合成氨厂液相催化氧化脱硫的研究
煤化工方向氨水中和法氨水液相催化法湿式氧化法脱硫原理及步骤
应用化工生产技术专业
（煤化工方向）
氨水中和法 氨水液相催化法 湿式氧化法脱硫原理及步骤
• 一、氨水中和法： • 吸收：
• 用稀氨水在吸收塔内与原料气中的硫化物发生化学反
应，生成NH4HS，以脱除原料气中的H2S。净化后的 半水煤气从塔顶排出。 • NH3.H2O+H2S＝NH4HS+H2O+Q
• 再生：
• 吸收H2S的溶液用泵送入再生塔，从塔底吹入空气，
使NH4HS分解。分解出来பைடு நூலகம்H2S和空气一道排人大气， 而氨水循环使用。
半水煤气
氨水
空气
放空气
优点：
• 工艺流程简单，原料来自本厂，容易得到。 • 目前国内不少氮肥厂都采用此法。
缺点：
• 脱硫效率低，氨损失较大 • 解吸出的硫化氢直接排人大气，硫元素不能加以回收利用， 直接造成物料损失和环境污染。
总反应式：
H2S（l） + O2（空气） S↓+ H2O
• 二、氨水液相催化法：
• 脱硫液：在氨水中添加少量对苯二酚作为活化剂
• 在再生塔内：
2
OH O OH O O2
2
O OH
2
H2O
NH4HS
H2O
S
NH4+
OH-
O
OH
对苯二酚
总反应式为：NH4HS+0.5O2 =
S+NH4++OH-
二.氨水液相催化法：
优点： （1）则脱硫效率可提高到98％以上 （2）并且可以回收硫磺，纯度达99％左右。 缺点： 半水煤气中CO2含量较高时，采用此法会影响脱硫效果。 增大气液接触面积缩短接触时间，可以选择性吸收硫化氢
对合成氨生产过程中湿式氧化法脱硫的几点认识
对合成氨生产过程中湿式氧化法脱硫的几点认识在合成氨原料气的净化过程中，湿式氧化法脱硫应用最为广泛，同时湿式氧化法脱硫的化学反应最为复杂，由于其化学反应的复杂性，使整个脱硫系统的控制难度加大。
随着原料价格的不断上涨，企业为降低成本，烧高硫煤的比例不断增加，脱硫系统出现的问题越来越多，严重地制约了生产的长周期稳定运行，针对湿式氧化法脱硫谈谈自己的认识。
贵州开磷集团剑江化肥有限责任公司半水煤气脱硫以纯碱为吸收剂，东狮公司生产的888为催化剂，半水煤气流量42000N m3/h，煤气炉原料煤以贵州中硫煤为主，半水煤气中H2S含量6 g/m3，脱硫出口半水煤气中H2S含量50mg/m3以下。
一、工艺流程及主要设备1、一级脱硫塔2、二级脱硫塔3、洗涤塔4、一级再生槽5、二级再生槽6、一级压送罐7、二级压送罐8、硫泡沫槽9、一级副液槽10、一级贫液槽11、二级副液槽12、二级贫液槽13、熔硫釜14、冷却器15、残液沉淀池16、过滤机1、工艺流程半水煤气：从煤气鼓风机来的半水煤气经洗涤塔进入一级脱硫塔底部，以喷淋而下的溶液充分接触后从塔顶出来进入二级脱硫底部，经再次脱硫后的半水煤气从塔顶出来进入洗涤塔，经洗涤冷却后的半水煤气送入合成压缩机。
溶液：贫液槽的溶液经贫液泵打入脱硫塔顶部经分布器填料、液封进入富液槽，经富液泵打入再生槽时溶液进行氧化再生后进入贫液槽，以此循环。
硫泡沫：再生浮选出的硫泡沫进入压力输送罐压送至硫泡沫槽，加温至55℃左右，搅拌后经加压泵打入熔硫釜，残液从熔硫釜上部出来经冷却器后进入沉淀池，用泵打入过滤机返回富液槽，一、二级流程相同。
