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离子液体用于脱除焦炉煤气中硫化氢的模拟研究

邵倩倩  
【摘要】:近年来,随着炼焦行业的快速发展和国家环保政策的严格实施,焦炉煤气的高效利用已引起关注。从炼焦炉内出来的粗煤气中含有硫化氢杂质,不仅会腐蚀管道和设备,还会使下游催化剂中毒。因此,高效脱除焦炉煤气中的硫化氢是非常必要的。目前,工业中常用脱硫方法如醇胺法,存在溶剂损失严重,能耗高,脱硫废液难处理等问题。因此寻找一种新型的高效的绿色的脱硫剂来改进传统的脱硫工艺是非常重要的。离子液体,被称为新型“绿色溶剂”,具有蒸气压极低、热稳定性好、液体温度范围宽、结构可设计等优点,可以高效选择性分离和吸收气体。为了考察离子液体在焦炉煤气脱除H2S气体方面的应用前景,本文主要基于Apsen Plus软件设计了离子液体脱除焦炉煤气中硫化氢的新工艺,并进行了模拟与优化,之后与模拟的传统的甲基二乙醇胺(MDEA)法脱硫工艺进行对比。本文运用Apsen Plus软件建立了 MDEA脱除焦炉煤气中H2S的工艺流程,模拟并优化得到最佳操作参数。在最佳操作条件下,在满足H2S脱除率为99.80%的前提下,总热能为19721 kW,总电能耗为2.8414 kW。选择离子液体1-丁基-3-甲基-咪唑乙酸盐([Bmim]Ac)作为吸收剂,在Aspen Plus中设计了[Bmim]Ac脱除焦炉煤气中H2S的新工艺流程,模拟优化得到最佳操作参数。在最佳操作条件下,在满足H2S脱除率为98.78%的前提下,总热能为7600.6kW,总电能耗为26.91 kW。最后对比两种工艺发现:两种工艺在满足H2S脱除率均能达到98%的基础上,MDEA工艺的比能耗为43.80 GJ/tH2S,[Bmim]Ac工艺的比能耗为17.30 GJ/tH2S,对比可知,[Bmim]Ac吸收工艺有着更低的能耗,节省了61.02%。因此,离子液体在焦炉煤气脱除H2S方面具有很大的工业应用前景。


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