年产十万吨煤气干法脱硫催化剂选择设计.doc

摘 要 煤气是重要的中高热值气体燃料，既可用于钢铁生产，也可供城市居民使用，还可作为原料气用于生产合成氨、甲醇等产品，不论采用何种方式利用焦炉煤气，其硫含量都必须降低到一定程度。焦炉煤气中一般含硫化氢48g/m3，含氨49g/m3，含氰化氢0.51.5g/m3。硫化氢（H2S）及其燃烧产物二氧化硫（SO2）对人体均有毒性，氰化氢的毒性更强。氰化氢和氨在燃烧时生成氮氧化物（NOX），二氧化硫与氮氧化物都是形成酸雨的主要物质，煤气的脱硫脱氰洗氨主要是基于环境保护的需要。此外，对轧制高质量钢材所用燃气的含硫量也有较高的要求，煤气中H2S的存在，不仅会腐蚀粗苯系统设备，而且还会使吸收粗苯的洗油和水形成乳化物，影响油水分离。因此，脱除硫化氢对减轻大气和水质的污染、加强环境保护以及减轻设备腐蚀均有重要意义。为了预防或减少煤燃料对环境和人体健康带来的危害，必须脱去煤气中的硫。然而从企业的角度来看，在选择煤气净化工艺时，应结合企业自身情况和煤气用途以及脱硫目的，从投资、运行费用、环境、净化指标、设备材质、控制要求和产品结构等诸多方面进行综合分析比较，选择合适的煤气脱硫催化剂。研究表明：氧化铁脱硫剂时最适合该生产工艺的催化剂。关键词：煤气，干法脱硫，催化剂The choice of Gas Desulfurization Catalyst in Ten Thousand Tons AnnualAbstractGas is the important high calorific gas fuel, not only for iron and steel production, but also for urban residents needs,besides ,it can be used to produce synthetic ammonia as raw matirial, methanol and other goods.The content of sulfur must be reduced to some extent,regardless of using coke oven gas in any ways. Coke oven gas generally contains hydrogen sulfide 4 8g/m3, ammonia 4 9g/m3, including Hydrogen Cyanide 0.5 1.5g/m3.Hydrogen Sulfide (H2S) and its combustion products,Sulfur Dioxide(SO2) are toxic to humans, less than Hydrogen Cyanide. Nitrogen oxides are the combustion products of Hydrogen Cyanide and Ammonia , which are the main factors to cause the acid rain as well as Hydrogen Sulfide , cyanide gas desulfurization and ammonia washing is mainly based on the need of environmental protection.In addition, there are high requirements for the content of sulfur in production of high-quality rolled steel. The presence of H2S in fuel gas , not only cauterizes benzene system equipment, but also makes wash oil and water absorbing benzene form emulsion ,preventing oil-water