2、主要设备：①、一级脱硫系统脱硫塔：φ3500×30750mm Q＝40000Nm3/h，内装三层PVC格栅填料H1＝4200mm H2＝4770mm H3＝3970mm溶液分布采用槽式分布器再生槽：φ6000×7000mm喷射器型号LJ×300—H 抽气量300m3/h 三层分布板，分布孔φ25mm富液槽：φ5000×2200mmV＝65m3贫液槽：φ5000×4000mm V＝100m3贫、富液泵三台，二开一备，型号300S—58 H＝58m Q＝790m3/h②、二级脱硫系统脱硫塔：φ5400×39750mm Q＝48000Nm3/h 内装φ100mm 塑料包耳环填料三层H＝6000mm溶液分布采用盘式分布器，降液孔φ12mm再生槽：φ6000×7000mm喷射器24组抽气量300m3/ h贫、富液槽：φ5000×5000mm贫、富液泵：三台二开一备型号300S—58 H＝58m Q＝790m3/h③、硫回收设备泡沫槽：φ3500×3000mm 二台加压泵二台熔硫釜三台φ900×10mm H＝4659mm V＝2.1m3冷却器二台沉淀池六格过滤机一台二、脱硫系统运行中出现的问题1、一级再生硫泡沫少，溶液颜色呈焦油色，喷射器易堵塞，清理困难，我们分析半水煤气中焦油含量多，杂质多，从熔硫釜排出的渣可以判定，原因是电除尘器运行不正常，喷射器堵塞，我们采用尾管加套管的方式，使再生运行时能对喷射器和尾管分别吊出清理，保持喷射器畅通，有足够的自吸空气量。
氨水中和法氨水液相催化法湿式氧化法脱硫原理及步骤
S
Cat(O)
Cat(R)
3
再生槽
Cat(R) O2 Cat(O)
4
单质硫的浮选和净化凝固
作用
弱碱性吸收剂， 选择性吸收 H2S，快速 慢速、控制步 骤
空气 、快速
三、湿法氧化脱硫基本步骤与基本原理
H2S（l） +OHCat.（O）+ HS— Cat. （R）+ O2
HS— +H2O
S + Cat. （R） H2O + Cat. （O）
总反应式：
H2S（l） + O2（空气）
S↓+ H2O
氨水中和法 氨水液相催化法 湿式氧化法脱硫原理及步骤
• 一、氨水中和法： • 吸收：
• 用稀氨水在吸收塔内与原料气中的硫化物发生化学反 应，生成NH4HS，以脱除原料气中的H2S。净化后的 半水煤气从塔顶排出。
• NH3.H2O+H2S＝NH4HS+H2O+Q
• 再生：
• 吸收H2S的溶液用泵送入再生塔，从塔底吹入空气， 使NH4HS分解。分解出来的H2S和空气一道排人大气， 而氨水循环使用。
半水煤气
氨水
空气
放空气
优点：
• 工艺流程简单，原料来自本厂，容易得到。 • 目前国内不少氮肥厂都采用此法。
缺点：
• 脱硫效率低，氨损失较大 • 解吸出的硫化氢直接排人大气，硫元素不能加以回收利用，
直接造成物料损失和环境污染。
• 二、氨水液相催化法：
• 脱硫液：在氨水中添加少量对苯二酚作为活化剂
• 氨水液相催化法过程总结：
• 用弱碱性溶液吸收原料气中的硫化氢，生成硫氢化物
• 借助溶液中的载氧体（cat.）的氧化作用，将硫氢化物氧 化成元素硫
液相催化氧化脱除烟气中SO2技术的研究
硫 效 率 的 影 响 ， 介 绍 其 应 用 结 果 。实 验 和应 用 得 出 ： 表 面 活 性 剂 的 液 相 催 化 氧 化 脱 硫 剂 的 浓 度 在 ０ ０ ％ ～ ２ 范 围 时 ， 硫 效 率 达 并 含 ．５ ％ 脱
８ ． ％ ～ ９ ． ％等 结 论 。 ３６ ４５
