任务三 原料气的净化.ppt

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1、任务三原料气的净化Purificationofsyntheticgases原料气的组成：氢气、氮气、一氧化碳、二氧化碳、硫化物、甲烷等。1.3.1原料气的脱硫脱硫方法很多，主要可分为干法脱硫和湿法脱硫。合成氨生产使用的脱硫方法如表1.2。干法脱硫一般适用于含S量较少的情况。湿法脱硫一般适用于含S量较大的场合。1.3.1.1干法脱硫主要有氧化锌法、钴钼加氢法、氢氧化铁法、活性碳法等。下面介绍氧化锌法和钴钼加氢法。表1.21.氧化锌法氧化锌脱除有机硫的能力很强，可使出口硫含量<0.1ppm，当原料气硫含量＜50×10-6时，仅用它一步脱硫就行了。若硫含量较高，可先用湿法，再用此法。其基本原理

2、如下：ZnO(s)+H2S(g)=ZnS(s)+H2O(g)ZnO(s)+C2H5SH(g)=ZnS(s)+C2H5OH(g)ZnO(s)+C2H5SH(g)=ZnS(s)+C2H4(g)+H2O(g)若原料气中有氢存在，还有下列反应：CS2+4H2=2H2S+CH4COS+H2=H2S+CO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。一些条件下平衡S含量的计算值如下：水蒸气含量/%平衡硫含量/10-6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°C也可满足S含量＜0.1×10-6的要求。200°C含水20％时，S＜0.

3、005×10-6，因此氧化锌也用在变换工序作变换催化剂的保护剂。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率的小颗粒。200°C300°C400°C0.500.0000250.00080.009100.000550.0180.20200.0050.161.80操作条件操作温度：一般为350~400°C操作压力：一般为1.8~2.8Mpa另外，氧化锌法使用的氧化锌脱硫剂主要成分是活性氧化锌，是一种内表面积较大、硫容较高的一种无机固体脱硫剂，不仅能快速脱除硫化氢，也能快速脱除除噻吩之外的有机硫。主要是因为ZnO脱硫剂对噻吩的转化能力很弱，又不能直接吸收，因此，单独使用Z

4、nO脱硫剂是不能把有机硫完全脱除的。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1.13.一些定性结论如下：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。2.钴钼加氢脱硫法硫容Kg/kg温度／°C0100200300400500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。钴钼加氢催化剂以氧化铝为载体，由氧化钴和氧化钼组成。经硫化后活性组分为M

5、oS2,Co9S8也是活性成份。主要反应如下：RCH2SH+H2=RCH3+H2SRCH2-S-CH2R´+2H2=RCH3+R´CH3+H2SRCH2S-SCH2R´+3H2=RCH3+R´CH3+2H2S操作温度一般在300~400°C,压力由不同催化剂而定，加氢量一般按照保持反应后气体中有5~10%氢为准。干法脱硫的特点是脱除有机硫效率高，但设备庞大、脱硫剂不能再生、需要多个脱硫塔轮流切换操作、检修时劳动条件差等特点。干法脱硫一般只能作为精脱硫使用。1.3.1.2湿法脱硫湿法脱硫可分为化学吸收法、物理吸收法和化学物理综合吸收法等。下面以改良ADA法(改良蒽醌二磺酸法)为例讨论。反应

6、原理在脱硫塔中进行的反应为：快速反应Na2CO3+H2S=NaHS+NaHCO3然后再与偏钒酸钠反应（富液槽）：反应较慢NaHS+4NaVO3+H2O=Na2V4O9+4NaOH+2S氧化态ADA氧化焦性偏钒酸钠Na2V4O9+2ADA(氧化态)+2NaOH+H2O=4NaVO3+2ADA(还原态)在再生塔（氧化槽）中的反应为：快速反应2ADA(还原态)+O2=2ADA(氧化态)+2H2O2.主要操作条件(1)PH值PH值上升，对吸收硫化氢有利，但对转化成单质硫不利。一般为：8.5~9.2。一些数据见下图。PH值8.38.58.7吸收程度/%PH值6789101112硫代硫酸钠的量/%4

7、030201002.01.51.00.50(2)钒酸盐含量一般应使ADA与偏钒酸盐的当量比为2左右。(3)温度温度上升，生成硫代硫酸盐的副反应加速，不利吸收。通常控制吸收温度为40-50°C.(4)压力304050607080温度/°C硫代物转化量/%86420加压和常压均可，取决于流程其它工序对压力的要求。(5)再生空气用量和再生时间满足ADA需要且使硫呈泡沫状悬浮以便回收。湿法脱硫的突出特点是：脱硫剂便于管道输送，容易再生，回收