【正文】 化工原理課程設計 設計題目：氨法脫硫工藝路線設計 指導教師：陳愛兵 班 級：制藥112班 組 長：孫曉慶 小組成員：劉利華、劉思佳、劉圓圓、 齊賀軍、石闊、樊世昊 完成日期：2014年6月4日 52 / 58人員分工姓名學號負責領域劉利華110102219產品后處理、經濟預算、制圖劉思佳110102220煙囪與人梯的設置、制圖、文字排版劉圓圓110102221經濟預算、吸收塔尺寸及有關計算、設計說明齊賀軍110102222封頭及裙座設計計算、制圖、設計說明石闊110102223管道的選型及其計算、保溫層設計孫曉慶110102224吸收塔尺寸及有關計算、制圖、設計說明樊世昊110303103風機及泵計算與選型前 言隨著含硫燃料燃燒產生的SO2對環(huán)境的危害增大，氨法煙氣脫硫工藝越來越受重視。本設計是采用氨做吸收劑除去煙氣中的SO2，屬于氣液相反應，反應速率快，吸收劑利用率高，能保持脫硫效率9599%，且無二次污染。氨在水中的溶解度超過20%。1995年氨法技術作為國家重點科技攻關項目列入“十五”863計劃。氨法脫硫副產品硫胺是一種性能優(yōu)良的氮肥，適合我國農業(yè)大國的國情。氨回收法脫硫技術是擁有我國自主知識產權的脫硫技術，因而投資更少、從長遠角度更有利于在我國長期和全面的推廣。With ulfur fuel bustions increase resulting in SO2 harm to the environent serious, ammonia flue gas desulfurization process is being payed more and more attention,.the process uses ammonia in the flue gas to absorb SO2, belongs to the gas phase reaction, the reaction rate is fast and the absorbent utilization is high, 9599% desulfurization efficiency can be maintained, and no secondary pollution. Ammonia solubility in water is more than 20%. 1995 ammonia technology as a key national scientific and technological project is contained in the 15th 863 plan. Thiamine ammonia desulfurization by product is an excellent nitrogen fertilizer, suitable for China39。s national conditions of agricultural country. Ammonia Recovery Act desulfurization technology is to have our own intellectual property, and therefore factories can pay less investment and in longterm perspective, it is more conducive and worth prehensive promotion.目 錄前 言 I目 錄 II第一章 設計概論 1 產品現(xiàn)狀 1 設計概況 1 編制依據(jù) 1 可行性分析 2第二章 脫硫技術介紹 4 脫硫技術原理與工藝路線 4 技術原理 4 工藝路線 5 噴淋塔概況 6 噴淋塔基本結構 6 流向選擇 7 吸收劑的選擇 7 副產品后處理過程 8第三章 塔設備計算說明 9 物料衡算 9 塔內煙氣流速 11 塔內標準狀態(tài)下煙氣量 11 噴淋塔設計 12 噴淋塔塔高 12 噴淋塔的壁厚 17 噴淋塔的塔徑 18 噴淋塔噴淋層 19 保溫層的設計 20 手孔、人孔的設計 22 吸收塔封頭的選擇跟計算 22第四章 工藝附屬設備計算及選型 24 煙囪的計算及選型 24 管道管徑的計算及選型 26 