separation. Therefore, its important for the removal of hydrogen sulfide to reducie air and water pollution ,enhance environmental protection and to reduce equipment corrosion.In order to prevent or reduce the damage of coal fuel on the environment and harm human health, gas in the sulfur must be taken off . However, for a company, when making a choice on the gas purification process ,they should combine with their own situation and the use of gas , as well as the purpose of desulfurization, and select the appropriate gas desulfurization catalyst by comprehensive analysis and comparison from the investment, operating cost, the environment, cleaning indicator, equipment materials, control requirements, product structure and many other aspects.The research show that iron oxide desulfurization is the most suitable catalyst in the production process.Key words: gas；dry desulfurization；catalyst目 录摘 要IAbstractII目 录IV1 前言11.1 论文的研究意义和目的11.1.1 论文的研究意义11.1.2 论文研究的目的21.2 煤气脱硫工艺21.2.1 脱硫方法的分类21.2.2 干法脱硫技术21.2.3 干法脱硫的优缺点31.3 干法脱硫剂41.3.1 铁系脱硫剂41.3.2锌系脱硫剂51.3.3其他脱硫剂51.4 几种常用脱硫剂的作用原理及其特点61.4.1 氧化铁脱硫剂61.4.2 氧化锌脱硫剂61.4.3 活性炭脱硫剂72 计算部分92.1 计算所需一些特性数据92.1.1 几种常见脱硫剂的特性数据92.1.2 要求脱硫的煤气的主要成分及其百分含量102.2 干法脱硫的流程示意图112.3 关于脱硫剂用量及周期的计算112.3.1 预脱硫塔中脱硫剂用量及周期的计算122.3.2 精脱硫塔中脱硫剂用量及周期的计算132.3.3 脱硫剂的成本核算142.3.4 脱硫剂的填装计算143 结果分析及讨论173.1 计算得出数据对比173.2 结论173.3 对该设计的一些问题的分析17参考文献19致 谢201 前言能源是人类赖以生存和发展的基础，随着人们对环境保护及保证企业最终产品质量意识的提高，人们对能源的洁净利用日趋重视。发生炉煤气作为我国主要能源之一，是煤炭的一种洁净利用方式，在我国的玻璃、建材、化工、机械、耐火材料等行业被广泛的应用，近年来，人们对煤气净化程度的认识已经不止是煤气中的含尘量、含焦油量和含水量等的概念，人们开始更加重视煤气中的含硫量。煤气中H2S的脱除程度已成为其洁净度的一个重要指标1。干法脱硫工艺是利用固体吸收剂脱除煤气中的硫化氢，多采用固定床原理，操作简单可靠，脱硫精度高，但处理量小，适用于低含硫气体的处理，一般多用于二次精脱硫。但是由于气固吸附反应速度较慢，因此该工艺运行的设备一般比较庞大，再者由于吸附剂硫容的限制，脱硫剂更换频繁，消耗量大，而且脱硫剂不易再生，致使运行费用增高，劳动强度大，同时不能回收成品硫，废脱硫剂、废气、废水严重污染环境，因此，在大型焦化和钢铁行业，如果焦炉煤气不进行深加工（如焦炉煤气制甲醇），一般不考虑干法脱硫；中小型焦化厂主要采用干法工艺。