【正文】 圖中 W0——液泛速度， m/s； L——液體質(zhì)量流速， kg/h； G——氣體質(zhì)量流速， kg/h； ρL——液體密度， kg/m3 ρg——氣體密度， kg/m3； α——填料比表面積， m2/m3 ε——填料空隙率， %； μ——液體粘度， m Pa℃ ） , CF= KJ/（ kgK) O2: CP=+103(+60)106(+60)2=(k mol VN2= Nm3 則總氣體的體積 V= VN2 +VCO2 +VCO +VH2 +VO2 蘇州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 =++++m3 = 根據(jù)氣體方程，將 0℃ 、 下的體積換算成 125KPa、 45℃ 時 的體積 V0 V0=(+45)/(125) m3= 則進入脫硫塔的氣體的流量為 G=3 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=711mg/m3 = 根據(jù)設(shè)計要求，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－ ） /711100%=.%. 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 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 G 為進脫硫塔 氣體的流量， m3/h 則液氣比為 L/G=(－ )/100= 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%） = （ 1+10%） =5 生成 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 蘇州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 6 Na2S2O3的生成量 G3， Kg/h 2H2S~ Na2S2O3 G3 = G2MNa2S2O3/(2MH2S) 式中 MNa2S2O3 ——Na2S2O3的分子量 MH2S ——H2S 的分子量 G3 =158/（ 234） = Kg/h 7 理論硫回收量 G4， Kg/h G4=（ G1G2） MS/MH2S 式中 MS ——硫的分子量 G4=（ － ） 32/34= Kg/h 理論硫回收率， ψ=G4/G1 ψ=100%=% 8 生成 Na2S2O3消耗的純堿量 G5， Kg/h G5=G3MNa2CO3/MNa2S2O3 式中 MNa2CO3——Na2CO3的分子量 G5=106247。故空氣量不宜過大，過大會招致空氣中的 O2 與溶液反應(yīng)，生成硫代硫酸鹽和硫酸鹽，使堿耗增加，硫酸鹽的積累會造成溶液酸性，導(dǎo)致對設(shè)備及管道的腐蝕。適當(dāng)?shù)囊簹獗纫环矫婵杀ＷC氣體凈化度，防止溶液中 NaHS 濃度過高而產(chǎn)生硫 —氧 —釩沉淀，另一方面是使其動力消耗不會增得過高，而致提高生產(chǎn)成本，適宜的液氣比在設(shè)計中已經(jīng)確定。實驗證實，脫硫傳質(zhì)過程中，當(dāng) pH9 時，認為傳質(zhì)過程為氣膜控制， pH 在 ~ 之間時，液膜阻力很明顯， pH 時，液膜阻力更加增大，因此pH 值宜控制在 ~ 之間，栲膠脫硫和 ADA 一樣，在氧化反應(yīng)中是有氫離子參加的，氫離子的 濃度對氧化反應(yīng)還原電位是有很大影響的，在不同 pH 條件下，栲膠的氧化還原性能可能是不相同的，因此必須嚴(yán)格控制溶液的 pH 值。通常以硫 泡沫蘇州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 能均勻溢流、泡沫層厚度適宜為基準(zhǔn)進行調(diào)節(jié)。影響栲膠再生的主要因素有再生溫度 ,再生壓力，再生槽液位，再生空氣量及再生時間。 