【正文】 22 輔助設(shè)備的選型 液體分 布裝置 采用溢流槽式布液器，具體尺寸如下表 ： 表 溢流分布器尺寸 塔徑 (mm) 噴淋槽 分配槽 液體負(fù)荷范圍 外徑（ mm） 數(shù)量 中心距（ mm） 數(shù)量 中心距（ mm） （ m3/h） 2020 D20 7 200 2 900 30～ 600 槽寬 120mm，高度 420mm 液體再分布器 采用梁型再分布器，具體尺寸如下： 表 梁型再分布器尺寸 塔徑（ mm） 盤外徑（ mm） 螺栓圓直徑（ mm） 分塊數(shù) 升氣管數(shù) 液體負(fù)荷范圍（ m3/h） 2020 1990 2835 21 7 20～ 640 填料支承板 采用梁型氣體噴射式支承板，具體尺寸如下 ： 表 梁型氣體噴射式支承板尺寸 塔徑（ mm） 板外徑（ mm） 梁的條數(shù) 承載能力（ Pa） 近似重量（ N） 2020 2962 7 23520 3050 支承板采用塑料材料，板厚 6mm，最大液體負(fù)荷 200m3/m2 查得：液體的噴淋密度 l = 22m3/m 2s ； ρv－ 氣體密度， Kg/m3， ρv = Kg/m3 ； ρL－ 液體密度， Kg/m3， ρL = 1050 Kg/m3 ； ，查相關(guān)數(shù)據(jù)表得 A=,K= ɡ － 重力加速度， m/s2 , ɡ = m/s2 D － 吸收塔直徑， m ； 填料層高度計算 吸收過程傳質(zhì)系數(shù) KG的計算 [6] KG = A? = 10()(5)() = kg/m2K) Ch — 硫膏的熔融熱， KJ/Kg ， Ch= KJ/Kg λ — 熔硫釜周圍空間的散熱系數(shù)， KJ/(mVN2= VH2=247。℃ ) 蒸汽的汽化熱 r1 = KJ/Kg 蒸汽的汽化熱 r2 = KJ/Kg H2S 氣體密度 ρG = Kg/m3 ； 脫硫液液體密度 ρG = 1050 Kg/m3 熔硫釜表面積 F = 92 m2 噴射再生槽溶液流速 Wi = 25 m/s 通常 Wi = 18～ 28 m/s 噴射再生槽噴嘴入口收縮角 α1 = 14176。 脫硫主要設(shè)備都用碳鋼制作，為了防腐，在吸收塔、再生器的內(nèi)表面可用適當(dāng)?shù)耐苛?涂刷。戈爾膜過濾器一般安裝在硫泡沫槽后。通常采用的真空過濾機(jī)，當(dāng)過濾面積為10m2 時，其直徑為 ，長為 ?？諝饬髁空扔诹虻漠a(chǎn)量、反比于液體在氧化器內(nèi)的有效高度，比值可按氧化器內(nèi)每米有效液面高度氧利用率為 %～ %來計算。液體加壓從噴嘴進(jìn)入，空氣從文丘里的喉管吸入。溶液則由塔上部經(jīng)液位調(diào)節(jié)器后進(jìn)入溶液循環(huán)槽，然后用泵將壓力升至 左右，仍送入吸收塔應(yīng)用。 6060 800溫度硫代硫酸鹽 圖 1 溫度對硫代硫酸鹽生成的影響 CO2 的影響 當(dāng)氣體中二氧化碳存在時，一部分碳酸鈉轉(zhuǎn)化成碳酸氫鈉，但堿度對二氧化碳的吸收速度大大慢于對硫化氫的吸收速度，當(dāng)脫硫塔中吸收的二氧化碳與再生7 塔中解析的二氧化碳達(dá)到平衡時，溶液中碳酸氫鈉的含量達(dá)到一定的平衡值，此平衡數(shù)值與氣體中的二氧化碳有關(guān)。還有對脫硫液的溫度控制 , 對 ADA 消耗同樣很重要。再生溫度在 45℃ 以下， Na2S2O3 的生成率很低，超過 45℃ 時則急劇升高。 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)計量關(guān)系。現(xiàn)在工藝上應(yīng)用較多的濕法脫硫有氨水催化法、改良蒽醌二磺酸法（ 法）及有機(jī)胺法。 (3) 脫硫效率很高，所析出的硫容易浮選和分離。作為染料中間體，它有幾種主要的異構(gòu)體。改良 ADA 法相比以前合成氨生產(chǎn)中采用毒性很大的三氧化二砷脫硫，它徹底的消除了砷的危害。煤氣的脫硫方法從總體上來分有兩種：熱煤氣脫硫和冷煤氣脫硫。 各種原料制取的粗原料氣，都含有一些硫和碳的氧化物，為了防止合成氨生產(chǎn)過程催化劑的中毒，必須在氨合成工序前加以脫除，以天然氣為原料的蒸汽轉(zhuǎn)化法，第一道工序是脫硫，用以保護(hù)轉(zhuǎn)化催化劑，以重油和煤為原料的部分氧化法，根據(jù)一氧化碳變換是否采用耐硫的催化劑而確定脫硫的位置。