【摘要】：煤轉(zhuǎn)化(焦化、氣化等)過(guò)程中不可避免地會(huì)有含硫污染物的排放,煤氣中硫化物的有效脫除是其進(jìn)一步利用的關(guān)鍵,已有不同形式的氣體凈化脫硫技術(shù)將硫化氫作為關(guān)注重點(diǎn),但僅僅回收了其中的硫元素,而價(jià)值較高的氫元素則生成沒(méi)有特殊用途的水。硫化氫化學(xué)分解聯(lián)產(chǎn)氫氣和硫酸系統(tǒng)不僅為包括硫化氫在內(nèi)的含硫污染物轉(zhuǎn)化為高質(zhì)高值的氫和硫酸提供了可行性,并且極大地降低了系統(tǒng)能耗,該技術(shù)路線在節(jié)能減排、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益等方面都具有可持續(xù)發(fā)展性。H_2S在硫化氫化學(xué)分解聯(lián)產(chǎn)氫氣和硫酸原料氣中的含量是該工藝路線可行與否的關(guān)鍵因素。本文利用低溫甲醇洗工藝回收煤轉(zhuǎn)化過(guò)程中產(chǎn)生的H_2S氣體,對(duì)低溫甲醇洗裝置與H_2S提濃工藝參數(shù)進(jìn)行了模擬優(yōu)化,同時(shí)對(duì)硫化氫化學(xué)分解聯(lián)產(chǎn)氫氣和硫酸系統(tǒng)進(jìn)行質(zhì)量平衡及熱量交換設(shè)計(jì)模擬,以期為今后的工業(yè)化應(yīng)用提供依據(jù)。研究工作及主要結(jié)果具體描述如下:1)借助大型通用化工流程模擬軟件Aspen Plus,選擇PSRK物性方法對(duì)“低溫甲醇洗裝置優(yōu)化與H_2S提濃改造”系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)模擬,對(duì)吸收塔甲醇溫度和流量,二氧化碳解析塔溫度和壓力,硫化氫濃縮塔再生N2流量,熱再生塔冷凝器溫度和壓力,熱再生塔回流比進(jìn)行工況研究和靈敏度分析,并對(duì)各塔進(jìn)行水力學(xué)模擬分析計(jì)算,進(jìn)行塔板設(shè)計(jì)和塔板核算。根據(jù)模擬計(jì)算分析,通過(guò)降低熱再生塔冷凝器溫度、提高冷凝器壓力、選擇合適的熱再生塔回流比,可有效提高產(chǎn)品氣中H_2S含量�；厥盏玫降募状己铣蓺�、co2、h2s產(chǎn)品氣滿足工藝控制指標(biāo)的前提下,優(yōu)化出的最佳操作參數(shù)為:吸收塔低溫貧甲醇溫度 50°c,流量21000kmol/h;co2解析塔溫度 35°c,壓力6bar;h2s濃縮塔再生n2流量1500kmol/h;熱再生塔冷凝器溫度20°c,壓力3bar,熱再生塔回流比0.45。經(jīng)過(guò)優(yōu)化改造之后,h2s摩爾分?jǐn)?shù)由原料氣的0.38%提高到產(chǎn)品氣的68.90%,并且h2s的收率高達(dá)99.32%,絕大部分的h2s得到回收利用,回收得到的h2s體積分?jǐn)?shù)完全滿足硫化氫化學(xué)分解聯(lián)產(chǎn)氫氣和硫酸工藝要求。2)利用aspenplus軟件對(duì)“硫化氫化學(xué)分解聯(lián)產(chǎn)氫氣和硫酸系統(tǒng)”進(jìn)行設(shè)計(jì)模擬,其中bunsen反應(yīng)和h2s氧化反應(yīng)采用elecnrtl電解質(zhì)方法,hi分解分離選用nrtl方法。系統(tǒng)的質(zhì)量平衡及簡(jiǎn)單的換熱優(yōu)化計(jì)算結(jié)果顯示:(a)通過(guò)104°c,4mpa軟水進(jìn)行硫單質(zhì)燃燒熱量回收,可得到溫度250°c,壓力4mpa水蒸氣118kmol/h,即1.86×104ton/y,回收得到的熱量供系統(tǒng)其他吸熱部分使用;(b)壓力越高硫酸精餾所需熱量越少,但差異較小�？紤]到實(shí)際的工業(yè)化應(yīng)用,常壓精餾操作更易實(shí)現(xiàn),因此采用常壓精餾方法實(shí)現(xiàn)硫酸精餾提濃;(c)溫度和壓力對(duì)hi分解率的影響較小,在實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用中通過(guò)調(diào)節(jié)溫度和壓力提高h(yuǎn)i的分解率不太現(xiàn)實(shí),可以考慮采用膜分離技術(shù)、電解等方式提高h(yuǎn)i的分解率。3)在準(zhǔn)確模擬的基礎(chǔ)上,對(duì)“煤化工過(guò)程硫化氫分解聯(lián)產(chǎn)氫氣和硫酸系統(tǒng)”進(jìn)行全物料平衡模擬計(jì)算,結(jié)果顯示:(a)低溫甲醇洗,系統(tǒng)處理原料氣3.32×106ton/y,原料氣凈化得到h2s產(chǎn)品氣1.99×104ton/y,甲醇合成氣(co+h2)9.55×105ton/y,co2產(chǎn)品氣2.11×106ton/y;(b)硫化氫化學(xué)分解制氫,空氣輸入1.06×105ton/y,空氣分離得到氮?dú)?.94×104ton/y,H_2S分解得到氫氣4.30×102 ton/y,質(zhì)量分?jǐn)?shù)96 wt%的濃硫酸5.73×104ton/y;(c)循環(huán)損耗,低溫甲醇洗貧甲醇循環(huán)量5.88×106 ton/y,碘單質(zhì)循環(huán)量7.53×103 ton/y,甲苯循環(huán)量1.88×104 ton/y,其中甲醇、碘單質(zhì)、甲苯的年循環(huán)損耗量均按0.1%計(jì)算,即甲醇的循環(huán)損耗量為5.88×103 ton/y,碘單質(zhì)的循環(huán)損耗量為7.53 ton/y,甲苯的循環(huán)損耗量為18.84 ton/y。對(duì)煤化工過(guò)程硫化氫分解聯(lián)產(chǎn)氫氣和硫酸系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)模擬,得到的模擬計(jì)算結(jié)果對(duì)后續(xù)項(xiàng)目的中試放大以及工業(yè)化應(yīng)用具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。
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【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ116.2;TQ111.1

【參考文獻(xiàn)】

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1 唐躍剛;賀鑫;程愛(ài)國(guó);李薇薇;鄧秀杰;魏強(qiáng);李龍;;中國(guó)煤中硫含量分布特征及其沉積控制[J];煤炭學(xué)報(bào);2015年09期

2 王s，

本文編號(hào)：2247566