硫化氢湿法制酸说课讲解
炼厂酸性气制硫酸原理及工艺综述
低于 4 0℃ , 当然 经过 这种 除水过 程后 的炉 气也 是被 该 温度 下水 蒸气 饱 和 的 , 只要 炉气 中保 持 较 高 的 但
二 氧化硫 浓 度 , 不 致 对 生产 高浓 度 工 业硫 酸 的水 就
平衡 产生 影 响 。除水 后 的制 酸 工艺过 程 与通常 的硫 铁 矿制 酸一样 , 即炉 气 还需 要 经 过 干 燥 并调 节其 中
油, 而进 口的原 油大 部分 为 中东高含 硫 原油 , 加工 高
含硫原油必然会产生大量含 H s的酸性气体。另
外 , 国天 然气 产量 逐年增 加 , 我 天然气 脱硫 所产 生 的 含 H s酸性 气 数 量 也 大 大 增 加 。 目前 我 国 回 收 的 : 硫 化 氢酸性 气 主要用 于生 产硫磺 。对 于 高浓度 的硫
既可节 省投 资 和生 产成 本 , 又可有 效地 利用硫 资 源 , 使 产 品具有 更 强 的市场 竞争力 。
酸性气 中的硫化 氢 和烃类 物 质在焚 烧 的过程 中
会产生大量 的水蒸气 , 助燃空气也会带人大量水分 。
对 于硫 酸 的生 成来 说 , 这些 水 分 显 然 过 量 太多 。如 何 处理 酸性 气燃 烧 产 生 的 炉气 中 的大 量 水分 , 所 与 采 用 的制酸 工艺 密切 相关 。以硫化 氢酸 性气 为原料 生 产硫 酸 的工艺 , 照 二 氧 化硫 催 化 转 化 的工 艺条 按 件 , 以分 为干法 制 酸和湿 法制 酸两 种制 酸工 艺 。 可 所 谓 的 干法 制 酸 , 是将 酸 性 气 焚烧 后 炉 气 中 就
前 将炉 气 中 的水 分 除去 。洗 涤除水 工艺 借鉴 了硫铁 矿 制酸 中的炉气 净 化工艺 , 即将 炉气 通 过绝热 增湿 、 冷 却 , 而 除去 炉气 中的大量水 分 , 从 然后再 除去 该过
湿法制酸工艺尾气SO2超标技术改造方案研究
总第181期2019年第3期山西化工SHANXI CHEMICAL INDUSTRYTotal181No.3,2019奏题讨谑DOI:10.16525/l4-1109/tq.2019.03.25湿法制酸工艺尾气so2超标技术改造方案研究李杰(阳煤集团太原化工新材料有限公司,山西太原030400)摘要:硫化氢产生于天然气净化、石油化工、苯加氢、煤制气等生产过程中,是大气主要污染物之一,不仅危害人体健康,还能严重腐蚀设备等。
近年来对含有硫化氢的酸性气体进行治理并加以回收利用,既能资源利用,又能减少大气污染。
我公司采用湿法制酸工艺吸收H?S酸性气体,但是随着环保标准的提高,排空尾气污染物排放浓度超出国家最低排放要求,必须进行技术改造。
采取新增一套脱硫塔和一台双氧水贮槽及吸收配套系统,尾气经脱硫塔处理后,满足国家环保达标排放要求。
对创建绿色环保化工及节能减排具有积极的意义。
关键词:湿法制酸,尾气吸收,H?S酸性气体中图分类号:X784文献标识码:A文章编号:1004-7050(2019)03-0076-03引言目前,传统煤化工企业向新型煤化工企业转型,苯加氢、航天炉加压煤制气工艺迅速发展,H?S酸性气体的产生量大大增加,因此,对H?S酸性气体进行治理并加以回收利用,既能综合资源利用,又能减少大气污染。
我公司采用湿法制酸工艺吸收H?S 酸性气体,但是,随着环保形势越来越严峻,装置排空尾气so2污染物排放浓度超出国家最低排放要求,为此,我公司对其进行技术改造,新增加一台脱硫塔和一台双氧水贮槽及吸收配套系统,尾气经脱硫塔吸收处理后,目前能满足国家环保达标排放要求。