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，高濃度化肥的市場需求不斷增加，為了滿足需求，增加生產(chǎn)能力，我國先后引進(jìn)了 30 套以油、天然氣和煤為原料的 30 萬噸/年合成氨裝置。硫化物對合成氨的生產(chǎn)是十分有害的，燃燒物和工業(yè)裝置排放的氣體進(jìn)入大氣，造成環(huán)境污染，危害人體健康。 濕法脫硫可以處理含硫量高的煤氣，脫硫劑是便于 輸送的液體物料，可以再生，且可以回收有價值的元素硫，從而構(gòu)成一個連續(xù)脫硫循環(huán)系統(tǒng)。偏釩酸鈉在五價釩還原成四價釩的過程中提供氧 , 使吸收及再生的反應(yīng)速度大大加快 , 提高了溶液的硫容量 , 使反應(yīng)槽容積和溶液循環(huán)量大大減少。 ADA 脫硫的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) (1) ADA 作為染料中間體，它有多種主要的異構(gòu)體。 2 生產(chǎn)流程或生產(chǎn)方案的確定 焦?fàn)t煤氣的凈化主要是要脫除煤氣中的 H2S，脫硫的方法有兩種：干法脫硫、濕法脫硫。二者不足均會使溶液中氧 化態(tài)的 ADA 濃度降低 ,H2O2 的生成量減少 , 最終造成物耗上升。L1) ADA∕(g由于傳統(tǒng)習(xí)慣 , 一般 ADA 和 Na2CO3 同時添加 ,而 Na2CO3 的溶解度與溫度呈正比關(guān)系 , 提高溫度對 Na2CO3 溶解有利 , 故在加料時 , 采用了蒸汽加熱直接攪拌的方法 , 這樣對 Na2CO3 溶解速度提高有利 , 但對 ADA 的溶解能力起到了很大的抑制作用。另外 , 氧化還原反應(yīng)對溫度比較敏感 , 脫硫液溫度升高 , 反應(yīng)速度明顯加快 , 析硫反應(yīng)在脫硫塔內(nèi)快速進(jìn)行 , 將會造成硫堵。煤氣進(jìn)入一個下部為空塔，上部有一段填料結(jié)構(gòu)的脫硫塔，凈化的氣體經(jīng)分液罐分離液滴后排出入后工序。 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(diǎn)引出。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)基本上無空氣泡，因此液體重度大。 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，以保持槽內(nèi)硫泡沫經(jīng)常呈懸浮狀態(tài)。由于聚四氟乙烯自身的化學(xué)特性，它與任何物質(zhì)均不粘連，因而所有的濾餅均可被清洗下來，濾料又恢10 復(fù)新濾料的過濾能力，這樣過濾，反清洗，再過濾， 再反清洗，一次又一次循環(huán)。 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。K)； 常用熔硫釜全容積為 Vr = 熔硫釜裝填系數(shù)為 70﹪～ 75% 硫膏的比熱容 Cs = KJ/(Kg17Kg/Kmol= 則合成 NH3 所需要 N2 的物質(zhì)的量為 nN2= nNH3247。K),Cf= KJ/(KgPa） =103atm ； 式中 P1－ 吸收塔入口氣相 H2S 分壓 ， atm ； P1 = P0C11000 = P2－ 吸收塔出口氣相 H2S 分壓 ， atm ； P2 = PiC21000 = atm； P0－ 吸收塔入口壓力 ， atm ， P0 = ； Pi－ 吸收塔出 口壓力 ， atm ， Pi = ； P1*， P2*－ 吸收塔入，出口氣相 H2S 平衡分壓 ， Mpa ，溶液18 中 H2S 含量很低，可以忽略。