超重力法深度脱除气体中硫化氢的研究与应用

摘要

焦炉煤气是一种重要的工业和民用的高热值气体燃料，它也可以作为原料气用于生产氨、甲醇、液化天然气等产品。焦炉煤气在用于燃料气前或作为后续的其他工业的原料时必须对其净化，而净化过程中H2S的脱除尤为重要。随着我国环保政策的日趋严格和用户对原料气要求的不断提高，目前通过湿法脱硫后的焦炉煤气中H2S含量往往很难达到环保以及后续煤气深加工的要求，因此对于开发焦炉煤气深度脱除H2S的工艺是十分必要的。
　　为此，本文采用添加PDS-600催化剂的Na2CO3溶液为吸收剂，在超重力反应器中进行了H2S的吸收实验，考察了气液接触方式、液体流量、转速、气体流量、进口气体中H2S浓度、吸收液中Na2CO3浓度对脱硫效率的影响情况，参考工厂运行数据配制了模拟贫液，并进行了吸收实验，对超重力反应器在脱硫富液再生中应用进行了初步探索。推导了超重力反应器中气相总体积传质系数KGa的数学表达式，并考察了各因素（Na2CO3浓度、液体流量、进口气体口H2S浓度、超重力反应器转速和气体流量）对KGa的影响。
　　Na2CO3吸收实验结果表明，Na2CO3浓度6.0g·L-1，超重力反应器转速在1400 rpm，液气比为5-7 L·m-3，H2S进口浓度为300 ppm时H2S脱除率可达99％以上，H2S出口浓度可以小于5 ppm。以模拟贫液为吸收剂时在适宜的操作条件下气体出口中的H2S浓度可小于15 ppm。
　　在相似的实验条件下逆流操作方式压降高于并流，气液逆流的脱硫性能优于气液并流，并流操作时在更高的转速和更大液体流量条件下也可达到逆流的脱硫效果，并流的优势在于压降较低。
　　气相总体积传质系数随着吸收液液体流量、气体流量、Na2CO3浓度的增大先增大后趋于平缓，随着超重力反应器转速和进口气体中H2S浓度的增大先增大后减小。利用实验数据关联拟合出了KGa关联式，实验值与KGa关联式计算的值的误差基本在±15％以内，此关联式能够较好地预测实验结果。
　　通过实验对比确定富液中HS-的分析方法为乙酸锌加热法。超重力反应器中富液再生正交实验结果表明对再生效果影响显著性顺序为:富液流量、再生空气流量、超重力反应器转速。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 文献综述

1．1 课题的研究背景

1．2 H2S的危害

1．3 国内外脱硫技术概述

1．3．1 H2S脱除的常用方法

1．3．2 干法脱硫

1．3．3 湿法脱硫

1．4 焦炉煤气脱硫技术的应用及研究现状

1．4．1 氨水液相催化法

1．4．2 PDS法

1．4．3 HPF法

1．4．4 888法

1．5 超重力技术在脱硫方面的应用

1．5．1 超重力技术

1．5．2 超重力技术用于脱除H2S方面的研究

1．6 论文选题的立论、目的和意义

1．7 本课题的主要研究内容

第二章 超重力反应器中深度脱除H2S的实验研究

2．1 PDS法脱硫原理

2．2 实验试剂及仪器

2．2．1 实验所用仪器和药品

2．2．2 实验装置及实验方法

2．3 分析方法

2．4 Na2CO3溶液吸收H2S的实验研究

2．4．1 超重力反应器转速对脱硫率的影响

2．4．2 液气比对脱硫率的影响

2．4．3 吸收液中碳酸钠浓度对脱硫率的影响

2．4．4 进口气体中H2S浓度对脱硫率的影响

2．4．5 气体流量对脱硫率的影响

2．5 模拟贫液吸收低浓度H2S的研究

2．5．1 模拟贫液吸收中超重力反应器转速对脱硫率的影响

2．5．2 模拟贫液液体流量对脱硫率的影响

2．5．3 模拟贫液温度对脱硫率的影响

2．5．4 模拟贫液吸收中气体流量对脱硫率的影响

2．5．5 模拟贫液吸收进口气体中H2S浓度对脱硫率的影响

2．6 超重力反应器中逆流操作和并流操作脱硫性能的对比

2．6．1 气液逆流操作和并流操作压降实验

2．6．2 并流操作超重力反应器转速对脱硫率影响

2．6．3 并流操作液体流量对脱硫率影响

2．6．4 并流操作气体流量对脱硫率影响

2．6．5 并流操作进口气体中H2S浓度对脱硫率影响

2．7 本章小结

第三章 超重力反应器中吸收H2S过程气相总体积传质系数的研究

3．1 总体积传质系数表达式的推导

3．2 结果与讨论

3．2．1 超重力反应器转速对KGa的影响

3．2．2 液体流量对KGa的影响

3．2．3 Na2CO3浓度对KGa的影响

3．2．4 气体流量对KGa的影响

3．2．5 进口气体中H2S的浓度对KGa的影响

3．3 KGa实验关联式

3．4 本章小节

第四章 脱硫液再生实验

4．1 实验试剂及仪器

4．1．1 实验试剂

4．1．2 实验仪器及设备

4．2 分析方法的选择

4．2．1 标准溶液的配制与标定

4．2．2 HS-的分析方法

4．3 再生实验

4．3．1 实验流程

4．3．2 再生过程正交实验

4．4 本章小结

第五章 结论与建议

5．1 结论

5．2 建议

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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