1湿法制酸工艺酸性H2S气体经回收后,送入燃烧炉燃烧,硫化氢燃烧后生成二氧化硫。
该气体经过反应器催化剂床层后,二氧化硫被氧化成三氧化硫。
含三氧化硫的工艺气再进入冷凝器,硫酸(98%)直接从工艺气中冷凝下来作为产品酸。
工艺气经过两次反应、两次冷凝后尾气排空。
酸性气硫回收湿法制硫酸工艺探究分析
酸性气硫回收湿法制硫酸工艺探究分析摘要:因为硫回收率高,运行成本低,操作简单,对环境没有污染,酸性气硫回收湿法制硫酸工艺在各个行业中得到了广泛的应用,用生产中产生的含硫的酸性气体直接制酸,从而得到商品级的浓硫酸。
本文通过对酸性气硫回收湿法制硫酸工艺的特点、原理以及流程进行一个系统地探究分析,使酸性气硫回收湿法制硫酸工艺在各个行业得到更加广泛的应用。
关键字:酸性气体;硫回收;制酸工艺;特点;原理;流程在一些行业生产中往往会产生酸性气体,这些气体直接排放会对环境造成很大的污染,而通过这些气体进行处理这会生产出硫酸,在对这些气体处理中往往会采取一定的工艺制硫酸,其中就包括硫磺回收和直接制酸两种方法,而直接制酸又分为干接触法和湿接触法。
因为湿法制酸工作流程简单有更好的可应用性。
湿法制硫工艺就是以硫化氢作为原料,燃烧后生成二氧化硫,然后再水蒸气存在下转化为三氧化硫,最后凝结为硫酸。
一、酸性气硫回收湿法制硫酸工艺的特点1、湿法制硫工艺的适用范围广泛。
湿法制硫不受原料的成分和进料的数量对装置产生影响,不光能回收酸性气体中的硫化氢,还能回收气体中的二氧化硫、二硫化碳等硫化物中的硫,而且这种工艺不受酸性气体中的碳化物、氰化物等成分的影响,且装置在30%至100%负荷下仍能继续的运行。
因此湿法制硫工艺能适用于各种酸性气体的硫回收,其适用范围较广。
2、湿法制硫工艺的硫回收率较高。
通过合理的温度和专用的催化剂作用下,酸性气体的硫回收率可达99.9%以上,生产中直接将三氧化硫和水蒸气直接进行冷凝而产生硫酸。
因此湿法制硫工艺的硫回收率比较高,能够对酸性气体中的硫进行良好的回收,实现气体的脱硫净化。
3、不会造成对环境的污染。
因为湿法制硫工艺只需要消耗一定的催化剂,不需要其他任何的添加剂和化工药品,而且不产生废水和废话,不会造成对环境的污染,而且整套工艺的占地少,也不会造成环境的破坏。
4、湿法制硫工艺操作简单。
因为整套工艺的装置都是采用的DCS自动化控制,不需要过多的人力资源的投入,只需要一个操作工和巡检工对整个工艺进行操作和控制,也可以和其他的装置进行联合运行,其操作比较简单。
国内硫化氢湿法制酸技术的工业应用
国内硫化氢湿法制酸技术的工业应用张媛;黄锐【摘要】介绍了国内硫化氢湿法制酸的原理、工艺流程以及技术特点.晋煤安徽昊源集团有限公司硫化氢湿法制酸装置采用上海科洋科技股份有限公司的ECOSA湿法制硫酸工艺,处理合成气净化装置(低温甲醇洗工艺)的含H2S酸性废气,生产w(H2SO4)95%~98%浓硫酸,硫回收率达99.6%以上.%This paper focuse on the process and technology of domestic wet sulphuric acid process.The ECOSA wet sulphuric acid process,which was provided by Keyou Process Co.,Ltd. and adopted by Jinmei Anhui Haoyuan Chemical Group Co.,Ltd. was used to treat the waste gase,which was produced by synthesis gas purification unit(low temperature methanol washing).This process produced sulphuric acid consititue 95%-98% w(H2SO4),while the sulphur recovery rate was beyond 99.6%.