H2S脱除技术方案

1、含硫化氢废气脱除工艺技术方案洛阳市天誉环保工程有限公司2012年9月目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 第一章 工程概况1 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 第二章 设计方案1 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 第三章 工艺介绍2方案 1：氨吸收氧化及副产品回收工艺 2 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 1.工艺原理 2 HYPERLINK l bookmark14 o

2、 Current Document 工艺流程 2 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 装置组成 5 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 4 投资预算 5 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 5 经济运行效益 7 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 方案 2：焚烧及余热利用工艺8 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 工艺原理 8 HYPERLINK l boo

3、kmark38 o Current Document 装置组成 9 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 3 投资预算 9 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 4 运行费用 10 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 方案 3：非水溶液中一步法氧化及硫回收工艺11 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 工艺原理 11 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 工艺流程

4、11 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 第四章 工艺对比14 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 氨吸收氧化及副产品回收工艺 14 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 原料气焚烧及余热利用工艺 15 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 非水溶液中一步法硫回收新工艺 15第一章 工程概况根据甲方提供资料，待处理气体（下称原料气）含 H2S 约40%、CO2 约 60%，以及其他少量的 CO、H2、CH4、

5、N2、CH3OH。H2S 为 酸性、恶臭气体，对环境的污染影响极大，而CO2的环境危害则相 对较小。为了保护环境并改善生产条件，使排放气体达到环保排放标 准，需设计配套装置进行净化处理。要求装置建设完成后，排放的气体指标能够符合国家和地方的 环境保护政策及污染物排放标准，无新增“三废”产生，并进行硫回 收，以利于企业发展和环境改善。第二章 设计方案原料气参数：温度：35.55C，压力：230kPa （绝），流量： 175.72kmol/h。组成（摩尔分率）：CO： 0.0094, H2： 0.0051, CO2： 61.4232， CH4： 0.0090， N2： 1.9495， H2S： 3

6、6.5197， CH3OH： 0.0841根据气体成分并结合我公司技术资源，设计三套技术方案：氨吸收氧化及副产品回收工艺；原料气焚烧及余热利用工艺；非水溶液中一步法氧化及硫回收工艺。第三章 工艺介绍方案 1：氨吸收氧化及副产品回收工艺工艺原理利用一定浓度的氨水喷淋洗涤原料气，氨水与原料气中的硫化氢 发生酸碱中和反应生成多硫化铵，再用一定浓度的硫酸加入吸收了硫 化氢的洗涤液中，硫酸与多硫化铵发生氧化还原反应，生成硫酸铵、 单质硫等，最后回收单质硫和硫酸铵。涉及的主要化学反应方程式如 下：H2S + 2NH3H2O = (NH4)2S + 2H2OH2S + NH3H2O = NH4HS + H2

7、OCO2 + NH3H2O = NH4HCO3(NH4)2S + H2SO4 = (NH4)2SO4 + S + H22NH4HS + H2SO4 = (NH4)2SO4 + 2S + 2H26NH4HS + 5H2SO4 = 3(NH4)2SO4 + 8S + 8H2O3(NH4)2S + 4H2SO4 = 3(NH4)2SO4 + 4S + 4H2O2NH4HCO3 + H2SO4 = (NH4)2SO4 +2 H2O + 2CO2工艺流程本工艺装置可分以下3 个部分：吸收剂配置：使用稀氨水作为吸收剂。外购浓度较高的氨水由泵卸至氨水储罐中储存，根据使用量用泵 打到稀氨水储罐中，加入水稀释到

8、一定浓度。吸收塔投入使用时，由 泵持续或间断送到吸收塔，通过喷淋装置淋洗原料气。（2）原料气净化：原料气从吸收塔下部进入吸收塔内，与从吸收 塔顶部喷淋而下的稀氨水逆向接触，原料气中的硫化氢溶于喷淋液中 并与其中的氨发生化学反应，生成多硫化铵，随喷淋液降到吸收塔底 部，形成多硫化铵和氨的混合液，而原料气中的不溶或难溶于水的成 分则从吸收塔顶部离开。吸收塔运行初期，底部混合液中多硫化铵浓 度较低，再通过循环泵再打到塔顶，进行循环喷淋。随着原料气的不 断通入，混合液中多硫化铵浓度逐渐增大，但达到一定浓度后，从循 环泵出口截取，排到氧化反应釜中，而吸收硫化氢消耗的稀氨水则视 循环液中的含量补充。原料气

9、经过吸收塔淋洗后，原料气得到净化，符合环保排放要求， 最后排往大气中，也可通过捕液器除去水分后，排到后续工序。根据 原料气中硫化氢气体及其它酸性气体含量，可设计成2 台或3 台吸收 塔连续吸收，并调整稀氨水浓度，以达到要求的脱除效率。（3）副产品回收：从吸收塔排出的多硫化铵含量较高的溶液进入 反应釜中，并加入适量的浓硫酸。在反应釜中，多硫化铵与硫酸发生 氧化还原发应，生成单质硫和硫酸铵及其它副产物，如水、二氧化碳 等。硫酸稀释及氧化还原反应为放热反应，溶液中的水分大部分被蒸 发，难溶于水的单质硫逐渐析出，经过离心机分离后，作为副产品硫 磺，而硫酸铵母液则输送到蒸发系统，进行蒸发浓缩结晶，最后再

