【正文】 17 (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 。 (6) 溶液中 NaHCO3：若溶液中 NaHCO3 濃度高，將使 pH 值升高，對(duì)再生吸氧和析硫都不利。若半水煤氣入塔溫度過(guò)高，則會(huì)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(yán)格 控制在 30～ 35 ℃之間。 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。 Ⅳ 、再生時(shí)間與再生空氣量 再生時(shí)間長(zhǎng)，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。 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)。 溫度 提高反應(yīng)溫度可加 快反應(yīng)速度，對(duì)吸收和再生都有利，冬天溫度過(guò)底生成硫磺的粒子細(xì)， 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。 21 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 /％ 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(jì)算 原料氣的體積 及流量 以每年 300 個(gè) 工作日，每天工作 24 小時(shí)，則每小時(shí)生產(chǎn)合成氨為： 60000247。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) 平均比熱容 Cpm=ΣYiCpi 式中 Yi——各氣體的體積分?jǐn)?shù) Cpi——各氣體的比熱容 故 半水煤氣在 60 攝氏度的比熱容 C60 P =(kmol℃ ） 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(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℃ 27 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/（ m2S， μ= mPaatm） （ b） 計(jì)算 吸收過(guò)程平均推動(dòng)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； 30 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。 而空氣量用下式計(jì)算： 31 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。m2），取 Ai =70 m3/（ h KG=20（ 484130/） ﹣ = /（ m2 塔徑計(jì)算 （ a）利用泛點(diǎn)速度計(jì)算圖求液泛速度 首先根據(jù)液體質(zhì)量流速（ L， Kg/h）、氣體質(zhì)量流速（ G， Kg/h）、氣體密度（ ρg，Kg/m3）、液體密度（ ρL， Kg/m3），用泛點(diǎn)速度計(jì)算圖橫座標(biāo)的式子算出數(shù)據(jù)，以此數(shù)據(jù)查出 ―泛點(diǎn)速度計(jì)算圖 ‖的縱座標(biāo)上的數(shù)據(jù)，再用縱座標(biāo)上的式子，求解出泛點(diǎn)速度W0（ m/s）。Δt） 式中 Δt——冷卻水溫升，取 Δt=5℃ , CH2O=(Kg℃ ), ρ=1000Kg/m3 W3=106/（ 10005） =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/（ kgK) N2: CP=+103(+60)106(+60)2= KJ/(kmol VN2= Nm3 VO2=247。h)。當(dāng)負(fù)荷較低 時(shí)，噴淋密度影響較小，說(shuō)明液氣比對(duì)吸收效果是有影響的，因此，根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程的氣量，及時(shí)調(diào)節(jié)溶液循環(huán)量，控制噴淋密度和液氣比在適宜范圍內(nèi)是非常必要的。過(guò)高 PH 值會(huì)加大生成硫代硫酸的反應(yīng)速度。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)。 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。一般液氣比控制稍大些即可。 (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。 (1) 溶液中 Na2CO3：若 Na2CO3 過(guò)低則吸收 H2S 不完全，脫硫效果差 。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。 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。該法主要有矸性栲膠脫硫（以栲膠和偏釩酸鈉作催化劑）和氨法栲膠（以氨代替矸）兩種。缺點(diǎn)是再生比較麻煩或者難以再生， 回收硫磺比較困難，設(shè)備體積較大，有些為間歇操作，一般只作為脫除有機(jī)硫和精細(xì)脫硫的手段。吸收劑一般為有機(jī)溶劑，如甲醇 、聚乙二醇二甲醚、碳酸丙烯酯等。吸收了硫化氫的溶液，在減壓、加熱的條件下，使硫氫化物分解放出硫化氫，溶液再生后循環(huán)使用。 設(shè)計(jì)任務(wù)的依據(jù) 本課題是指導(dǎo)老師為提高畢業(yè)生設(shè)計(jì)能力而選定的。 濕法脫硫又分為化學(xué)吸收法（按脫硫溶液與 H2S 發(fā)生的反應(yīng)，又分為中和法如乙醇胺法和氧化法如 ADA 法、氨水催化法等）、物理吸收法（如低溫甲醇洗滌法等）和物理化學(xué)吸收法（如環(huán)丁砜法等）。脫除原料氣中硫化物的過(guò)程 ，稱為脫硫。