【期刊名称】《硫酸工业》【年(卷),期】2018(000)002【总页数】3页(P10-12)【关键词】硫化氢;湿法;硫酸生产;工艺流程;技术特点;应用【作者】张媛;黄锐【作者单位】科洋环境工程(上海)有限公司,上海200030;科洋环境工程(上海)有限公司,上海200030【正文语种】中文【中图分类】TQ111.16硫化氢酸性气产生于天然气净化、石油炼制,以及制煤气、制革、制药、造纸、合成化学纤维等生产过程。
(2024年)硫化氢知识培训课件讲解
物理性质与化学性质
可燃,燃烧时产生蓝色火焰。
化学性质
不稳定,加热易分解。
2024/3/26
6
物理性质与化学性质
具有还原性,可被氧化剂氧化。 与碱反应生成硫化物和氢气。
2024/3/26
7
硫化氢在自然界中存在形式
在自然界中,硫化氢主要存在 于天然气、石油、煤等矿物质 中。
2024/3/26
在一些工业过程中,如石油炼 制、煤气化等,也会产生硫化 氢。
测仪。
2024/3/26
19
国家相关法规和标准要求
01
《工作场所有害因素职业接触限值》
规定了工作场所中硫化氢的职业接触限值,即时间加权平均容许浓度和
短时间接触容许浓度。
02
《硫化氢防护安全管理规定》
要求涉及硫化氢作业的企事业单位应建立健全硫化氢防护安全管理制度
,配备必要的检测设备和防护用品,并对作业人员进行专业培训。
。
2024/3/26
28
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
2024/3/26
29
2024/3/26
通过案例分析、模拟演练等方式,提高员工应对硫化氢泄漏等突发事件 的应急处置能力。
27
提高应急处置能力
制定硫化氢泄漏应急预案,明确应急处 置流程、人员职责和所需资源。
定期组织员工进行硫化氢泄漏应急演练 ,提高员工的应急处置能力和协作水平
。
配备必要的应急救援设备和器材,如防 毒面具、空气呼吸器等,确保员工在紧 急情况下能够迅速采取有效的防护措施
膜分离技术
02
利用膜的选择透过性将硫化氢与其他气体分离,具有高效、节
能等优点。
硫化氢制备硫酸的方法
硫化氢制备硫酸的方法传统"催化剂-硝酸法"是一种传统的硫化氢制备硫酸的方法,其主要步骤如下:1.将硫粉与过量稀硝酸放入反应罐内,反应罐内加入异硫氰酸钠作催化剂。
2.通过控制反应罐内的温度,将硫粉与稀硝酸进行反应,生成硫化氢和硝酸锶。
3.反应结束后,将反应罐内的产物进行过滤,得到硫化氢和硝酸锶的混合液。
4.这个混合液在稀硫酸中将硝酸锶与硫酸锶分离,得到硫酸。
5.这样就得到了硫酸,可以进行后续的使用或者销售。
"催化剂-重氮硫酸法"是一种新型的硫化氢制备硫酸方法,其主要步骤如下:1.将硫粉与硫代硝基酮反应生成硫酸,然后与硝基酮反应生成硝酸。
2.反应结束后,将产物与重氮硫酸进行反应,生成硫酸和重氮化合物。
3.将重氮化合物与还原剂反应,生成相应的硝酸盐和二氧化氮。
4.将硝酸盐与硫酸进行反应,生成硫酸和相应的硝酸。
5.最后,将生成的硝酸与还原剂反应,得到硫酸。
"非催化剂-湿法"是一种简单的硫化氢制备硫酸方法,其主要步骤如下:1.将硫与水进行反应,生成二氧化硫和硫化氢。
2.反应结束后,将生成的硫化氢在大气压下与氧气进行反应,生成二氧化硫。