关 键 词 ： 相 催 化 氧 化 脱 硫 ； 烟 气 脱 硫 技 术 ； 表 面 活 性 剂 ｌ 脱硫 效 率 液
中 图 分 类 号 ： ０ ． Ｘ７ １ ３ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ３６ ０ （ ０ ２ ０ —０ 卜０ １ ０ —５ ４ ２ ０ ）５０ ３ ３
Ｓ Ｏ 在水 溶 液 中 催 化 吸 收 反 应 ２ Ｏ ＋ Ｏ ＋２ Ｏ一 Ｓ Ｈ ２ Ｓ 另 一 方 面 ， 含 Ｓ 气 体 通 过 溶 液 时 ， Ｏ 、 Ｈ Ｏ ， 当 Ｏ Ｓ
２ ２ １ 浓 度对 脱 硫 效 率 的影 响 。实 验 模 拟 烟气 量 为 ．．
１ ０ ｍ， 孔 直 径 ３ ５ｒ 筛 ａ ｍｍ， 压 降 ２ Ｐ 塔 ４ ａ左 右 。 用 Ｓ Ｏ 压力 罐作 为 气源 ， 后 与空 气 混 合形 成 模 拟 烟气 ， 然 经过
风 机 后进 入脱 硫 反应 器 中 ， 行脱 硫 反应 ， 拟 烟气 经 进 模 过 吸 收后 ， 接排 人 大 气 。 吸 收 液 系 统 水 量 可 视 要 求 直
３ ０ ／ ｎ 液 气 比 为 ０ ３ Ｌ Ｎｍ。 吸 收 液 不 循 环 使 ０ Ｌ ｍｉ ， ．５／ ，
合成氨厂脱硫方法的工艺探讨 文档
年产35万吨合成氨厂脱硫工段的工艺设计学号2010231129 姓名石艳萍1.概述1.1引言氨是一种重要的化工产品，用途十分广泛。
合成氨是化学工业的基础，也是我国化学工业发展的重要先驱。
经过几十年的发展，我国合成氨工业在产业规模，技术水平等方面均得到了大幅提高。
目前，我国合成氨产业规模已居世界第一，总量占世界总量的三分之一。
合成氨作为化肥工业生产的重要基础，在我国国民经济中发挥着重要作用。
【1】我国合成氨工业能够满足氮肥工业生产需求，基本满足了农业生产需要。
合成氨的需求取决于氮肥的需求和工业用氮的需求，随着农业生产的不断发展，肥料需求的不断增加，合成氨工业对农业的作用实质是将空气中游离氮转化为能被植物吸收利用的化合态氮，这一过程称为固定氮。
我国合成氨产品主要分为农业用氮和工业用氮两大类，在农业方面，以氮为主要原料可以生产各种氮素肥料，如尿素、硝酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、磷酸一铵、磷酸二铵、硝酸磷肥等各种含氮肥料。
工业方面主要用于生产硝酸、纯碱、等多种化工产品。
合成氨的工业的迅速发展，也促进了高压、催化、特殊金属材料、固体燃料气化、低温等科学技术的发展。
【2】合成氨工业在国民经济中占十分重要的地位，氨及氨加工工业已成为现代化学工业的一个重要部分。
（1.引自朝红梅：《我国合成氨工业进展评述》《化工工业》2010年第5期）（2.引自朝红梅：《我国合成氨产量分析》.《煤化工》第28卷第9期）1.2合成氨脱硫原理在合成氨工业中，脱硫技术是一个备受重视，随着优质原料煤供应的日益紧张，大多数以煤为原料合成氨厂不得不选用高硫无烟煤作为原料，生产出的半水煤气中H2S质量浓度在4—6g/m2甚至高达7—9 g/m2.脱硫技术问题成为公认难题。
合成氨所需的原料气，无论是天然气、油田气还是焦炉气、半水煤气都含有硫化物这些硫化物主要是硫化氢、二硫化碳、硫氧化碳、硫醇和噻吩等。
