【正文】 NH4CN + H2O (4)NH4OH + CO2 → NH4CO3 (5)NH4OH + NH4HCO3 →(NH4)2CO3 + H2O (6)NH4OH + NH4HS + (x一1)S →(NH4)2Sx + 2H20 (7)吸收了H2S、HCN的脫硫液從脫硫塔底排出，經(jīng)液封槽滿流人反應槽。然后用脫硫循環(huán)液泵抽出后送人再生塔底部，再生塔的塔底部通人壓縮空氣，使溶液在塔內(nèi)得以氧化再生。再生空氣從再生塔頂放散管至洗凈塔洗滌后放散，再生后的溶液從塔頂經(jīng)液位調(diào)節(jié)器自流回脫硫塔循環(huán)再生。其主要反應為：再生反應NH4HS + 1／2O2 → NH4OH + S (8)(NH4)2S + 1／2O2 + H2O → 2NH4OH + S (9)(NH4)2S + 1／2O4 + H2O → 2NH4OH + S (10)除上述反應外，還進行以下副反應2NH4HS + 2O2 → (NH4)2S2O3 + H2O (11)2(NH4)2S2O3 + O2 → 2(NH4)2SO4 + 2S (12)浮于再生塔頂部擴大部分的硫磺泡沫，利用位差自流人泡沫槽，經(jīng)澄清分層后，清液返回反應槽，硫泡沫用泡沫泵送人熔硫釜，經(jīng)數(shù)次加熱、脫水，再進一步加熱熔融，最后排出熔融硫磺，經(jīng)冷卻后裝袋外銷。系統(tǒng)中不凝性氣體經(jīng)尾氣洗凈塔洗滌后放散。為避免脫硫液中副反應鹽類積累影響脫硫效果，排出少量廢液送往配煤。自鼓風冷凝送來的剩余氨水，經(jīng)氨水過濾器除去夾帶的煤焦油等雜質(zhì)，進入換熱器與蒸氨塔底排出的蒸氨廢水換熱后進入蒸氨塔，用直接蒸汽將氨蒸出。同時向蒸氨塔上部加一些稀堿液以分解剩余氨水中的固定銨鹽。蒸氨塔頂部的氨氣經(jīng)分凝器和冷凝冷卻器冷凝成含氨大于10 的氨水送人反應槽，以增加脫硫液中的堿源。其工藝流程圖如下： 氨法HPF脫硫工藝流程 HPF法脫硫操作條件山西南村化工設(shè)計焦炭年產(chǎn)量為150萬噸，與參考文獻[12]中年產(chǎn)145萬噸的漣鋼焦化廠非常相似。漣鋼的實際生產(chǎn)情況對本設(shè)計有莫大的幫助。① 脫硫液中鹽類的積累脫硫過程中生成的脫硫溶液中(NH4)2S2O3和NH4CNS，在催化再生過程中與氧反應生成NH3H2O后又重新參與脫硫反應，因此能降低脫硫過程中氨的消耗量。由于再生反應可控制NH4CNS的生成，故脫硫液中NH4CNS的增長速度較為緩慢。但脫硫液中的鹽類積累到超過250g／L時，對脫硫效率的影響很明顯。② 煤氣及脫硫液溫度當脫硫液溫度較高時，會增大溶液表面上的氨氣分壓，使脫硫液中氨含量降低，脫硫效率隨之下降。但脫硫液的溫度太低也不利于再生反應的進行，因此，在生產(chǎn)過程中宜將煤氣溫度控制在25～35℃，脫硫液溫度應控制在35～40℃。③ 脫硫液和煤氣中的含氨量脫硫液中所含的氨由煤氣供給，煤氣中的含氨量對操作的影響很大，當氨硫物質(zhì)的量之比不小于1，煤氣中煤焦油含量不大于50mg／m含萘小于0．5g／m3時，即使一塔操作，其脫硫效率也可達99％左右，脫氰效率大于80％，當氨硫物質(zhì)的量之比小于1時，即使采用雙塔脫硫工藝，也必須對操作參數(shù)適當調(diào)整后才能保證脫硫效率。當煤氣含氨量小于3g／m3時，脫硫液中所含的氨小于7g／L時，脫硫效率就會明顯下降。④ 液氣比對脫硫效率的影響增加液氣比可使傳質(zhì)面迅速更新，以提高其吸收推動力，有利于脫硫效率的提高。但液氣比達到一定程度后，脫硫效率的增加量不明顯，反而會增加循環(huán)泵的動力消耗，故液氣比也不宜太大。