合成氨粗原料气的脱硫工艺概述

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合成氨工艺及反应原理简介

合成氨工艺及反应原理简介

合成氨工艺及反应原理简介合成氨工艺采用烃类蒸汽转化法。

天然气经加压至4.05MPa,经预热升温在脱硫工序脱硫后,与水蒸汽混合,进入一段转化炉进行转化制H2,随后进入二段转化炉,在此引入空气,转化气在炉内燃烧放出热量,供进一步转化,同时获得N2。

工艺气经余热回收后,进入变换系统,将CO变为CO2,随后经脱碳、甲烷化反应除去CO和CO2,分离出的CO2送往尿素工艺。

工艺气进入分子筛系统除去少量水份,为合成氨提供纯净的氢氮混合气。

氢氮混合气经压缩至14MPa,送入合成塔进行合成氨的循环反应,少量惰性气体经过普里森系统分离进行回收利用。

产品氨送往尿素工艺和氨罐保存。

合成氨工艺的5个过程:1、天然气脱硫:R-SH+H2=RH+H2S H2S+ZnO=H2O(汽)+ZnS2、转化CH4+H20(汽)=CO+3H2 CH4+2H2O(汽)=CO2+4H2 (H2+ 1/2 O2=H2O)3、变换:CO+H2O(汽)=CO2+H24、脱碳:1)K2CO3+CO2+H2O⇔2KHCO32KHCO3⇔K2CO3+CO2+H2O2)甲烷化:CO+3H2=CH4+H2O CO2+4H2=CH4+2H2O5、N2+3H2=2NH31 脱硫系统工艺流程及原理1.1流程天然气进入界区后分为两路:一路作原料气,另一路作燃料气。

原料天然气进入原料气压缩机吸入罐116-F,除去携带的液体,经过原料气压缩机102-J被压缩到4.05MPa(G),经过原料气预热盘管预热到399℃,接着原料气与来自合成气压缩机103-J一段的富氢气混合。

经过Co-Mo加氢器101-D把有机硫转换成H2S,将3 ml/m3的有机硫转化为无机硫,原料气中总硫为30~90ml/m3左右,经氧化锌脱硫槽脱硫至总硫小于0.5mg/m3。

随后进入氧化锌脱硫槽,天然气中的硫化物被ZnO所吸附,制得合格原料气。

ZnO脱硫槽共二个,可以串联或并联操作,一般串联操作。

阀门及管线的配置可以使任何一个脱硫槽停止使用而另一个继续运转。

合成氨生产工艺简介

合成氨生产工艺简介

合成氨生产工艺简介目前国内生产合成氨的工艺大同小异,忽略各自的设备差异和工艺上的微小不同,我们可以将氨的生产过程,粗略的讲可分成一下几步:造气;脱硫;变换;变换后脱硫;铜洗;氨合成几个步骤,如下是此类流程的一个极简示意图:图1 合成氨的极简化流程1造气工段造气实质上是碳与氧气和蒸汽的反应,原料煤间歇送入固定层煤气发生炉内,先鼓入空气,提高炉温,然后加入水蒸气与加氮空气进行制气。

所制的半水煤气(主要成分为CO和H2,另有其他杂质气体)进入洗涤塔进行除尘降温,最后送入半水煤气气柜。

造气工段脱硫工段变换工段煤块水蒸汽CO, N2, H2H2S等其他杂质CO, N2, H2变换气脱硫工段CO2, N2, H2H2S等其他杂质甲醇合成工段少量CO, CO2,N2, H2精炼工段N2, H2极少量CO X等其他杂质氨合成工段N2, H2冷冻工段NH3液氨图2 造气工艺流程示意图2脱硫工段煤中的硫在造气过程中大多以H2S的形式进入气相,它不仅会腐蚀工艺管道和设备,而且会使变换催化剂和合成催化剂中毒,因此脱硫工段的主要目的就是利用DDS脱硫剂脱出气体中的硫。

气柜中的半水煤气经过静电除焦、罗茨风机增压冷却降温后进入半水煤气脱硫塔,脱除硫化氢后经过二次除焦、清洗降温送往压缩机一段入口。

脱硫液再生后循环使用。

图3 脱硫工艺流程图3变换工段气体从脱硫工艺中处理过后,已不含H2S等有毒气体。

变换工段的主要任务是将半水煤气中的CO在催化剂的作用下与水蒸气发生放热反应,生成CO2和H2。

经过两段压缩后的半水煤气进入饱和塔升温增湿,并补充蒸汽后,经水分离器、预腐蚀器、热交换器升温后进入中变炉回收热量并降温后,进入低变炉,反应后的工艺气体经回收热量和冷却降温后作为变换气送往压缩机三段入口。