3.将二氧化硫溶解在水中,生成亚硫酸。
4.将亚硫酸与氧气反应,生成硫酸。
总结:硫化氢制备硫酸的方法包括传统催化剂法、催化剂-重氮硫酸法和非催化剂-湿法。
传统催化剂法中,首先硫与稀硝酸反应得到硫化氢和硝酸锶混合物,再用硫酸锶与稀硫酸分离,得到硫酸。
催化剂-重氮硫酸法通过多步反应,先得到硝酸,再通过反应生成硫酸。
而非催化剂-湿法是一种简单的方法,通过硫与水反应生成硫化氢,再与氧气反应生成二氧化硫,最后通过反应生成硫酸。
不同的方法在实际应用中具有不同的优缺点,可以根据具体的需求和条件选择适合的方法进行硫化氢制备硫酸。
湿法制酸技术
产品硫酸
设备
• 燃烧炉/焚烧器
– 把以下成分燃烧成SO2 : • 酸气 (H2S, COS 以及 CS2) • 废酸
– 热的燃烧空气可用来使蒸汽产量最大化
SO2工艺气
SO2 反应器介绍
催化剂层
400- 420ºC 400 - 420ºC 400 - 420ºC
265 - 290ºC
工艺气 H2SO4 (gas)
Hot Air Outlet Product Acid Outlet
WSA冷凝器安装
WSA 酸冷却系统
设备
• E 122 酸冷却器
– 板式换热器用于酸冷却
WSA业绩
案例 ”上海焦化厂”
1112 3 5
39
1 3
1 2
14 18
8
1
1723 5 15
7
3
3
7 42
1 15
2
5 46
4
5 9
6 16 12 8 9
床间冷却器
设备
• SO2 反应器
– 2SO2 + O2 -> 2SO3
设备 - SO2 反应器内件
WSA 冷凝器细节
干净气出口 冷却空气入口
70%
98%
硫酸浓度 (%) 酸气入口
热空气出口
硫酸 (至酸冷却系统)
WSA冷凝器
Clean Gas Outlet
Cooling Air Inlet
Acid Gas Inlet
WSA装置供货范围划分
hrs/year
OPEX for “上海焦化厂” 装置
工程设计 生产过程中,不需要工艺水及化学品。
其中处理低温甲醇洗的酸气有11个.
硫磺制酸原理及工艺过程课件
2.钒触媒的催化作用
• (1)触媒表面的活性中心吸附氧分子,二 氧化硫分子。使氧分子中的原子键断裂而 产生活泼的氧﹛O﹜;
• (2)被吸附的二氧化硫分子和氧原子之间 进行电子的重新排列化合成为三氧化硫分 子;
• (3)三氧化硫分子从触媒表面上脱附下来, 进入气相。
硫磺制酸工艺过程
工艺上一般采用快速熔硫、液硫机械过滤、机 械雾化焚硫技术,较多地采用“ 3 + 2 ”两转两 吸工艺,并采用中压锅炉和省煤器回收焚硫和转 化工序的废热,产生中压过热蒸汽。将澄清的溶 融硫送入焚硫炉与空气雾化后于炉内焚化,产生 高温二氧化硫炉气,经余热锅炉使炉气温度降至 650~680℃,进入转化器,本设计采用一次转化 通过一、二、三段触媒,二次转化通过四、五次 触媒。换热方式一次转化采用外部换热,二次转 化的四、五段间采用空气冷激。
硫磺-->熔硫槽-->焚硫炉--> S02气体-->触媒炉-> S03气体--> 吸收塔-->H2S04
SUCCESS
THANK YOU
2019/9/11
能量的利用
为尽量利用液体硫磺焚烧产生的高温位热 能和二氧化硫转化产生的中温位热能,在 焚硫炉后设置中压火管废热锅炉,在转化 工序一段触煤层后设置高温过热器,二段 设置换热器,三段设置换热器和省煤器, 四段设置低温过热器和省煤器。系统产生 中压过热蒸汽并入蒸汽管网,可送至发电 装置;大型装置空气风机多用蒸汽透平驱 动。
一 熔硫工序(S+O2=SO2)
