脱硫车间初步设计说明书(3)

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。三是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。四是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。

1.4产品的组成和成分及物性参数

硫磺别名硫、胶体硫、硫黄块。外观为淡黄色脆性结晶或粉末，有特殊臭味。分子量为32.06，蒸汽压是0.13KPa，闪点为207℃，熔点119℃，沸点为444.6℃，相对密度(水=1)为2.0。硫磺不溶于水，微溶于乙醇、醚，易溶于二硫化碳。作为易燃固体，硫磺主要用于制造染料、农药、火柴、火药、橡胶、人造丝等。

硫磺是无机农药中的一个重要品种。商品为黄色固体或粉末，有明显气味，能挥发。硫磺水悬液呈微酸性，不溶于水，与碱反应生成多硫化物。硫磺燃烧时发出青色火焰，伴随燃烧产生二氧化硫气体。生产中常把硫磺加工成胶悬剂用于防治病虫害，它对人、畜安全，不易使作物产生药害。

元素符号S，原子序数16，原子量32.06，位于第三周期第ⅥA族，主要氧化数-2、0、+2、+4、+6。原子共价半径104皮米，离子半径S-2184皮米，S+630皮米，第一电离能1000kJ/mol，电负性2.5。

单质硫俗称硫磺，块状硫磺为淡黄色块状结晶体，粉末为淡黄色粉末，有特殊臭味，能溶于二硫化碳，不溶于水。工业硫磺呈黄色或淡黄色，有块状、粉状、粒状或片状等。有多种同素异形体，斜方硫又叫菱形硫或α-硫，在95.5℃以下最稳定，密度2.1g/cm3，熔点112.8℃，沸点445℃，质脆，不易传热导电；单斜硫又称β-硫，在95.5°以上时稳定，密度1.96g/cm3；弹性硫又称γ-硫是无定形的，不稳定，易转变为α-硫。斜方硫和单斜硫都是由S8环状分子组成，液态时为链状分子组成，蒸气中有S8、S4、S2 等分子，1000℃以上时蒸气由S2组成。

化学性质比较活泼，能跟氧、氢、卤素(除碘外)、金属等大多数元素化合，生成离子型化合物或共价型化合物。硫单质既有氧化性又有还原性。如硫跟铁共热生成硫化亚铁，跟碳在高温下生成二硫化碳，常温下跟氟化合生成六氟化硫，加热时跟氯化合生成S2Cl2。硫在工业上主要用于制硫酸、硫化橡胶、黑火药、火柴、硫化物等。农业上用作杀虫剂，如石灰硫磺合剂，还用于制医药，如硫磺软膏。古代人已认识了天然硫。硫以游离态和化合态存在于自然界中，化合态主要有硫化物和硫酸盐。在地壳中的丰度为0.048%。

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从天然硫矿制得，或将黄铁矿和焦炭混和在有限空气中燃烧制得。

硫磺在空气中燃烧，燃烧时发生蓝色火焰，生成二氧化硫，粉末于空气或氧化剂混合易发生燃烧，甚至爆炸。

1.5 厂址选择

脱硫车间要与焦化厂配套，焦化厂拟设在七台河郊区，主要由以下几个方面决定。

1.5.1地理条件

七台河地区地貌类型属低山丘陵区。地势东南高，西北低，形成东南向西北逐渐倾斜的狭长地区，还有部分山前台地，谷地和河滩，从东部起到南，西三面环山。境内有二十七坐山岭均属完达山系山脉，最高峰海拔743米，东部丘陵，西北部平原海拔235米左右。该区含煤地层由中生代鸡西滴道组，城子河组及第四系地质地层组成，地质构造复杂，存在大量褶曲和上逆断层，互相切割造成各种倾角和各种走向。厂区内地质条件较好，基岩为花岗岩，埋深较浅。

1.5.2矿产资源

七台河拥有煤田面积9800平方公里，主要产出焦煤，是东北最大的焦煤生产基地。截止2010年10月末，七台河市累计探明地质储量22亿吨，预测地质储量16.37吨，可采储量4.8亿吨。

1.5.3供水条件

七台河拥有主要河流17条，倭肯河、挠力河两大河系穿越全境，集水面积达1248平方公里。现已形成水库26座，蓄水量2.64亿立方，是黑龙江省第二大人工水库地区。

1.5.4经济条件

鞍山财政收入逐年增长。其中2014年实现地方公共财政收入9.7亿元，同比增长5.7%。

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1.5.5气候条件

极端最高温度 35℃ 极端最低温度 -36℃ 年平均温度 4.3℃ 年平均风速 3.6m/s 年平均降水量 500mm 历史最大降水量 767mm 历史最小降水量 359mm 最大积雪深度 190mm 地震基本烈度 6度 常年主导风向为西风，夏季主导风向为东南风，冬季主导风向为西北风。七台河风向玫瑰图见1-1。