⑤ 再生空氣量與再生時間氧化lkg硫化氫的理論空氣用量不足2m3，在實際再生生產(chǎn)中，考慮到浮選硫泡沫的需要，再生塔的鼓風強度一般控制在100m3／(m2h)。由于HPF催化劑在脫硫和再生過程中均有催化作用，故可適當降低再生空氣量。但是，減少再生空氣量后會影響硫泡沫的漂浮效果，因此在實際生產(chǎn)中不降低再生空氣量，而是適當減少再生停留時間，再生生產(chǎn)操作控制在20min左右。⑥ 煤氣中雜質(zhì)對脫硫效率的影響生產(chǎn)實踐表明，煤氣中煤焦油和萘等雜質(zhì)不僅對煤氣的脫硫效率有較大影響，還會使硫磺顏色發(fā)黑。因此，要求進入脫硫塔的煤氣中煤焦油含量小于50mg／m3，萘含量不大于0．5g／m3。⑥ 硫渣再生塔頂部硫泡沫進入熔硫工序，在熔硫過程中產(chǎn)生的硫渣，可送回硫釜中熔硫，這樣還可減輕硫渣對環(huán)境的污染。但是目前一些熔硫釜的運行操作情況不理想，硫渣和硫膏分離不好，而操作費用又高，現(xiàn)在一些廠使用了板框壓濾機替代熔硫釜．分離硫泡沫成清液和硫膏，硫膏含硫在70～75％。板框壓濾機操作，設(shè)備費和操作費低，但勞動強度大，操作環(huán)境差，生產(chǎn)的硫膏價值低。 主要工藝操作控制指標主要控制指標如下：預冷塔補充氨水溫度 ≤40℃入脫硫塔煤氣溫度 25～35℃入脫硫塔脫硫循環(huán)液溫度 35～45℃脫硫循環(huán)液泵出口壓力 ≥進再生塔空氣壓力 ≥0．5MPa脫硫塔阻力 1500Pa預冷塔阻力 500kPa泡沫槽液位 滿流管以下預冷塔及脫硫塔液位 必須低于煤氣入口管低熔硫釜內(nèi)壓力 ≤0．4MPa進再生塔溶液流量(單塔) ～1 000m3／h釜內(nèi)外壓差 ≤0．2MPa外排清液溫度 60～90℃脫硫溶液組成：pH ～9游離氨 5g／LH(對苯二酚) 0．1～0．3g／LPDS含量 8～12mg／kgF(硫酸亞鐵) 0．1～0．3g／L懸浮硫 1．5g／LNH4CNS和(NH4)2S2O3含量 250g／L管道儀表流程圖(Pamp。ID)的繪制是控制工程設(shè)計的核心內(nèi)容，雖然在設(shè)計新體制中、各版管道儀表流程圖(Pamp。ID)并不歸在控制專業(yè)工程設(shè)計的設(shè)計文件內(nèi)。要進行生產(chǎn)過程的控制設(shè)計，必須先要了解生產(chǎn)過程的構(gòu)成及特點。以化工生產(chǎn)過程為例來說明。 化工生產(chǎn)過程的構(gòu)成化工生產(chǎn)過程的主體一般是化學反應過程，化學反應過程中所需的化工原料，首先送入輸人設(shè)備。然后將原料送入前處理過程，對原料進行分離或精制，使它符合化學反應對原料提出的要求和規(guī)格。化學反應后的生成物進入后處理過程，在此將半成品提純?yōu)楹细竦漠a(chǎn)品并回收未反應的原料和副產(chǎn)品，然后進人輸出設(shè)備中貯存。同時為了化學反應及前、后處理過程的需要，還有從外部提供必要的水、電、汽以及冷量等能源的公用工程。有時，還有能量回收和三廢處理系統(tǒng)等附加部分。控制方案的確定主要包括以下幾方面的內(nèi)容：①正確選定所需的檢測點及其安裝位置；②合理設(shè)計各控制系統(tǒng)，選擇必要的被控變量和恰當?shù)牟倏v變量；③生產(chǎn)安全保護系統(tǒng)的建立。包括聲、光信導報警系統(tǒng)、聯(lián)鎖系統(tǒng)及其他保護性系統(tǒng)的設(shè)計。在控制方案的確定中還應處理好以下幾個關(guān)系在控制方案確定時，首先應考慮到它的可靠性，否則設(shè)計的控制方案不能被投運、付之實踐，將會造成很大的損失。在設(shè)計過程中．將會有兩類情況出現(xiàn)，一類是設(shè)計的工藝過程已有相同或類似的裝置在生產(chǎn)運轉(zhuǎn)中。