课程设计
2.工业脱硫的方法及特点
一般分为烟气脱硫和橡胶专业的脱硫。烟气脱硫——除去烟气中的硫及化合物的过程，主要指烟气中的SO、SO2。以达到环境要求。 橡胶专业的脱硫——devulcanizing 指采用不同加热方式并应用相应设备使废胶粉在再生剂参与下与硫键断裂获得具有类似生胶性能的化学物理降解过程。它是制造再生胶过程的一道主要工序。分为：水油法、油法。
主要相关脱硫技术：湿法脱硫、干法脱硫、生物脱硫等。 3.湿法脱硫工段概述
利用化学吸收法将干气组分中的H2S、CO2吸收，然后吸收剂MDEA溶液通过换热器进行加热通入再生塔解吸再生将H2S、CO2分离，气相组分从塔顶出去经过干压机二级压缩输送到等温加氢炉.
设计依据
1.1分离工程课程设计任务书——《1200万m3/a天然气脱硫装置的工艺设计》 1.2设计条件
表1—1干气的进气组成及其摩尔含量
组分 H2 CH4 C3H6 N2 CO2 H2O H2S 含49.50% 量 30.50% 10.50% 6.50% 0.80% 0.70% 1.50%
湿法脱硫：
吸收????[CH4?N?(CH2CH2OH)2]2S+36.81kJ/mol2CH3?N?(CH2CH3OH）+HS???22?再生
2CH3?N?(CHO2H+CO2?2C3H）吸收????[HO????2再生C?N4H?(2CH2CH)2]O2H+C6.O9435/kJmol
1.3设计要求：吸收后的干气中的硫化氢含量为1ppm(可近似等于0），二氧化碳含量为0.
工艺设计计算
2.1吸收塔的物料衡算 2.1.1气体流量计算
干气和吸收剂的进口温度为25℃，干气的进口压 力为0.2MPa，则： 干气的摩尔流量为
pV0.2?106?（12000000/8000）n总??RT8.3145?(273.15?25)?1000 ?121.02kmol/h除去H2S与CO2，剩下的气体组分视为惰性气体，则： H2S的含量为：n1?121.02?0.015?1.8153kmol/h m1?1.8153?34?61.72kg/h
CO2的含量为：n2?121.02?0.008?0.9682kmol/h m2?0.9682?44?42.6kg/h 2.1.2气相物性数据计算
1
干气的摩尔质量：
M=0.4950?2?0.3050?16?0.1050?42?0.0650?28?0.007?18?0.008?44?0.0150?34?13.088Kg/h 则:m干气?121.02?13.088?1583.91kg/h 干气的平均密度为
?干气?pM/RT?0.2?106?13.088/(8.314?103?298.15)?1.056kg/m3 惰性气体的摩尔质量：
M=(0.4950?2?0.3050?16?0.1050?42?0.065?28?0.007?18)/(1?0.008?0.015)?12.5138Kg/h
m惰气?121.02?13.088-61.72-42.6?1478.59kg/h
则惰性气体的平均密度为
?惰气?pM惰气/RT?0.2?106?12.5138/(8.314?103?298.15)?1.0096kg/m3
2.1.3液相物性数据计算
查《甲基二乙醇胺的物化常数》为1.0223g/cm3。
2.1.4吸收剂MEDA溶液用量的计算
由于MDEA对H2S有很高的选择性,能耗低、投资省、不易降解、腐蚀性小,故广泛应用于化工厂、化肥厂、石油化工厂、炼油厂、天然气净化厂与油田气及煤气的脱硫、克劳斯硫磺回收原料气的提浓、斯科特(SCOT)法硫回收尾气的处理,及低热值气体的脱硫等过程,该过程是一个复杂的物理和化学吸收过程，主要为化学吸收。其主要反应式如下：
吸收????[CH4?N?(CH2CH2OH)2]2S+36.81kJ/mol 2CH3?N?(CH2CH3OH）?2+H2S???再生[1]
可得，25%MDEA的纯度为95%，密度
得出理论上全部吸收H2S需要的MDEA的量：
n1?2?1.8153?3.6306kmol/h
