脫硫技術(shù)方案
2013-11-9 16:31:42 點(diǎn)擊：
脫硫技術(shù)方案
一、 項(xiàng)目概述
二、 脫硫工藝的選擇
由于原料氣中含硫化氫高達(dá)18.21g/NM3，而變壓吸附進(jìn)口要求硫化氫低于300mg/NM3，考慮脫硫溶液循環(huán)量太大、脫硫過程堵塔的因素及干法脫硫費(fèi)用與勞動(dòng)強(qiáng)度較大，本工藝選擇噴旋塔→填料塔→填料塔三級脫硫工藝，以確保脫硫效果。
三、 脫硫的原理
該技術(shù)方案以碳酸鈉水溶液為吸收劑，PDS為脫硫催化劑進(jìn)行脫硫。
⑴、 吸收過程反應(yīng)
Na2CO3＋H2S＝2NaHS＋NaHCO3
⑵、 再生反應(yīng)
4HS-＋O2＝2H2O ＋4S↓
四、 工藝流程簡述
原料氣來自氣柜，由羅茨風(fēng)機(jī)加壓至39.2KPa，進(jìn)入羅茨風(fēng)機(jī)出口冷卻塔，降溫后進(jìn)入一級噴旋脫硫塔，與此同時(shí)，由一級脫硫泵1#貪液槽中的堿液經(jīng)1#貪液冷卻器后送入塔中，氣體中的H2S被脫除到6 g/NM3左右后，進(jìn)入二級旋流板脫硫塔，與此同時(shí)，由二級脫硫泵將2#貪液槽中貪液經(jīng)2#冷卻器后送入二級脫硫塔中，氣體中的H2S被脫除到2 g/NM3左右后，進(jìn)入三級脫硫塔, 與此同時(shí)，由三級脫硫泵將3#貪液槽中貪液送入三級脫硫塔中, 氣體中的H2S被脫除到小于300mg/NM3后，進(jìn)入洗滌塔洗滌后, 送至壓縮機(jī)入口。
一級脫硫塔出口富液，經(jīng)一級再生泵送至一級雙吸氧化再生槽，經(jīng)兩級自吸噴射器后，將液體中的HS-氧化為單質(zhì)硫，使得脫硫液得到再生并循環(huán)利用，并獲得副產(chǎn)品硫磺。
二級脫硫塔出口富液，經(jīng)二級再生泵送至二級雙吸氧化再生槽，經(jīng)兩級自吸噴射器后，將液體中的HS-氧化為單質(zhì)硫，使得脫硫液得到再生并循環(huán)利用，并獲得副產(chǎn)品硫磺。
三級脫硫塔出口富液，經(jīng)三級再生泵送至三級氧化再生槽，經(jīng)自吸噴射器后，將液體中的HS-氧化為單質(zhì)硫，使得脫硫液得到再生并循環(huán)利用，并獲得副產(chǎn)品硫磺。
本工段設(shè)置有安全水封，當(dāng)壓縮機(jī)突然仃車時(shí)，羅茨風(fēng)機(jī)出口氣體可直接回氣柜出口，以防羅茨風(fēng)機(jī)打壞。
五、 主要設(shè)備選型
㈠、 原料氣組成
名稱
|
單位
|
組分
3 n, n* K9 F% C4 E |
|||||||||
H2
|
N2
|
CH4
|
CO2
|
C2
|
C3
|
C4
|
C5
|
H2S
|
合計(jì)
|
||
原料氣
|
V%
|
41.39
|
21.58
|
12.45
|
0.83
|
4.66
|
11.79
|
4.10
|
2.00
|
1.20
|
100
|
NM3/h
|
8278
|
4316
|
2490
|
166
|
932
|
2358
|
820
|
400
|
240
|
20000
|
|
㈡、 工藝條件
①、 原料氣流量：20000NM3/h
②、 羅茨風(fēng)機(jī)入口壓力：－5kPa
③、 羅茨風(fēng)機(jī)出口壓力：39.2 kPa
④、 羅茨風(fēng)機(jī)入口溫度：35℃
⑤、 一級噴旋脫硫塔進(jìn)口H2S：18.21g/NM3
⑥、 二級脫硫塔進(jìn)口H2S： 6 g/NM3