熔硫工序一般采用快速熔硫和液硫机械过滤工艺, 其中关键设备一是快速熔硫槽,二是液硫过滤器。
固体硫磺经熔融,滤去固体杂质后,存于熔硫槽 ,维持熔硫温度在 130~145℃之间,熔硫贮槽的空间温度 在115℃以上。由泵将熔硫打入硫磺雾化喷嘴,与经过干 燥的空气混合而入炉燃烧。燃烧的空气是由鼓风机送入硫 酸干燥塔,使水分含量降低到0.1g/m3以下,再经过除沫 后送至焚硫炉和转化器。近年来为了节能,新设计的焚硫 系统把鼓风机改设在干燥塔之后,使每吨酸能耗可降低 10%左右。
硫化氢的制取实验
硫化氢的制取实验
硫化亚铁稀酸逢,启普器中气体生。
橱中操作上排气,氧化性酸概不用。
解释:
1、硫化亚铁稀酸逢,启普器中气体生:"稀酸"在此指稀盐酸或稀硫酸。
这句的意思是说,在实验室中常用硫化亚铁(FeS)跟稀盐酸(HCI)或稀硫酸(H2SO4),在启普发生器中发生反应来制取硫化氢(H2S)[联想:"关闭活塞查密性"]。
2、橱中操作上排气:"橱中操作"的意思是说,该实验的操作过程必须在通风橱中进行[联想:因为H2S有剧毒,空气中如果含有微量的H2S,就会使人感到头痛、头晕恶心,吸入较多的H2S,会使人昏迷、甚至死亡。
]。
3、氧化性酸概不用:"氧化性酸"在此指浓硫酸(H2SO4)和硝酸(HNO3)。
这句的意思是说一概不用氧化性酸根硫化亚铁反应来制取硫化氢,因为硫化亚铁是强还原剂,易被氧化性酸氧化(H2S+ H2SO4浓=S↓+SO2↑+2H2O,H2S+ 8HNO3浓= H2SO4+8NO2+4H2O,3H2S+2HNO3=3S↓+ 2NO↑+4H2O)。
硫化氢制酸概要1
石油及天然气在生产过程中产生大量的含硫化氢酸性气,其它化工装置在生产过程中由于原料的不同也会产生大量的含硫化氢酸性气。
这些酸性气有时拭H2S)高达45%以上并含有脂类有机物及惰性气体,气味难闻、利用价值非常低,许多生产厂家只好经火炬燃烧后排放,造成环境的严重污染。
随着工业技术的发展,对环境保护的要求更高,回收硫资源,将H2S气体进行焚烧、净化、转化和干燥吸收处理以生产硫酸,既解决了硫酸生产原料的短缺,避免了H2S气体对大气环境的污染,又确保了主生产装置的安全、稳定、长周期、满负荷运行(尾气得不到妥善处理,主流程运行也要受影响)。
以下是中石化南京设计院设计的一套硫化氢制酸装置概况。
2、硫化氮制酸主要技术特点a.焚烧炉头设置了硫化氢燃烧装置,并且将焚烧炉出口温度与空气风机连锁。
b.根据炉气的特点采用火管锅炉回收炉气的高温位热能。
c.采用绝热酸洗净化流程,有利于环境保护和节约水资源。
d.采用“3十1”两次转化,使转化率达99. 75%以上,提高硫的利用率,降低SO2的排放量,使尾气排放达国家标准,对环境的污染降低到最低点。
e.采用高效气体换热器,使两次转化产生的热量能维持自身的热平衡。
f.干吸工段采用两次吸收,使吸收率达99. 99%a。
g.工艺参数采用DCS集中控制。
3、主要生产原料a.酸性气组份如下:H2S、NH3、CO2、有机物N2等。
b.来自空气鼓风机的空气气体参数如下:(干基)φ(O2)21%、φ(N2)79%;温度25℃;压力5 kPa。
5生产方法及工艺流程5.1生产方法硫化氢制酸的工艺原理是:H2S气体与空气混合燃烧(在富氧状态下),产生含SO2炉气。
SO2和O2在催化剂的作用下进行氧化反应,生成SO3 ,SO3在吸收塔中由w(H2SO4)98%的浓硫酸吸收而生成硫酸。
炉气中未转化的SO2经二次转化,生成SO3,使转化率达99. 75%以上,经98%的浓硫酸二次吸收生成硫酸,S03吸收率达99. 99%。