Ⅳ 、溫度的影響 (1) 半水煤氣入塔溫度的影響：若半水煤氣入塔溫度 偏 低，則煤氣中夾帶水分分離得好 ； 對栲膠溶液各組分濃度影響小，但溫度過低，加劇了氣體與溶液的熱量交換， 會蘇州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 使溶液濃度急劇下降。故堿度應(yīng)控制在 ~。若過高則副反應(yīng)加劇、堿耗大、浪費嚴(yán)重，一般 Na2CO3濃度控制在 3～ 5g/L。再生 后 的溶液稱為貧液，貧液經(jīng)液位調(diào)節(jié)器進入貧液槽，出貧液槽的貧液用脫硫泵打入脫硫塔頂部，經(jīng)噴頭在塔內(nèi)噴淋，溶液循環(huán)使用。栲膠是有酚式結(jié)構(gòu)的多羥基化合物 ,是一種良好的載氧體 ,又能對多種重金屬離子起絡(luò)合作用。栲膠是由植物的果皮、葉和干的水淬液熬制而成。不同的干法脫硫劑 ,在不同的溫區(qū)工作 ,由此可劃分低溫 (常溫和低于 100 ℃ ) 、中溫 (100 ℃ ～ 400 ℃ ) 和高蘇州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 溫 ( 400 ℃ ) 脫硫劑。溶液中的環(huán)丁砜是物理吸收劑，烷基醇胺為化學(xué)吸收劑。與中和法相比，濕式氧化法脫硫的優(yōu)點是反應(yīng)速度快，凈化度高，能直接回收硫磺。根據(jù)脫硫溶液吸收過程性質(zhì)的不同，濕法脫硫又可分為三種吸收法 ： 化學(xué)吸收法，物理吸收法和物理化學(xué)吸收法。 這么多濕式氧化法的脫硫方法，如果對它們 之 間的優(yōu)缺點都進行比較，是很困難的。 干法脫硫又分為吸附法 —— 以活性炭、分子篩為脫硫劑；接觸反應(yīng)法 —— 以氧化鋅、氧化鐵等為脫硫劑；加氫轉(zhuǎn)化法 —— 以鈷鉬為催化劑，先將有機硫轉(zhuǎn)化為 H2S，再脫除。 原料氣中的硫化物，對合成氨生產(chǎn)危害很大，不僅能腐蝕設(shè)備和管道，而且能使合成氨生產(chǎn)過程所用的催化劑中毒而失去活性。其中專用硫磺 在國民經(jīng)濟中占有特殊地位，具有需求量小 、 但價格遠較普通硫高的特點，可以根據(jù)生產(chǎn)和應(yīng)用制成諸如顆粒 、 微細粉末 、 塊 、 錠 、 板 、 條 、 片等各種規(guī)格。用于脫硫的栲膠屬于水解類熱溶栲膠，在堿性溶液中更容易氧化成醌類；已氧化的栲膠在還原過程中氧取代基又被還原為羥基。當(dāng)原料氣中的硫化物含量超過一定 指標(biāo)時，硫化物與催化劑活性中心結(jié)合，就能使以金屬原子或金屬氧化物為活性中心的催化劑中毒、失活。 合成氨所需的原料氣，無論是天然氣、油田氣還是焦?fàn)t氣、半水煤氣都人含有硫化物，這些硫化物主要是硫化氫（ H2S）、二硫化碳（ CS2）、硫氧化碳（ COS）、 硫醇（ R— SH）和噻吩（ C4H4S）等。此外，氨還是常用的冷凍劑?，F(xiàn)約有 80%的氨用于制造化學(xué)肥料，除氨本身可用作化肥外，可以加工成各種氮肥和含氮復(fù)合肥料， 如 尿 素、硫 酸 銨、氯 化銨 、硝 酸 銨、磷 酸 銨等。本設(shè)計所采用的是栲膠脫硫法，其主要原料是半水煤氣和脫硫液。 脫硫塔裝配圖 .................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 氨也是重要的工業(yè)原料，廣泛用于制藥、煉油、純堿、合成纖維、合成樹脂、含氮無機鹽等工業(yè)。合成氨生產(chǎn)經(jīng)過多年的發(fā)展，現(xiàn)已發(fā)展成為一種成熟的化工生產(chǎn)工藝。含有 H2S 的原料氣，在水分存在時，就形成硫氫酸（ HSH），腐蝕金屬設(shè)備。栲膠的主要成分是丹寧，丹寧是化學(xué)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的化合物組成的混合物。 332942 )(242)(2 OHTN a V ON a O HOOHTOVNa ???? 蘇州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 4) 還原態(tài)栲膠的氧化： 酚態(tài)栲膠被氧化獲得再生，同時生成 H2O2。