河南城建学院本科毕业设计 1.脱硫工艺评选
再生塔内溶液停留时间 喷射再生槽内溶液停留时间
再生塔吹风强度 喷射再生槽吹风强度 喷射再生槽喷射器喷嘴液速
25——30min 5——10min 80——120m3/（m2*h） 70——120 m3/（m2*h）
15——20m/s
1.3.5 反应机理
反应机理是脱硫的根本，也是整个脱硫过程中的核心部分。以下是栲胶法脱硫的反应机理。
（1）碱性水溶液吸收H2S
Na2CO3+H2S→NaHS+NaHCO3
（2）五价钒络合物离子氧化HS-析出硫磺，五价钒被还原成四价钒
2V5++HS1-→2V4++S+H1+
（3）醌态栲胶氧化四价钒成五价钒，空气中的氧氧化酚态栲胶使其再生，同时生成H2O2。
TQ（醌态）+V4++2H2O→THQ（酚态）+V5++2OH- 2THQ+O2→2TQ+H2O2
（4）H2O2氧化四价钒和HS-
H2O2+V4+→V5++2OH- H2O2+HS-→H2O+S+OH-
（5）当被处理气体中有CO2、HCN、O2时产生如下副反应。
NaCO3+CO2+H2O→2NaHCO3 Na2CO3+2HCN→2NaCN+H2O+CO2 NaCN+S→NaCNS
2NaCNS+5O2→Na2SO4+CO2+SO2+N2 2NaHS+2O2→Na2S2O3+H2O
1.3.6 工艺流程
来自气化炉的气化煤气从脱硫塔底部进入，与塔顶上喷淋下来的栲胶脱硫液
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河南城建学院本科毕业设计 1.脱硫工艺评选
逆流接触，再极短时间内完成吸收硫化氢的反应。脱除硫化氢的气化煤气由塔顶出来，经旋流板，分离器分离掉所夹带的液滴后去压缩工段。
脱硫后的富液由塔底出来去脱硫塔液封槽，液封槽出来进入富液槽，然后又再生泵加压送到喷射器，在喷射器内自吸空气并在喉管及扩散管内进行反应，然后液气一起进入在再生槽，由底部经筛板上翻，进行栲胶溶液的氧化再生和硫泡沫浮选，再生后的贫液流入贫液槽，再生脱硫泵分别送往脱硫塔，循环使用。
喷射再生槽顶浮选出来的硫泡沫自动溢流入中间泡沫槽，再由泡沫泵抽硫泡沫到上泡沫槽，经加温，搅拌，静止分层后，排去上清液，该上清液流入富液槽内，硫泡沫经真空过滤机过滤，滤液流入地下槽，硫膏进入熔硫釜进行熔硫，熔融硫流入铸模，待冷却成型后即成为副产品，硫膏。 拟设计栲胶法脱硫及再生反应过程如下：
（1） 吸收：在吸收塔内原料气与脱硫液逆流接触硫化氢与溶液中碱作用被吸收； （2） 析硫：在反应槽内硫氢根被高价金属离子氧化生成单质硫； （3）再生氧化：在喷射再生槽内空气将酚态物氧化为醌态；
以上过程按顺序连续进行从而完成气体脱硫净化，湿法脱硫和再生工艺流程如下(见图)：
1－分离器；2－脱硫塔；3－水封；4－循环槽；5－溶液泵；6－液位调节器； 7－再生槽；8－硫泡沫槽；9－真空过滤机；10－熔硫釜；11－空气压缩机；
图1.3.6湿法栲胶脱硫工艺流程简图
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河南城建学院本科毕业设计 2.工艺计算
2.工艺计算
2.1 物料衡算
物料衡算基础数据：
表2.1-1煤气组成
组分 含量（％） CO2 9.60 CO 44.80 CH4 5.30
H2 39.87 N2 0.43 H2O
表2.1-2脱硫液组成
组成 含量（g/L）
Na2CO3 5
NaHCO3 25
栲胶 1.0
NaVO3 1.0
气化煤气中H2S，C1=10.0g/m33 净化气中H2S，C2=0.3g/m33 入吸收塔煤气量，G0 = 30000m3/h 入冷却塔煤气温度，t1=45℃