其中硫化氢属于无机化合物，称为“无机硫”天然气中硫经物的含量（标准状态）一般在0.5—15g/m2的范围内，有机硫以硫醇为主，在气田经过粗脱硫处理后的天然气，硫化物的含量（标准状态）在20—100mg/m3左右。
液相催化氧化法脱除烟气中SO2的研究
生结 垢及 堵 塞 现 象 ， 硫 过 程 可 以 同时 除 尘 ， 程 脱 流
短 ， 资小 。 投
费用， 副产物无 出路， 造成二次 污染等难 点¨ 。 易
针 对我 国当前还存 在 相 当一 部分 中小 型燃 煤 企业 的 具 体情 况 ， 发一 种 简 单 易行 的脱 硫方 法 已 成 为 当 开 务之急 。 采用液 相催化 氧化法 脱 除烟气 中的 ｓ 在理论 ０ 上 不消耗催 化剂 ， 用 价 格 便 宜 的催 化 剂 ， 本 较 选 成 低， 是最具 发展前 途 的 一种 脱 硫 方 法 。关 于液 相 ２ 催 化氧化 法脱硫 国内 已有相 关报道 ， 研究 结果 表 明 ， Ｍｎ 和 Ｆ 离 子具 有 催 化 活性 ， ¨ 的 催 化 效 果 ｅ Ｍｎ 比 Ｆ 好 ， ｅ 在水 中有 Ｍ ｎ 存在 时 ， 够有 效地 吸 收 ｎ 能 低浓 度 ｓ ３Ｊ Ｏ Ｉ 。利 用 Ｍｎ 溶 液 进行 烟 气 脱 硫 ， 。 脱 硫效 率高 ， 而且不会 在 吸附装 置中形成 水垢沉 积 物 。 液相催 化氧 化法 烟气脱硫 适用 于各种 中小 型燃 煤 锅炉 和硫酸 生产厂 。其工 艺过程 主要 是使用 催化
ｃ ｔｌ ｅ ｉ２ ａ ｄ ｈｔ ａ ｌ ｔ ［ ］ ＪＰ ｙ． ｈｍ Ｂ １９ ， ｒ ａｉ Ｏ ｓ ｏ ｃｔ ｙ ｓ Ｊ ．． ｈｓＣ ｅ ． ， ８ ｙ ｎＴ ｂ ｅ ｐ ｏ ａｓ ｌ ９
合成氨脱硫工艺设计
合成氨脱硫工艺设计
1.工艺原理
合成氨脱硫使用了一种称为氧化剂的物质，通常是氧气和氯气的混合物，加之于废气中。
氧化剂与硫化物反应生成硫酸盐。
该反应需要一定的温度和压力条件下才能进行。
通常情况下，反应温度为120-200摄氏度，压力为1-3兆帕。
2.工艺流程
在吸收器中，还需要添加一种促进剂，以提高硫酸盐的转化率。
常用的促进剂包括硫酸铵和硝酸铵。
这些促进剂能增加硫酸盐的反应速率，并且防止硫酸盐结晶。
硫酸盐溶液在吸收废气中的过程中，会逐渐饱和。
当饱和度达到一定的程度时，需要对硫酸盐溶液进行再生。
再生通常通过加热溶液，释放出硫化物，并将其氧化成硫化氢。
然后将硫化氢处理成为硫酸盐。
3.设备设计
在工艺设计中，需要考虑各个设备的容量和尺寸，以满足处理废气的要求。
此外，还需考虑设备的材料选择，以保证其在高温、高压、腐蚀等恶劣条件下的使用寿命。
4.运行与控制
合成氨脱硫工艺需要建立一个完善的运行与控制系统，以保证整个工艺的稳定和高效运行。
应根据实际情况采用合适的控制策略，监测和调节各个参数，如废气流量、温度、压力、硫酸盐浓度等。
此外，还需建立一个规范的维护和保养计划，定期检查设备的状况，及时进行修复和更换。
总之，合成氨脱硫工艺设计需要考虑多个方面，包括工艺原理、工艺流程、设备设计和运行控制。
通过科学合理的设计和操作，可以有效降低硫化物的排放，减少环境污染。
液相催化氧化脱除烟道气中SO_2和NO_x的研究