原料氣中硫化物的含量取決于氣化所用燃料中硫的含量。 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(guò)程的原因。 9 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。其中硫化氫屬于無(wú)機(jī)化合物，常稱為“無(wú)機(jī)硫”。將氨氧化可以制成硝酸，而硝酸又是生產(chǎn)炸藥、染料等產(chǎn)品的重要原料。本設(shè)計(jì)在脫硫效率和再生率方面的研究有所突破。 就脫硫車間的工藝生產(chǎn)流程，著重介紹化工設(shè)計(jì)的基本原理、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、技巧和經(jīng)驗(yàn)。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。盡我所知，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過(guò)的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過(guò)的材料。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù) 庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 本書(shū)在編寫過(guò)程中得到襄樊學(xué)院化學(xué)與生物科學(xué)系 田志高 老師的指導(dǎo)，在此表示衷心感謝。液氨本身就是一種高效氮素肥料，可以直接施用。 合成氨的工業(yè)的迅速發(fā)展，也 促進(jìn)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。 ①腐蝕設(shè)備、管道。 栲膠 的 組成及 性質(zhì) 栲膠是由植物的皮（如栲樹(shù)，落葉松）、果（如橡椀）、葉（如漆樹(shù)）和干（如堅(jiān)木、栗木）的水淬液熬制而成。 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(jià)釩絡(luò)離子為五價(jià)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。天然氣、輕油及重油中硫化物含量，因產(chǎn)地不同，差別很大。按脫硫劑的物理形態(tài)分為干法（脫硫劑為固態(tài)）和濕法（脫硫劑為液態(tài)）兩大類。當(dāng)原料氣含硫較高時(shí)，宜先采用濕法脫去大量的硫，然后串聯(lián)干法精脫，以達(dá)到工藝上和經(jīng)濟(jì)上都合理的要求。 濕法脫硫主要用于脫除原料氣中硫化氫。根據(jù)所用載氧體的 不同，濕式氧化法主要有蒽醌二磺酸鈉法（簡(jiǎn)稱 ADA 法）、氨水對(duì)苯二酚催化法、鐵氨法、硫酸錳 水楊法、硫酸錳 水楊酸 對(duì)苯二酚法（簡(jiǎn)稱 MSQ 法）、改良砷堿法和栲膠法等。 物理化學(xué)吸附法 用環(huán)丁砜的烷基醇的混合溶液，脫除原料氣中硫化物的過(guò)程，屬于物理化學(xué)吸收過(guò)程，稱為環(huán)丁砜法。 目前我國(guó)以天然氣的輕油為原料的大型氨廠，通常先采用烷基醇胺等濕法，除去天然氣或輕油中大部分硫化物。 栲膠法有如下 優(yōu)點(diǎn) ：（ 1）栲膠資源豐富，價(jià)廉易得，運(yùn)行費(fèi)用比改良 ADA 低。 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(jià)釩絡(luò)離子為五價(jià)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。 硫磺回收流程 再生槽中溢出的硫泡沫經(jīng)泡沫槽后在離心機(jī)分離，得到硫膏，硫膏放入熔硫釜，用夾套蒸汽加熱精制 ，放出做成 98%純度的硫磺錠，離心分離出的母液至富液槽回 系統(tǒng)中使用。若濃度低，則副反應(yīng)加劇， Na2S2O3 的生成速度加快，易析出礬 氧 硫沉淀。 (7) 懸浮硫的影響 溶液中懸浮硫濃度越低越好，若過(guò)高則易發(fā)生沉淀從而堵塞管道設(shè)備，還會(huì)影響吸收再生，同時(shí)伴有副反應(yīng)發(fā)生。 18 (2) 循環(huán)系統(tǒng)溶液溫度的影響：若循環(huán)系統(tǒng)溶液的溫度過(guò)高 ,則氣體的溶解度降低，不利于吸氧和栲膠液的再生，且副反應(yīng)加劇 。5 ℃ 。但是再生時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，溶液循環(huán)量要減小，有可能導(dǎo)致吸收不好，使脫硫塔 19 出口 氣體 H2S 超標(biāo) (H2S ≤2mg/ m3)，同時(shí)再生空氣多，副反應(yīng)加快，一般可根據(jù)煤氣量相應(yīng)地調(diào)節(jié)再生時(shí)間與 空氣量。因此測(cè)量溶液電位尤為重要。但是溫度過(guò)高，大于 50℃ 就會(huì)加快硫代硫酸鹽的生成，造成溶液對(duì)設(shè)備管道的腐蝕。（ 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=8360 Kg247。30kg/m3=10 入熔硫釜硫膏量 G7=G4/S2 24 式中 S2——硫膏含硫量，取 S2=98%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） G7=247。K) 同理： 半水煤氣在 45 攝氏度的比熱容 C45 P =(kmolhS g——重力加速度， m/s2 對(duì)于本系統(tǒng)： （ L/G） 1/4（ ρg/ρL） 1/8 =[()/()]1/4()1/8= 由圖可讀出對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)為 即： W2 0/g(α/ε3)( ρg /ρL ) = 所以 ,W0=[(ε3/α)(ρL