【正文】 ................................................................................................................. 26 機(jī)械強(qiáng)度的校核 ........................................................................................................... 27 質(zhì)量載荷 ..................................................................................................................... 27 第六章 設(shè)計(jì)結(jié)果 ............................................................................................ 29 致 謝 ............................................................................................................... 30 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................... 31 附 錄 ............................................................................................................... 33 I 年產(chǎn)量 30 萬噸液氨脫硫工段工藝設(shè)計(jì) 摘要 ： 本設(shè)計(jì)對(duì) 半水煤氣 凈 化脫硫工藝進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，著重設(shè)計(jì)計(jì)算了脫硫過程的 物料衡算，熱量衡算， 脫硫塔 尺寸的計(jì)算及輔助設(shè)備的選取，并對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行了機(jī)械強(qiáng)度校核。本設(shè)計(jì)采用栲膠法脫除 半水煤氣 中的硫化氫，設(shè)計(jì)中 進(jìn)入 脫硫塔氣體中的 H2S 含量為，凈化后 H2S 含量為 g/m3。在進(jìn)行物料衡算時(shí)，由 進(jìn)入脫硫塔，計(jì)算得脫硫量為 ，脫硫液循環(huán)量為 。另外分別對(duì) 換熱器 和熔硫釜進(jìn)行了熱量衡算，算得 換熱器 的熱負(fù)荷 106KJ/h，冷卻水消耗量為；熔硫釜的熱負(fù)荷為 KJ/釜，蒸汽消耗量為 。計(jì)算得塔徑為 ，塔高 ，填料層高度 ，壓降為 550Pa。本設(shè)計(jì)共繪制兩張圖，分別為脫硫塔 設(shè)備圖、工藝流程圖。 關(guān)鍵詞 ： 栲膠法；半水煤氣；工藝計(jì)算 II The Process Design of Ammonia Desulfurization Section For 300000 tons per year Abstract： The design calculation in design of coke oven gas purification desulfurization technology, focus on design calculation of the desulfurization process of key equipment, including material balance, heat balance, the packed tower reactor size calculation and selection of ancillary equipment, and probes into the main equipment mechanical intensity. The material balance the extract method, removing the hydrogen sulfide in coke oven gas desulfurization tower in the design of H2S in the gas content is g/m3, after purifying H2S content is g/m3. When carries on the material balance, by tower, the calculated amount of desulfurization is , the desulfurization liquid circulation volume of / h. The heat balance for washing tower, sulfur foam tank and the sulfur melting kettle has carried on the heat balance, calculate the heat load of washing tower is 106KJ/h, 。 