【正文】 n 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, 。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 。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。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。 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(wú)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。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。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。其中改良蒽 醌二磺酸法的脫除效率高，應(yīng)用更為廣泛。 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。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。C 的條件下氧化10～ 24h，破壞其膠性。 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。 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。栲膠法脫硫整個(gè)脫硫和再生過(guò)程為連續(xù)在線過(guò)程，脫硫與再生同時(shí)進(jìn)行，不需要設(shè)置備用脫硫塔。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(guò)程沒(méi)有硫磺堵塔問(wèn)題。 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(guò)加熱溶化制備過(guò)程。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。 脫硫后硫化氫含量高的主要原因 （ 1）進(jìn)入系統(tǒng)的 半水煤氣 中硫化氫含量過(guò)高，或進(jìn)塔 半水煤氣 氣量過(guò)大； （ 2）脫硫液循環(huán)量?。? （ 3）脫硫液成分不當(dāng)； （ 4）脫硫液再生效率低或懸浮硫含量高； （ 5）進(jìn)脫硫塔的 半水煤氣 或貧液溫度高； （ 6）脫硫塔內(nèi)氣液偏流，影響脫硫效率； 脫硫后硫化氫含量高的處理方法 （ 1）聯(lián)系造氣工段更換含硫量低的煤炭，降低進(jìn)脫硫系統(tǒng) 半水煤氣 中的硫化氫含量或適當(dāng)減少 半水煤氣 氣量； （ 2）適當(dāng)加大脫硫液循環(huán)量； （ 3）把脫硫液成分調(diào)整掃工藝指標(biāo)要求范圍內(nèi)； （ 4）檢修噴射再生器或適當(dāng)提高溶液進(jìn)再生器的壓力，增加自吸空氣量，提高溶液的再生兇案綠；檢修離心機(jī)濾網(wǎng)，減少漏泡沫量，增加再生槽硫泡沫的溢流量，減少溶液中懸浮硫含量； （ 5）加大氣體冷卻器的冷卻水，降低進(jìn)系統(tǒng) 半水煤 氣 溫度； 6 第二章 生產(chǎn)流程說(shuō)明 反應(yīng)機(jī)理 反應(yīng)機(jī)理是脫硫的根本，也是整個(gè)脫硫過(guò)程中的核心部分。 NaCO3+CO2+H2O→2NaHCO 3 Na2CO3+2HCN→2NaCN+H 2O+CO2 NaCN+S→NaCNS 2NaCNS+5O2→Na 2SO4+CO2+SO2+N2 2NaHS+2O2→Na 2S2O3+H2O 主要操作條件 溶液的主要組分是堿度、 NaVO栲膠。 NaVO3 含量 NaVO3 的含量取決于脫硫液的操作硫容，即與富液中的 HS濃度符合化學(xué)計(jì)量關(guān)系。目前還無(wú)法有化學(xué)反應(yīng)方程計(jì)算所需 的栲膠濃度，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，比較適宜的栲膠與釩的比例為 ～ 左右。L1) 稀溶液 3～ 4 濃溶液 6～ 8 溫度 ： 操作溫度低，再生效果差；溫度過(guò)高，副反應(yīng)加劇，生成大量硫代硫酸鈉燈鹽類，常溫范圍內(nèi)， H2S、 CO2 脫除率及 Na2S2O3 生成率與溫度關(guān)系不敏感。在適宜的操作條件下，它能從含 99℅的 CO2 原料氣中將 200mg/m3（標(biāo)）的 H2S 脫除至 45mg/m3（標(biāo)）以下。 