【正文】 11. 設(shè)計(jì)任務(wù)………… ………………………… 3 2. 脫硫方法 的選擇 …………………………… 4 3. 工藝流程 ………………………… ………… 5 4. 物料衡算 ……………………… …………… 8 5. 熱量衡算 …………………………………… 12 6. 設(shè)備尺寸計(jì)算 …………………………… … 15 7. 主要設(shè)備及其工藝參數(shù)…………………… 20 8. 致謝………………………………………… 24 2 合成氨 脫硫 工藝設(shè)計(jì) 說明書 第一節(jié) 設(shè)計(jì)任務(wù) 1．設(shè)計(jì)項(xiàng)目：合成氨 脫硫 工藝設(shè)計(jì) 2．年生產(chǎn)能力： 4000 噸 3．設(shè)計(jì)依據(jù) ： 合成氨原料氣中，一般總含有不同數(shù)量的無機(jī)硫 化物和有機(jī)硫化物，這些硫化物的成分和含量取決于氣化所用燃料的性質(zhì)及其加工的方法。原料氣中的硫含量，可以認(rèn)為于燃料只能 跟 硫含量成正比。一般說來，以焦碳或無煙煤制的的水煤氣或半水煤氣中，較高者，硫化氫達(dá) 46 克 /標(biāo)準(zhǔn)米 3,有機(jī)硫 克 /標(biāo)準(zhǔn)米 3（主要為硫氧化碳；其次為二氧化碳，約占百分之十幾）；較低者，硫化氫 12 克 /標(biāo)準(zhǔn)米 3，有機(jī)硫 克 /標(biāo)準(zhǔn)米 3。但是 近 來有些小合成氨廠用當(dāng)?shù)馗吡蛎鹤髟?，制得的煤氣中硫化氫含量也有高達(dá) 2030 克 /標(biāo)準(zhǔn)米 3，有機(jī)硫 12 克 /標(biāo)準(zhǔn)米 3（主要為二氧化碳。其 次為硫氧化碳 .硫醇和噻吩）。天然氣中硫化氫的含量，則因地區(qū)不同有極大的差異，約在 克 /標(biāo)準(zhǔn)米 3的范圍內(nèi)變動，有機(jī)硫則以硫醇為主。重油 .輕油中的硫含量亦因不同的石油產(chǎn)地而有極大的差異。重油部分氧化法的制氣過程中，重油只能感的硫分有 95%以上轉(zhuǎn)化成硫化氫，只有小部分變成有機(jī)硫，其主要組分為硫氧化碳。例如，含硫分 %的重油，氣體得到的氣體中含硫化氫 克 /標(biāo)準(zhǔn)米 3 和硫氧化碳 克 /標(biāo)準(zhǔn)米 3。原料氣中碳化物的存在，會增加氣體對金屬的腐蝕并使催化劑中毒。此外，硫本身也是一種 重要的資源，應(yīng)當(dāng)予以回收。為此。 3 必須對原料氣進(jìn)行脫硫 4. 其它：由于本設(shè)計(jì)為假定的設(shè)計(jì)，因此有關(guān)設(shè)計(jì)任務(wù)書的其它項(xiàng)目，如 進(jìn)行設(shè)計(jì)的依據(jù)、廠區(qū)或廠址、主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)、原料的供應(yīng)、技術(shù)規(guī)格以及燃料種類、水電汽的主要來源、與其它工業(yè)企業(yè)的關(guān)系、建廠期限、設(shè)計(jì)單位、設(shè)計(jì)進(jìn)度及設(shè)計(jì)階段的規(guī)定等均從略。 第二節(jié) 脫硫方法 的選擇 脫硫氣體中硫化氫的方法很多，一般 可 分為濕法與干法兩大類。濕法脫硫按溶液的吸收于再生性質(zhì)，又可分為氧化法，化學(xué)吸收法，物理吸收法三類。 氧化法是借溶液中載氧體的催化作用，把被吸收的硫化 氫氧化成硫磺，使溶液獲得再生。主要有蔥醌二磺酸納法 .氨水催化法 .砷堿法和砷堿法（ GV 法）等。 化學(xué)吸收法系以弱堿性溶液為吸收劑，與硫化氫進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而形成化合物，當(dāng)富液溫度升高 .壓力減低時(shí)，該化合物即能分解，使硫化氫放出，這類方法中有烷基醇胺法，堿性鹽溶液法等。 物理吸收法常用有機(jī)溶液為吸收劑，其吸收完全是物理過程，當(dāng)富液降低壓力時(shí)，硫化氫能放出，如聚乙二醇二甲醚法（ Selexol 法）和冷甲醇法等，而今年來發(fā)展的環(huán)丁砜法是屬于物理與化學(xué)吸收相結(jié)合的方法。 干法脫硫中最早使用的是氫氧化鐵法和活性炭。