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硫化氢湿法制酸硫化氢湿法制酸一.背景硫化氢是世界上重要的硫资源之一,在石油炼制、天然气生产企业中,硫的化合物在化学加工、转化和提炼过程中,以及处理含硫原料的有关企业,都能产生含硫化氢的酸性气体。
硫化氢气体有毒,且易燃易爆,不能直接排放,国家排放标准最高允许排放浓度为10 m g/m3。
因此,对硫化氢气体进行回收,既是环境保护的要求,也是资源利用的需要。
如何回收和处理含有硫化氢的酸性气,是目前亟待解决的一个重要课题。
在我国,从含硫化氢的酸性气中回收利用硫的方法主要有硫回收和酸回收两种情况一般而言,硫回收用得比较多,其工艺种类繁多,但基本是在克劳斯技术基础上发展起来的,主要有加拿大D elta公司的M C R C 法、德国鲁奇公司的S ul f reen 法、荷兰C o m pri m o公司的S uper C laus法、德国林德公司的C linsulf 法等。
对于φ( H2 S) 高于15% 的气体,通常用克劳斯法回收生产硫磺;对于低浓度硫化氢气体,往往用湿式氧化法回收生产硫磺。
克劳斯法含硫尾气需要进一步处理,而湿式氧化法回收硫磺质量较差,影响销路。
与克劳斯硫磺回收工艺相比,酸性气直接制硫酸工艺流程简单、经济效益好,是一个可供选择的较好的硫回收工艺。
用硫化氢制造硫酸是1931 年由前苏联й. E. 阿杜罗夫和д. B. 格尔涅提出来的,德国鲁奇公司首先将其付诸实施。
近年来,随着工艺技术的不断发展,拓宽了对原料气的适应范围,提高了产品浓度并回收利用了工艺反应的废热,硫化氢制酸的方法得到了更为广泛的应用。
硫的回收直接制取硫酸省去克劳斯装置,根据二氧化硫催化氧化的工艺条件,用硫化氢生产硫酸有两条工艺路线: 干接触法与湿接触法。
干接触法是将H2S气体燃烧成S O2后,采用与传统的硫铁矿制酸工艺相似的方法冷却净化、干燥、催化氧化和吸收。
湿接触法则由于H2 S 在分离过程中已经进行过洗涤,不需要进行冷却净化、干燥,在水蒸气存在的条件下将S O2催化氧化成S O3,并直接凝结成酸。
湿法技术比较简单,流程短,设备少,可回收废热,特别适合处理H2 S 浓度低的气体。
选择硫回收工艺主要应考虑经济性、技术性,并能达到国家现行的环保指标。
随着环保要求日益严格,煤化工、炼油、冶金等行业含硫化氢酸性气净化中的硫回收工艺都存在尾气处理的问题。
如果不采用尾气处理装置,硫的回收率只有94%左右,大量S O2排入大气中,造成严重的环境污染。
如果采用尾气处理装置,则装置工艺流程复杂,操作难度大,且生产成本高。
目前国内已有70 多套克劳斯硫磺回收装置,有20多套带有尾气处理装置,但只有l7 套能达到国家排放标准。
在通常情况下,建设具有同等处理能力的尾气处理装置投资要大于利用尾气直接制硫酸的装置。
为了避免克劳斯工艺为提高硫转化率而增设复杂的尾气处理工艺、降低生产成本、提高生产过程能量的综合利用,可以认为当前应该把发展的重点放在酸性气直接制酸技术的研究上,而不是对现有硫磺回收工艺做重大优化。
二.流程工艺流程如图所示,含有硫化氢、二硫化碳或有机硫化合物的原料气在焚烧炉内进行焚烧,使硫化合物转化成SO2 。
燃烧所需的工艺空气通过热空气鼓风机提供,所配的空气量按含硫化氢的酸性气体完全燃烧生成 SO2 而定。
焚烧炉分为还原段、氧化段,控制还原段燃烧温度在900 ~ 1 000℃,从而减少燃料型、热力型氮氧化物生成; 氧化段温度为1 100 ~1 200 ℃,保证含硫化氢的酸性气体充分燃烧并转化为SO2 。