煤气干法脱硫技术应用较早，最早应用于煤气的干法脱硫技术是以沼铁矿为脱硫剂的氧化铁脱硫技术，之后，随着煤气脱硫活性炭的研究成功及其生产成本的相对降低，活性炭脱硫技术也开始被广泛应用2。目前，干法使用的脱硫剂为氧化铁、氧化锌、氧化铜、氧化钙、氧化锰、活性炭、分子筛以及复合氧化物，甚至还有近年来出现的第二代脱硫剂氧化铈等，其中最常用的是铁系和锌系脱硫剂。1.1 论文的研究意义和目的1.1.1 论文的研究意义焦炉煤气由焦化企业炼焦生产时产生。从焦炉集气管流出的煤气称为荒煤气，其硫化氢含量与装炉煤料的全硫量有关。一般干煤全硫的质量分数为05-12，其中有20-45转到荒煤气中，煤气中95以上的硫以硫化氢形态存在，其他为有机硫。硫化氢在煤气中的质量浓度一般为3g，标m3干煤气15旆m3干煤气。煤气中所含的硫化氢是极为有害的物质，因而煤气脱硫就有十分重要的意义：(1)可以防止设备的腐蚀。减少设备维修费用，降低生产成本，提高回收产品的质量和产量。(2)提高焦炉煤气的品质，减少焦炉煤气燃烧后产生的污染。煤气脱硫可以有效降低煤气燃烧后产生的二氧化硫等有害物质，保护周围的环境。(3)降低钢铁企业用煤气中硫化氢的含量可以使钢铁企业生产出优质钢材。(4)回收后的硫磺可用于医药、化工等领域，随着行业的发展，需求量会进一步加大3。1.1.2 论文研究的目的煤气的干法脱硫是一种精脱硫工艺，在干法脱硫中选用一种最为恰当的脱硫剂能满足企业对煤气的净化要求同时能为企业尽量的节省人工及成本，同时根据脱硫剂脱除的硫的成分不同和脱除的标准的不同满足不同行业对煤气的需要。1.2 煤气脱硫工艺1.2.1 脱硫方法的分类近几年，随着钢铁企业的快速发展，焦化行业也形成了飞速发展的趋势，国内外煤气的脱硫脱氰技术也随着世界环保意思的加强而加快了其技术的更新换代，先后出现了干式氢氧化铁法、湿式碱法、改良ADA法等脱硫方法。总的来说，煤气的脱硫方法按吸收剂的形态可分为干法和湿法两大类4。由于该设计要求的煤气含量标准极高，只有干法脱硫能达到，所以该设计只能选用干法脱硫。1.2.2 干法脱硫技术 干法脱硫技术是煤气深加工和高效利用时必不可少的脱硫方法。 煤气干法脱硫技术应用较早，最早应用于煤气的干法脱硫技术是以沼铁矿为脱硫剂的氧化铁脱硫技术，之后，随着煤气脱硫活性炭的研究成功及其生产成本的相对降低，活性炭脱硫技术也开始被广泛应用。 (1)氧化铁脱硫技术最早使用的氧化铁脱硫剂为沼铁矿和人工氧化铁，为增加其孔隙率，脱硫剂以木屑为填充料，再喷洒适量的水和少量熟石灰，反复翻晒制成，其PH值一般为89左右，该种脱硫剂脱硫效率较低，必须塔外再生，再生困难。现在TF型脱硫剂应用较广，脱硫效率较高，并可以进行塔内再生。(2)活性炭脱硫技术活性炭脱硫主要是利用活性炭的催化和吸附作用。活性炭的催化活性很强，煤气中的H2S在活性炭的催化作用下，与煤气中少量的O2发生氧化反应，反应生成的单质S吸附于活性炭表面。当活性炭脱硫剂吸附达到饱和时，脱硫效率明显下降，必须进行再生。活性炭的再生根据所吸附的物质而定，S在常压下190时开始熔化，440左右便升华变为气态。所以，一般利用450500左右的过热蒸汽对活性炭脱硫剂进行再生，当脱硫剂温度提高到一定程度时，单质硫便从活性炭中析出，析出的硫流入硫回收池，水冷后形成固态硫5。1.2.3 干法脱硫的优缺点 (1)干法脱硫的优点在选用反应活性好、硫容高的脱硫剂的前提下，干法脱硫脱硫效率高，比较适宜处理含H2S较低的煤气，因为煤气中H2S过高会造成脱硫剂很快失效。(2)干法脱硫的缺点干式氧化铁法脱硫。设备笨重，脱硫剂再生大多为间歇再生，每次再生完毕，必须用蒸汽将塔内的残余空气吹净，煤气分析合格后，方能倒塔送气，否则会引起爆炸；另外，更换脱硫剂时，操作劳动强度大，操作不当很容易起火燃烧，较为危险。干式活性炭法脱硫。脱硫剂再生使用的过热蒸汽不易获得，而且再生效果很难达到要求，多数厂家干脆就不再生，而是取出后更换新的活性炭。