脫硫后的富液由塔底出來(lái)去脫硫塔液封槽，液封槽出來(lái)進(jìn)入富液槽，然后又再生泵加壓送到噴射器，在噴射器內(nèi)自吸空氣并在喉管及擴(kuò)散管內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，然后液氣一起進(jìn)入在再生槽，由底部經(jīng)篩板上翻，進(jìn)行栲膠溶液的氧化再生和硫泡沫浮選，再生后的貧液流入貧液槽，再生脫硫泵分別送往脫硫塔，循環(huán)使用。 脫硫塔 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，制造方便。氣液流量的大小和允許的壓力降。 氧化槽 世界上使用最多的是有空氣分布板的垂直槽，圓形多孔板安裝于氧化槽的底部，孔徑一般為 2mm，空氣壓力必須克服氧化槽內(nèi)溶液的壓頭與分布板的阻力，空氣在氧化器的截面均勻的鼓泡， 液體與空氣并流向上流動(dòng)，硫泡沫在槽頂部的溢流堰分離，分離硫后的清液在氧化槽頂部下面一點(diǎn)引出。 氧化槽是一大直徑的圓槽，槽內(nèi)放置多支噴射器。內(nèi)筒吹風(fēng)強(qiáng)度大，氣液混合物的重度小，而內(nèi)外筒的環(huán)形區(qū)基本上無(wú)空氣泡，因此液體重度大。氧化器直徑 正比于空氣流量與空氣比重的平方，為了得到良好的硫浮選，空氣流速一般選 25～ 30m3/(min 反應(yīng)槽 內(nèi)有隔板以塊。 10 硫泡沫槽 硫泡沫槽是一錐形底的鋼制圓筒，槽頂設(shè)有 15～ 25 轉(zhuǎn) /min 的攪拌機(jī)一個(gè)，以保持槽內(nèi)硫泡沫經(jīng)常呈懸浮狀態(tài)。 熔硫釜 熔硫釜是一個(gè)裝有直接蒸汽 和間接蒸汽加熱的設(shè)備，其操作壓力通常為 。（ 33024） =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 3 = 3 7 9 2 0 1 7 2 2 3 0 . 5 9NHn ??Kmol/h 則合成 NH3 所需要 N2 的物質(zhì)的量為 23 2 2 2 3 0 . 5 9 2 1 1 1 5 . 2 9 5N N Hnn? ? ? ? ? Kmol/h 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)程中氨氣的損失，則損失率以1%計(jì)，則半水煤氣中 氮 氣的物質(zhì)的量為 2 1 1 1 5 .2 9 5 1 .1 1 2 2 6 .8 2Nn ? ? ?Kmol 所以原料氣中 2N 的體積為： 2 32 2 . 4 1 2 2 6 . 8 2 2 7 4 8 0 . 8 7NVm? ? ? ① 根據(jù)原料氣中各氣體的體積比，則其他氣體的體積為： 12 232 7 4 8 0 . 8 7 9 . 3 1 1 2 4 8 0 . 3 32 0 . 5 0COVm? ? ? 32 7 4 8 0 . 8 7 2 7 . 5 3 3 6 9 0 4 . 82 0 . 5 0CO ? ? ? 232 7 4 8 0 . 8 7 3 9 . 5 3 5 2 9 9 1 . 1 62 0 . 5 0HVm? ? ? 232 7 4 8 0 .8 7 0 .8 6 1 1 5 2 .8 62 0 .5 0O ? ? ? 432 7 4 8 0 . 8 7 1 . 7 8 2 3 8 6 . 1 42 0 . 5 0CHVm? ? ? 3r 2 7 4 8 0 . 8 7 0 . 4 9 6 5 6 . 8 6 52 0 . 5 0A ? ? ? 2 2 2 23=1 3 4 0 5 3 . 0 2N A rV V V V V V V Vm? ? ? ? ? ?? 4C O C O H O C H總 根據(jù)氣體方程，將 0℃ 、 下的體積換算成 55℃ 、 （表壓）下的體積為：32 7 3 . 1 5 5 5 1 0 1 . 3 2 51 3 4 0 5 3 . 0 2 1 1 5 4 6 3 . 6 8 52 7 3 . 1 5 1 0 1 . 3 2 5 4 0Vm?? ? ? ?? 則進(jìn)入脫硫塔的 氣體的流量 G= 3/mh ② 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： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，出塔氣體中的 H2S 含量為 ，則塔的脫硫效率是 η=（ ） /=% 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 30 1 1 5 4 6 3 .6 8 5 /W m h? 