当焚烧低浓度气体时,需要提供辅助燃料,以使燃烧室达到足够高的温度,确保燃烧完全。
焚烧炉下游设有锅炉以中压或次高压蒸汽的形式回收焚烧热量,同时将燃烧气冷却到催化剂的工作温度400 ~420 ℃。
制酸装置的工艺流程示意焚烧、冷却后,仅含有二氧化硫和少量三氧化硫的工艺气进入二氧化硫转化器。
转化器分为 3 段,每段都装有托普索 VK 系列催化剂,SO2 在转化器内氧化生成 SO3 ,转化率可达到 99. 7% 。
反应式如下:SO2 + 1 /2O2 SO3 + 100. 2 kJ / mol转化反应为放热反应,并随温度的上升反应速度下降。
为此,必须在两催化床层之间设有冷却器。
在确保下游床进口的工艺气具有最佳操作温度的同时,将每段反应放出的大量反应热回收送入汽包中,副产 6. 0 MPa,250 ℃的饱和蒸汽。
托普索公司开发的 WSA 工艺采用熔盐作热载体,能回收气体中热量副产中压或次高压蒸汽。
随后开发的第 2 代 WSA 工艺在冷凝设备上更有所创新,采用空气冷却的石英玻璃管降膜式冷凝器。
由于熔盐在交换器内固化会导致管道系统和阀门受到损坏,故第 3 代 WSA 工艺利用低压蒸汽取代熔盐作热载体。
在第一、二床层间,工艺气通过床层间的冷却器与中压或次高压蒸汽换热,温度从 560 ~ 580 ℃降至 400 ~ 450 ℃ ; 在第二、三床层间,工艺气被 6. 0 MPa 饱和蒸汽冷却,温度从 460 ~ 480 ℃降至400 ~ 450 ℃ ; 工艺气离开第三段催化剂床层后进入气体冷却器,被 6. 0 MPa 饱和蒸汽进一步冷却,温度从 400 ~ 420 ℃降至 260 ~ 290 ℃ ( 硫酸蒸气露点以上) 。
工艺气冷却器出来的气体经与酸雾控制单元来的含硅晶核气流混合,使酸雾长大,工艺气自下而上在管内流动,被管外的空气冷却,在 WSA 冷凝器中冷凝成酸。
反应式如下:SO3 ( g) + H2 O( g) H2 SO4 ( l) + 151 kJ / mol冷凝器为立式管壳式降膜冷凝器,冷凝管由多组并联的玻璃管组成。
为了增加强度,提高热交换系数,采用石英玻璃管替代原硼酸盐玻璃管。
硫酸在冷凝器管壁上冷凝向下流动,该酸在 260 ℃时,在硫酸冷凝器底部收集,得到w( H2 SO4 ) 约 98%的硫酸。
离开冷凝器的尾气温度约为 100 ℃,可直接进入烟囱,尾气中的酸雾和二氧化硫浓度可达到国家环保排放标准限值的要求。
冷凝器中分离出的温度约为 260 ℃的热成品硫酸与部分从硫酸冷却器来的低温循环酸( 温度约 40 ℃ ) 混合后,温度降至 60 ℃进入硫酸中间槽,再由酸泵送至硫酸冷却器冷却后循环利用,多余的硫酸作为产品送入成品硫酸中间罐。
三.计算。
1)需要加入的空气的量。
尾气含量为组分H2S CO CH4 C2H6 C3H6 C2H4 CO2 N2 H230.91 0.05 1.28 0.68 0.04 2.68 62.84 0.75 0.77体积(NM3/h)PV ,可求的其摩尔流量,已知当地气温17°c,气压为101.57kpa,根据nRT再根据化学反应方程式计算出需要的氧气量,进而由万能方程计算出需要的氧气。
由于空气中氧气的占的比例是21%,所以可得下表。
