【正文】 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。原料氣中硫化物的含量取決于氣化所用燃料中硫的含量。其中專用硫磺 在國民經(jīng)濟中占有特殊地位，具有需求量小 、 但價格遠較普通硫高的特點，可以根據(jù)生產(chǎn)和應(yīng)用制成諸如顆粒 、 微細粉末 、 塊 、 錠 、 板 、 條 、 片等各種規(guī)格。 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。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。 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。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。 蘇州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 ①腐蝕設(shè)備、管道。 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。 氨是重要的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品之一，在國民經(jīng)濟中占有重要地位。此外，氨還是常用的冷凍劑。目前氨是由 氮氣和氫氣在高溫、高壓和催化劑 作用下直接合成而得?，F(xiàn)約有 80%的氨用于制造化學(xué)肥料，除氨本身可用作化肥外，可以加工成各種氮肥和含氮復(fù)合肥料， 如 尿 素、硫 酸 銨、氯 化銨 、硝 酸 銨、磷 酸 銨等。 工藝流程圖 ...................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。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。 脫硫塔裝配圖 .................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。可 以 生 產(chǎn) 硝 酸、純堿，含氮無機鹽等。 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)。 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。合成氨生產(chǎn)經(jīng)過多年的發(fā)展，現(xiàn)已發(fā)展成為一種成熟的化工生產(chǎn)工藝。其中硫化氫屬于無機化合物，常稱為“無機硫”。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。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。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。 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。 332942 )(242)(2 OHTN a V ON a O HOOHTOVNa ???? 蘇州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 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。近年來英 、 法 、 美等國家都建立了專用硫的生產(chǎn)。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 — 。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。 目前原料氣脫硫的方法很多，據(jù)統(tǒng)計達四五十種。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。濕法脫硫有著明顯的優(yōu)點，即脫硫劑是便于輸送的液體、可以再生并能回收硫磺，構(gòu)成一個連續(xù)的脫硫系統(tǒng)。傳統(tǒng)的中型氮肥廠，以前對改良 ADA 法和栲膠法用的比較多；對小型氮肥廠，以前對苯二酚法用得較多。 干法用的 脫硫劑 是 固體， 濕法用的脫硫劑是 溶液。 蘇州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 化學(xué)聽收法 在化學(xué)吸收法中，脫硫溶液與硫化氫發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。中和法主要有烷基醇胺法、氨水法和碳酸法等。目前國內(nèi)中、小氨廠絕大部分采用濕式氧化法脫硫，因此原料氣中有機硫含量高時，變換后氣體中硫化氫含量增加，需要經(jīng)過二次脫硫。這類方法除了能脫硫化氫外，還能脫除有機硫和二氧化碳。我國有少數(shù)中型氨廠采這種方法脫硫。在氣體中含硫量高的 情況下，應(yīng)先采用濕法除去絕大部分的硫化氫，再采用干法脫除有機硫的殘余硫化氫。 干法脫硫由于脫硫催化劑硫容小 ,設(shè)備龐大 ,一般用于小規(guī)模的煤氣廠脫硫或用于濕法脫硫后的精脫硫。但近年來，有銅洗的氨廠，在濕法脫硫之后，也串接了干法脫硫，這樣可以降低銅洗過程中的銅消耗和防止氨合成催化劑中毒。主要成分是丹寧，由于來源不同，丹寧組分也不同，但都是化學(xué)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的多羥基芳香烴化合物組成，具有酚式或醌式結(jié)構(gòu)。（ 4）栲膠脫硫液腐蝕性小。其脫硫反應(yīng)機理如下 : 1) 堿性溶液吸收 H2S 的反應(yīng) ： Na2CO3 + H2S = NaSH + NaHCO3 NaHCO3+H2S＝ NaHS +CO2+H2O 2) NaSH 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。 溶液流程 從脫硫塔頂噴淋下來的溶液，吸收硫化氫后，稱為富液，經(jīng)脫硫塔液封槽引出至富液槽 （又稱緩沖槽） 。再生槽浮選出的單質(zhì)硫呈泡沫懸浮于液面上，溢流至硫泡沫槽內(nèi)，上部清液 回貧液槽循環(huán)使用，沉淀出的硫膏入熔硫釜生成副產(chǎn)品硫磺。 （ 3）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。 (2) 溶液中 NaVO3：若溶液中 NaVO3濃度高，析硫快、顆粒小、難分離 ,且堿耗增大 。 (4) 溶液的 pH 值：溶液的 pH 值過低，不利 H2S 的吸收和栲膠的氧化，并降低了氧的溶 解度，溶液再生差 。 (6) 溶液中 NaHCO3：若溶液中 NaHCO3 濃度高，將使 pH 值升高，對再生吸氧和析硫都不利。 Ⅲ 、液氣比的影響 液氣比增加，溶液的循環(huán)量增加，可提高氣體的凈化度，防止H2S 過高，易產(chǎn)生礬 氧 硫沉淀 ； 如液氣比小，溶液的循環(huán)量小，對氣體的凈化度有影響，同時產(chǎn)生的硫顆粒易沉積在填料環(huán)、管道、設(shè)備中，時間長易造成脫硫塔塔阻上漲。若半水煤氣入塔溫度過高，則會使煤氣中夾帶水分混入溶液，溶液稀釋，且易產(chǎn)生溶液夾帶，因此，半水煤氣的入塔溫度應(yīng)嚴格控制在 30～ 35 ℃之間。若塔底液位過高，則塔底部空間過小，影響脫硫效果，且易造成滿液，因此，應(yīng)將塔底部液位控制在液位顯示的 50 %～ 60 %為宜。 Ⅰ 、溫度的影響 溫度高再生速度加快，但副產(chǎn)物增多，硫泡沫發(fā)粘，不易分離，且氧溶解度降低，所以應(yīng)控制溶液溫度在 35 177。另外要注意將所開噴頭分散開，盡量保證噴射均勻，以增大反應(yīng)面積。 Ⅳ 、再生時間與再生空氣量 再生時間長，則再生空氣量大，有利于將還原態(tài)栲膠氧化成氧化態(tài)栲膠。實際上 V4+不可能被栲膠降解及時氧化成 V5+，當(dāng) pH9 時，可能會造成 V4+的沉淀，引起釩的損失，因此總堿度不宜過高。 由于栲膠脫硫溶液是多種氧化還原物質(zhì)的混合體，電位值又是該混合體氧化還原性的綜合體現(xiàn)。 噴淋密度和液氣比的控制 實驗證明在 pH 較高條件下，加大脫硫塔內(nèi)的氣 流速度即增加氣量可提高傳質(zhì)系數(shù)。 溫度 提高反應(yīng)溫度可加快反應(yīng)速度，對吸收和再生都有利，冬天溫度過底生成硫磺的粒子細， 硫 泡沫很難捕集，所以在噴射再生槽前設(shè)有溶液加熱器調(diào)節(jié)溶液溫度。 再生空氣量 空氣的作用是供氧和形成捕集硫粒的氣泡。 4. 物料衡算和熱量衡算 物料衡算 [610] 1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 表 半水煤氣成分 組分 N2 CO2 CO H2 O2 體積 /％ 蘇州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 表 脫硫液成分 組分 Na2CO3 NaHCO3 總堿 總釩 栲膠 濃度（ g/L） ⑶ 半水煤氣中硫化氫含量 C1=711 mg/m3 ⑷ 凈化氣中硫化氫含量 C2=⑸ 入 洗滌 塔的半水煤氣的溫度 t1=60℃ ⑹ 出 洗滌 塔入 脫硫 塔的半水煤氣的溫度 t2=45℃ ⑺ 出 脫硫 塔半水煤氣的溫度 t3=41℃ ⑻ 入 脫硫 塔半水煤氣的壓力 P=（絕壓） 2 計算原料氣的體積及 流量 以每年 300 個工作日，每天工作 24 小時，則每小時生產(chǎn)合成氨為： 250000247。 VN2= Nm3 VCO=247。158=9 硫泡沫生成量 G6， Kg/m3 G6=G4/S1 式中 S1——硫泡沫中硫含量， kg/m3,取 S1=30kg/m3 G6=247。K) H2: CP=+103(+60)106(+60)2= KJ/(k molK) 平均比熱容 pmC =ΣiY piC 式中 iY——各氣體的體積分數(shù) piC ——各氣體的比熱容 故 半水煤氣在 60 攝氏度的比熱容 C60 P =(k mol℃ )= KJ/(kg℃ ） t3——槽中硫泡沫 末 溫， ℃ ， t3=℃ t4——槽中硫泡沫初溫， ℃ ， t4=41℃ Q2=1100（ － 41） =105KJ ② 蒸汽消耗量 W4， kg/h W4=Q2/r1 式中 r1——130℃ 蒸汽的 液 化熱， KJ/kg， r1=W4=Q2/r1=105/= 4 熔硫釜熱量衡算 ① 熔硫釜熱負荷 Q3， KJ/釜 Q3=G8CSρS(t5－ t6)+ Ch+4λF6(t5－ t6) 式中 G8——每一釜硫膏量， m3/釜，設(shè)全容積為 3m3，熔硫釜裝填系數(shù)為 75%，則G8=3= CS——硫膏比熱容， KJ/（ kg﹒ ℃ ）， CS=（ kg﹒ ℃ ） ρS——硫膏密度， kg/m3， ρS=1770kg/m3 t5——加熱終溫， ℃ ， t5=150℃ t6——入釜溫度， ℃ ， t6=℃ Ch——硫膏的 熔融熱， KJ/kg， Ch= KJ/kg λ——熔硫釜向周圍空間的散熱系數(shù)， KJ/（ m2℃ ） F6——熔硫釜表面積， m2， F6=10m2 蘇州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 4——熔 一 釜所需時間， h ——硫膏中含硫膏 98% G8CSρS(t5－ t6)表示硫膏升溫吸收熱量； Ch 表示硫膏熔融吸收熱量；4λF6(t5－ t6)表示向環(huán)境散熱量。S， μ= m Pahatm） （ b）計算吸收過程平均推動力 ΔPM, atm ΔPM=[（ P1－ P1*）－（ P2－ P2*） ] / ln[（ P1－ P1*） /（ P2－ P2*） ] 式中： P1——吸收塔入口氣相 H2S 分壓， atm； P2——吸收塔出口氣相 H2S 分壓， atm； P1 =（ ） /（ ） =104 atm P2 =（ ） /（ ） =106 atm P1*， P2*——吸收塔入、出口 H2S 分壓， atm，溶液中 H2S 含量很低，可以忽略， P1* = P2* =0。 ΔPM——吸收過程平均推動力， atm。 而空氣量用下式計算： GA=LTC i 式中 : Ci——噴射器抽吸系數(shù)， m3/ m3； Ci= m3/ m3 LT——溶液循環(huán)量， m3/h。 LT——溶液循環(huán)量， m3 / h。 噴嘴總長度 L， m L=L0+ L5 L=+ = （ b）混合管計算 混合管直徑（ dm）： dm =（ M ） 1/2 式中 :M—噴射器形狀系數(shù)，通常取 M= dm =（ ） 1/2= 取 Φ894熱軋無縫鋼 管 混合管長度（ L3）： L3 = 25dm L3 = 25= （ c）吸氣室計算 空氣入口管直徑 da， mm da = [GA /(w2n)]1/2 式中 w2——管內(nèi)空氣流速，