10、用离心机分离回收，经干燥、包装得到第二种副产品硫酸铵。通过该工艺，原料气中的硫化氢被吸收、净化后，排放气满足环 保排放指标，同时，吸收的硫化氢最终转化为硫磺和硫酸铵，实现较 高的环保和经济效益。工艺流程见图 1 所示。图1硫化氢脱除及副产品回收工艺流程图本工艺主要有以下两个特点：（1）硫化氢脱除效率高。根据原料气硫化氢含量，设计采用三台 吸收连续吸收，前两台塔采用稀氨水做吸收剂，吸收硫化氢，第三台 用水做吸收剂，以吸收可能逃逸的氨气，确保尾气达标排放。（2）硫回收率高，原料利用率高。吸收的硫化氢、吸收剂氨和氧化剂硫酸最终转化为两种副产品：硫磺和硫酸铵，经济价值较高。（3）适用性强。对于不同硫化

11、氢含量的原料气，调整吸收塔操作 液气比、稀氨水浓度等即可。装置组成该套装置含有几组吸收塔、氧化反应釜、离心机、蒸发器，以及 吸收剂、氧化剂和母液储存罐（槽）以及气体增压风机、液体输送泵、 阀门、管道等设备组成。投资预算主要设备及其他投资项目见表1。表1 主要设备及其他投资项目一览表序号设备名称型号数量单价/ 万元*总价/万 元备注一、设备1吸收塔及组 件1900 x45503包括：吸收塔、减 压罐、填料、循环 泵、增压风机、喷 淋装置、风管、配 套管件等2反应釜16m3，搪瓷2含搅拌器3离心机1#沉降式，LW450X18OO，处理量15t/h14离心机2#推料式，处理量 9t/h15蒸发器三效

12、蒸发，蒸发量9t水16硫酸储槽硅酸铝耐酸钻砌 成，加防腐层；300m3, 10m*10m*3m25天储存量7硫酸咼位罐搪瓷，15m328浓氨水储罐100m342天储存量9稀氨水罐70m320.3天用量，8%氨 水罐10氨水回收罐16m3, 1800 X5600111母液槽1#12m3,3000 x2000 x2000112母液槽2#12m3,3000 x2000 x2000113硫磺包装机产品量：2t/h1含干燥、自动包装14硫酸铵包装 机产品量：4.5t/h1含干燥、自动包装15卸酸泵Q=35m3/h, H=2521用1备，卸硫酸16硫酸咼位罐 供给泵Q=10m3/h,H=2521用1备17

13、浓氨水卸料 泵Q=35m3/h, H=2521用1备，卸外购 氨水18浓氨水输送 泵Q=35m3/h, H=2521用1备，送至稀 氨水罐19稀氨水输送 泵Q=35m3/h, H=2521用1备，送8% 氨水20氨水回收泵Q=10m3/h,H=2521用1备，送回收 的氨水至稀释罐21母液输送泵Q=35m3/h, H=2521用1备，送硫酸 铵母液至蒸发器、电气、仪表及控制22电气系统1传动设备供电和 控制、检修、照明 等23自控系统1DCS/PLC控制系统24仪器、仪表1自控阀，温度、压 力、流量、液位现 场或远传、PH计 等。25管道及其管 件1包括手动阀门、止 回阀、安全阀、过 滤器、法

14、兰、弯头、 异径管等三、其它26土建及构筑物施工、设备安装27备品备件、 工具等小件28防腐、保温29包装、运输、保险303132管网、输电、 道路设计、 施工图纸预 算编制、试 车及调试、 技术使用和服务管理、人员培训、工程监理及质检预备费、不可预见费用、税费26土建及构筑物施工、设备安装27备品备件、 工具等小件28防腐、保温29包装、运输、保险303132管网、输电、 道路设计、 施工图纸预 算编制、试 车及调试、 技术使用和服务管理、人员培训、工程监理及质检预备费、不可预见费用、税费合计 注：设备价格非最终报价。经济运行效益经济运行分析见表 2表 2 运行经济表序号物料名称单耗或产出年

15、消耗或产出单价总价（万元）主要消耗180%H2SO43930.443 kg/h29478.32 t460元/吨1356.00282外购18%氨 水6060.547 kg/h45454.10 t400元/吨1818.16403稀释水7575.684 kg/h56817.63 t1元/吨5.68184电500 kw/h3750000 kwh0.5 元 /kwh187.50005蒸汽9 t/h67500 t150元/吨1012.50006人工50人3500 月227.5000合计4607.3486产出1硫磺2053.456 kg/h15400.92 t1500元/吨2310.13792硫酸铵4235