说明:合成气的中的CO(一氧化碳)经蒸汽转换成CO2(二氧化碳)与H2,转换后气体称为“变换气”。

图4 变换工艺流程图4变换气脱硫与脱碳经变换后,气体中的有机硫转化为H2S,需要进行二次脱硫,使气体中的硫含量在25mg/m3。

粗原料气的净化—硫化物的脱除(合成氨生产)

粗原料气的净化—硫化物的脱除(合成氨生产)

由脱随塔流出的富液,送至脱硫闪蒸槽而后进人H2S提浓塔,塔顶进液 为脱硫贫液,中部进液为脱硫富液。在H2S提浓塔后还有一个闪蒸槽。 闪 蒸气压缩后作为H2S提浓塔的气提气。由H2S提浓塔出来的气体含H2S25% 左右,可直接送至克劳斯法制硫装置。由脱碳闪蒸槽出来的闪蒸气含CO2 99%左右,可作尿素生产原料之用。
本书仅对近年来备受人们关注的Slexol怯(中国称为NHD法)脱硫作简介。此法 1965 年首先由美国Alied Chenical公司采用,至今已有 40多套装置在各国运 行。脱硫剂的主体成分为聚乙二醇二甲醒,商品名为Selexol。它是一种聚乙 二醇二甲醚同系物混合体。分子式为CH3O CH-O- CH2 nCH。 式中n为3-9。 平均相对分子质量为22-242。各种同系物的质量分数,%大致如下。
3、脱硫剂活性好,容易再生,定额消耗低
脱硫剂活性好,容易再生,可以降低生产的费用,符合工业生 产的经济性。
4、不易发生硫堵
硫堵:进脱硫塔气体的成分不好,杂志耗量较高;反应时析出的 硫不能及时排出;脱硫塔淋喷密度不够;再生空气量不足,吹风强度 低等原因造成硫堵。
5、脱硫剂价廉易得
采用最多的是廉价的石灰、石灰石和用石灰质药剂配制的碱性溶 液。以提高生产的经济性。
酞菁钴价格昂贵,但用量很少,脱硫液中PDS含量仅在数十个cm3/ m3左右。PDS的吨氨耗量一般在1.3-2.5g左右,因而运行的经济效益也较 显著。
此法也可脱除部分有机硫。若脱硫液中存在大量的氰化物,仍能导致 PDS中毒,但约经60h靠其自身的排毒作用,其脱硫活性可以逐渐恢复。 PDS对人体无毒,不会发生设备硫堵,无腐蚀性。

较高的温度有利于硫磺的分离,使析出的硫易于凝聚,

合成氨工艺简介

合成氨工艺简介

合成氨工艺简介一合成氨工艺简介中小型氮肥厂是以煤为要紧原料,采纳固定层间歇气化法制造合成氨原料气。

从原料气的制备、净化到氨的合成,通过造气、脱硫、变换、碳化、压缩、精炼、合成等工段。

工艺流程简图如下所示:该装置要紧的操纵回路有:(1)洗涤塔液位;(2)洗涤气流量;(3)合成塔触媒温度;(4)中置锅炉液位;(5)中置锅炉压力;(6)冷凝塔液位;(7)分离器液位;(8)蒸发器液位。

其中触媒温度操纵可采纳全系数法自适应操纵,其他回路采纳PID操纵。

二要紧操纵方案(一)造气工段操纵工艺简介:固定床间歇气化法生产水煤气过程是以无烟煤为原料,周期循环操作,在每一循环时刻里具体分为五个时期;(1)吹风时期约37s;(2)上吹时期约3 9s;(3)下吹时期约56s;(4)二上吹时期约12s;(5)吹净时期约6s.l、吹风时期现在期是为了提升炉温为制气作预备的。