体积流量摩尔流量需要氧气氧气体积需要空气实际(过量系数2.5)组分 NM3/h mol/h mol/h m3/h(17°c) m3/h(17°c) m3/h(17°c) H2S (98%转化为SO2) 30.2918 1352.287 2028.431 51.139 243.521 608.802 H2S (2%转化为SO3)0.6182 27.598 55.195 1.392 6.626 16.566 CO 0.05 2.232 1.116 0.028 0.134 0.335 CH4 1.28 57.142 220.532 5.560 26.476 66.189 C2H6 0.68 30.357 106.248 2.679 12.755 31.889 C3H6 0.04 1.786 8.036 0.203 0.965 2.412 C2H4 2.68 119.641 358.922 9.049 43.090 107.725 CO2 62.84 2805.305 0.000 0.000 0.000 0.000 N2 0.75 33.482 0.000 0.000 0.000 0.000 H2 0.77 34.37417.187 0.433 2.063 5.158 总和100---2795.66770.482335.631839.076因此求得需要空气为839.076m3/h 。
2).焚烧炉的温度。
由上图计算:∆H1+∆H2+∆H3=0,另外2,112bT bT a C T C n H p p d T T ++==∆⎰对于a,b,c 由下表可查则对于∆H1求其值为见下表。
mol/h a b c T1/.K T2/K △H1H2S (0.98)1352.287 30.03 0.013067 3.11E-06 298 308463494.543H2S (0.02)27.598 30.03 0.013067 3.11E-06 298 3089459.072CO 2.232 28.69 0.000183 4.61E-06 298 308 651.076 CH4 57.142 18.15 0.0602 -4.90E-06 298 308 20537.160 C2H6 30.357 6.53 0.171067 -5.50E-05 298 308 16184.110 C3H6 1.786 6.77 0.2184 -7.80E-05 298 308 1174.683 C2H4 119.641 6.3 0.140717 -5.30E-05 298 308 52726.747 CO2 2805.305 22.61 0.056083 -2.50E-05 298 308 1046595.299 N2 33.482 29.13 -0.0017 5.56E-06 298 308 9751.629 H2 34.374 28.46 0.001167 4.44E-07 298 308 9918.505 H2O 240.174 31.8 0.004467 5.11E-06 298 308 80752.996 H2O(空气484.207 31.8 0.004467 5.11E-06 298 299.58 25698.444 O2(空气)6989.168 26.2 0.011317 -2.50E-06 298 299.58 324192.430N2(空气)26292.583 29.13 -0.0017 5.56E-06 298 299.581209649.914总和3270786.609 ∆H1=3270786.609 J/h。
对于∆H2查资料得出各反应的低热值,用EXECEL求出下表组分低热值KJ/Nm3 V △H2H2S 23370.000 30.910 722366.700得∆H3=9.93E+083)废热锅炉移走的热量烟气经过废热锅炉后温度变为450℃,而H Q ∆=∑,2,12bT bT a C T C n H p p d T T ++==∆⎰,所以其移走的热量为:所以Q=4.32E+08J/h 。