出冷却塔入吸收塔煤气温度，t2=36℃ 入吸收塔煤气压力，0.05MPa(表) 设计目标：
除理后气化煤气中H2S浓度≤0.3%
物料衡算 对于H2、CO、N2、CO2、CH4、Ar、O2而言，进入脱硫塔量与出脱硫塔量相等，这部分物料不参与反应。在本工段，这些物质不再衡算。
2.1.1 H2S脱除，G1，kg/h
G1 =G0(C1-C2) =30000×（10.0-0.3）/ 1000 = 291kg/h
100017
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2.1.2 溶液循环量LT，m3/h
LT =
G1 = 291 / 0.1 = 2910m3/h S式中 S — 溶液硫容量，kg/m3，S = 0.1 Kg (H2S)/m3
2.1.3 生成Na2S2O3消耗H2S的量G2, Kg/h
取Na2S2O3的生成率为脱除量的8﹪，则： G2 = G1×8﹪=291×8﹪ = 23.28Kg/h
2.1.4 Na2S2O3生成量，G3，Kg/h
G3 = G2MNaSO=23..28×158/2×34 = 54.09Kg/h
2232MH2S式中M Na2S2O3 — Na2S2O3分子量
M H2S — H2S分子量
2.1.5 理论硫回收量G4，kg/h
G4 =（G1－G2）MS/ M H2S = （291-23.28）×32/34 =252.0 Kg/h 式中 MS — 硫的分子量
2.1.6 理论硫回收率φ，﹪
φ= G4/ G1 =252/291×100﹪=86.6﹪
2.1.7 生成Na2S2O3消耗纯碱的量G5，Kg/h
G5 = G3M Na2CO3/ M Na2S2O3 =54.09×106 / 158 = 36.29Kg/h 式中 M Na2CO3 — 碳酸钠的分子量；
2.1.8 硫泡沫生成量G6，m3/h
G6 = G4/S1 =252/30 =8.4m3/h
式中 S1 — 硫泡沫中硫含量，此处取S1=30㎏/m3；
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2.1.9 入熔硫釜硫膏量G7
G7 = G3/S2 = 30.4/0.5= 108.2Kg/h
式中 S2 — 硫膏含量，此处取S2=50%；
2.1.9.1回收率η，﹪
η = C1?C2= （10.0-0.3）/ 3.2×100﹪=98.4%
C12.1.9.2. 硫膏的理论产量
W理论=32V C1η=32×30000×10×0.97=9.3×106g/h
式中 W理论—硫化氢的原子量
V — 气化煤气气量，m3 （标）/h
C1—脱硫前焦炉煤气中硫化氢含量，g/m3 （标） η —脱硫效率，﹪
32 —硫的原子量
表2.1-3物料衡算汇总
项目 H2S脱除量 溶液循环量 生成Na2S2O3消耗的H2S
Na2S2O3生成量 理论硫回收量 理论硫回收率 生成Na2S2O3消耗的纯碱量
硫泡沫生成量量 入熔硫釜硫膏
单位 kg/h m3/h kg/h kg/h kg/h % kg/h m3/h kg/h
计算量 291.0 2910 23.28 54.1 252.0 86.6 36.3 8.4 108.2
2.2 能量衡算
2.2.1 脱硫塔热量衡算（按1mol硫化氢计算）
反应：
Na2CO3 + H2S = NaHCO3 + NaHS + 44kJ/mol 2V5+ + HS- = 2V4+ + S + H+ + 91 kJ/mol TQ + HS- = THQ + S + 33 kJ/mol
Q放 =（n1×44 + n2×91 + n3×33）1000
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