这一时期时刻的长短决定炉温的高低,时刻过长,炉温过高;时刻过短,炉温偏低同时都阻碍发气量,炉温要紧由这一时期操纵。

般工艺要求现在期的操作时刻约为整个循环周期的18%左右。

2、上吹加氮制气时期在现在期是将水蒸汽和空气同时加入。

空气的加入增加了气体中的氮气含量,是调剂H2/N2的要紧手段。

然而为了保证造气炉的安全该段时刻最多不超过整个循环周期的26%。

3、上吹制气时期该时期与上吹加氯制气总时刻为整个循环的32%,随着上吹制气的进行下部炉温逐步下降,为了保证炉况和提升发气量,在现在期蒸汽的流量最好能得以操纵。

4、下吹制气时期为了充分地利用炉顶部高温、提升发气量,下吹制气也是专门重要的一个时期。

这段时刻约占整个循环的40%左右。

5、二次上吹时期为了确保生产安全,造气炉再度进行吹风升温之前,须把下吹制气时留在炉底及下部管道中的半水煤气吹净以防不测,故进行第二次上映。

这段时刻约占7%左右。

6、吹净时期这段时刻要紧是回收上行煤气管线及设备内的半水煤气。

约占整个循环的3%。

合成氨的工艺流程

合成氨的工艺流程

合成氨的工艺流程氨是重要的无机化工产品之一,在国民经济中占有重要地位。

除液氨可直接作为肥料外,农业上使用的氮肥,例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥,都是以氨为原料的。

合成氨是大宗化工产品之一,世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上,其中约有80%的氨用来生产化学肥料,20%作为其它化工产品的原料。

德国化学家哈伯从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。

于1908年申请专利,即“循环法”,在此基础上,他继续研究,于1909年改进了合成,氨的含量达到6%以上。

这是目前工业普遍采用的直接合成法。

反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题,将氨产品从合成反应后的气体中分离出来,未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。

合成氨反应式如下:N2+3H2=2NH3(该反应为可逆反应,等号上反应条件为:"高温,高压",下为:"催化剂")合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。

经过近百年的发展,合成氨技术趋于成熟,形成了一大批各有特色的工艺流程,但都是由三个基本部分组成,即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。

合成氨是由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。

别名:氨气。

分子式NH3英文名:synthetic ammonia。

世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外,绝大部分是合成的氨。

合成氨装置模型图: 1.工业生产上合成氨装置图2、合成氨工艺流程叙述:(1)原料气制备将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。

对于固体原料煤和焦炭,通常采用气化的方法制取合成气;渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气;对气态烃类和石脑油,工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。

(2)净化对粗原料气进行净化处理,除去氢气和氮气以外的杂质,主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。

? 一氧化碳变换过程在合成氨生产中,各种方法制取的原料气都含有CO,其体积分数一般为12%~40%。

合成氨脱硫工艺设计

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。

合成氨粗原料气的脱硫工艺概述

合成氨粗原料气的脱硫工艺概述

Hefei University题目:合成氨粗原料气的脱硫工艺综述系别:化学材料与工程系班级:12化工(2)姓名:学号:教师:朱德春合成氨粗原料气的脱硫工艺【摘要】合成氨原料气中的硫是以不同形式的硫化物存在的,其中大部分是以硫化氢形式存在的无机硫化物,还有少量的有机硫化物。

具体来说作为原料气的半水煤气中都含有一定数量的硫化氢和有机硫化物(主要有羰基硫、二硫化碳、硫醇、硫醚等),能导致甲醇、合成氨生产中催化剂中毒,增加液态溶剂的黏度,腐蚀、堵塞设备和管道,影响产品质量。

硫化物对合成氨的生产是十分有害的,燃烧物和工业装置排放的气体进入大气,造成环境污染,危害人体健康。

硫也是工业生产的一种重要原料。

因此为了保持人们优良的生存环境和提高企业最终产品质量,对半水煤气进行脱硫回收是非常必要的。

【关键词】脱硫;钴钼加氢法;改良ADA法【Abstract】ammonia synthesis feed gas sulfur is present in different forms sulfides, most of which is present in the form of inorganic sulfur compounds hydrogen sulfide, a small amount of organic sulfides. Specifically, as the raw material gas semi-water gas contain a certain amount of hydrogen sulfide and organic sulfides (mainly carbonyl sulfide, carbon disulfide, mercaptans, sulfides, etc.) can lead to methanol, ammonia synthesis catalyst poisoning, increasing the liquid solvent viscosity, corrosion, plugging equipment and pipelines, affecting product quality. Sulfide production of ammonia is very harmful, gas combustion and industrial installations emissions into the atmosphere, causing environmental pollution and endanger human health. Sulfur is also an important raw material for industrial production. So in order to keep good people and improve the living environment of the final product quality, semi-water gas desulfurization recovery is necessary.【Keywords】desulfurization; cobalt-molybdenum hydrogenation; modified ADA 【前言】固体燃料为原料所制得的粗原料气,经除尘后,含有一定量的硫化物、CO、CO2,这些都是氨合成催化剂的毒物,必须除去;而以液态烃、气态烃为原料制合成气,因原料中含有一定量的硫化物,在蒸气转化反应前就必须先行除去,否则会引起镍催化剂中毒。

