剂每小时通过的反应气体
折合成标准状态下的体积数目.
NM3气体
简写为hr-1
M3药剂hr
空速之对比只能在相同压力、相同温度下有意义.空速并不能说明气体穿过药剂的实际流速.相同分子数量(mol数相同)因为压力低或温度高,气体体积增大,实际流速必然快.而压力高、温度低,气体体积缩小,实际流速必然慢.
在相同温度下,6.0MpaA气体实际流速仅相当于2.0MpaA下相同空速气体的实际流速1/3.
1.5化学平衡常数KP
化学反应达到平衡时(正反应和逆反应达到动态平衡)
气态的反应物与气态生成物之间浓度(用气体分压来表示)关系表达数.
如:ax+by=cz
x、y为两种气体反应物,z为气体生成物.
a、b、c分别为三种分子参加反应的分子比数.
那么:KP=Z c/(X a·Y b)
举例:CO+2H2=CH3OH
KP=P CH3OH/[P CO·(P H2)2
而ZnO+H2S=ZnS+H2O 中ZnO、ZnS均为固体物质,其不参与化学平衡.
故:KP=P H2O/P H2S
1.6反应速度:化学反应快慢程度.用所需时间来衡量,所需时间短反应速
度快,所需时间长,反应速度慢.
1.7化验反应中温度提高,反应速度加快,温度降低反应速度减缓.当温度
达到一定程度,反应温度每高化1℃,反应速度会几倍甚至十几倍变化.
对于平衡常数来讲,放热反应,温度提高,平衡常数会下降,温度下降平衡常数提高.对于吸热反应(如转化炉内转化反应)则相反.在实际生产上,化学反应往往达不到平衡,因此,温度和反应物浓度生成物浓度是决定反应进行程度的主要因素.
1.8分压:混合气体中某种分子单独产生的压力.]
在高温较低压力下,反应气体处于过热状态,可近似地看作为”理想气体”.因此,某种分子分压,与该分子占混合气总分子比例成正比关系.
即:P A=P总×(A分子mol数/气体总mol数)=P总×(mol%)
1.9还原:高价金属氧化物、化合物,与H2、CO等易氧化物(还原剂)发生
化学反应.金属氧化物自身的氧被”夺”走,或金属原子负离子数目减少的过程叫金属氧化物、化合物的还原.
如:M O O3+H2=M O O2+H2O
3Fe2O3+H2=3(Feo·Fe2O3)+H2O
以上两反应金属氧化物中的氧被H2部分”夺”走.金属负离子数目减少.
1.10热解:大分子量的化合物在高温下”破裂”,形成分子量较小的新的化
合物的过程.
CH
3SCH3()=H2S+C2H4
1.11吸收硫化氢—复分解反应
含硫化合物与某种金属氧化物发生分解,化合反应.含硫化合物的硫被氧取代,而金属氧化物中的氧被硫取代,形成新的氧化物和金属硫化物的过程.该反应KP值很大,可视为不可逆反应.
H2S+ZnO=ZnS+H2O
1.12转化催化剂:能加快加氢转化反应速度,但本身并不参加反应,反应前后化学结构、性能、质量均无变化的物质叫转化催化剂.
如:经过活化后的铁钼催化剂JT-8中的FeS MoS2
镍钼催化剂JT-1中的NiS MOS2
1.13脱硫剂:与硫发生化学反应自身分子组成,化学性能都发生变化的物
质.
如:MF-1型脱硫剂(铁锰脱硫剂)中的MnO、Fe3O4
MnO+H2S=MnS+H2O
Fe3O4+3H2S+H2=3FeS+4H2O
1.14ppm:百万分之计量单位,通常用体积PPM和质量PPM两种表达方
式.
2.精脱硫工艺要脱除的硫分
2.1精脱硫的目的
焦炉气中含有大约12PPmH2S和12~13PPm的有机硫.
各种硫对转化炉催化剂、合成催化剂都有很危害,特别会造成合成铜、锌催化剂永久性失活
Zn+H2S=ZnS+H2
CuO+H2S=CuS+H2O
各厂实践证明,合成原料气中含硫超过1PPm,合成催化剂寿命不会超过半年.因此,低压铜系催化剂生产,要求原料中H2S必须降低到0.1ppm 以下.
2.2各种硫化物的特性
要脱净各种硫化物,就必须对各种硫化物的性质简单了解.
2.2.1H2S无色气体,有”臭鸡蛋”的气味,剧毒,能溶于水,呈酸性.能与碱性吸收液反应生成盐,因此可以用一些溶液在常温下吸收脱除H2S称湿法脱硫, H2S还可以和许多金属或金属盐类反应,因此可以用铁、锰、锌等氧化物吸收反应,加以脱除,这就是干法脱硫.
2.2.2R-SH硫醇
硫醇具有油性不溶于水,有恶臭,显酸性,可以用碱性溶液进行湿法脱硫.但硫醇不易与金属反应,故不能直接用干法脱硫,需先将硫醇转化成
H 2S,低碳链(含碳4个以下的)硫醇在催化剂作用下150~250℃就可以分解,然后用干法脱除.
2.2.3R-S-R ’硫醚,最简单的是二甲硫醚(CH 3)2S
无味的中性气体,不易分解,必须在催化剂作用下,才能在400℃以下分解.
CH 3-S-CH 3==H 2C=H 2C+H 2S
2.2.4噻吩C 4H 4S
结构式: 其各种物理性质与苯相似,不溶于水.化学性质很稳定,即便是加热到500℃也很难分解,它是焦炉气中最难除去的一类硫化物.必须在镍钼或钴钼催化加氢才能转化为H 2S 并生成烯烃、烷烃.
2.2.5二硫化物及二硫化碳
R-S-S-R ’ CS 2
CS 2易挥发,二硫化物难溶于水.
但它们在催化剂作用下很容易分解.
R-S-S-R ’+4H 2=RH+R ’H+2H 2S
CS 2+4H 2 =CH 4+2H 2S
2.2.6 COS 无色无味气体,水溶性差,高温催化作用下分解
COS+H 2=CO+H 2S
通常把除H 2S 以外的含碳硫化物都称为有机硫,有机硫是不能直接与金属氧化物反应的,必须经过转化反应生成H 2S 再加以脱除,又因为加氢转化反应都是放热反应,有机硫含量决定着铁钼及镍钼转化催化剂反应程度及温度变化.
CH=CH
CH=CH S
