【正文】 .................................................................................................................................... 34 廢渣的處 理 ..............................................................................................................34 廢渣的來源 ................................................................................................................................................ 34 廢渣的處理工藝 .................................................................................................................................... 34 參考文獻 ............................................................... 36 附 錄 ................................................................. 37 工藝流程圖 .....................................................................................................................37 脫硫塔裝配圖 .................................................................................................................37 車間平面布置圖 .............................................................................................................37 致 謝 ...................................................................................................................................38 4 年產(chǎn) 6 萬噸合成氨脫硫工段工藝設(shè)計 姓 名： 指導(dǎo)老師： 摘 要 ： 年產(chǎn) 6 萬噸合成氨脫硫工段工藝設(shè)計是由指導(dǎo)老師指定產(chǎn)量確定的生產(chǎn)規(guī)模，結(jié)合生產(chǎn)中 收集的各類生產(chǎn)技術(shù)指標而設(shè)計的。本設(shè)計所采用的是栲膠脫硫法，其主要原料是半水煤氣和脫硫液。本設(shè)計詳細的介紹了 合成氨脫硫工段的生產(chǎn)原理、工藝流程、工藝參數(shù)、熱量衡算、物料衡算，以及設(shè)備選型、廠房布置和三廢處理。本設(shè)計在脫硫效率和再生率方面的研究有所突破。 [關(guān)鍵詞 ]： 栲膠脫硫法 脫硫液 脫硫塔 5 The year produces 60,000 tons to synthesize an ammonia to take off sulphur work a segment a technological design Name of stendent: Director: Abstract With an annual output of 60,000 tons of synthetic ammonia Desulfurization Process design is specified by the teacher determine the scale of production output, with production internship in the collection of various production technologies designed to target. This design is used by the desulfurization extract, its main raw materials and semiwater gas desulfurization liquid. The