16、.253 kg/h31764.40 t1000元/吨3176.4395合计5486.5774效益879.2288注：1.物料单价根据当地行情波动；2.按年运行 7500 小时计算。方案2：焚烧及余热利用工艺工艺原理将含硫化氢的原料气引入焚烧炉中进行焚烧，焚烧炉温度为1250r，使硫化氢及原料气中的可燃成分焚烧充分。焚烧系统生成的 高温烟气通过废热锅炉进行换热，换热后的低温烟气（180200C） 进入下一级烟气管路系统进入脱硫装置。当烟气温度偏高时，可通过 混兑空气以满足后续设备工艺要求。废热锅炉产生的饱和蒸汽（l.IMpa、187C ）可并入蒸汽总管或 至其他需加热设备（如氨法脱硫系统的硫酸铵

17、回收蒸发器）。工艺流程见图 2 所示。图2原料气高温焚烧工艺流程图装置组成该套装置主要由焚烧炉、废热锅炉及其相关管道、电气、仪表组 成。（1）焚烧炉。主要包括燃烧器及炉体两部分。（2）废热锅炉投资预算主要设备及其他投资项目见表3 所示。表 3 主要设备及其他投资项目一览表序号设备名称型号数量单价/万元总价/万元备注一、设备1焚烧炉2900 x9000162t2燃烧器1500 x30001含点火控制，8t3废热锅炉3400 x10000160t4风机25材料1二、电气、仪表及控制6电气系统1传动设备供电 和控制、检修、照明等7自控系统1DCS/PLC 控制系统8仪器、仪表1自控阀，温度、 压力、

18、流量、 液位现场或远 传、PH计等。9管道及其管件1包括手动阀 门、止回阀、 安全阀、过滤 器、法兰、弯 头、异径管等三、其它10土建及构筑物 施工、设备安 装1含锅炉厂房备品备件、工具等小件防腐、保温13包装、运输、保险13包装、运输、保险管网、输电、 道路设计、施 工图纸预算编 制、试车及调 试、技术使用 和服务 管理、人员培训、工程监理 及质检预备费、不可预见费用、税费合计4运行费用运行费用见表 4表 4 运行费用及蒸汽产出表序号项目名称消耗或产出年消耗或产出单价总价（万 元）主要消耗1锅炉给水12.803 t/h96022.5 t3.7元/吨35.52832氮气80 Nm3/h6000

19、00 Nm38 元 /Nm3480.00003电40 kw/h300000 kwh0.5 元 /kwh15.00004开工用燃 料36000T80000 Nm30.8 元 /Nm38.64005点火用燃 料4000080000 Nm30.8 元 /Nm34.80006人工16人3500元/月72.8000合计616.7683产出低压蒸汽12.163 t/h91222.5 t注：1.物料单价根据当地行情波动；2.按年运行 7500 小时计算。方案 3：非水溶液中一步法氧化及硫回收工艺工艺原理采用最新研发的固体分子筛催化剂，选用氧气作为氧化剂，在氧 化塔中将 H2S 直接氧化为单质硫，用某种溶剂溶

20、解生成的硫，经过分 离后，溶剂返回系统循环利用，而硫则结晶回收。化学反应方程式：2H2S + O2 = 2H2O +2S工艺流程含硫化氢的酸性气体与空气充分混合后，进入氧化塔，在催化剂 的作用下硫化氢被氧直接氧化，生成单质硫和水，脱硫的气体经除雾 后从塔顶排出。含有单质硫的非水相溶液从塔底排出，进入闪蒸装置，经闪蒸及 气液分离后，回收溶液，不凝气返回氧化塔。由闪蒸装置出来的非水 相溶液经加压、冷却后送入结晶器中。结晶形成的单质硫晶体经离心 分离、干燥后包装。非水相溶液经加热缓冲，由循环泵打入氧化塔内 循环使用。工艺流程见图 3 所示。低硫气体图3非水溶液中一步氧化法及硫回收工艺流程3 投资预算

21、主要设备及其他投资项目见表5 所示。表 5 主要设备及其他投资项目一览表序号设备名称型号数量单价/万元总价/万元备注一、设备1氧化塔1600 x50001含催化剂2闪蒸系统23气液分离器V=2m324结晶器2.5 t/h15冷却器F=20m216加热器F=20m217回收液中间罐V=12m318溶剂储罐V=12m319离心机110硫磺包装机产量：2.2t/h1含干燥器11结晶器循环泵Q=7m3/h,H=2021用1备12滤除液输送泵Q=15m3/h,H=2021用1备13回收液输送泵Q=20m3/h,H=2021用1备、电气、仪表及控制14电气系统115自控系统116仪器、仪表117管道及其管件1三、其它18土建及构筑物 施工、设备安装1含厂房19备品备件、工具 等小件120防腐、保温121包装、运输、保 险122管网、输电、道 路设计、施工图 纸预算编制、试 车及调试、技术 使用和服务123管理、人员培 训、工程监理及 质检124预备费、不可预 见费用、税费1254运行费用运行费用见表 6。表 6