此時，設(shè)計人員只要深入生產(chǎn)現(xiàn)場進行調(diào)查研究，吸收現(xiàn)場成功的經(jīng)驗與原設(shè)計中不足的教訓，其設(shè)計的可靠性是較易保證的。另一類是設(shè)計新的生產(chǎn)工藝，則必須熟悉工藝，掌握控制對象，分析擾動因素，并在與工藝人員密切配合下，確定合理的控制方案?？煽啃允且粋€設(shè)計成敗的關(guān)鏈因素。但是從發(fā)展的眼光看，要推動生產(chǎn)過程自動化水平不斷提高，使生產(chǎn)過程處在最佳狀態(tài)下運行，獲取最大的經(jīng)濟效益，先進性將是衡量設(shè)計水平的另一個重要標準。隨著計算機技術(shù)成功地應用于生產(chǎn)過程的控制后，除了常規(guī)的單回路、串級、比值、均勻、前饋、選擇性等控制系統(tǒng)已廣泛應用外，一些先進的控制算法。如純滯后補償、解耦、推斷、預測、自適應、最優(yōu)等也能借助于計算機的靈活、豐富的功能，較為容易地在過程控制中實現(xiàn)。況且，近年來人們對生產(chǎn)過程的認識逐步深化，人工智能的研究卓有成效，這些都為自動化水平的進一步提高創(chuàng)造了有利條件。所以，在考慮控制方案時，必須處理好可靠性與先進性之間的關(guān)系。一般來說，可以采用以下兩種方法：一種是留有余地，為下步的提高水平創(chuàng)造好條件。也就是在眼前設(shè)計時要為將來的提高工作留出后路，不要造成困難。另一種是做出幾種設(shè)計方案，可以先投運簡單方案，再投運下一步的方案。采用DCS等計算機控制系統(tǒng)后．完全可以通過軟件來改變方案．這為方案的改變提供了有利的條件。、設(shè)備的關(guān)系要使控制方案切實可行，控制設(shè)計人員熟悉工藝，并與工藝人員密切配合是必不可少的。然而，目前大多數(shù)是先定工藝，再確定設(shè)備，最后再配控制系統(tǒng)。由工藝方面來決定控制方案，而自動化方面的考慮不能影響到工藝設(shè)計的做法是較為普遍的狀況。從發(fā)展的觀點來看，控制人員長期處于被動狀態(tài)并不是正常的現(xiàn)象。工藝、設(shè)備與控制三者的整體化將是現(xiàn)代工程設(shè)計的標志。設(shè)計工作除了要在技術(shù)上可靠、先進外，還必須考慮到經(jīng)濟上的合理性。過程中應在深入實際調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，進行方案的技術(shù)、經(jīng)濟性的比較。處理好技術(shù)與經(jīng)濟的關(guān)系，控制水平的提高將會增加儀表等軟、硬件的投資，但可能從改變操作、節(jié)省設(shè)備投資或提高生產(chǎn)效益、節(jié)省能源等方面得到補償。當然，盲目追求而無實效的做法，并不代表技術(shù)的先進，而只能造成經(jīng)濟上的損失。此外，自動化水平的高低也應從工程實際出發(fā)，對于不同規(guī)模和類型的工程，做出相應的選擇，使技術(shù)和經(jīng)濟得到辨證的統(tǒng)一。由于此次設(shè)計，只是選擇部分工藝流程，所以所需控制點較少，主要控制點有：表21 脫硫工藝主要控制點控制點控制系統(tǒng)類型范圍進脫硫塔脫硫液流量串級換熱器出口脫硫液溫度簡單（1）、進脫硫塔脫硫液流量的控制此控制回路系統(tǒng)為串級控制系統(tǒng)，其主被控變量為進脫硫塔脫硫液流量。主回路是通過流量計過檢測入脫硫塔的脫硫液的流量，變送后與其設(shè)定值進行比較得到偏差。將偏差送入控制器按一定算法產(chǎn)生控制信號驅(qū)動電動調(diào)節(jié)閥，來減小偏差。