中国环境科学 2001,21(1)华北电力大学环境工程系,河北保定 071003针对我国国情提出了液相催化氧化脱硫脱氮的新方法,在鼓泡反应器内进行了液相催化氧化脱硫脱氮的实验.就催化剂的选择催化剂浓度等对SO2和NOx吸收效率的影响及其变化规律进行了研究.结果表明,氨中和Fe3+液相催化氧化法脱硫脱硝有较好的效果,采用本方法可以脱除90%以上的SO2以及50%左右的NOx.关键词烟气脱硫联合脱硫脱氮技术中图分类号A文章编号３３∼37Abstractaqueous catalytic oxidation denitrogenationMn离子为催化剂采用液相催化氧化SO2和NO x,再用氨吸收的脱硫脱氮新工艺.由于氨水在我国广大地区来源丰富,且反应最终产物是肥料,不产生二次污染,降低了烟道气净化费用.联合脱硫脱氮技术是当前烟道气治理技术的发展方向之一[1],而液相同时催化氧化SO2和NO x的研究[2−6]在国内外尚不多见,本文将从实验的角度进一步研究采用液相催化氧化法同时脱除SO2及NO x.１ 实验部分１．１ 实验装置实验采用的是鼓泡反应吸收器,通入N2赶走吸收器及管路中的空气,钢瓶中的N2NO x 和SO2气体经减压阀后按烟道气的体积比进入配气瓶混合,配制一定浓度的SO2NO x的原始浓度,然后将模拟烟道气通入吸收器,通过吸收器进气下端的玻砂气体分布板鼓泡进行反应,出口气体经装有无水CaCl2的干燥管除水后通入烟道气分析仪,测定吸收后烟道气中SO2°²×°ÁËͼ1所示的实验装置.收稿日期华北电力大学青年科研基金资助项目(98QN005)34 中 国 环 境 科 学 21卷图1 烟道气脱硫脱硝实验装置Fig.1 Diagram of the exerperimental apparatus forreducing SO 2 and NO x in flue gas1.SO 2钢瓶2.NO x 钢瓶3.N 2钢瓶4.O 2钢瓶5.钢瓶减压阀6.配气瓶7.玻璃转子气体流量计8. 玻璃三通阀9.鼓泡反应吸收器 10.液体流量计 11.吸收液低位槽 12.装有无水CaCl 2的干燥管 13.烟道气分析仪 14. 液体流量计15.吸收液高位槽１．２ 测试方法采用德国产MRU 95/3CD 烟气分析仪对SO 2×ÔÀ´Ë®NO x 的效果对比 分别取自来水NO x ,在气体流量为0.2m 3/h,液气比为2L/m 3时,测定对烟道气中SO 2×ÔÀ´Ë®,还是氨水溶液,脱硝效率都很低,只有5%左右,达不到脱除要求,这主要是由于NO 难溶于水的缘故.为取得较好的脱硝效果,进行了过渡金属离子催化氧化实验.２．２ 催化剂的选择实验对SO 2水溶液,Cu 2+Fe 3+Ìú¿É¼ÓËÙÍÑÏõ½ø³Ì,但也有人认为NO 是抑制剂,加入锰NO x 吸收效果对比实验Fig.2 Contrast exp eriment of absorbing efficiencyof SO 2 and NO x自来水NO x 催化氧化实验,结果见图3.从图3可以看出,对于SO 2水溶液的催化氧化,铁和锰效果比较好.铜的催化效果不太显著,这主要由于Cu 2+不是一种足够强的氧化剂,在低pH 值下,不可能从S 4+物种中产生链媒介物.溶液中加入过渡金属离子后,锰NO x催化氧化实验也1441期马双忱等0.01mol/LFe2(SO4)30.01 mol/LMnSO4NO x吸收效率的影响许多研究表明,对于SO2的催化氧化,协同作用很重要.过渡金属离子催化氧化SO2的协同作用由两种影响导致.