增壓風機的計算及選型 26 氧化風機的計算及選型 29 氨水輸送泵的計算及選型 29 漿液循環(huán)泵的計算及選型 30 側進式攪拌器 31 翅式換熱器 31 操作平臺和梯子的設計 32第五章 硫酸銨的后處理設備 35 離心泵的設計 35 離心泵的結構 35 氣縛現(xiàn)象 36 離心泵的選型 36 旋流器 37 噴霧干燥器 39 脫硫塔貯存罐 40第六章 副產品的處理 41 生產硫酸銨的結晶原理 41 影響硫酸銨結晶顆粒大小的因素 41 硫酸銨的相關計算 42第七章 成本結算與利潤空間 44 設備費用 44 年運行費用 44第八章 工藝安全防護及優(yōu)化 48 氨泄漏的預防和應急措施 48 避雷措施 48 工藝優(yōu)化 49第九章 設計心得 50參考文獻 51附 錄 52第一章 設計概論 產品現(xiàn)狀隨著我國經濟的發(fā)展，工業(yè)化生產日益增加，SO2的排放也逐漸增多。據(jù)統(tǒng)計，我國SO2排放量目前居世界首位。大量二氧化硫的排放，使我國的酸雨污染面積迅速擴大，經濟損失嚴重，每年僅酸雨污染給森林和農作物造成的直接經濟損失達幾百億元。為了進一步響應國家“十二五規(guī)劃”的政策，進一步提升我國環(huán)境的整體質量，加快國產脫硫技術和設備的研究、開發(fā)、推廣和應用，實現(xiàn)酸雨和SO2污染控制目標成為了首要目標。因此研究開發(fā)適合我國國情的煙氣脫硫技術和裝置，吸收消化國外先進的脫硫技術是當前的迫切任務。 設計概況本設計中所需處理的二氧化硫來源于銅礦冶煉，由于環(huán)保的要求，需要將尾氣中二氧化硫脫除。已知煙氣排放量20萬m3/h；其中二氧化硫含量為3000mg/m3。其中，煙氣成分復雜，除含有硫化物以外，還含有大量的電塵、HCl、HF等其他雜質。現(xiàn)采用氨法吸收脫硫的工藝，將二氧化硫的排放量降低到標準要求50mg/m3。 編制依據(jù)※ 設計任務書提供的技術支持※ GB/T1320191 《制定地方大氣污染物排放標準的技術方法》※ HJ4622009 《工業(yè)鍋爐及窯爐濕法煙氣脫硫工程技術規(guī)范》※ JB/T16201993 《鍋爐鋼結構制造技術條件》※ JB/T16211993 《工業(yè)鍋爐煙箱煙囪制造技術條件》※ GB502731998 《工業(yè)鍋爐安裝工程施工及驗收規(guī)范》※ GB132712001 《鍋爐大氣污染物排放標準》※ GB30951996 《環(huán)境空氣質量標準》※ GB/T51171995 《碳鋼焊條》 ※ GB500412008 《鍋爐房設計規(guī)范》※ DB65/21542004 《燃煤鍋爐大氣污染物排放標準》 可行性分析確定設計方案總的原則是在可能的條件下，盡量采用科學技術上的最新成就，使生產達到技術上最先進、經濟上最合理、生產可行的要求，符合優(yōu)質、高產、安全、低消耗的原則。為此，必須具體考慮如下幾點：●工藝分析氨法脫硫技術優(yōu)勢明顯，在脫除煙氣中的二氧化硫時，不產生二氧化碳(）、廢水、廢液和廢渣。氨法技術脫硫的同時具有脫硝能力，目前很多煙氣脫硫裝置經檢測脫硝率均在30％以上，如果今后環(huán)保排放標準提高，目前的氨法裝置略加改進，脫硝率可達50％。氨法脫硫裝置可以利用原鍋爐引風機的潛力，大多無需新配增壓風機；即便原風機無潛力，也可適當進行風機改造或增加小壓頭的風機即可。因此系統(tǒng)耗電量較常規(guī)脫硫技術減少50％以上?！窠洕治鰬獙κ袌銮闆r作適當?shù)木C合分析，估計產品目前和將來的市場需求。設計應符合能量充分有效合理利用和節(jié)能原則，符合經常生產費用和設備投資費用的綜合核算最經濟原則，符合有用物料高回收率、低損耗率原則，也即近代所提出的“優(yōu)構低耗高效”原則。具體來說，就是設備費用與操作費用應盡量低。設備費用主要包括塔體、附屬設備、管材費用與加工、基建費用等，也是初投資的一次性費用。操作費用主要為電能的消耗，以及各種物料、材料的消耗。降低生產成本是各部門的經常性任務，因此在設計時，每種設備型號的選定、零部件的設計，每一個工藝參數(shù)的確定，是否合理利用熱能，采用哪種加熱方式，以及鈣硫比和其他操作參數(shù)是否選得合適等，都需要進行考慮。