脱硫再生一体塔工艺的选择和主要设备的计算

范秀琳

【摘要】为满足日趋严格的环保要求，需对我公司现有脱硫系统进行改造。由于改造现场位置有限，公司決定在现有脱硫系统后串联一套脱硫再生一体的湿法脱硫装置。改造实施后，脱硫效果达到预期效果。

【关键词】湿法脱硫 一体塔 硫化氢 环保

一、现状

我公司焦炉煤气净化系统有三套，一系统荒煤气量50000Nm3/h，采用A-S脱硫工艺，出口净煤气H2S≦500mg/Nm3；二系统荒煤气量62400Nm3/h，采用改良ADA脱硫工艺，出口净煤气H2S≦300mg/Nm3；三系统荒煤气量62400Nm3/h，采用新型真空碳酸钾脱硫工艺，出口净煤气H2S含量≦300mg/Nm3。

随着GB16171-2012《炼焦化学工业污染物排放标准》的出台，要求现有企业自2015年1月1日起焦炉烟囱、粗苯管式炉、氨分解炉等燃烧用焦炉煤气的设施排放SO2的浓度限值为50mg/Nm3，而三个系统的脱硫指标均大于此要求，因此对三个脱硫系统进行改造迫在眉睫。

二、方案选择

目前我公司三个脱硫装置均在运行，所以只能在原有基础上进行改造。公司决定新建二次脱硫装置，与原装置串联运行，使净煤气硫化氢含量指标达GB16171-2012要求。

经现场测量，三个系统脱硫装置周边场地均十分紧张，一系统可利用的空间仅为52m×17m；而二、三系统情况更糟，二系统只有将原有的消防通道改道，并将原有护坡加固，才能腾出改造空地；三系统不得不占用原有的绿化地带和马路；空余场地如此苛刻，因此选用占地面积小的脱硫装置势在必行。

脱硫再生一体塔具有占地面积小的优势：1、脱硫塔和再生塔合为一体，减少了传统工艺中再生槽的占地面积，最大限度节省了占地。2、将脱硫塔底部作为传统工艺中的反应槽，也可减少原工艺中反应槽的占地面积。3、此工艺再生后的脱硫液从上部自流到下部脱硫段，节省了从再生到脱硫的输送泵系统，流程短，运行费用低，工程投资也低。可解决我公司场地不足的问题。基于以上优点我公司着手对一系统脱硫进行了改造。

三、主要设备的计算

（一）一系统设计参数及要求：以下塔均指脱硫再生一体塔

进塔煤气量50000m3/h；塔前煤气含H2S1000mg/Nm3；煤气进口压力58.8毫米汞柱；进塔煤气温度35℃；塔前煤气含HCN600mg/Nm3；要求：塔后煤气含H2S≤20mg/Nm3 HCN≤60mg/Nm3。

（二）物料平衡计算

H2S吸收量50000×（1000-20）=49 Kg/h；转化为Na2S2O3的H2S量（转化率4%）49×4%=1.96 Kg/h； HCN吸收量50000×（600-60）=27Kg/h；NaCNS生成量27×81/27=81 Kg/h；转化为NaCNS的H2S量81×34/81=34 Kg/h；生成硫磺的H2S量49-1.96-34=13.04 Kg/h；硫磺产量13.04×32/34=12.27公斤/时。

（三）脱硫塔塔径和塔高的计算

进塔煤气体积50000×[（273+35）/273]×[760/（760+58.8-

42.2）]= 55204m3/h 式中42.2为煤气在35℃时饱和水压力；塔径：空塔速度0.6米/秒塔径为[55204/（3600×0.785×0.6）]1/2=5.71米圆整后取6米；传质面积。脱硫塔阻力为1KPa则脱硫塔进口推动力（800/10333+1）×1×22.4/34×0.001=0.00071大气压脱硫塔出口推动力（700/10333+1）×0.02×22.4/34×0.001=0.000014 大气压平均推动力（0.00071-0.000014）/ln（0.00071/0.000014）=0.000177大气压 传质系数为10公斤/米2·时·大气压，则传质面积为49/（10×0.000177）=27684m2；填料高度及塔高。取填料表面积80m2/m3，则填料体积为27684/80=346m3填料高度为346/28.26=12.25米，圆整为14米，分4层，每层3.5米。煤气进口管段需8m，填料高度14米，层间隔9.6米，塔顶煤气出口段6.4m，脱硫塔高度38m；溶液循环量计算：喷淋密度30 m3/m2h，溶液循环量为：30×0.785×62=847m3/h，圆整为1000m3/h。按照液气比1000×1000/55204=18.11l/m3>16l/m3所以溶液循环量为1000m3/h满足要求。

（四）再生塔塔径和塔高计算

再生塔塔径。再生空气用量为溶液量的 3.5倍，空气用量为3500m3/h ，鼓风强度100米3/米2·时，塔径D=（3500/0.785×100）1/2=6.68 米，再生塔扩大部分的塔径一般为D的1.3倍，则再生塔塔径取9m；再生塔高度。脱硫喷射器高度为6m，出口距槽底距离为1m，则再生塔高度为7m

（五）脱硫溶液泵的选用

溶液循环量1000m3/h，一体塔塔高为45米，喷射器工作压力0.5MPa，故脱硫液循环泵选用两台离心泵（一台备用）流量1000 m3/h ，扬程90米，电机功率500KW。

四、小结

本着总体设计，分步实施的原则，2014年5月一系统脱硫改造项目开工，2015年1月投入运行。现运行一年来，设备运行稳定，操作简单。塔后H2S含量达GB16171-2012要求，解决了公司长期以来的环保问题。鉴于一系统改造成功，二、三系统也陆续进行了改造，并投入使用。

参考文献：

[1]罗鹏飞，张泉.天然气脱硫技术研究[J].化学工程与装备，2014.