合成氨原料气净化

合成氨原料气净化
蒽醌二磺酸钠(ADA) 结构式:
A
15
ADA法脱硫基本原理
改良ADA法脱硫包括吸收脱硫和氧化再生 H NSaH 3 CO
2 N a 4 N H 3 a S H 2 V O N O 2 V 4 O a 9 4 Na 2 S O
= N 2 V 4 O 9 a 2 A D 2 NA a H 2 O O 4 N H 3 a 2 A V (D H O
合成氨原料气的净化 --原料气脱硫
• 一、硫的来源及脱硫目的 • 二、脱硫方法的分类 • 三、干法脱硫 • 四、湿法脱硫
A
2
合成氨原料气的净化
氨合成反应需要高纯度的H2和N2。无论以固体(煤 或焦炭)还是用烃类(天然气、石脑油等)为原料获 得的原料气中,都含有一氧化碳、二氧化碳、硫化物 等不利于合成反应的成分,为了防止合成氨生产过程 催化剂中毒,需要在进入合成塔之前除去。
原料气的脱硫
一氧化碳变换
二氧化碳的脱除 原料气精制
A
3
一、硫的来源及脱硫目的
按分子结构

无机硫 有机硫
存在形式
硫铁矿硫 硫化氢 无机硫90%
硫酸盐硫 脂肪硫 芳香硫
CS2、 COS
硫醇、 有机硫10% 硫醚、噻吩
硫化物含量因原料及加工方法不同而不同
A
4
硫化物的危害:
影响催化剂活性导致其中毒;腐蚀设备和管 道;使铜洗系统的低价铜生成硫化亚铜沉淀, 增加铜耗。
H2S吸收程度/% 硫代硫酸钠的量/%
40
30
20
10
0
8.3
8.5
8.7
pH值
图1
2.0
1.5
1.0
0.5
0 6 7 8 9 10 11 12
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Hefei University题目:合成氨粗原料气的脱硫工艺综述系别:化学材料与工程系班级:12化工(2)姓名:学号:教师:朱德春合成氨粗原料气的脱硫工艺【摘要】合成氨原料气中的硫是以不同形式的硫化物存在的,其中大部分是以硫化氢形式存在的无机硫化物,还有少量的有机硫化物。

具体来说作为原料气的半水煤气中都含有一定数量的硫化氢和有机硫化物(主要有羰基硫、二硫化碳、硫醇、硫醚等),能导致甲醇、合成氨生产中催化剂中毒,增加液态溶剂的黏度,腐蚀、堵塞设备和管道,影响产品质量。

硫化物对合成氨的生产是十分有害的,燃烧物和工业装置排放的气体进入大气,造成环境污染,危害人体健康。

硫也是工业生产的一种重要原料。

因此为了保持人们优良的生存环境和提高企业最终产品质量,对半水煤气进行脱硫回收是非常必要的。

【关键词】脱硫;钴钼加氢法;改良ADA法【Abstract】ammonia synthesis feed gas sulfur is present in different forms sulfides, most of which is present in the form of inorganic sulfur compounds hydrogen sulfide, a small amount of organic sulfides. Specifically, as the raw material gas semi-water gas contain a certain amount of hydrogen sulfide and organic sulfides (mainly carbonyl sulfide, carbon disulfide, mercaptans, sulfides, etc.) can lead to methanol, ammonia synthesis catalyst poisoning, increasing the liquid solvent viscosity, corrosion, plugging equipment and pipelines, affecting product quality. Sulfide production of ammonia is very harmful, gas combustion and industrial installations emissions into the atmosphere, causing environmental pollution and endanger human health. Sulfur is also an important raw material for industrial production. So in order to keep good people and improve the living environment of the final product quality, semi-water gas desulfurization recovery is necessary.【Keywords】desulfurization; cobalt-molybdenum hydrogenation; modified ADA 【前言】固体燃料为原料所制得的粗原料气,经除尘后,含有一定量的硫化物、CO、CO2,这些都是氨合成催化剂的毒物,必须除去;而以液态烃、气态烃为原料制合成气,因原料中含有一定量的硫化物,在蒸气转化反应前就必须先行除去,否则会引起镍催化剂中毒。