但今年合 成氨工業(yè)常用干法脫硫作為脫除有機(jī)硫和精細(xì)脫硫的手段，如氧化鋅脫硫 .分子篩脫硫。鈷鉬催化劑加氫脫硫等。 以煤（焦）為原料的合成氨變換氣中， H2S 含量通常在 80~200mg/m3 之間，為使后繼工序穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，需將其脫除。過去推薦采用干法（氧化鐵、活性炭等）脫除變換氣中 H2S，但多年的生產(chǎn)實(shí)踐表明，干法變脫存在硫容低、更換頻繁和凈化度不高等缺點(diǎn)，故越來越多的廠家采用濕法（如栲膠法）脫除變換 4 氣中的 H2S 并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。 隨著氣源中分壓升高， H2S 在脫硫液中傳質(zhì)率下降，脫硫效率降低。變換氣CO2 分壓較高 （變換氣中 CO2 含量近 28%，變換氣脫硫壓力多數(shù)廠為 ，少數(shù)為 因此，從變換氣中脫除 H2S 有其自身的難度和特點(diǎn)，現(xiàn)有濕法變換氣脫硫效率僅 60%80%。國外以天然氣（輕油）為原料的醇氨廠，通常在鈷鉬加氫后用氧化鋅脫硫，而以煤（重油）為原料的廠家，則采用低溫甲醇洗脫硫，可脫至總硫小于 *106。 第三節(jié) 工藝流程 工藝流程 （ 1）半水煤氣脫硫 從造氣車間送出來的半水煤氣經(jīng)氣柜通過靜電除焦器和羅茨鼓風(fēng) ,經(jīng)冷卻后進(jìn)入脫硫塔 ,脫硫后的半水煤氣再機(jī)進(jìn)入冷卻清洗塔的下段凈化后的半 水煤氣送氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)一段入口。 半水煤氣脫硫流程如圖 31 所示。 靜點(diǎn)除焦器 冷卻清洗塔下部 羅茨鼓風(fēng)機(jī) 脫硫塔 冷卻清洗塔上部 壓縮 圖 31 半水煤氣脫硫流程圖 變換氣脫硫 從變換送出來的變換氣 (變換氣壓力 ),經(jīng)二次脫硫清洗塔后進(jìn)入二次脫硫塔 ,脫硫后送壓縮工段。變換氣脫硫流程如圖 32 所示。 5 變換氣 二次脫硫塔 二次脫硫清洗塔 壓縮 圖 32 變換氣脫硫流程圖 從圖 31 中可以看出 :采樣管分別取自 3 臺電動給水泵入口門前 ,最后匯至一根總管去化學(xué)采樣架 ,正常時(shí)采樣門全部處于開啟狀態(tài) ,華澤鋁電機(jī)組運(yùn)行時(shí)保持 2 臺電動給水泵運(yùn)行 ,， 1 臺電動給水泵備用。從運(yùn)行中觀察發(fā)現(xiàn)備用電動給水泵入口管道處溫度低于運(yùn)行泵入口溫度 10 度 15 度 ,這是由于備用電動給水泵內(nèi)水不流動 ,造成入口管道給水被冷卻溫度逐漸降低。大家知道 ,熱力除氧的原理為 :根據(jù)道爾頓分壓定律 , 溶于水中的氣體量與氣體種類、氣體在水面上的分壓力以及水的溫度有 ,水溫越高 ,水面 上的氣體分壓力越低 ,氣體的溶解度越小。當(dāng)水處于關(guān)沸騰狀態(tài)時(shí) ,水中含氧量約等于零。 圖 32 說明了在壓力不變的情況下 , 水中的溶氧隨溫度的升高而降低。備用電動給水泵入口管道溫度低 ,就可能造成備用電動給水泵入口溶氧局部增大。經(jīng)過分析 ,決定關(guān)閉備用電動給水泵入口門化學(xué)采樣手動 ,進(jìn)行觀察。表 2是關(guān)閉備用電動給水泵入口采樣手動門后的數(shù)據(jù)。從表 2 中可以看出鍋爐給水溶氧明顯達(dá)到小于 7ug/l 的國家標(biāo)準(zhǔn)。說明在除氧器底部靠近備用電動給水入口管道處存在局部溶氧超標(biāo)現(xiàn)象。 防腐措施 (1)在電動給水泵停運(yùn)備用時(shí) ,及時(shí)關(guān)閉備用電 動給水泵采樣手動門 ,開啟運(yùn)行泵采樣手動門 ,保證采樣數(shù)據(jù)的真實(shí)性。 (2)加強(qiáng)化學(xué)采樣流量的監(jiān)視 ,保證采樣數(shù)據(jù)真實(shí)性。 (3)從數(shù)據(jù)可以看出 ,除氧器局部溶氧大 ,與空冷機(jī)組凝結(jié)水溶氧大 ,加強(qiáng)凝結(jié)水溶氧的分析 ,在沒有具體標(biāo)準(zhǔn)的情況下 ,參考濕冷機(jī)組凝結(jié)水溶氧標(biāo)準(zhǔn)和同類型機(jī)組比較 ,使凝結(jié)水溶氧保持在較低的水平。 (4)在保證給水溶氧合格的情況下 ,適當(dāng)關(guān)