干式脱硫，由于硫的吸附，会增加脱硫剂床层的阻力，继而引起煤气压力波动，不利于窑前煤气的正常燃烧；另外，采用干式脱硫，脱硫效率随着脱硫剂应用时间的增加而不断降低，不利于控制最终产品质量。而且。由于干法脱硫大多属于间歇再生，为了不影响企业连续生产，必须设置备用脱硫塔，造成设备闲置浪费。1.3 干法脱硫剂1.3.1 铁系脱硫剂铁系脱硫剂主要是以氧化铁为主的脱硫剂统称，因为氧化铁具有价廉易得、资源丰富、脱硫速率高、硫容高等特点，成为开发最早、应用最广泛的煤气脱硫剂。国内常用的铁系脱硫剂主要有天然沼铁矿、合成氧化铁、颜料厂及硫酸厂下脚铁泥、硫铁矿灰成型剂、炼钢转炉赤泥及其成型剂等6,7。近年来，很多机构将铁氧化物与其它金属化合物复合，研究新的铁基复合氧化物脱硫剂。其中湖北化学研究所的铁系脱硫剂：EF型多功能氧化铁精脱硫剂（CN1174810），由氧化铁载体和负载的金属化合物组成。该脱硫剂在有氧和无氧条件下均能精脱H2S、COS、CS2、RSH、RSR、RSSR、噻吩等硫化物；耐缺氧复合型金属水合氧化物精脱硫剂（CN1287875），用水合氧化铁Fe2O3H2O与其它金属元素Ti、Co、Ni、Mo、Zn、Cd、Cr、Hg、Cu、Ag、Sn、Pb、Bi中任一种或一种以上的化合物和/或碱土金属元素Ca、Mg的化合物组成；由酸性废液制备的脱硫剂（CN1060226），该脱硫剂先用含铁或不含铁废酸液制成所需浓度的含铁溶液，再用碱性物质除酸，经氧化、分离、混合成型、干燥而制成；复合型精脱硫剂（CN1127555C）由Fe2O3、ZnO、CaO、MnO2等组成。煤炭科学研究总院研制的一种无定形脱硫剂（CN1616139），以一种天然富含铁、锰、铜、锌等多种金属共生的锰矿粉为主要成分，经粉碎磨细后添加一定量的脱硫助剂和水，与纤维物质均匀混合制备而成；常温成型氧化铁脱硫剂BMC，选用亚铁盐为铁基原料，辅以各种助剂合成氢氧化铁，再经过沉淀熟化、烘干等工艺制备而成8。北京三聚环保新材料股份有限公司的无定形羟基氧化铁脱硫剂硫容高，单次硫容可达50%以上，而且该脱硫剂可以再生。其脱硫再生原理为：Fe2O3nH2O+3H2S=Fe2S3nH2O+3H2O2Fe2S3nH2O+3O2 = 2Fe2O3nH2O+6S1.3.2锌系脱硫剂锌氧化物与H2S反应平衡常数较大,可将出口处H2S降低到几个ppm以下,因而受到广泛关注,已作为精脱硫剂广泛应用。但纯氧化锌硫容较低，并且在870K以上氧化锌易被还原为单质锌而挥发损失。近来很多学者研究出了锌钛脱硫剂（钛酸锌），铁酸锌等复合氧化物脱硫剂，还有在氧化锌或钛酸锌中加入氧化铜、石墨等物质，这些脱硫剂改善了单一的氧化锌脱硫剂存在的缺点。目前，国内氧化锌脱硫剂的型号有T302Q、T305、T306、KT310、JX-4C、JX-4D等10余种。提高氧化锌的常温硫容一直是氧化锌脱硫技术的研究重点。解决此问题主要从以下二方面入手：（1）提高脱硫剂的比表面，加大其传质面积；（2）向氧化锌中加入一些物质,增加反应的活性中心，以提高其常温硫容。T306型脱硫剂由于添加了特种助剂,使其在操作温度较低（约180）时，对简单有机硫也有较好的脱除效果。另外，研制具有有机硫转化和脱硫双功能的锌系脱硫剂也非常具有市场。20世纪90年代研制出的T313和SHT512型脱硫剂以及北京三聚环保新材料有限公司最新研制的JX-4D脱硫剂，不仅能脱除硫化氢还能脱除有机硫，而且价格低廉。国内外锌系脱硫剂总的发展趋势仍是降低产品堆密度和使用温度，提高脱硫精度，在保证低温高硫容、高脱硫精度下进一步提高抗压碎力，以降低阻力、扩大使用领域9。1.3.3其他脱硫剂 钙系脱硫剂：钙系脱硫剂有石灰石（CaCO3）、消石灰（Ca(OH)2）、白云石（CaCO3Mg CO3）等（脱硫率较低）以及复合钙系脱硫剂，如铁钙脱硫剂、锌钙脱硫剂等。 铜氧化物作为焦炉煤气脱硫剂具有较高的脱硫效率，但单一的CuO脱硫剂也存在硫容低、不耐高温等特点，常与其它金属化合物复合，如CuO-Al2O3，CuO-Cr2O3，Cu-Mn-Al等复合氧化物脱硫剂应用较多。 