高硫水煤气净化工艺水洗——脱硫工段的设计

摘要

高硫煤资源具有巨大的经济价值和潜在的开发价值,但其利用过程产生的高硫水煤气给环境带来极大压力。对高硫水煤气的净化工艺进行合理设计是解决高硫煤利用带来的环保问题的关键,是实现企业经济利益和环保利益的重要保障。论文针对现有净化工艺中水洗一脱硫工段存在的环保性差及经济性低的问题,拟通过设计不同的工艺过程和主体设备方案,比较各方案的生产运行情况、投资费用及运行费用,选择水洗.脱硫工段最优的设计方案。
　　 为解决传统敞开式工艺中的环保问题,论文对水洗工段的工艺及设备进行设计。采用更为环保的密闭式循环冷却工艺代替敞开式循环冷却工艺,设计两种密闭式循环冷却水洗工艺过程,并对两工艺过程的主体设备进行设计,对设备的设计计算方法进行简化和程序化。经比较,选用生产运行稳定且经济性较优的动力波方案为优化设计方案。该方案创新性地采用动力波洗涤器作为一级水洗设备,彻底避免了喷淋塔方案中一级板换的堵塞问题,提高了生产的稳定性。为增强动力波洗涤器对本工艺的适应性,对其洗涤管及喷嘴的外型和尺寸进行优化设计。设计洗涤管为X型,喷嘴为双路双室双喷口喷嘴。计算分析结果显示,采用动力波方案可望每年减少H2S对环境挥发量77768.06 m3,投资与运行费用有望节省542599.20元·年-1。水洗工段的优化工艺方案具有很好的环保性、经济性及高效性。
　　 为解决高硫水煤气脱硫工艺高脱硫量、高净化度的难题,论文对脱硫工段的工艺及设备进行设计。遵循不同脱硫负荷分配原则,设计两种多级脱硫工艺过程,并对两工艺过程的主体设备进行优化设计。经比较,选用经济性较优的方案一为优化设计方案。方案一为三级脱硫工艺,其中前两级为预脱硫,第三级为精脱硫。预脱硫脱除95％的硫化氢以实现系统的高脱硫量,精脱硫采用低硫容贫液脱除5％的硫化氢以保障系统的高净化度。根据预、精脱硫不同的工艺需要,选择喷射塔作为预脱硫设备,填料塔作为精脱硫设备。通过分析生产运行与能耗投资情况,对喷射塔的喷杯和填料塔的填料进行优化设计。对再生设备和硫回收设备进行结构改造,以提高能量利用率,改善工人操作环境,降低劳动强度。计算分析结果显示,优化工艺有效避免了吸收塔的堵塔问题,保证脱硫工段的稳定高效生产,其投资与运行费用有望节省4931625.60元·年-1。脱硫工段优化工艺方案具有很好的高效性、经济性及环保性。

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符号说明

第一章 文献综述

1.1 高硫水煤气

1.1.1 高硫煤资源及其利用

1.1.2 高硫水煤气的产生及成分特点

1.1.3 硫化氢的危险性及其接触控制

1.2 高硫水煤气净化工艺水洗-脱硫工段的工艺流程

1.2.1 水煤气净化工艺的简介

1.2.2 高硫水煤气净化工艺水洗-脱硫工段工艺流程

1.3 高硫水煤气净化工艺水洗-脱硫工段的主体设备

1.3.1 水洗工段主体设备

1.3.2 脱硫工段主体设备

1.4 研究内容、目的与意义

第二章 水洗工段的设计

2.1 工艺过程设计

2.1.1 设计条件

2.1.2 方案一工艺流程设计

2.1.3 方案一工艺参数设计

2.1.4 方案二工艺流程设计

2.1.5 方案二工艺参数设计

2.1.6 两方案工艺过程设计结果

2.2 主体设备设计

2.2.1 设计方法优化

2.2.2 方案一主体设备设计

2.2.3 方案二主体设备设计

2.2.4 两方案主体设备设计结果

2.3 设计方案优选

本章小结

第三章 脱硫工段的设计

3.1 工艺过程设计

3.1.1 设计条件

3.1.2 方案一工艺过程设计

3.1.3 方案二工艺过程设计

3.1.4 两方案工艺过程设计结果

3.2 主体设备设计

3.2.1 方案一主体设备设计

3.2.2 方案二主体设备设计

3.2.3 两方案主体设备设计结果

3.3 设计方案优选

本章小结

结论与展望

结论

存在的问题与研究展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

附图