detailed design of the Section on the production of ammonia desulfurization principle, process, technology parameters, the heat balance, the material balance and the selection of equipment, plant layout and waste treatment. The design of the desulfurization efficiency and renewable rate of a breakthrough. [Keyword]: tannin extract to take off a sulphur method take off a sulphur liquid take off sulphur tower 6 1. 總 論 概 述 [1] 氨是 重要的化工產(chǎn)品之一，用途很廣。在農(nóng)業(yè)方面，以氨為主要原料可以生產(chǎn)各種氮素肥料，如尿素、硝酸銨、碳酸氫氨、氯化銨等，以及各種含氮 復(fù)合肥料。液氨本身就是一種高效氮素肥料，可以直接施用。目前，世界上氨產(chǎn)量的 85%— 90%用于生產(chǎn)各和氮肥。因此，合成氨工業(yè)是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)，對農(nóng)業(yè)增產(chǎn)起著重要的作用。合成氨工業(yè) 對農(nóng)業(yè)的作用實質(zhì)是將空氣中游離氮轉(zhuǎn)化為能被植物吸收利用的化合態(tài)氮，這一過程稱為固定氮。 氨也是重要的工業(yè)原料，廣泛用于制藥、煉油、純堿、合成纖維、合成樹脂、含氮無機鹽等 工 業(yè)。將氨氧化可以制成硝酸，而硝酸又是生產(chǎn)炸藥、染料等產(chǎn)品的重要原料。生產(chǎn)火箭的推進劑和氧化劑，同樣也離不開氨。此外，氨還是常用的冷嘲熱諷凍劑。 合成氨的工業(yè)的迅速發(fā)展，也 促進了高壓、催化、特殊金屬材料、固體燃料氣化、低溫等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。同時尿素的甲醇的合成、石油加氫、高壓聚合等工業(yè)，也是在合成氨工業(yè)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。所以合成氨工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有十分重要的地位，氨及氨加工工業(yè)已成為現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的一個重要部門。 在合成氨工業(yè)中，脫硫倍受重視 。 合成氨所需的原料氣，無論是天然氣、油田氣還是焦?fàn)t氣、半水煤氣都人 含有硫化物，這些硫化物主要是硫化氫（ H2S）、二硫化碳（ CS2）、硫氧化碳（ COS）、硫醇（ R— SH）和噻吩（ C4H4S）等。其中硫化氫屬于無機化合物，常稱為“無機硫”。 天然氣中硫經(jīng)物的含量（標準狀態(tài)）一般在 — 15g/ m3 的范圍內(nèi)，有機硫以硫醇為主，在氣田經(jīng)過粗脫磙處理后的天然氣，硫化物的含量（標準狀態(tài)）在 20— 100mg/ m3 左右。 合成氨在生產(chǎn)原料氣中硫化物雖含量不高，但對生產(chǎn)的危害極大。 ①腐蝕設(shè)備、管道。含有 H2S 的原料氣，在水分存在時，就形成硫氫酸（ HSH），腐蝕金屬設(shè)備。其 腐蝕程度隨 原料氣中 H2S 的含量增高而加劇。 ②使催化劑中毒、失活。當(dāng)原料氣中的硫化物含量超過一定指標時，硫化物 與 催化 劑活性中心結(jié)合，就能使以金屬原子或金屬氧化物為活性中心的催化劑中毒、失活。 7 包括轉(zhuǎn)化催化劑、高溫變換催化劑、低溫變換催化劑、合成氨催化劑等。 脫硫的任務(wù)是除去原料氣中的各種硫化物，同時硫是一種重要的資源，應(yīng)加以回收和利用。因此，無論原料來源如何，合成氨原料必須首先脫硫。 栲膠 的 組成及 性質(zhì) 栲膠是由植物的皮（如栲樹，落葉松）、果（如橡椀）、葉（如漆樹）和干（如堅木、栗木）的水淬液熬制而成。栲膠的 主要成分是丹寧，丹寧是化學(xué)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的化合物組成的混合物。 含有大量鄰二或鄰三羥基酚。多元酚的羥基受電子云的影響，間位羥基比較穩(wěn)定，而連位或鄰位羥基則很活潑，容易被空氣中的氧氧化。