氧化锰的脱硫精度不高，一般也不单独使用，常与氧化铜、氧化铁、氧化铝等复合，可改善其脱硫性能10。1.4 几种常用脱硫剂的作用原理及其特点 由于普通氧化铁脱硫剂与水粉化，而本课题给出的煤气成分中含有一定的水蒸气，故不适合在本课题中适用，下述均为新型氧化铁常温精脱硫剂。而铁锰系精脱硫剂由于使用温度在380400于课题要求不相符，我们再此不做介绍。1.4.1 氧化铁脱硫剂(1)氧化铁脱硫剂的特点：脱硫精度高：进口H2S为 10000 ppm时，出口H2S0.1ppm。 反应速度快：气空速可大于1000h-1（液空速为5h-1）。 工作硫容大，一次性脱除H2S硫容可达20%。 强度和耐水性好。水煮24h或浸泡30天不粉化；12MPa压力下急骤充压、卸压进行100次冲击试验后，强度无变化。 适用温度范围广。 该精脱硫剂适用于天然气、水煤气、半水煤气、空气煤气、焦炉气、变换气、食品CO2、废气等各种气体中H2S的精脱，保护后工段贵重催化剂。 (2)氧化铁脱硫剂的脱硫原理：Fe2O3+H2SFeSx+S+H2O H2S与脱硫剂中的氧化铁等活性金属氧化物作用生成稳定硫化物，当原料气中含氧时，硫化物可与氧反应生成单质硫沉积在脱硫剂微孔中，从而达到脱硫防腐蚀的目的。 1.4.2 氧化锌脱硫剂(1)氧化锌脱硫剂的特点：常温氧化锌精脱硫剂是新型、高效精脱硫剂，可在常温200温条件下，用于脱除天然气、油田气、炼厂气、合成气、变换气等多种气体及液态烃、丙烯、石脑油、等液态原料的硫化物，以保护蒸汽转化、低变、甲烷化、甲醇、联醇、合成氨、聚丙烯和羰基合成等含镍、铜、铁及贵重金属催化剂和提高产品质量。(2)氧化锌脱硫剂的脱硫原理：ZnO+H2S=ZnS+ H2O ZnO+COS=ZnS+CO2 ZnO+C2H5SH= ZnS+C2H6+H2O2ZnO+CS2=2ZnS+CO2 ZnO脱硫剂可以脱除少量有机硫，大部分需经过水解塔转化为无机硫(H2S)之后脱除。1.4.3 活性炭脱硫剂(1)活性炭脱硫剂的特点：脱硫精度高：普通脱硫剂脱硫精度为出口H2S1.0ppm，用于粗脱硫，精脱硫剂脱硫精度为出口H2S0.03ppm。反应速度快： W102的穿透空速是普通脱硫剂的2-4倍。工业使用时，普通脱硫剂的使用空速为200-500h-1，W102使用空速为500-3000h-1。精脱硫剂的工作硫容高：精脱硫剂H2S工作硫容为其它常温脱硫剂的3-5倍，可达20%以上。对有机硫（COS、CS2等）有一定的脱除作用。 活性炭精脱硫剂采用优质活性炭添加特种活性剂和助剂，可用于合成氨、甲醇、联醇、甲烷化、合成燃料、食品CO2等生产工艺中精脱H2S，也可用于城市煤气、水煤气、焦炉气、天然气等精脱硫。(2)活性炭脱硫剂的脱硫原理： 气体中H2S和少量的O2受活性炭表面的催化作用，发生下列反应：2H2S+O2= 2H2O+2S COS在室温下先被活性炭水解，生成H2S，然后以H2S的脱除原理除去，反应如下：COS+H2O= H2S+CO2 2H2S+O2= 2H2O+2S活性炭脱硫剂只能脱去少部分有机硫，大部分需经过水解塔转化为无机硫(H2S)之后脱除11。2 计算部分2.1 计算所需一些特性数据2.1.1 几种常见脱硫剂的特性数据表3.1 脱硫剂的特性数据脱硫剂活性炭精脱硫剂氧化铁精脱硫剂氧化锌精脱硫剂工作硫容12.0%20.0%15.0%堆比重0.50kg/L0.700.80kg/L0.95kg/L适用温度56009030400适用压强常压8.0MPa常压8.0MPa常压30.0MPa脱硫精度0.13mg/Nm30.03mg/Nm30.04mg/Nm3适用空速5001200h-15002000h-15003000h-1价格4000元/m32000元/m35500元/m3 注： 工作硫容：硫容是指在满足脱硫要求的条件下，每100公斤脱硫剂所能吸收的硫的公斤数， 它是衡量脱硫剂的一个重要指标，一般用百分比表示，工作硫容不仅与脱硫剂的质量有关，更主要的与装置的工艺与设备状况也有很大关系。 堆比重：堆比重又称堆密度，指每升催化剂的质量。