5.11常压氧化铁法脱硫

5.11.1脱硫剂可选择成型脱硫剂、也可选用藻铁矿、钢厂赤泥、铸铁屑或与铸铁屑有同样性能的铁屑。
    藻铁矿脱硫剂中活性氧化铁含量宜大于15％。当采用铸铁屑或铁屑时，必须经氧化处理。
    配制脱硫剂用的疏松剂宜采用木屑。
5.11.2 常压氧化铁法脱硫设备可采用箱式或塔式。
5.11.3当采用箱式常压氧化铁法时，其设计应符合下列要求：
    1 当煤气通过脱硫设备时，流速宜取7～11mm/s；当进口煤气中硫化氢含量低于1.0g/m³时，其流速可适当提高；
    2 煤气与脱硫剂的接触时间，宜取130～200s；
    3 每层脱硫剂的厚度，宜取0.3～0.8m；
    4 氧化铁法脱硫剂需用量不应小于下式的计算值：

 式中：V——每小时1000m³ 煤气所需脱硫剂的容积（m³）；
          C_s——煤气中硫化氢含量（体积分数）；
          f——新脱硫剂中活性氧化铁含量，可取15％～18％；
            ρ——新脱硫剂密度（t/m³）。当采用藻铁矿或铸铁屑脱硫剂时，可取0.8～0.9。
    5 常压氧化铁法脱硫设备的操作设计温度，可取25～35℃。每个脱硫设备应设置蒸汽注入装置。寒冷地区的脱硫设备，应有保温措施；
    6 每组脱硫箱（或塔），宜设有一个备用。连通每个脱硫箱间的煤气管道的布置，应能依次向后轮环输气。
5.11.4脱硫箱宜采用高架式。
5.11.5箱式和塔式脱硫装置，其脱硫剂的装卸，应采用机械设备。
5.11.6常压氧化铁法脱硫设备，应设有煤气安全泄压装置。
5.11.7常压氧化铁法脱硫工段应设有配制和堆放脱硫剂的场地；场地应采用混凝土地坪。
5.11.8脱硫剂采用箱内再生时，掺空气后煤气中含氧量应由煤气中硫化氢含量确定。但出箱时煤气中含氧量小于2％（体积分数）。

条文说明

表21几个进箱硫化氢含量低的生产实况表

     2 煤气与脱硫剂的接触时间，本规定为宜取130～200s，这是参考了国内外一些厂的数据综合的。如原苏联为130～200s，日本四个厂为106～200s，国内一些厂最小的为45.5s，最多的为382s，一般为130～200s之间的脱硫效率都较高（见表22）。

表22  脱硫箱内气速和接触时间实况表

注：① 使用天然活性铁泥。
        ② 使用颜料厂的下脚铁泥。其余各厂都使用人工氧化铁脱硫剂。
    3 每层脱硫剂厚度
    日本《都市煤气工业》介绍脱硫剂厚度为0.3～1.0m，但根据北京、鞍山、沈阳、大连、丹东、上海等煤气公司的实况，多数使用脱硫剂高度在0.4～0.7m之间，所以将这一指标制定为“0.3～0.8m”之间。
    4 干法脱硫剂量的计算公式
    干法脱硫剂量的计算公式较多，可供参考的有如下四个公式：
        1) 米特公式：
        一组四个脱硫箱，每箱内脱硫剂3'6"～4"，每个箱最小截面积是：
        当H₂S量500～700格令/100立方英尺时为
        0.5平方英尺/（1000立方英尺·d）
        当H₂S量小于200格令/100立方英尺时为
       0.4平方英尺/(1000立方英尺·d)
        注：1格令/100立方英尺＝22.9mg/m³
       2) 爱佛里公式

    R＝25～30(箱式)
        R＞30(塔式)
        3)斯蒂尔公式：

 式中 A——煤气经过一组串联箱中任一箱内截面积(平方英尺)；
              G——需要脱硫的最大煤气量(标准立方英尺/时)；
              S——进口煤气中H₂S含量的校正系数；
        当煤气中H₂S含量为4.5～23g/m³时S值为480～720；
              D——气体通过干箱组的氧化铁脱硫剂总深度(英尺)；
              C——系数，对2、3、4个箱时分别为4、8、10。
        4)密尔本公式：