m2) GA — 空氣量， m3/h ， GA =LtCi = 326 = Ci — 噴射器抽吸系數(shù)， m3/m2，設(shè) Ci=再生槽擴(kuò)大部分直徑 D2 的計算 20 D2 = + D1 = +3= m 再生槽高度計算 H1 = DLT? =3268/3260 = m 圓整： H1 = 7 m 式中 H1 － 再生槽有效高度， m； η－ 溶液在再生槽內(nèi)的停留時間， min， η取 8min； HT = H1 + H2 + H3 = 7 + + = 9 m 式中 HT － 再生槽高度， m； H2 － 噴射器出口到槽底距離， m， H2 取 m H3 － 擴(kuò)大部分高度， m， H3 取 ； 噴射器 (1) 噴嘴的計算 噴嘴個數(shù)， n 個 n = LT/Li = 326/200 = 個 圓整： n = 2 個 式中 Li — 每個噴射器溶液量， m3/h，取 Li =200 m3/h ； 噴嘴孔徑， di， m di = i = 3600 25?? = m 式中 Wi — 噴射處溶液流速， m/s， Wi = 25 m/s 溶液入口管直徑， di ， m di =3di = 3 = m 噴嘴入口收縮 段長度， L5， mm L5 = 2/2 1?tg dd iL?= （ 14/2） = m 式中 α1 — 噴嘴入口收縮角， α1 = 14176。在沒有做 工藝設(shè)計 以前覺得 工藝設(shè)計 只是和平時所做的課題設(shè)計差不多，應(yīng)該都是自己平時所學(xué)知識的單純總結(jié)。h ； de － 填料直徑 ,m ； 噴射再生槽的計算 槽體 再生槽直徑 D1 的計算 D1 = I = 326 150?? = m 圓整： D1 = 3 m 式中 D1 — 槽體直徑， m Ai — 吹風(fēng)強(qiáng)度， m3 /(hhhV N2= Nm3 則總氣體的體積 V= VN2 +VCO2 +VCO +VH2 +VO2+ VCH4 =+++++ = 根據(jù)氣體方程，將 0℃ 、 下的體積換算成 150KPa、 35℃ 時的體積 V0 V0=(+35)/(150) m3= 則進(jìn)入脫硫塔的氣體的流量為 G0=(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： m1= = 根據(jù)設(shè)計要求，出塔氣體中 H2S 的含量為 ≤,取出塔氣中 H2S 的含量為 mg/m3，則塔的脫硫效率是 η=（ － ） /100%=%. 由于原料氣中 H2S 的含量低，故在脫硫的過程中原料氣進(jìn)入脫硫塔和出脫硫塔13 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=－ Kg == Kg/tNH3 溶液循環(huán)量 LT = SG1 = / =256m3/h=式中 S — 溶液硫容量， kg/m3， S = Kg (H2S)/m3 生成 Na2S2O3 消耗 H2S 的量 取 Na2S2O3 的生成率為脫除量的 8﹪，則： G2 =8 ﹪ = Kg/h= Na2S2O3 生成量 G3 = SHOSNaMMG232222=158/234 = Kg/h=式中 M Na2S2O3 — Na2S2O3 分子量 M H2S — H2S 分子量 理論硫回收量 G4 =（ G1－ G2） MS/MH2S = （ － ） 32/34 = Kg/h=式中 MS — 硫的分子量 理論硫回收率 θ= G4/ G1 = ﹪ 生成 Na2S2O3 消耗純堿的量 G5 = G3M Na2CO3/ M Na2S2O3 =106 / 158 = Kg/h= Kg/tNH3 式中 M Na2CO3 — 碳酸鈉的分子量； 硫泡沫生成量 G6 = G4/S1 =式中 S1 — 硫泡沫中硫含量，此處取 S1=30 ㎏ /m3； 入熔硫釜硫膏量 14 G7 = G4/S2 = 式中 S2 — 硫膏含量，此處取 S2=20%； 回收率 η = 121CCC?= （ － ） /100%=%. 熱量衡算 冷卻塔熱量衡算 冷卻塔熱負(fù)荷 ① 半水煤氣的平均式量M=(28)+(44)+(2)+(28)+(18)+ (32)=半水煤氣的密度： ρg=PM / TR=102/[(+35)]=半水煤氣的質(zhì)量流量 G0=V0ρg =Kg/tNH3= Kmol/(tNH3) ? ?1 0 1 2 1 1 2 2PQ G C t t W i W i? ? ? ????? 式中 0G — 入冷卻塔焦?fàn)t煤氣 量， Kmol/(tNH3)； PC — 焦?fàn)t煤氣平均等壓比熱容， KJ/( kmol. ℃ )；7 . 2 0 / ( . ) 3 0 . 1 5 k J / k m o