而對這兩種費用的影響又往往是矛盾的，所以確定設計方案要全面考慮，力求總費用盡可能低一些。因此，在進行選擇時要結合具體條件，選定最佳方案?！裥阅芊治鱿冗M性，應對目前工廠生產上和設備上存在的問題提出改進方案和改進措施，并盡可能采用國內外最新技術成果。安全性，對易燃、易爆、有腐蝕的物料，在設計時應格外注意，都應采用相應的設備與操作參數(shù)以確保。又如，塔是指定在常壓下操作的，塔內壓力過大或塔驟冷而產生真空，都會使塔受到破壞，因而需要安全裝置?？煽啃院头€(wěn)定性，現(xiàn)代化生產應優(yōu)先考慮運行的安全可靠和操作的穩(wěn)定易控這一原則。采用可靠性強，易于控制和易保證安全生產的技術和設備。第二章 脫硫技術介紹 脫硫技術原理與工藝路線 技術原理氨法脫硫工藝[1]是用氨吸收劑吸收煙氣中的二氧化硫，吸收液經壓縮空氣氧化生成硫酸銨，再經加熱蒸發(fā)結晶析出硫酸銨，過濾干燥后得產品。主要包括吸收、氧化和結晶過程。（1）吸收過程：在吸收塔中，煙氣中的SO2與氨吸收劑接觸后，發(fā)生如下反應:在吸收過程中所生成的酸式鹽NH4HSO3對SO2不具有吸收能力，隨著吸收過程的進行，吸收液中的NH4HSO3數(shù)量增多，吸收液的吸收能力下降，因此需向吸收液中補充氨，使部分NH4HSO3轉化為(NH4)2SO3，以保持吸收液的吸收能力。（2）氧化過程氧化過程實際上是用壓縮空氣將吸收液中的亞硫酸鹽轉變?yōu)榱蛩猁}，主要的氧化反應如下:氧化過程可在吸收塔內進行，也可在吸收塔后設置專門的氧化塔。而在氧化塔中發(fā)生的氧化反應僅有上面第二步反應，這是由于吸收液在進氧化塔前已經過加氨中和，使其中的NH4HSO3全部轉變?yōu)?NH4)2SO3 ，以防止二氧化硫逸出。（3）結晶過程氧化后的吸收液經加熱蒸發(fā)，形成過飽和溶液，硫酸銨從溶液中結晶析出，過濾干燥后得副產品硫酸銨。加熱蒸發(fā)可利用煙氣的余熱，亦可用蒸汽。 工藝路線近年來我國發(fā)展了煙氣氨法脫硫，使工藝技術得到完善和提高。目前工業(yè)化運行的幾種氨法煙氣脫硫,雖具體設備結構及布局有所不同，但工藝流程基本相似，脫硫裝置大體可分為脫硫液濃縮、二氧化硫脫除、空氣氧化及副產品回收四個系統(tǒng)[2]，見圖21。圖 21 氨法脫硫工藝流程圖 噴淋塔概況 噴淋塔基本結構噴淋塔的主要特點是氨水通過循環(huán)泵的作用從上向下噴射。將塔體與濾漿池設計成一個整體，濾漿池既是塔體的基礎，也是收集下落漿液的容器。●噴淋塔噴淋層噴淋層設計首先要滿足脫硫效率的要求，目前對于系統(tǒng)脫硫效率不低于95%的吸收塔，噴淋層設計配置為35層，在滿足吸收SO2所需的比表面積的同時，滿足不同鍋爐負荷和含硫量的要求，同時把噴淋造成的壓力損失減少到最小，采用較多的噴淋層設計，一次性建設的投資成本相對較高，但負荷適應性和調節(jié)性能較好，運行經濟性較好[3]。●除霧器噴淋塔內的除霧器，在正常運行狀態(tài)下除霧器出口煙氣中的霧滴濃度應該不大于75mg/m3。除霧器一般設置在吸收塔頂部（低流速煙氣垂直布置）或出口煙道（高流速煙氣水平布置),通常為二級除霧器。除霧器設置沖洗水，間歇沖洗除霧器。氨法脫硫采用的主要是折流板除霧器，其次是旋流板除霧器。●噴淋塔的選材及防腐塔本體：碳鋼16MnR鋼材塔內部螺栓；螺母類：6%Mo不銹鋼材料；塔內壁：襯里施工前經表面預處理，噴砂除銹；內襯材料：丁基橡膠板；塔內件支撐：碳鋼襯丁基橡膠?！癖貙訋r棉板是以玄武巖及其它天然礦石等為主要原料，巖棉板經高溫熔融成纖，加入適量粘結劑，固化加工而制成的。巖棉板產品適用于工業(yè)設備、建筑、船舶的絕熱、隔音等。建筑用巖棉板具有優(yōu)良的防火、保溫和吸音性能。它主要用于建筑墻體、屋頂?shù)谋馗粢?；建筑隔墻、防火墻、防火門和電梯井的防火和降噪?！耠x心泵離心泵一般由電動機帶動，在啟動泵前，泵體及吸入管路內充滿液體。當葉輪高速旋轉時，葉輪帶動葉片間的液體一道旋轉，由于離心力的作用，液體從葉輪中心被甩向葉輪外緣（流速可增大至15～25m/s），動能也隨之增加。當液體進入泵殼后，液體流速逐漸降低，一部分動能轉變?yōu)殪o壓能，于是液體以較高的壓強沿排出口流出。與此同時，葉輪中心處由于液體被甩出而形成一定的真