煤气低温脱硫剂研制与工业脱硫工艺设计

【摘要】：活性炭具有丰富的孔结构,常用作脱色、除味和制作防毒面具的吸附剂等。自上世纪30年代,人们开始使用活性炭来脱除气体中的硫化氢,它具有脱硫效率高、硫容量高、脱硫精度高(完全脱除)等优点,广泛应用于石油、化肥等行业的精脱硫。本论文针对煤气低温脱硫,研制了改性活性炭脱硫剂,并对活性炭煤气脱硫装置和脱硫工艺进行了设计。 首先,制备了具有不同孔结构的改性活性炭脱硫剂,研究了活性炭孔结构对脱硫剂性能的影响。结果表明,活性炭的孔容对脱硫剂硫容量的影响大于比表面积的影响,而孔容和硫容量之间存在较好的线性关系。孔径在0.94～4.3 nm范围内的微孔脱硫效果最佳,在该孔径范围内的孔越多,脱硫剂的硫容量越大。此外,研究了浸渍剂和添加剂含量对脱硫剂性能的影响,结果表明,当浸渍剂含量为6%,添加剂量为0.05%时,脱硫剂的硫容量可达60%以上。 其次,研究了脱硫操作条件包括温度、湿度、空速、氧含量等对脱硫效果的影响,确定了最佳的脱硫工艺条件为：氧含量与硫化氢含量的比为4：1,气体湿度为80-100%,脱硫温度为35-40℃,以及较低的空速。基于实验结果,提出了吸附水膜内催化氧化硫化氢的浸渍活性炭低温脱硫过程的机理：气体中的水分在活性炭孔表面被吸收后形成一层水膜,H2S和O2通过扩散进入活性炭孔道后溶解于孔表面的水膜中,其中H2S在水膜中离解成H+和HS-02分子被活性炭表面吸附活化进而与已水解的HS-发生反应生成硫,沉积在活性炭孔表面。 最后,对5500m3/h煤气的工业脱硫装置进行了设计,并作了运行经济和成本评估,表明浸渍活性炭脱硫用于高档陶瓷行业将产生较好的经济效益。 【关键词】：活性炭 脱硫 硫化氢 硫容量
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TQ546.5
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 绪论9-10
• 第一章 文献综述10-28
• 1.1 气体脱硫方法10-14
• 1.1.1 湿法脱硫10-11
• 1.1.2 干法脱硫11-12
• 1.1.3 其它脱硫方法12-13
• 1.1.4 干湿脱硫工艺比较13-14
• 1.2 活性炭脱硫14-26
• 1.2.1 浸渍活性炭脱除H2S14-16
• 1.2.2 浸渍改性活性脱硫机理的研究16-18
• 1.2.3 脱硫过程的动力学研究18-19
• 1.2.4 活性炭表面化学性质的影响19-20
• 1.2.5 活性炭孔结构的影响20
• 1.2.6 活性炭脱硫过程中温度的影响20-22
• 1.2.7 空速的影响22
• 1.2.8 H_2S浓度的影响22-23
• 1.2.9 O_2/H_2S的影响23
• 1.2.10 带净化气体中其他组份的影响23-25
• 1.2.11 相对湿度的影响25-26
• 1.2.12 活性炭脱硫后的再生26
• 1.3 煤气脱硫现状分析26
• 1.4 课题主要研究内容与任务26-28
• 第二章 脱硫剂制备与性能研究28-53
• 2.1 前言28-29
• 2.2 实验方法29-36
• 2.2.1 实验药品与设备29-30
• 2.2.2 脱硫剂的制备30-33
• 2.2.3 脱硫剂性能的评价33-36
• 2.2.4 实验检测方法36
• 2.3 结果与讨论36-52
• 2.3.1 活性炭孔结构36-38
• 2.3.2 活性炭结构的影响38-41
• 2.3.3 脱硫剂制备方法影响41-44
• 2.3.4 操作条件的影响44-49
• 2.3.5 脱硫过程机理49-52
• 2.4 结论52-53
• 第三章 工业煤气脱硫工艺设计53-72
• 3.1 前言53
• 3.2 设计任务书53-54
• 3.2.1 设计题目53
• 3.2.2 设计任务及操作条件53-54
• 3.2.3 设计内容54
• 3.3 工艺流程框图及简介54-55
• 3.3.1 工艺流程框图54-55
• 3.3.2 工艺流程简介55
• 3.4 物料计算及物料衡算55-58
• 3.4.1 物料计算55-56
• 3.4.2 物料衡算56-58
• 3.5 主要设备选型设计及附属设备管道的选型58-61
• 3.5.1 风机选型58
• 3.5.2 管道选型58-59
• 3.5.3 阀门选型59
• 3.5.4 旋风除湿器计算59
• 3.5.5 脱硫塔计算59-60
• 3.5.6 脱硫后旋风除尘器计算60-61
• 3.6 土建设计61-62
• 3.6.1 脱硫塔基础61
• 3.6.2 风机和除湿器及除尘器基础61-62
• 3.7 控制系统62
• 3.8 电气62-64
• 3.8.1 供电62-63
• 3.8.2 用电负荷63-64
• 3.9 避雷与接地64-65
• 3.10 经济分析65-71
• 3.10.1 建设投资预算65-66
• 3.10.2 运行费用66-67
• 3.10.3 经济评价67-71
• 3.11 结论71-72
• 第四章 结论72-74
• 参考文献74-80
• 攻读硕士期间发表论文情况80-81
• 致谢81-82
• 附图82

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