一方面,协同作用的过渡金属离子作为催化剂导致的氧化速率比单一过渡金属离子作为催化剂导致的氧化速率的总和要大;另一方面,就氧化还原循环来说,协同作用是由于加快了还原性金属离子的再氧化.Fe-Mn 系统对SO2的催化氧化的正协同作用最明显,可以大幅度提高SO2的吸收效率.而目前对NO x 液相催化氧化方面的研究仍然很少,为了得出这方面的结论,对含有Fe3+的溶液,通过加入Mn2+进行协同效应的研究.用去离子水配制成含有0.01 mol/L Fe2(SO4)3的溶液,加入不同浓度的Mn2+作吸收液,在气体流量为0.2 m3/h NO x吸收实验,结果见图4.由图4可见,Fe-Mn系统脱硫效率显著增加,并且随Mn(%%NO x吸收效率的影响用氨水溶液配制的Fe2(SO4)3溶液作吸收液,改变加入溶液中Fe3+浓度,在气体流量为0.2 m3/h 和液气比为2L/m3时,考察在不同Fe3+浓度下的氨水溶液吸收SO2和NO x的能力.实验结果见图5.Mn2+浓度(mol/L)Mn2+浓度(mol/L)36 中国环境科学 21卷由图5可以看出,在实验浓度范围内,随着氨水溶液中Fe3+浓度的增加,吸收液对SO2%NOx吸收效率的影响Fig.5 The effect of concentration of Fe3+ on absorbingefficiency of SO2 and NOx当氨水溶液中Fe3+浓度为0.01mol/L时,SO2吸收效率为95%,NO x吸收效率为47%,比单纯用氨水溶液的吸收效率大幅度提高.但在实际应用中最佳的催化剂用量涉及到吸收效果NO x吸收效率的影响在Fe3+浓度为0.01 mol/L,气体流量为0.2m3/h和液气比2L/m3时,用氨水调节吸收液pH值,考察在不同pH值下对SO2NOx吸收效率的影响Fig.6 The effect of pH of absorbing solution onabsorption efficiency of SO2and NOx20%(NH4)2SO4溶液进气浓度对SO2NO x的效果较好.考察进气浓度对SO21期马双忱等[1]马双忱,赵毅. 联合脱除SO2和NOx的烟气治理技术 [J].华北电力大学学报,2000,27(3):87−92.[2]傅军.液相溶液中SO2和NOx的反应进展 [J]. 化工进展,1999,(1):26−28.[3]Christian Brandt, Rudi Van Eldik. Transition metal catalyzedoxidation of sulfur() catalyzed sulphur dioxide o-xidation in aqueous solution over a wide range of pH [J]. A-tmospheric Environment, 1978,12:1439−1442.[5]Martha H Conklin, Michael R Hoffmann. Metal ion sulfur()-sulfur() in the sulfite induced autoxidation of metal ions and complexes in aqueous solution [J]. Atmospheric E-nvironment,1992,26A(13):2295−2300.作者简介一定场合下要运回废物Environmental Science &Technology July 1,302A(2000)。