The heat load of the sulfur melting kettle is KJ , steam consumption is tower body wall thickness is 12 mm, the head thickness is 12 mm. The wind load level with maximum sustained winds of 27216 Pa for the tower diameter is m, high tower, packing layer height is , the pressure drop of design is to draw two pictures, were packed tower equipment, process flow diagram. Keywords: extract method。 coke oven gas。 process calculation 1 引 言 半水煤氣 中硫化物按其化合態(tài)可分為兩類：無機(jī)硫化物，主要是硫化氫（ H2S），有機(jī)硫化物，如二硫化碳（ 2CS ），硫氧化碳（ COS），硫醇（ 25CHSH ）和噻吩（ 44CHS ）等。有機(jī)硫化物在溫度下進(jìn)行變換時(shí)，幾乎全部轉(zhuǎn)化為硫化氫。所以煤氣中硫化氫所含的硫約占煤氣中硫總量的 90%以上，因此，煤氣脫硫主要是指脫除煤氣中的硫化氫， 半水煤氣 中含硫化氫 8～ 15g/m3，此外還含 ～ 。 硫化氫在常溫下是一種帶刺鼻臭味的無色氣體，其密度為 。硫化氫及其燃燒產(chǎn)物二氧化硫（ 2SO ）對(duì)人體均有毒性，在空氣中含有 %的硫化氫就能致命。煤氣中硫化氫的存在會(huì)嚴(yán)重腐蝕輸氣管道和設(shè)備，如果將煤氣用做各種化工原料氣，如合成氨原料氣時(shí)，往往硫化物會(huì)使催化劑中毒，增加液態(tài)溶劑的黏度，影響產(chǎn)品的質(zhì)量等。因此，必須進(jìn)行煤氣的脫硫。 2 第一章 概 述 半水煤氣 凈化的現(xiàn)狀 煤氣的脫硫方法從總體上來分 有兩種：熱煤氣脫硫和冷煤氣脫硫。在我國(guó)，熱煤氣脫硫現(xiàn)在仍處于試驗(yàn)研究階段，還有待于進(jìn)一步完善，而冷煤氣脫硫是比較成熟的技術(shù)，其脫硫方法也很多。冷煤氣脫硫大體上可分為干法脫硫和濕法脫硫兩種方法，干法脫硫以氧化鐵法和活性炭法應(yīng)用較廣，而濕法脫硫以砷堿法、 ADA、改良 ADA 和栲膠法頗具代表性。 濕法脫硫可以處理含硫量高的煤氣，脫硫劑是便于輸送的液體物料，可以再生，且可以回收有價(jià)值的元素硫，從而構(gòu)成一個(gè)連續(xù)脫硫循環(huán)系統(tǒng)?，F(xiàn)在工藝上應(yīng)用較多的濕法脫硫有氨水催化法、改良蒽醌二磺酸法（ 法）及有機(jī)胺法。其中改良蒽 醌二磺酸法的脫除效率高，應(yīng)用更為廣泛。但此法在操作中易發(fā)生堵塞，而且藥品價(jià)格昂貴，近幾年來，在改良 的基礎(chǔ)上開發(fā)的栲膠法克服了這兩項(xiàng)缺點(diǎn)。它是以純堿作為吸收劑，以栲膠為載氧體，以 2NaVO 為氧化劑。基于此，在 半水煤氣 脫硫工藝的設(shè)計(jì)中我采用濕式栲膠法脫硫工藝。 栲膠的認(rèn)識(shí) 栲膠是由植物的皮，果，莖及葉的萃取液熬制而成的。其主要成分為丹寧，約占 66%，以栲膠來配制脫硫液效果最佳。栲膠的主要成分為多種水解丹寧，是有許多結(jié)構(gòu)相似的酚類衍生物所組成的多酚基化合物 ，由于其含有許多活潑的烴基，所以具有很強(qiáng)的吸氧能力，在脫硫過程中起著載氧的作用。堿性栲膠脫硫液是由栲膠，碳酸鈉及偏釩酸鈉等主要成分構(gòu)成的水溶液。栲膠水溶液在空氣中易被氧化，即丹寧中較活潑的羥基易被空氣中的氧氧化，生成醌態(tài)化合物。特別是當(dāng)溶液的 PH 值大于 9 的時(shí)候，丹寧的氧化特別顯著。由于栲膠水溶液在較高濃度時(shí)成為典型的膠體溶液，并且在較低溫度時(shí)容易出現(xiàn) 3NaVO 及3NaHCO 沉淀，因此在配制脫硫液前必須對(duì)栲膠水溶液進(jìn)行熟化預(yù)處理 。即將含栲膠 20～33g/l， Na2CO3380～ 133g/l 的栲膠誰溶液直接通蒸汽與空氣，在 80～ 90176。C 的條件下氧化10～ 24h，破壞其膠性。然后加 3NaVO 及軟水或稀氨水，配制成含栲膠 ～ ， Na2CO3 ， 3NaHCO g/l, 3NaVO 2～ ，送入脫硫液儲(chǔ)存槽，稀釋后使用。 3 脫硫過程中，酚類物質(zhì)經(jīng)空氣再生氧化成醌態(tài)，因 其具有較高電位，故能將低價(jià)釩氧化成高價(jià)釩，進(jìn)而使吸收在溶液中的硫氫根氧化、析出單質(zhì)硫。同時(shí)丹寧能與多種金屬離子（如釩、鉻、鋁等）形成水溶性絡(luò)合物；在堿性溶液中丹寧能用與鐵、銅反應(yīng)并在其材料表面形成丹寧酸性薄膜，因而具有防腐蝕作用。 