式中：V——每小时处理1000m³煤气所需脱硫剂(m³)；
              C_s——煤气中H₂S含量(体积％)；
              f——新脱硫剂中活性三氧化二铁重量含量(％)；
              ρ——新脱硫剂的密度(t/m³)。
    以上四个公式比较，米特和爱佛里公式较粗糙，而且不考虑煤气中H₂S含量的变化，故不宜推荐，斯蒂尔公式虽在S校正系数中考虑了H₂S的变化，但S值仅是H₂S在4.5～23g/m³间才适用，对干法脱硫箱常用的低H₂S值时就不能适用了，经过一系列公式演算和实际情况对照认为密尔本公式较为适宜。按《焦炉气及其他可燃气体的脱硫》一书说明，密尔本公式只适用于H₂S含量小于0.8％体积比（相当于12g/m³左右），这符合一般人工煤气的范围。
    5 脱硫箱的设计温度。根据一般资料介绍，干箱的煤气出口温度宜在28～30℃，温度过低时将使硫化反应速度缓慢，煤气中的水分大量冷凝造成脱硫剂过湿，煤气与氧化铁接触不良，脱硫效率明显下降。这里规定了“25～35℃”的操作温度，即说明在设计时对于寒冷地区的干箱需要考虑保温。至于应采取哪些保温措施则需视具体情况决定，不作硬性规定。
    规定“每个干箱宜设计蒸汽注入装置”是在必要时可以增加脱硫剂的水分和保持脱硫反应温度，有利于提高和保持脱硫效率。
    6 规定每组干法脱硫设备宜设置一个备用箱是从实际出发的，考虑到我国幅员辽阔，生产条件各不相同。干法脱硫剂的配制、再生的时间也各不相同，为保证顺利生产，应设置备用箱，以做换箱时替代用。
    条文中规定了连接每个脱硫箱间的煤气管道的布置应能依次向后轮换输气。向后轮换输气是指Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ→Ⅳ、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ→Ⅲ、Ⅳ、Ⅰ、Ⅱ→Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅰ(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ代表干箱之号)。
    煤气换向依次向后轮换输气之优点：
        1) 保证在第Ⅰ、Ⅱ箱内保持足够的反应条件；
        2) 煤气将渐渐冷却，由于后面箱中氧仍能发挥作用使硫化铁能良好再生；
        3) 可有效避免脱硫剂着火的危险。
    上海杨树浦煤气厂、北京751厂等均是向后轮换输气的，操作情况良好。
    当采用赤泥时，虽然赤泥干法脱硫剂具有含活性氧化铁量较藻铁矿高，通过脱硫剂的气速可以较藻铁矿大，与脱硫剂的接触时间可以缩短以及通过脱硫剂的阻力降比藻铁矿的小等优点，但由于该脱硫剂在国内使用的不少厂仅仅停留在能较好替换原藻铁矿等，而该脱硫剂对一些生产参数尚需做进一步的工作。本规定赤泥脱硫剂仍可按公式(5.11.3)设计。但由于其密度为0.3～0.5t/m³会造成计算后需用脱硫剂体积增加，这与实际情况有差异，因此在设计中可取脱硫剂厚度的上限、停留时间的下限从而提高箱内气速。
5.11.4干法脱硫箱有高架式、半地下式及地下式等形式。高架式便于脱硫剂的卸料也可用机械设备较半地下式及地下式均优越。本条规定宜采用高架式。
5.11.5塔式的干法脱硫设备同样宜用机械设备装卸，从而减少劳动强度和改善工人劳动环境。
5.11.6为安全生产，干法脱硫箱应有安全泄压装置，其安装位置为：
    1 在箱前或箱后的煤气管道上安装水封筒；
    2 在箱的顶盖上设泄压安全阀。
5.11.7干法脱硫工段应有配制、堆放脱硫剂的场地。除此之外该场地还应考虑脱硫剂再生时翻晒用的场地。一般该场地宜为干箱总面积的2～3倍。
5.11.8当采用脱硫剂箱内再生时，根据煤气中硫化氢的含量来确定煤气中氧的增加量，但从安全角度出发，一般出箱煤气中含氧量不应大于2％(体积分数)。