【正文】 （ 5）栲膠需要熟化預(yù)處理，栲膠質(zhì)量及其配制方法得當(dāng)與否是決定栲膠法使用效果的主要因素。 XX 理工 大學(xué) XX 學(xué)院 20XX 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 8 栲膠脫硫 法的理論依據(jù) 栲膠脫硫是利用堿性栲膠水溶液從氣體中脫除硫化氫 ,屬于二元氧化還原過(guò)程。 332942 )(242)(2 OHTN a V ON a O HOOHTOVNa ???? 4) 還原態(tài)栲膠的氧化 ： 酚態(tài)栲膠被氧化獲得再生，同時(shí)生成 H2O2。出富液槽的溶液用再生泵加壓后，打入再生槽頂部，經(jīng)噴射器 高速 噴射 進(jìn)入 再 生槽，同時(shí)吸入足夠的空 氣，以達(dá)到氧化栲膠和浮選硫膏之目的。 8 引自 李平輝 ：《合成氨原料氣凈 化》，化學(xué)工業(yè)出版社， (202004出版 ) XX 理工 大學(xué) XX 學(xué)院 20XX 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 11 工藝的化學(xué)過(guò)程 水煤氣經(jīng)過(guò) 洗 滌 塔進(jìn)入脫硫塔，脫硫液從塔頂噴淋下來(lái)，氣液兩相在塔里充分接觸后 ,硫化氫被脫硫液吸收，吸 收硫化氫的脫硫液在再生槽中氧化再生后解析出單質(zhì)硫。 (1) 溶液中 Na2CO3：若 Na2CO3 過(guò)低則吸收 H2S 不完全，脫硫效果差 。其濃度一般控制在 ～ 。 (5) 總堿度：溶液中的堿度較高時(shí)，可提高溶液吸氧能力，有利于再生氧化； 但 過(guò)量的堿不僅增加副 反應(yīng)的發(fā)生，同時(shí)會(huì)使硫的回收困難，硫磺產(chǎn)量下降。 Ⅱ 、吸收塔噴淋密度的影響 噴淋密度是指 吸收塔內(nèi)單位 截面積的溶液循環(huán)量。一般液氣比控制稍大些即可。若循環(huán)系統(tǒng)溫度低則 H2S 的吸收和析硫反應(yīng)速度降低，脫硫效率差 ，因此，溶液溫度應(yīng)控制在 38～ 50℃ 為宜。 影響溶液再生的因素 溶液的再生是將富液 (吸收 H2S 后的栲膠溶液 )變成貧液 (再生后的栲膠溶液 ) 的過(guò)程，主要是 T(OH)3 被 O2 氧化成 T(OH)O2 過(guò)程。 Ⅱ 、再生壓力的影響 再生槽溶液噴射壓力是根據(jù)再生槽內(nèi)硫泡沫的形成和栲膠的氧化情況進(jìn)行 控制的。若液位過(guò)高 ,則會(huì)出現(xiàn)溶液溢流過(guò)多，跑液嚴(yán)重，影響正常生產(chǎn) ； 若液位調(diào)節(jié)過(guò)低 ,則硫泡沫無(wú)法溢流 ,隨溶液一起進(jìn)入脫硫塔內(nèi)，使塔阻升高，不能正常生產(chǎn)。 XX 理工 大學(xué) XX 學(xué)院 20XX 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 15 工藝條件的確定 脫硫 液的組成 Ⅰ 、 PH 的 選擇 【 9】 栲膠法脫硫?qū)俅呋趸摿?, 首先由堿性溶液吸收 H2S 生成 HS , 析出單質(zhì)硫 , 根 據(jù)反應(yīng)機(jī)理、吸收速度以及硫負(fù)荷來(lái)看，主要由堿液濃度和釩酸鹽濃度決定，也就是由栲膠濃度決定，一般都是根據(jù)釩酸鹽的變化和硫化氫的脫除效率來(lái)調(diào)整溶液組分和 pH值。過(guò)高 PH 值會(huì)加大生成硫代硫酸的反應(yīng)速度。溶液電位除與測(cè)量溶液的標(biāo)準(zhǔn)電極電位有關(guān)外，主要與溶液中各種氧化態(tài)和還原態(tài)物質(zhì)的濃度有關(guān)。根據(jù)使用效果 , 配置好的脫硫液比較適宜的膠釩摩爾濃度比( 栲膠 / 偏釩酸鈉 ) 為 1. 1~1. 3。當(dāng)變換氣中的硫化氫質(zhì)量濃度大于 150mg/ m3 時(shí) ,應(yīng)適當(dāng)調(diào)整栲膠的質(zhì)量濃度 ,可控制在 1. 0g/ L～ 5. 0g/ L。長(zhǎng)時(shí)間維持較高的 Na2CO3 含量較為困難 , 必須安排補(bǔ)堿 , 為保證 pH值不低于 9, 脫硫液中 Na2CO3質(zhì)量濃度控制在 3g/ L～ 6g/ L 為宜。 噴淋密度和液氣比的控制 實(shí)驗(yàn)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 與脫硫效率密切相關(guān)的溫度是人脫硫塔的氣相溫度和貧液溫度，由于熱容不同，貧液溫度對(duì)脫硫效率的影響更為顯著。 