所以出塔氣中 H2S 的質(zhì)量為 230. 05 10 11 54 63 .6 85 5. 77 5 /m k g h?? ? ? ? 故在脫硫塔中吸收的 H2S 的質(zhì)量為 121 1 7 7 . 1 1 5 . 7 7 5 2 7 1 . 3 3 5G m m k g? ? ? ? ? ③ 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 L/G=(C1C2)/S 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 13 G 為進(jìn)脫硫塔氣體的流量， m3/h 則液氣比為 L/G=(C1C2)/S=（ ） /100= 脫硫液的循環(huán)量 3= 0 . 0 2 3 5 1 1 5 4 6 3 . 6 8 5 = 2 7 1 3 . 3 9 5 /L m h? 因脫硫液在循環(huán)中有損失及再生率為 95%，去損失率為 10% 則液體的循環(huán)量為 3( 1 1 0 % ) 2 7 1 3 . 3 9 5 ( 1 1 0 % ) 2 9 8 4 . 7 3 /TL L m h? ? ? ? ? ? ④ 生產(chǎn) Na2S2O3 消耗的 H2S 的質(zhì)量 G2， kg/h 取 Na2S2O3 的生成率為 H2S 脫除量的 8%，則 G2 =8%= Kg/h ⑤ Na2S2O3 的生成量 G3， kg/h 2H2S～ Na2S2O3 2 2 3 23 2 N a S O= / 2 HSG G M M 式中：2 2 3NaSOM——Na2S2O3 的分子量 2HSM——H2S 的分子量 G3 =158/（ 234） =⑥ 理論 硫 回收量 G4， kg/h 24 1 2( ) /S H SG G G M M? ? ? 式中： SM ——硫的分子量 G4=（ － 32/34=理論硫回收率， ψ=G4/G1 Ψ=% ⑦ 生成 Na2S2O3 消耗的純堿量 G5， kg/h 2 3 2 2 353 /Na CO Na S OG G M M? 式中：23NaCOM——Na2CO3 的分子量 G5=106247。h 壓降的計(jì)算 采用 Eckert 通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算填料層壓降 [10] 橫坐標(biāo)為： GLww ????????0 . 52 9 8 4 . 7 3 1 0 4 6 . 2 6 1 . 0 41 1 5 4 6 3 . 6 8 5 1 . 0 4 1 0 4 6 . 2 6? ???? ??? ?? ?? ? 縱坐標(biāo)為： 2 0 . 22 9 9 8 1 . 0 41 . 4 6 7 1 1 4 0 . 81 0 4 6 . 2 6 1 0 4 6 . 2 69 . 8 1G LLug??? ????? ? ? ???????????? ? 式中： u －空塔氣速， m/s g －重力加速度， 22 ? －填料因子， m1 ? －液體密度校正系數(shù)， ? =?水 /?液 L? , G? －液體 ,氣體的密度， 3/kgm L? －液體粘度， amps LW , GW －液體，氣體的質(zhì)量流量， /kgs 查附圖 1 得 / 50 /aP Z P m?? 填料層壓降為 5 0 1 1 5 5 0 app? ? ? ? 塔徑與填料尺寸之比： 4000/50=80 10 所以填料選擇正確。液體噴淋裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：能使整個(gè)截面的填料表面很好的潤(rùn)濕，均勻法分散液體，通過(guò)不易堵塞，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造維修 方便等。亂堆填料的阻力較大，填料層較 高時(shí)更高容易流向塔壁的彌散現(xiàn)象，使液體分布不均勻，降低了 脫硫塔 的效率，嚴(yán)重時(shí)可使塔中的填料不能潤(rùn)濕而成 “干堆 ”。因 24 為床層限制板適用于金屬，塑料等制成的不易破碎的散裝填料。h ，最大跨度 1600mm 封頭 容器封頭是化工容器殼體的主要組成部分，容器 封頭又稱端蓋。液體再分布器空間高度約為 ，塔底液相停留時(shí)間按三分鐘考慮，則塔釜液所占空間高度為 221 1 1 4 9 233 3 6 0= = 14 .044vhmD??? π π 考慮到氣相接管所占空間高度，氣體擴(kuò)散空間，支撐板厚度，底部空間高度可取 ，所以塔附屬高度可以 ++=，裙座取 3m。 常壓全平面 FF手孔選用標(biāo)準(zhǔn)尺寸 DN250 26 第五章