⑦、 三級脫硫塔進(jìn)口H2S： 2 g/NM3
⑧、 三級脫硫塔出口H2S： 300mg/NM3
2、羅茨風(fēng)機(jī)
原料氣流量：Qs= × × =358.38m3/min
查章丘風(fēng)機(jī)樣本：型號：RRG—500、流量：430.9 m3/min；升壓：39.2 kPa； 轉(zhuǎn)速：730；電機(jī)：Y450—8，355KW，6000V。
選兩臺(tái)，一開一備。
3、冷卻塔
①、實(shí)際工作壓縮比
ε= =1.322
②、氣體絕熱指數(shù)
r=1.322
③、冷卻塔入口溫度
T2=T1( ) =308×1.322 =328K
T2=328-273=55℃
④、冷卻塔入口氣量
查表55℃時(shí)，水的飽和蒸汽壓為：0.1605kg/cm2
Vo= × × ×(1+ )=5.44m3
⑤、冷卻塔徑
空塔氣速取1.5m/s，則
D= (5.44/0.785×1.5) =2.149m
園整后取Do=2200mm
⑥冷卻塔塔高
按H/D≥6，則H=6D=6×2200=13200mm
選取冷卻塔為：Φ2200×13200×8
4、一級脫硫泵
脫硫液循環(huán)量：硫容取0.5g/L，則
Q= ×(18.21-6)=488.4M3/h
查泵樣本，型號為：12Sh—9A，流量：530M3/h，揚(yáng)程：55m，電機(jī)：Y315—4/132。
選取12Sh—9A泵兩臺(tái)，一開一備。
5、一級再生泵
型號：12Sh—6B，流量：540M3/h, 揚(yáng)程：72m，電機(jī)：Y355—4/250/6KV。
選取12Sh—6B泵兩臺(tái)，一開一備。
6、一級脫硫塔
①、噴射段
ⅰ、噴嘴數(shù)
噴旋脫硫塔因70%--80% H2S在噴射段脫除，所以噴射段流量為：488×O.7=341 M3/h,每個(gè)噴嘴取流量：35 M3/h,則
L=341/35=9.7(個(gè)),實(shí)取10個(gè)。
ⅱ、喉管部分
喉管直徑：d=( × × × )
=0.7m
喉管長度：L1=0.5d=0.350m
ⅲ、尾管部分
尾管直徑：尾管流速一般取2—6m/s,現(xiàn)取6m/s,則
d=( × × × ) =1.01m
實(shí)取d=1000mm。
尾管長度：
ⅰ、尾管吸收容積
Va=2.303× × ㏒18.21/6×1/2.457=2.51m3
ⅱ、尾管長度
L2=2.51/0.785=3.2M
實(shí)取L=2L2=6.4M
②、旋流板吸收塔
ⅰ、操作狀態(tài)下原料氣的分子量
M=17/22.4× × =0.93
ⅱ、操作狀態(tài)下原料氣的負(fù)荷
V=20000× × =16292.95M3/h
ⅲ、旋流板直徑
Do=10 =1253.5mm
園整Do=1250mm
ⅳ、塔徑
D=1.2Do=1500mm
選取Φ1500×16000×10噴旋脫硫塔一臺(tái)。
7、二級旋流板塔
選取Φ1500×16000×10噴旋脫硫塔一臺(tái)。
8、二級脫硫泵
脫硫液循環(huán)量：硫容取0.3g/L，則
L= ×(6-2)=266.67M3/h
查泵樣本，型號為：8Sh—13，流量：288M3/h，揚(yáng)程：41.3m電機(jī)：225M—2/45。
選取8Sh—13泵兩臺(tái)，一開一備。
9、二級再生泵
型號：8Sh—9，流量：288M3/h, 揚(yáng)程：62.5m，電機(jī)：280S—2/75。
選取8Sh—9泵兩臺(tái)，一開一備。
10、三級脫硫塔