由于栲膠水溶液是膠體溶液，在將其配制成脫硫液之前，必須對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，以消除共膠體性和發(fā)泡性，并使其由酚態(tài)結(jié)構(gòu)氧化成醌態(tài)結(jié)構(gòu)，這樣脫硫溶液才具有活性。在栲膠溶液氧化過程中，伴隨著吸光性能的變化。當(dāng)溶液充分氧化后，其消光值則會(huì)穩(wěn)定在某一數(shù)值附近，這種溶液就能滿足脫硫要求。將純堿溶液 用蒸汽加熱，通入空氣氧化，并維持溫度 80～ 90℃ ，恒溫 10h 以上，讓丹寧物質(zhì)發(fā)生降解反應(yīng)，大分子變小，表面活性物質(zhì)變成非表面活性物質(zhì)，達(dá)到預(yù)處理目的。 栲膠法脫硫的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 栲膠法脫硫是目前工業(yè)化生產(chǎn)中應(yīng)用較多的濕式脫硫方法，它本身有許多優(yōu)越之處，但是與此同時(shí)，也存在著許多的不足。 栲膠是聚酚類（丹寧）物質(zhì)，可替代 ADA 作為載氧體，價(jià)格低廉，栲膠本身還是良好的絡(luò)合劑，不需要添加酒石酸鉀鈉的絡(luò)合劑。此法的吸收效果與 ADA 相近，且具有不容易堵塞脫硫塔填料，栲膠資源豐富，價(jià)格便宜以及脫硫液活 性好，性能穩(wěn)定，腐蝕性小等優(yōu)點(diǎn)。此外，脫硫效率大于 98℅，所析出的硫容易浮選和分離。栲膠法脫硫整個(gè)脫硫和再生過程為連續(xù)在線過程，脫硫與再生同時(shí)進(jìn)行，不需要設(shè)置備用脫硫塔。煤氣脫硫凈化程度可以根據(jù)企業(yè)需要，通過調(diào)整溶液配比調(diào)整，適時(shí)加以控制，凈化后煤氣中 H2S含量穩(wěn)定。 （ 1）栲膠資源豐富、價(jià)格低廉、無毒性、脫硫溶液成本低，因而操作費(fèi)用要改良 ADA法低。 （ 2）脫硫溶液的活性好、性能穩(wěn)定、腐蝕性小。栲膠本身既是氧化劑，又是釩的絡(luò)合劑，脫硫溶液的組成比改良 ADA 法簡(jiǎn)單，且脫硫過程沒有硫磺堵塔問題。 （ 3）脫硫效 率大于 98%，所析出的硫容易浮選和分離。 （ 4）栲膠法脫硫整個(gè)脫硫和再生過程為連續(xù)在線過程，脫硫與再生同時(shí)進(jìn)行，不需要設(shè)置備用脫硫塔。 4 （ 5）煤氣脫硫凈化程度可以根據(jù)企業(yè)需要，通過調(diào)整溶液配比調(diào)整，適時(shí)加以控制，凈化后煤氣中 H2S 含量穩(wěn)定。 缺點(diǎn) （ 1）配制脫硫液和往系統(tǒng)中補(bǔ)加時(shí)都要經(jīng)過加熱溶化制備過程。 （ 2） 設(shè)備較多，工藝操作也較復(fù)雜，設(shè)備投資較大。 硫化物對(duì)作為原料氣生產(chǎn)工藝過程的危害 （ 1）對(duì)催化劑的危害 硫使甲烷化催化劑，高（中）溫變換催化劑，甲醇合成催化劑何氨合成催化劑的 主要毒物之一，能使它們的活性和壽命降低； （ 2）對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的危害 碳銨生產(chǎn)過程中，當(dāng)變換氣中硫化氫含量高時(shí)，在碳化母液中積累增高。使母液粘度增大，碳銨結(jié)晶變油，不僅造成分離困難，同時(shí)，由于生成FeS 沉淀致使碳銨顏色變黑； （ 3）在尿素生產(chǎn)過程中，硫化氫進(jìn)入尿素合成塔時(shí)會(huì)生成硫脲，污染尿素產(chǎn)品，降低產(chǎn)品質(zhì)量； （ 4）對(duì)銅洗操作的危害 銅氨液吸收硫化氫生成 CuS 沉淀，這種沉淀物顆粒很細(xì)，懸浮在溶液中導(dǎo)致溶液粘度增大，發(fā)泡性增強(qiáng)，銅耗上升，破壞銅洗系統(tǒng)的正常運(yùn)行； （ 5）對(duì)金屬腐蝕 硫化氫能使碳鋼設(shè)備及管線 發(fā)生失重腐蝕，應(yīng)力腐蝕，氫脆和氫鼓泡，使設(shè)備及管線壽命減短； （ 6）對(duì)人體的毒害 硫化氫是強(qiáng)烈的神經(jīng)毒物，硫化氫經(jīng)呼吸系統(tǒng)進(jìn)入血液中來不及氧化時(shí)就會(huì)引起會(huì)全身中毒反應(yīng)，隨硫化氫濃度的增加會(huì)造成呼吸麻痹，窒息以致停止呼吸而死亡。因此，為了提高企業(yè)最終產(chǎn)品質(zhì)量和保持人們優(yōu)良的生存環(huán)境，對(duì)半水煤氣 進(jìn)行脫硫是非常必要的。 半水煤氣 脫硫系統(tǒng)的正常開車操作要點(diǎn) （ 1）檢查各設(shè)備，管道，閥門，分析取樣及電器，儀表等，必須正常完好。 （ 2）檢查系統(tǒng)內(nèi)所有閥門的開關(guān)位置，應(yīng)符合開車要求； （ 3）與供水，供電，供氣 部門及造氣，壓縮工段聯(lián)系，作好開車準(zhǔn)備； （ 4）將脫硫液成分調(diào)整在工藝指標(biāo)范圍內(nèi)； （ 5）氨規(guī)程進(jìn)行系統(tǒng)吹凈，清洗，試漏和置換工作（系統(tǒng)未經(jīng)檢修處于保壓狀況下對(duì)的開車