图1-1 七台河市风向玫瑰图

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第2章 工艺论证

2.1工艺路线论证

干法脱硫是将焦炉煤气通过含有氢氧化铁的脱硫剂，使氢氧化铁与硫化

氢反应生成硫化铁或因焦炉煤气的产量、用途、周围环境等原因，焦化企业焦炉煤气中硫化氢脱除方式也有很大的不同。常用的方法主要为干法脱硫和湿法脱硫两种。

2.1.1 干法脱硫

干法脱硫主要是利用氢氧化铁与其他制剂合成的脱硫催化剂脱除煤气中的硫化氢，经过再生的脱硫剂可重新使用。干法脱硫主要用于气量较小的煤气脱硫或脱硫精度高的二次脱硫。

硫化亚铁，当饱和后，使脱硫剂与空气接触，在有水分存在时，空气中的氧将铁的硫化物转化成氢氧化物，脱硫剂再生连续使用。其原理如下：

① 脱硫反应式，当碱性时：

2Fe(OH)3+3H2S→Fe2S3+6H2O

2Fe(OH)3+H2S→2Fe(OH)2+S+2H2O Fe(OH)2+H2S→FeS+2H2O ② 再生反应式，当水分足量时：

2Fe2S3+3O2+6H2O→4Fe(OH)3+6S 4FeS+3O2+6H2O→4Fe(OH)3+4S

干法脱硫的特点是实行的历史悠久，所以在操作上成熟，运行也非常可靠，其工艺简单，净化程度很高，并且对设备的要求不是很高。这种方法既可脱除煤气中的硫化氢，又可脱除氰化物，并且其脱除效果还不错。煤气的干法脱硫装置常用的多为箱式，箱式干法脱硫装置设备较笨重，占地面积大，更换脱硫剂时劳动强度大。对环境的污染也非常严重，废脱硫剂难以再利用。故此在煤气的脱硫程度要求较高或者煤气处理量比较小时倒是适宜采用这种工艺，在焦化厂已很少采用[1]。

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2.1.2 湿法脱硫

湿法脱硫适用于较大煤气处理量的装置，在工业上得到广泛应用。湿法脱硫按溶液的吸收与再生性又分为氧化法、化学吸收法和物理吸收法。

（1）氧化法：氧化法是借溶液中载氧体的催化作用，把被吸收的硫化氢氧化成硫，再用空气氧化使溶液获得再生。一般有砷碱法、改良A.D.A.法、萘醌法、液相氨水催化法和铁碱法等。氧化法也需要用碱液作为吸收液。

（2）化学吸收法：是以稀碱液为脱硫剂与硫化氢进行化学反应而形成的化合物，当富液温度升高，压力下降时，该化合物分解放出硫化氢，脱硫剂得到再生。烷基醇胺法和碱性盐溶液法即属这一类。

（3）物理吸收法：常用有机溶剂脱除硫化氢，完全是物理吸收过程。当压力升高，吸收硫化氢，减压时，吸收硫化氢后的吸收剂（富液）解析硫化氢，溶剂可循环使用，如环丁砜法。

虽然湿法脱硫的方法很多，但基本上包括吸收与再生两部分。吸收的目的在于吸收即将气体中所含硫化氢尽可能脱除，而使脱硫后的煤气符合要求。再生的目的则是使吸收了硫化氢的吸收剂复原，并回收其中的硫。

以下为几种常见的湿法脱硫方法。 (一) 砷碱法与改良砷碱法

这两种方法都属于湿式氧化脱硫法，改良砷碱法是砷碱法的改进也称为G-V法（Giammaarco-Vetrocoke Process）。两种方法都以碳酸钾（或碳酸钠）的水溶液中添加白砒活化剂作为吸收液，但吸收机理却有着本质上的区别。

(1) 砷碱法的脱硫机理

砷碱法主要依靠多硫代砷酸盐对硫化氢的吸收作用，主要化学反应如下： ① 吸收反应

M4AS2S5O2 + H2S→M4AS2S6O + H2O M4AS2S6O + H2S→M4AS2S7 + H2O ② 再生反应

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