空塔氣速取0.7m/h,則
D= =2.87m
園整取D=3000mm。
選取脫硫塔為Φ3000×27000×10。
11、三級脫硫泵
脫硫液循環(huán)量：硫容取0.1g/L，則
L= ×(2-0.3)=340M3/h
查泵樣本，型號為：10Sh—9，流量：360M3/h，揚(yáng)程：42.5m電機(jī)：280S—4/75。
選取10Sh—9泵兩臺(tái)，一開一備。
12、三級再生泵
型號：10Sh—6，流量：360M3/h, 揚(yáng)程：71m，電機(jī)：Y315M—4/132。
選取10Sh—6泵兩臺(tái)，一開一備。
13、一級再生槽
氧化1KgH2S理論需空氣1.57M3，實(shí)際需空氣量是理論的8—15倍,則需空氣量為：20000×(18.21-6) ×1.57×8/1000=3067M3/h。
再生吹風(fēng)強(qiáng)度一般為：45—80m3/m2.h，故再生槽直徑為：
D= =6.98M
實(shí)際取再生槽直徑：7000mm。
再生槽有效高度：富液在再生槽中仃留時(shí)間一般為15—20min,
H1= =4.59m
選取再生槽為：Φ7000/7800/8600×6900(9200)。
14、二級再生槽
選取再生槽為：Φ5800/6400/7200×5900(7900)。
15、三級再生槽
選取再生槽為：Φ4500/5300/6100×5900(7900)。
六、 設(shè)備一覽表
序號
|
設(shè)備名稱
|
規(guī)格及型號
|
數(shù)量
|
1
|
冷卻塔
|
Φ2200×13200×8
|
1
|
2
|
噴旋脫硫塔
|
Φ1500×16000×10
|
1
|
3
|
旋流板脫硫塔
|
Φ1500×16000×10
|
1
|
4
|
填料脫硫塔
|
Φ3000×27000×10
|
1
|
5
|
一級再生槽
|
Φ7000/7800/8600×6900(9200)
|
1
|
6
|
二級再生槽
|
Φ5800/6400/7200×5900(7900)
|
1
|
7
|
三級再生槽
|
Φ4500/5300/6100×5900(7900)
|
1
|
8
|
一級貧液冷卻器
|
Φ1000、F=350M2
|
1
|
9
|
二級貧液冷卻器
|
Φ800、F=220M2
|
1
|
10
|
洗滌塔
|
Φ2200×13200×8
|
1
|
11
|
一級貧液槽
|
Φ5000×5000×8
|
1
|
12
|
二級貧液槽
|
Φ4000×5000×8
|
1
|
13
|
三級貧液槽
|
Φ4500×5000×8
|
1
|
14
|
一級富液槽
|
Φ5000×5000×8
|
1
|
15
|
二級富液槽
|
Φ4000×5000×8
|
1
|
16
|
三級富液槽
|
Φ4500×5000×8
|
1
|
17
|
化堿槽
|
Φ1500×2000×8
|
1
|
18
|
一級脫硫泵
|
12Sh—9A
|
2
|
19
|
二級脫硫泵
|
8Sh—13
|
2
|
20
|
三級脫硫泵
|
10Sh—9
|
2
|
21
|
一級再生泵
|
12Sh—6B
|
2
|
22
|
二級再生泵
|
8Sh—9
|
2
|
23
|
三級再生泵
|
10Sh—6
|
2
|
24
|
化堿泵
|
IS50—32--125
|
2
|
25
|
羅茨鼓風(fēng)機(jī)
|
RRG—500
|
2
|
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