對(duì)于變換氣脫硫，由于入口 CO2 含量高， HS含量不高，應(yīng)選用栲膠釩法。 假如 再生壓力高，吸入空氣 量大，溶液電位高，脫硫質(zhì)量就有保證；而硫泡沫形成的好壞決定著溶液懸浮硫含量的高低，也決定著硫從系統(tǒng)中分離的好壞， 這也 是脫硫穩(wěn)定的關(guān)鍵。故空氣量不宜過(guò)大，過(guò)大會(huì)招致空氣中的 O2與 溶液反應(yīng)，生成硫代硫酸鹽和硫酸鹽，使堿耗增加，硫酸鹽的積累會(huì)造成溶液酸性，導(dǎo)致對(duì)設(shè)備及管道的腐蝕。2= 考慮到半水煤氣經(jīng)過(guò)洗滌、脫硫、變換等工序到合成的過(guò)程中氮?dú)獾膿p失，則損失率以 1%計(jì)，則半水煤氣中氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為 nN2 =（ 1+1%） = Kmol 所以原料氣中 N2的體積 為 VN2== XX 理工 大學(xué) XX 學(xué)院 20XX 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 19 根據(jù)原料氣中各氣體的體積比，則其它氣體的體積為 VCO2=247。 VN2= VH2=247。 VN2= 則總氣體的體積 V= VN2 +VCO2 +VCO +VH2 +VO2 = 根據(jù)氣體方程，將 0℃ 、 下的體積換算成 125KPa、 45℃ 時(shí) 的體積 V0 V0=(+45)/(125) m3= 則進(jìn)入脫硫塔的氣體的流量為 G=3 根據(jù)氣體中 H2S 的含量計(jì)算 H2S 的質(zhì)量 入脫硫塔中 H2S 的質(zhì)量： m1=711mg/m3 = 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，出塔氣體中 H2S 的含量為 ~2mg/m3,取出塔氣中 H2S 的含量為 mg/m3，則塔的脫硫效率 是 η=（ 711－ ） /711 100%=.%. 由于原料氣中 H2S 的含量低，故在脫硫的過(guò)程中原料氣進(jìn)入脫硫塔和出脫硫塔的 體積流量 視為不變 ，則出塔 氣體的流量 W0≈所以出塔氣中 H2S 的質(zhì)量為 m2 = = 故在脫硫塔中吸收的 H2S 的質(zhì)量為 G1= m1－ m2=－ = 4 脫硫液 循環(huán)量的計(jì)算 取脫硫液中硫容量為 S=100g/m3,根據(jù)液氣比 S CCGL )( 21 ?? 式中： C1為進(jìn)脫硫塔氣體中硫化氫的含量 ， g/m3 C2為出脫硫塔氣體中硫化氫的含量 ， g/m3 S 為硫容量 ， g/m3 L 為脫硫液的循環(huán)量 ， m3/h G 為進(jìn)脫硫塔氣體的流量 ， m3/h 則液氣比為 )( ???GL 脫硫液的循環(huán)量 L==因脫硫液在循環(huán)中 有 損失及再生率為 95%，取損失率為 10% 則液體的循環(huán)量為 LT=L（ 1+10%） =179。K) CO2: CP=+103(+60)106(+60)2=(kmolK) 同理： 半水煤氣在 45 攝氏度的比熱容 C45 P =(kmol℃ ) 脫硫液的出口溫度 約 為 41℃ ,則出口時(shí)的比熱容 Cp2≈ Cp1 2 洗滌 塔熱量衡算 ① 洗滌 塔熱負(fù)荷 Q1， KJ/h Q1=G0(C60 P t1－ C45 P t2) XX 理工 大學(xué) XX 學(xué)院 20XX 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 23 式中 G0—— 入 洗滌 塔半水煤氣 量 Q1=（ 60－ 45） =106KJ ② 冷卻水消耗量 W3， m3/h tC QW OH ??? 2 13 式中 Δt—— 冷卻水溫升，取 Δt=5℃ , CH2O=(Kg℃ ), ρ=1000kg/m3 hmW / 33 63 ??? ?? 3 硫泡沫槽熱量衡算 ① 硫泡沫槽熱負(fù)荷 ， KJ Q2=VFρFCF（ t3－ t4） 式中 VF—— 硫泡沫體積， m3， VF=G6= ρF—— 硫泡沫密度， kg/m3, ρF =1100kg/m3 CF—— 硫泡沫比熱容， KJ/（ kg℃ )， λ= KJ/（ m210 6 半水煤氣帶出的熱量 179。10 6 硫泡沫槽 (/h) 脫硫液帶入的熱量 179。10 5 總和 179。10 5 環(huán)境吸收的熱量 179。 76179。S ； μ= mPahh選此裝置的目的是能使填料表面很好的濕潤(rùn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造與維修方便，噴曬比較均勻，安裝簡(jiǎn)單。 （ 2）噴曬器離球面中心到填料表面距離計(jì)算 蓮蓬頭安裝離填料表面的距離一般為（ ~1） D，本次設(shè)計(jì)去 Dh ? , 則， mDh ???? (3)蓮蓬頭直徑范圍為 D51~蓮d，取 D51 = (4)噴夾彎曲半徑 R 的確定 取 R= 則 R==? = 液體再分布器 液體在亂堆填料層內(nèi)向下流動(dòng)時(shí)，有偏向塔壁流動(dòng)現(xiàn)象，偏流往往造成塔中心的填料不被潤(rùn)濕。 （ 1） 截錐小頭直徑一般為 D’（ ～ ） D，取 D’== （ 2） 液體再分配器高度 h a n2 )(t a n2 )39。 這種支撐板的波形結(jié)構(gòu)承。本設(shè)計(jì)取 H=3D= 再分配器個(gè)數(shù)為 n=247。在液體再分配器中，分配錐最簡(jiǎn)單。 XX 理工 大學(xué) XX 學(xué)院 20XX 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 28 則小孔液體流速 smghw / ?????? ? 小孔輸液能力 smLQ t /3600 3??? 由 fwQ ?? 得， 小孔的 總面積為 30 6 0 4 mwQf ???? ? 所以，小孔個(gè)數(shù) .67 26 d4 22 ????? ππ fwn ， 即為 727 個(gè)孔。 ΔPM—— 吸收過(guò)程平均推動(dòng)力， atm。 at mhmkg ..) 83 3 0()84 546( ???????? ? （ b） 計(jì)算 吸收過(guò)程平均推動(dòng)力 ΔPM, atm XX 理工 大學(xué) XX 學(xué)院 20XX 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 27 ?????? ???????*22*11*22*11)(ln)()(PPPPPPPPPM 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 =（ ） /（ ） =107atm 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。查表得出 A=， K=。 塔徑計(jì)算 泛點(diǎn)氣速法 泛點(diǎn)氣速是填料塔操作氣速上限，填料塔的操作空塔氣速必須小于泛點(diǎn)氣速，操作空塔氣速與泛點(diǎn)氣速之比稱(chēng)為泛點(diǎn)率。10 6 總和 179。10 5 硫膏帶出的熱量 179。10 5 蒸汽冷凝放出的熱量 179。10 6 總 和 179。℃ ） F6—— 熔硫釜表面積， m2， F6=10m2 4—— 熔 一 釜所需時(shí)間， h —— 硫膏中含硫膏 98% G8CSρS(t5－ t6)表示硫膏升溫吸收熱量； 表示硫膏熔融吸收熱量；4λF6(t5－ t6)表示向環(huán)境散熱量。℃ ） 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 124 rQW? 式中 r1—— 130℃ 蒸汽的 液 化熱， KJ/kg， r1=kgW 1 7 7 104 3 4 54 ??? 4 熔硫釜熱量衡算 ① 熔硫釜熱負(fù)荷 Q3， KJ/釜 Q3=G8CSρS(t5－ t6)++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=℃ XX 理工 大學(xué) XX 學(xué)院 20XX 屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計(jì) 24 Ch—— 硫膏的熔融熱， KJ/kg， Ch= KJ/kg λ—— 熔硫釜向周?chē)臻g的散熱系數(shù)， KJ/（ m2K) ④ 脫硫液的比熱容 CP， J/(g℃ ) CP=+ 脫硫液的進(jìn)口溫度 為 41℃ ，則進(jìn)口時(shí)的比熱容 Cp1=+41=(gK) O2: CP=+103(+60)106(+60)2=(kmolK) 表 44 半水煤氣中的各組分的 a、 b、 c 值 物質(zhì) CO H2 CO2 N2 O2 a b/10－ 3 c/10－ 6 － － － － － 例如在 60℃ 的比熱容 ： CO: Cp=+103(+60)－ 106(+60)2=(kmol VN2= VO2=247。 VN2= Nm3 VCO=247。（ 30024） = t/h 考慮到在合成時(shí)的損失，則以每小時(shí)生產(chǎn) 噸計(jì)算為基準(zhǔn)，所以 nNH3=6940 Kg247。 假如 按 ???? SO