用于脫硫的栲膠屬于水解類熱溶栲膠，在堿性溶液中更容易氧化成醌類；已氧化的栲膠在還原過程中氧取代基又被還原為羥基。 雖然丹寧各組分的分子結(jié)構(gòu)相當(dāng)懸珠，但它們都是具有酚式結(jié)構(gòu)的多羥基化合物，有的還含有醌式結(jié)構(gòu)，這就是栲膠能用于脫硫過程的原因。 栲膠脫硫的 反應(yīng)機 理 栲膠法脫硫?qū)儆跐穹摿? ,是利用堿性栲膠 [T(OH)O2]的水 溶液吸收半水煤氣中的 H2S，然后借助栲膠和礬作為載體和催化劑將吸收的 H2S 轉(zhuǎn)化為單質(zhì)硫，發(fā)生吸收反應(yīng)后的栲膠溶液利用空氣在溶液再生槽中進行再生，然后進入溶液循環(huán)槽重復(fù)循環(huán)使用。 其脫硫反應(yīng)機理如下 : 1) 堿性溶液吸收 H2S 的反應(yīng) ： Na2CO3 + H2S = NaHS + NaHCO3 NaHCO3+H2S＝ NaHS+CO2+H2O 2) NaHS 與偏釩酸鈉反應(yīng)生成焦釩酸鈉： 硫氫化鈉與偏釩酸鈉反應(yīng)生成焦 釩 酸鈉，析出單質(zhì)硫。 2NaHS + 4NaVO3 + H2O = Na2V4O9 + 4NaOH + 2S 3) 將 Na2V4O9 氧化成偏釩酸鈉： 醌態(tài)栲膠氧化四價釩絡(luò)離子為五價釩絡(luò)離子使釩絡(luò)離子恢復(fù)活性而醌態(tài)栲膠被還原為酚態(tài)栲膠失去活性。 332942 )(242)(2 OHTN a V ON a O HOOHTOVNa ???? 4) 還原態(tài)栲膠的氧化： 酚態(tài)栲膠被氧化獲得再生，同時生成 H2O2。 8 22223 2)(22)(2 OHOOHTOOHT ??? OHN a V OOVNaN a O HOH 2394222 3422 ???? H2O2+NaHS＝ H2O+S+NaOH 生產(chǎn)中副產(chǎn)品硫磺的應(yīng)用 硫磺是一種重要的化工原料 ，肥料工業(yè)是硫的最大用戶， 硫磺的其它用途包括炸藥、鋼鐵酸洗、醫(yī)藥食品工業(yè)、安全剝離、水處理、橡膠、電解工業(yè)、催化劑、顏料、化學(xué)品、硫磺膠泥、硫磺混凝土、醇類、黏合劑、農(nóng)藥、黑色火藥、鞭炮等。作為易燃固體，硫磺主要用于制造硫酸、染料和橡膠制品，也應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、火柴、火藥和工業(yè)陶瓷、建材制品輔助材料等工業(yè)部門。 文獻綜述 由于生產(chǎn)合成氨的各種燃料中含有一定的硫，因此所制備出來的合成氨原料氣中，都含有硫化物，其中大部分是無機硫化物硫化氫 （ H2S），其次還含有少量的的機硫化物，如 二硫化碳（ CS2）、硫 氧化碳（ COS）、硫醇（ R— SH）和噻吩（ C4H4S）等 。原料氣中硫化物的含量取決于氣化所用燃料中硫的含量。以煤為原料制得的煤氣中一般含硫化氫 1— 6g/ m3 ，有機硫化物 — 。用高硫煤作原料時，硫化氫高達20— 30g/ m3 。天然氣、輕油及重油中硫化物含量，因產(chǎn)地不同，差別很大。 原料氣中的硫化物，對合成氨生產(chǎn)危害很大，不僅 能腐蝕設(shè)備和管道，而且能使合成氨生產(chǎn)過程所用的催化劑中毒而失去活性。例如，天然氣蒸汽所用鎳催化劑，要求原料烴中總硫含量小于 / m3 ，銅鋅系低變催 化劑要求原料氣中總硫含量小于1mg/ m3 ， 若硫含量超過上述標準，催化劑將中毒而失去活性。此外，硫是一種很重要的化工原料，應(yīng)予以回收。因此，原料氣中的梳化物，必須脫除干凈。脫除原料氣中硫化物的過程 ，稱為脫硫。 目前原料氣脫硫的方法很多，據(jù)統(tǒng)計達四五十種。隨著石油化工的發(fā)展，還會開發(fā)出新的脫硫方法。按脫硫劑的物理形態(tài)分為干法（脫硫劑為固態(tài)）和濕法（脫硫劑為液態(tài)）兩大類。 干法脫硫又分為吸附法 —— 以活性炭、分子篩為脫硫劑；接觸反應(yīng)法 —— 以氧化鋅、氧化鐵等為脫硫劑；加氫轉(zhuǎn)化法 —— 以鈷鉬為催化劑，先將有機硫轉(zhuǎn)化為 H2S， 9 再脫除。干法脫硫具有郊率高、設(shè)備簡單、操作簡單、維修方便等優(yōu)點。但脫硫反應(yīng)速度慢，脫硫過程是間歇操作，設(shè)備龐大；在脫硫劑使用后期，脫硫效率和阻力變大，脫硫劑阻力變大，脫硫劑再行困難。因此，大型合成廠廣泛將此法用于業(yè)精細脫硫。 濕法脫硫又分為化學(xué)吸收法（按脫硫溶液與 H2S 發(fā)生的反應(yīng)，又分為中和法如乙醇胺法和氧化法如 ADA 法、氨水催化法等）、物理吸收法（如低溫甲醇洗滌法等）和物理化學(xué)吸收法（如環(huán)丁砜法等）