简而言之在合成反应之前,必须除去粗原料气中的硫化物、CO、CO2,即必须要进行净化操作。

合成氨的脱硫方法从总体上来分有两种:干法广,脱硫和湿法脱硫。

用较而湿法脱硫以砷气碱法、ADA、改良ADA和栲胶法颇具代表性。

1 硫化物的种类主要是H2S,其次是CS2,COS,RSH等有机硫。

其含量取决于原料的含硫量及加工方法。

以煤为原料,原料气中H2S含量一般为2~3g·m-3,有的高达20~30g·m-3。

2 硫化物的危害(1)影响催化剂活性导致其中毒。

解决方法:转化催化剂、变换催化剂、氨合成催化剂、甲醇合成催化剂(2)腐蚀设备和管道3 硫化物的脱除方法在脱硫过程中由于原料、流程及对原料气要求不同而选用不同脱硫方法,脱硫方法分为干法脱硫和湿法脱硫。

干法脱硫:氧化铁法、活性炭法、钴—钼加氢和氧化锌法等。

干法脱硫具有脱硫效率高、操作简便、设备简单、维修方便等优点。

但干法脱硫所用脱硫剂的硫容量(单位质量或体积的脱硫剂所能脱除硫的最大数量)有限,且再生较困难,需定期更换脱硫剂,劳动强度较大。

干法脱硫一般适用于含S量较低、净化度要来较高的情况。

湿法脱硫:化学吸收法、物理吸收法和物理化学吸收法。

湿法脱硫具有吸收速率快,生产强度大,脱硫过程连续,溶液易再生,硫磺可回收等特点,适用于硫化氢含量较高,净化度要求不太高的场合。

3.1干法脱硫3.1.1干法脱硫技术的进展目前国内使用的干法脱硫剂以氧化锌、钴钼加氢脱硫法、活性炭为主。

产品一般经机械加工制成规则的柱状或球状,大小各不相同,仅少数加工成片状。

氧化锌脱硫过程是物理化学过程,气体组份中的硫化物先经扩散吸附至脱硫剂外表面,再扩散至其内孔表面。

同种活性组分中的同一物质形成不同结构和形态的晶形,不同晶形的晶粒对硫化物的吸附能力不同。

被吸附的硫化物与脱硫剂中的活性物质发生化学反应,形成硫化锌的硫化物,被固定在脱硫剂中,从而使气体得到净化。

因此这种脱硫过程为物理吸附和化学反应过程,此化学反应可在无氧条件下进行。

活性炭脱硫则不同,当含硫气体经过活性炭床层时,气体中的硫化物先扩散后被吸附在活性炭表面,经表面催化作用,加速硫化物与工艺气中微量氧的反应,生成单体硫和其它化合物。

3.2.2钴-钼加氢法钴钼加氢脱硫法是脱除有机硫十分有效的预处理措施。

钴钼加氢催化剂几乎可使天然气/石脑油中的有机硫全部转化成硫化氢。

再用氧化锌吸收就可把总S 降到0.1×10-6以下。

钴钼加氢法还可将烯烃加氢转变成饱和烷烃,从而减少蒸汽转化工序析碳的可能。

原理:在300-400 ℃温度下,采用钴钼加氢脱硫催化剂,使有机硫与氢反应生产容易脱除的硫化氢和烃。

再用氧化锌吸收硫化氢,即可达到较好的脱硫效果。

RSH+H2=RH+H2SRSR’+2H2=RH+R’H+ H2SCOS+H2=CO+H2SCS2+4H2=CH4+2H2S催化剂:以氧化铝(Al2O3)为载体,由氧化钴(CoO)和氧化钼(MoO3)组成。

Mo含量为5~13%,Co含量为1~6%。

经硫化后的活性组分主要为MoS2,Co9S8防止MoS2微晶聚集长大。

工艺条件:操作条件,温度一般在300~400℃,压力0.7~7.0MPa,入口气空间速度为500~2000h-1,液态烃空速0.5-6h-1,加氢量一般按照保持反应后气体中有5~10%氢为准。