空速：每小时进入反应器的原料量与反应器藏量之比称为空间速度，简称空速。空速反应了反应时间的长短。对一定反应器，空速越大处理能力也越大。空速的大小取决于催化剂的活性水平。2.1.2 要求脱硫的煤气的主要成分及其百分含量表3.2 煤气的组成成分百分含量相对分子质量H22.832CH46.2116C3H60.6342C2H40.1228CO74.58 28C3H80.2544CO212.0744N22.7128H2S0.434H2O0.218注：煤气中还含有少量的COS，O2等气体，由于含量极低不足0.01%，故没有在表格中列出来。由此可以计算出煤气的相对分子质量M=20.0283+160.0621+300.0063+280.0012+280.7458+440.0025+440.1207+280.0271+340.004+180.002=28.51煤气的温度：40 压力：2.8MPa有机硫含量：20mg/Nm3 无机硫含量：10mg/Nm32.2 干法脱硫的流程示意图精脱硫塔预脱硫塔水解塔图 2.1 煤气脱硫流程示意图如图所示，箭头方向表示煤气的流向。预脱硫塔：煤气初步脱硫，脱除煤气中的大部分H2S和少量的有机硫。水解塔：将煤气中的有机硫转化为无机硫。精脱硫塔：除去煤气中的H2S使其达到要求的标准。2.3 关于脱硫剂用量及周期的计算 按工厂生产制度，年操作时为8000小时，实行四班三运转制，连续生产。年产10万吨即煤气的小时流量为 1.0107kg/8000h=1.25107g/h标准状况下气体的摩尔体积为22.4L，故该质量流量转化为标准状况下的体积流量为 V=1.25107/M22.4L/mol1000L/m3=9821Nm3/h2.3.1 预脱硫塔中脱硫剂用量及周期的计算 设煤气经过预脱硫塔时脱出的硫的量为30% 已知煤气中无机硫的含量为10mg/Nm3有机硫含量为20mg/Nm3可知在预脱硫塔中脱除硫的量为 W1=（10+20）30%10-6kg/Nm3V=0.0884kg/h 取空速为u=1000h-1 则需要的脱硫剂的体积为V1=V/u=9821/1000m3=9.821m3 (1)选用活性炭为脱硫剂： 活性炭脱硫剂的堆比重为0.50kg/L，可得需要的活性炭脱硫剂的质量为 M1=V10.50kg/L1000L/m3=4910.5kg 活性炭脱硫剂工作硫容为12%，可得活性炭脱硫剂可脱除的硫的量为 M11=M112%=589.26kg 活性炭脱硫剂的周期为 T1=M11/W1/24=277.7天，即一个催化剂周期为277天。 (2)选用氧化铁为脱硫剂： 氧化铁脱硫剂的堆比重为0.75kg/L，可得需要的氧化铁脱硫剂的质量为 M2=V10.75kg/L1000L/m3=7365.75kg 氧化铁脱硫剂的工作硫容为20%，可得氧化铁脱硫剂可脱除的硫的质量为 M22=M220%=1473.15kg 氧化铁脱硫剂的周期为 T2=M22/W1/24=694.35天，即一个催化剂周期为694天。 (3)选用氧化锌作为脱硫剂： 氧化锌脱硫剂的堆比重为0.95kg/L，可得需要的氧化锌脱硫剂的质量为 M3=V10.95kg/L1000L/m3=9329.95kg 氧化锌脱硫剂的工作硫容为15%，可得氧化锌脱硫剂可脱除的硫的质量为 M33=M315%=1399.49kg 氧化锌脱硫剂的周期为T3=M33/W1/24=659.64天，即一个催化剂周期为659天。2.3.2 精脱硫塔中脱硫剂用量及周期的计算 出口硫含量要低于0.2mg/Nm3，那么在精脱硫塔中脱除的硫的量为 W2=（10+20）70%-0.210-6kgV=0.204kg/h 取空速为u=1000h-1 则需要的脱硫剂的体积为V2=V/u=9821/1000m3=9.821m3 (1)选用活性炭为脱硫剂： 活性炭脱硫剂的堆比重为0.50kg/L，可得需要的活性炭脱硫剂的质量为 M4=V20.50kg/L1000L/m3=4910.5kg 活性炭脱硫剂工作硫容为12%，可得活性炭脱硫剂可脱除的硫的量为 M44=M212%=589.26kg 活性炭脱硫剂的周期为T4=M44/W2/24=120.35天，即一个催化剂周期为120天。