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1、任務三原料氣的凈化Purificationofsyntheticgases原料氣的組成：氫氣、氮氣、一氧化碳、二氧化碳、硫化物、甲烷等。1.3.1原料氣的脫硫脫硫方法很多，主要可分為干法脫硫和濕法脫硫。合成氨生產使用的脫硫方法如表1.2。干法脫硫一般適用于含S量較少的情況。濕法脫硫一般適用于含S量較大的場合。1.3.1.1干法脫硫主要有氧化鋅法、鈷鉬加氫法、氫氧化鐵法、活性碳法等。下面介紹氧化鋅法和鈷鉬加氫法。表1.21.氧化鋅法氧化鋅脫除有機硫的能力很強，可使出口硫含量<0.1ppm，當原料氣硫含量＜50×10-6時，僅用它一步脫硫就行了。若硫含量較高，可先用濕法，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)若原料氣中有氫存在，還有下列反應：CS2+4H2=2H2S+CH4COS+H2=H2S+CO通常以氧化鋅與硫化氫的反應為例討論。這一反應為放熱反應，溫度上升，平衡常數(shù)下降。所以低溫對反應有利。一些條件下平衡S含量的計算值如下：水蒸氣含量/%平衡硫含量/10-6實際上天然氣等原料中水蒸氣含量很低，所以即使溫度在400°C也可滿足S含量＜0.1×10-6的要求。200°C含水20％時，S＜0.
3、005×10-6，因此氧化鋅也用在變換工序作變換催化劑的保護劑。氧化鋅脫硫的反應速度主要是內擴散控制，所以氧化鋅脫硫劑都做成高孔率的小顆粒。200°C300°C400°C0.500.0000250.00080.009100.000550.0180.20200.0050.161.80操作條件操作溫度：一般為350~400°C操作壓力：一般為1.8~2.8Mpa另外，氧化鋅法使用的氧化鋅脫硫劑主要成分是活性氧化鋅，是一種內表面積較大、硫容較高的一種無機固體脫硫劑，不僅能快速脫除硫化氫，也能快速脫除除噻吩之外的有機硫。主要是因為ZnO脫硫劑對噻吩的轉化能力很弱，又不能直接吸收，因此，單獨使用Z
4、nO脫硫劑是不能把有機硫完全脫除的。氧化鋅脫硫性能的好壞用硫容量表示。所謂硫容就是每單位質量氧化鋅能脫除S的量。一些數(shù)據(jù)如圖1.13.一些定性結論如下：溫度上升，硫容增加；空速增加，硫容降低；汽氣比上升，硫容下降。2.鈷鉬加氫脫硫法硫容Kg/kg溫度／°C0100200300400500鈷鉬加氫脫硫法是脫除有機硫十分有效的預處理措施。鈷鉬加氫催化劑幾乎可使天然氣/石腦油中的有機硫全部轉化成硫化氫。再用氧化鋅吸收就可把總S降到0.1×10－6以下。鈷鉬加氫法還可將烯烴加氫轉變成飽和烷烴，從而減少蒸汽轉化工序析碳的可能。鈷鉬加氫催化劑以氧化鋁為載體，由氧化鈷和氧化鉬組成。經硫化后活性組分為M
5、oS2,Co9S8也是活性成份。主要反應如下：RCH2SH+H2=RCH3+H2SRCH2-S-CH2R′+2H2=RCH3+R′CH3+H2SRCH2S-SCH2R′+3H2=RCH3+R′CH3+2H2S操作溫度一般在300~400°C,壓力由不同催化劑而定，加氫量一般按照保持反應后氣體中有5~10%氫為準。干法脫硫的特點是脫除有機硫效率高，但設備龐大、脫硫劑不能再生、需要多個脫硫塔輪流切換操作、檢修時勞動條件差等特點。干法脫硫一般只能作為精脫硫使用。1.3.1.2濕法脫硫濕法脫硫可分為化學吸收法、物理吸收法和化學物理綜合吸收法等。下面以改良ADA法(改良蒽醌二磺酸法)為例討論。反應
6、原理在脫硫塔中進行的反應為：快速反應Na2CO3+H2S=NaHS+NaHCO3然后再與偏釩酸鈉反應（富液槽）：反應較慢NaHS+4NaVO3+H2O=Na2V4O9+4NaOH+2S氧化態(tài)ADA氧化焦性偏釩酸鈉Na2V4O9+2ADA(氧化態(tài))+2NaOH+H2O=4NaVO3+2ADA(還原態(tài))在再生塔（氧化槽）中的反應為：快速反應2ADA(還原態(tài))+O2=2ADA(氧化態(tài))+2H2O2.主要操作條件(1)PH值PH值上升，對吸收硫化氫有利，但對轉化成單質硫不利。一般為：8.5~9.2。一些數(shù)據(jù)見下圖。PH值8.38.58.7吸收程度/%PH值6789101112硫代硫酸鈉的量/%4
7、030201002.01.51.00.50(2)釩酸鹽含量一般應使ADA與偏釩酸鹽的當量比為2左右。(3)溫度溫度上升，生成硫代硫酸鹽的副反應加速，不利吸收。通?？刂莆諟囟葹?0-50°C.(4)壓力304050607080溫度/°C硫代物轉化量/%86420加壓和常壓均可，取決于流程其它工序對壓力的要求。(5)再生空氣用量和再生時間滿足ADA需要且使硫呈泡沫狀懸浮以便回收。濕法脫硫的突出特點是：脫硫劑便于管道輸送，容易再生，回收