而進入脫硫塔的脫硫液流量勢必會受到進入脫硫塔的煤氣流量的影響，所以將進入脫硫塔的煤氣流量通過流量計檢測反饋給主回路。進脫硫塔脫硫液流量控制回路如下圖23所示：流量調(diào)節(jié)器1流量調(diào)節(jié)器2調(diào)節(jié)閥脫硫液流煤氣流檢測變送器2檢測變送器1二次干擾一次干擾————給定圖23進脫硫塔脫硫液流量控制回路（2）、換熱器出口脫硫液溫度的控制此控制回路系統(tǒng)為簡單控制系統(tǒng)，其被控變量為出口脫硫液溫度。脫硫液溫度 換熱器設(shè)定值溫度控制器電動調(diào)節(jié)閥熱電偶進換熱器的脫硫液與冷卻水逆流接觸換熱，來降低脫硫液的溫度。要使得脫硫液溫度控制在一定范圍內(nèi)，可以增加補充冷卻水的流量或者減小脫硫液的流量來實現(xiàn)。從工藝合理性考慮，減小脫硫液流量勢必影響生產(chǎn)工藝過程的負荷，可能影響正常的生產(chǎn)。所以通過改變冷卻水的流量來達到控制目的。脫硫液的溫度，與設(shè)定值比較得到偏差送入控制器，控制器根據(jù)一定得算法產(chǎn)生控制信號驅(qū)動調(diào)節(jié)閥。圖24 脫硫液溫度控制系統(tǒng)簡化方塊圖換熱器出口脫硫液流量控制回路如下圖25所示：圖25換熱器出口脫硫液流量控制回路(三) 入脫硫塔煤氣的溫度必須控制在25～35℃之間，這就需要對入脫硫塔前的煤氣管道的煤氣溫度進行檢測，看是否符合要求。如果達不到要求，溫度偏高或者偏低，都將警報顯示，同時調(diào)控煤氣入口閥門，防止事故發(fā)生。該聯(lián)鎖機構(gòu)主要由PLC控制實現(xiàn)，溫度檢測儀表具有報警空能，當超出溫度范圍時，都將進行報警顯示。同時通過PLC控制信號，調(diào)節(jié)煤氣管路的閥門。控制系統(tǒng)如下圖?？刂葡到y(tǒng)PLC采用西門子S7200CN，CPU選用221具有6/4個輸入/輸出通道，I/O通道分配如圖PLC控制程序如下： （四）脫硫塔由工藝要求可以知道，在脫硫塔中，需滿足以下的操作條件：（1）合適的溫度（2）合適的壓力（3）液氣比要維持在一個穩(wěn)定合適的范圍內(nèi)（4）合適的填料層持液量（5）填料層的壓降要求（6）填料塔內(nèi)的氣液分布（7）合適液體噴淋密度與填料表面的潤濕（8）除此之外，還要考慮避免攔液、液泛的發(fā)生具體到實際生產(chǎn)中，我們就要全面考慮，綜合出一個可行的方案。如果將上述條件，每條具體考慮，而不考慮其關(guān)聯(lián)性，會造成，整個控制系統(tǒng)的臃腫復雜，操作上也會混亂，容易造成故障。因此，我們要選擇一個主控變量，通過控制主控變量，來調(diào)節(jié)脫硫塔中的環(huán)境，進而滿足上述條件，這樣也使整個控制系統(tǒng)，簡潔，經(jīng)濟，可行，易于操作控制。溫度、壓力和氣液比是直接受到進塔氣液流量的影響；而填料層的持液量、填料層壓降也受著進塔氣液流量的約束；通過調(diào)節(jié)進塔氣液流量完全可以避免攔液與液泛的發(fā)生；上述（6）及（7）主要受填料塔本身性質(zhì)的影響，不再贅述。通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，以進塔氣、液流量為主控變量比較好。確定主控變量后，我們設(shè)計了如下一個簡單控制系統(tǒng)進行控制。根據(jù)工藝專業(yè)提出的工藝流程圖（PFD)，以及有關(guān)的工藝參數(shù)、條件等情況，確定全工藝過程的控制方案。在工藝流程圖上按其流程順序標注控制點和控制系統(tǒng)，繪制工藝控制流程圖（PCD）。然后，把工藝控制流