【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, 。在進行物料衡算時，由 進入脫硫塔，計算得脫硫量為 ，脫硫液循環(huán)量為 。本設(shè)計采用栲膠法脫除 半水煤氣 中的硫化氫，設(shè)計中 進入 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：無機硫化物，主要是硫化氫（ H2S），有機硫化物，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 ）對人體均有毒性，在空氣中含有 %的硫化氫就能致命。在我國，熱煤氣脫硫現(xiàn)在仍處于試驗研究階段，還有待于進一步完善，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。 栲膠的認識 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，必須對其進行預(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 優(yōu)點 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，也存在著許多的不足。栲膠法脫硫整個脫硫和再生過程為連續(xù)在線過程，脫硫與再生同時進行，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 法簡單，且脫硫過程沒有硫磺堵塔問題。 缺點 （ 1）配制脫硫液和往系統(tǒng)中補加時都要經(jīng)過加熱溶化制備過程。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，對半水煤氣 進行脫硫是非常必要的。 脫硫后硫化氫含量高的主要原因 （ 1）進入系統(tǒng)的 半水煤氣 中硫化氫含量過高，或進塔 半水煤氣 氣量過大； （ 2）脫硫液循環(huán)量??； （ 3）脫硫液成分不當； （ 4）脫硫液再生效率低或懸浮硫含量高； （ 5）進脫硫塔的 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，降低進脫硫系統(tǒng) 半水煤氣 中的硫化氫含量或適當減少 半水煤氣 氣量； （ 2）適當加大脫硫液循環(huán)量； （ 3）把脫硫液成分調(diào)整掃工藝指標要求范圍內(nèi)； （ 4）檢修噴射再生器或適當提高溶液進再生器的壓力，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，降低進系統(tǒng) 半水煤 氣 溫度； 6 第二章 生產(chǎn)流程說明 反應(yīng)機理 反應(yīng)機理是脫硫的根本，也是整個脫硫過程中的核心部分。 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濃度符合化學計量關(guān)系。目前還無法有化學反應(yīng)方程計算所需 的栲膠濃度，根據(jù)實踐經(jīng)驗，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）的 H2S 脫除至 45mg/m3（標）以下。 脫硫后的富液由塔底出來去脫硫塔液封槽，液封槽出來進入富液槽，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散管內(nèi)進行反應(yīng)，然后液氣一起進入在再生槽，由底部經(jīng)篩板上翻，進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)簡單，造價低廉，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，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)筒吹風強度大，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 的攪拌機一個，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） =考慮到在合成時的損失，則以每小時生產(chǎn) 噸計算為基準，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)過洗滌、脫硫、變換等工序到合成的過程中氨氣的損失，則損失率以1%計，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 的含量計算 H2S 的質(zhì)量 入脫硫塔中 H2S 的質(zhì)量： 根據(jù)設(shè)計要求，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，故在脫硫的過程中原料氣進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 壓降的計算 采用 Eckert 通用關(guān)聯(lián)圖計算填料層壓降 [10] 橫坐標為： 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)計要求：能使整個截面的填料表面很好的潤濕，均勻法分散液體，通過不易堵塞，結(jié)構(gòu)簡單，制造維修 方便等。亂堆填料的阻力較大，填料層較 高時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，嚴重時可使塔中的填料不能潤濕而成 “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手孔選用標準尺寸 DN250 26 第五章