吸收????[CH4?N?(CH2CH2OH)2]2CO3+56.94kJ/mol2CH3?N?(CH2CH3OH）+CO?HO?222???再生得出理论上全部吸收CO2需要的MDEA的量：
n2?2?0.9682?1.9364kmol/h
则理论上消耗的MDEA的总量：
2
n理论?n1?n2?3.6306?1.9364?5.567kmol/h
由于在实际吸收和解吸过程中存在吸收剂的损耗，则实际用量取理论用量的3倍,MDEA的摩尔质量为119.17，则：
n实际?3n理论?3?5.567?16.701kmol/h
m实际?16.701?119.17?1990.2582kg/h
以MDEA溶液为吸收剂，溶液的浓度一般控制在质量分数为15%-40%
之间，过高过低都不利于H2S和CO2 很好的吸收，本次设计取浓度为25%，同时考虑到MDEA的纯度为95%，则吸收剂的总的用量：
m总?m实际1990.2582??8380.03kg/h
25%?95%%?95%
表2—1吸收塔物料衡算表 进料 组分 H2S CO2 惰性气体 液体 总计 kg/h 61.72 Kmol/h 1.8153 组分 0 出料 Kg/h 0 Kmol/h 0 42.6 0.9682 0 0 0 1478.59 118.16 8380.03 9962.94 惰性气体 液体 总计 1478.59 8484.35 9962.94 118.16 2.2吸收塔的热量衡算 2.2.1设计条件 查《化工热力学》
[3]
附表2有，气体的定压比热容计算式：J/(mol?K)
Cp/R?A?BT?CT?DT?2；J/(mol?K)T的单位为K，T为（273+25=298K） 表2—2 气体的定压比热容计算相关数据
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物质 参数 适用温度（K） 298-3000 298-1500 298-1500 298-2000 298-2000 298-2000 298-2000 A 103B 106C 10?5D Cp J/(mol?K) H2 CH4 C3H6 N2 CO2 H2O H2S 3.249 1.702 1.637 3.280 5.457 3.470 3.931 0.422 9.081 0 -2.164 0.083 -1.299 -1.299 0.040 -1.157 0.121 -0.232 28.1105 37.7821 72.6976 28.8130 48.0308 32.6233 36.5600 22.706 -6.915 0.593 1.045 1.450 1.490 0 0 0 0 Cp?28.1105?0.4950?37.7821?0.3050?72.6976?0.1050?
28.8130?0.0650?32.6233?0.0070?35.17J/(mol?K)由于吸收塔是化学吸收反应过程，化学反应放出的热量被气相组分吸收，但由于吸收液吸收H2S、CO2产生的热量比较小，故本塔可以按恒温恒压进行热量衡算。吸收塔塔底气相进口温度为25℃，塔顶吸收液进口温度为25℃，在吸收塔中MDEA与H2S、CO2反应放出的热量由惰性气体带走带走，吸收液塔底出口温度为25℃。
吸收塔的物料组成见表2.2。 2.2.2热量衡算
2.2.2.1放热量计算
吸收2CH3?N?(CH2CH3OH）??[CH4?N?(CH2CH2OH)2]2S+36.81kJ/mol2+H2S??吸收2CH3?N?(CH2CH3OH）??[CH4?N?(CH2CH2OH)2]2CO3+56.94kJ/mol2+CO2?H2O??此次吸收为化学吸收，故计算出放出的总热量 Q放=Q放1+Q放2
Q放1?36.81?1.8153?103?6.682?104kJ/hQ放2?56.94?0.9682?103?5.513?104kJ/h
Q放?Q放1?Q放2?6.682?104?5.513?104?1.2195?105kJ/h
2.2.2.2吸热量计算 热量损失按3%计算，
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