3.2.3氧化锌法氧化锌法是用于进行气体精细脱硫的方法之一。

它既可以脱除无机硫也可以脱除有机硫其具有脱硫精度高硫容量大使用性能稳定可靠等优点。

它能与硫化氢反应生成难于解离而很稳定的ZnS处理对象一般为硫化氢浓度较低的气体在工业上得到了广泛使用。

基本原理:H2S+ZnO=ZnS+H2OC 2H 5SH+ZnO=ZnS+C 2H 4+H 2OH 2+C 2H 5SH+ZnO= ZnS+C 2H 6+H2O若原料气中有氢存在,还有下列反应:CS 2+4H 2=2H 2S+CH 4COS+H 2=H 2S+CO脱硫剂的组成:ZnO (80-90%)、Al 2O 3根据热力学分析,该反应为放热反应。

当温度升高时,不利于反应向产物生成的方向进行,平衡常数减小。

脱硫精度下降。

反之,降低温度可以提高脱硫精度。

因此,氧化锌脱硫剂用于中高脱硫时,硫容高、但脱硫精度低。

而低温脱硫时,硫容较低、但脱硫精度高。

氧化锌脱硫反应为气-固相非催化反应在反应过程中气体分子H 2S 首先从气相主体扩散并吸附于脱硫剂表面。

随后H 2S 分子在晶体表面发生去质子过程,生成硫离子,使表面电子浓度发生改变。

硫离子向ZnO 晶格扩散与Zn 反应生成ZnS 而同时氧离子向固体表面扩散其ZnO 的六方晶系变成ZnS 的等轴晶系,只有内层ZnO 晶格上的氧离子不断向外层扩散,与外层的硫离子进行交换才能使反应不间断地进行。

反应集中在产物层与未反应核的界面上,这种向固体内部运动是通过ZnS 和ZnO 晶格的缺陷、错位、边界、缺位等活泼的地方进行的。

氧化锌脱硫剂的主要缺点是不能通过氧化就地再生,需更换新的吸附剂。

因此再生中吸附剂表面会因烧结而明显减少。

机械强度也大大降低,且氧化锌使用成本较高。

通常以氧化锌与硫化氢的反应为例讨论。

这一反应为放热反应,温度上升,平衡常数下降。

所以低温对反应有利。

S H O H p p p K 22/0一些条件下平衡S含量的计算值如下:水蒸气/% 平衡硫含量/10-6200℃300℃400℃0。

50 0。

000025 0。

0008 0。

00910 0。

00055 0。

018 0。

2020 0。

005 0。

16 1。

80实际上天然气等原料中水蒸气含量很低,所以即使温度在400℃也可满足S 含量<0.1×10-6的要求。

200℃含水20%时,S<0.005×10-6,因此氧化锌也用在变换工序作催化剂的保护剂。

氧化锌脱硫的反应速度主要是内扩散控制,所以氧化锌脱硫剂都做成高孔隙率的小颗粒。

氧化锌脱硫性能的好坏用硫容量表示。

所谓硫容就是每单位质量氧化锌能脱除S的量。

一些数据如图,一些定性结论如下:温度上升,硫容增加;空速增加,硫容降低;汽气比上升,硫容下降。

硫容kg/kg0 100 200 300 400 500温度/°C3.3湿法脱硫3.3.1 湿法脱硫概述优点:(1)脱硫剂是便于输送的液体物料;(2)脱硫剂可以再生并能回收富有价值的化工原料硫磺;分类:化学吸收法、物理吸收法和物理化学吸收法。

物理法是利用脱硫剂对原料气中硫化物的物理溶解作用将其吸收,如低温甲醇法。

化学法是利用了碱性溶液吸收酸性气体的原理吸收硫化氢,如氨水液相催化法。

物理化学法是指脱硫剂对硫化物的吸收既有物理溶解又有化学反应。

如环丁砜烷基醇胺法。

直接氧化法脱硫过程:氧化态的催化剂将硫化氢氧化为单质硫,其自身是还原态。

还原态的催化剂在再生时被空气中的氧氧化后恢复氧化能力,如此循环使用。

此过程可表示为:载氧体(氧化态)+硫化氢=载氧体(还原态)+S↓载氧体(还原态)+1/2O2(空气)=载氧体(氧化态)+H2O3.2.2改良ADA法改良的蒽醌二磺酸钠(Anthraguione Disulphonis Acid,ADA)法为化学吸收法,在湿法脱硫中应用最为普遍。

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