(2)选用氧化铁为脱硫剂： 氧化铁脱硫剂的堆比重为0.75kg/L，可得需要的氧化铁脱硫剂的质量为 M5=V20.75kg/L1000L/m3=7365.75kg 氧化铁脱硫剂的工作硫容为20%，可得氧化铁脱硫剂可脱除的硫的质量为 M55=M520%=1473.15kg 氧化铁脱硫剂的周期为 T5=M55/W2/24=300.9天，即一个催化剂周期为300天。 (3)选用氧化锌作为脱硫剂： 氧化锌脱硫剂的堆比重为0.95kg/L，可得需要的氧化锌脱硫剂的质量为 M6=V20.95kg/L1000L/m3=9329.95kg 氧化锌脱硫剂的工作硫容为15%，可得氧化锌脱硫剂可脱除的硫的质量为 M66=M615%=1399.49kg 氧化锌脱硫剂的周期为T6=M66/W2/24=285.8天，即一个催化剂周期为285天。2.3.3 脱硫剂的成本核算 (1)活性炭脱硫剂的市价约为4000元/m3，则用活性炭脱硫剂时平均每天消耗脱硫剂的价值为（9.821/T1+9.821/T4）4000元/m3=469元/天 (2)氧化铁脱硫剂的市价约为2000元/m3，则用氧化铁脱硫剂时平均每天消耗的脱硫剂的价值为（9.821/T2+9.821/T5）3000元/m3=94元/天 (3)氧化锌脱硫剂的市价约为5500元/m3，则用氧化铁脱硫剂时平均每天消耗的脱硫剂的价值为（9.821/T3+9.821/T6）5500元/m3=271元/天2.3.4 脱硫剂的填装计算(1)预脱硫塔的填装计算：可以得出工况下进预脱硫塔的煤气体积根据公式PV=nRT 式 2.1可得煤气在标况下的体积与实际状况下的体积比为式 2.2可得煤气的体积流量预脱硫塔塔径空塔气速取根据公式 式 2.3 可求得塔径D=1.20m 预脱硫塔填料高度的计算 进口推动力 P1=（2.7105/10333+1）2010-3（22.4/34）10-3 =0.3510-3atm 出口推动力 P2=(2.68105/10333+1)0.410-3(22.4/34) 10-3=0.07110-3atm 查得传质系数K=1.36 塔的平均推动力为 P=（0.7510-3-0.07110-3）/ln（0.3510-3/0.07110-3）=0.17410-3atm 传质面积 F=N/(KP)=157.13610-3/0.17410-31.36m2=664 m2 填料塔的高度 H=664/(1000.7851.22)m=5.87m此高度不够脱硫剂的填装，可取高度H=6m。脱硫剂一段填装。实际填装脱硫剂的体积V=3.14(1.2/2)26=6.78m3(2) 精脱硫塔的填装计算：进精脱硫塔的煤气的硫含量为：0.0859Nm3/h从精脱硫塔出来的煤气的硫含量为：0.0013Nm3/h 同预脱硫塔，进入精脱硫塔的煤气体积流量 根据公式2.3可计算的塔径D=1.2m 精脱硫塔塔高的计算 进口推动力为 P1=(2.68105/10333+1)13.310-3(22.4/34) 10-3=0.23610-3atm 出口推动力为 P2=(2.65105/10333+1)0.210-3(22.4/34)10-3=0.003510-3atm 平均推动力为 P=（0.23610-3-0.003510-3）/ln（0.23610-3/0.003510-3）=0.05510-3atm 传质面积 F= N/(KP)=128.4110-3/1.360.05510-3=1717m2 传质高度 H=1717/(1000.7851.22)=15.2m取单塔高度为16m脱硫剂分两段填装，每段4m实际填装脱硫剂的体积V=3.14(1.2/2)242=9.04m33 结果分析及讨论3.1 计算得出数据对比表4.1 使用各种催化剂的周期及价格脱硫剂预脱硫塔脱硫剂周期精脱硫塔脱硫剂周期平均每天消耗的脱硫剂的价值活性炭脱硫剂277120469氧化铁脱硫剂69430094氧化锌脱硫剂6592852713.2 结论从催化剂周期方面来看，氧化铁脱硫剂的周期最大更换脱硫剂的周期最