以煤為原料制得的煤氣中一般含硫化氫 1— 6g/ m3 ，有機硫化物 — 。 目前原料氣脫硫的方法很多，據(jù)統(tǒng)計達四五十種。濕法脫硫有著明顯的優(yōu)點，即脫硫劑是便于輸送的液體、可以再生并能回收硫磺，構(gòu)成一個連續(xù)的脫硫系統(tǒng)。 干法用的 脫硫劑 是 固體， 濕法用的脫硫劑是 溶液。中和法主要有烷基醇胺法、氨水法和碳酸法等。這類方法除了能脫硫化氫外，還能脫除有機硫和二氧化碳。在氣體中含硫量高的 情況下，應(yīng)先采用濕法除去絕大部分的硫化氫，再采用干法脫除有機硫的殘余硫化氫。但近年來，有銅洗的氨廠，在濕法脫硫之后，也串接了干法脫硫，這樣可以降低銅洗過程中的銅消耗和防止氨合成催化劑中毒。（ 4）栲膠脫硫液腐蝕性小。 溶液流程 從脫硫塔頂噴淋下來的溶液，吸收硫化氫后，稱為富液，經(jīng)脫硫塔液封槽引出至富液槽 （又稱緩沖槽） 。 （ 3）醌態(tài)栲膠氧化四價釩絡(luò)離子為五價釩絡(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。 (4) 溶液的 pH 值：溶液的 pH 值過低，不利 H2S 的吸收和栲膠的氧化，并降低了氧的溶 解度，溶液再生差 。 Ⅲ 、液氣比的影響 液氣比增加，溶液的循環(huán)量增加，可提高氣體的凈化度，防止H2S 過高，易產(chǎn)生礬 氧 硫沉淀 ； 如液氣比小，溶液的循環(huán)量小，對氣體的凈化度有影響，同時產(chǎn)生的硫顆粒易沉積在填料環(huán)、管道、設(shè)備中，時間長易造成脫硫塔塔阻上漲。若塔底液位過高，則塔底部空間過小，影響脫硫效果，且易造成滿液，因此，應(yīng)將塔底部液位控制在液位顯示的 50 %～ 60 %為宜。另外要注意將所開噴頭分散開，盡量保證噴射均勻，以增大反應(yīng)面積。實際上 V4+不可能被栲膠降解及時氧化成 V5+，當(dāng) pH9 時，可能會造成 V4+的沉淀，引起釩的損失，因此總堿度不宜過高。 噴淋密度和液氣比的控制 實驗證明在 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)。 再生空氣量 空氣的作用是供氧和形成捕集硫粒的氣泡。 VN2= Nm3 VCO=247。K) H2: CP=+103(+60)106(+60)2= KJ/(k mol℃ )= KJ/(kg℃ ） F6——熔硫釜表面積， m2， F6=10m2 蘇州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 4——熔 一 釜所需時間， h ——硫膏中含硫膏 98% G8CSρS(t5－ t6)表示硫膏升溫吸收熱量； Ch 表示硫膏熔融吸收熱量；4λF6(t5－ t6)表示向環(huán)境散熱量。h ΔPM——吸收過程平均推動力， atm。 LT——溶液循環(huán)量， m3 / h。/2） ]= （ d）尾管直徑計算（ de） de =(Li / we） 1/2 式中 Li——每個噴射器溶液量， m3/h； we——尾管中流體速度， m/s，通常取 we =1m/s de =(40/ 1） 1/2= 取 Φ1274熱軋無縫鋼 管 （ e）擴散管長度計算 L4， mm L4=（ de－ dm） / [2tan(α3/2） ] 式中 α3——擴散角，取 α3=7176。 dj=（ 40 /360020） 1/2= 蘇州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 溶液入口管直徑 Ld ， m Ld =3dj Ld =3==81mm 取 Φ894熱軋無縫鋼管； 噴嘴入口收縮段長度 L5， m L5=( Ld dj） / 2tan(α1/2） 式中 α1——噴嘴入口收縮角，通常取 α1=14176。m2），取 Ai =70 m3/（ h KG=20（ 484130/） ﹣ = /（ m2 塔徑計算 （ a）利用泛點速度計算圖求液泛速度 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），用泛點速度計算圖橫 坐 標(biāo)的式子算出數(shù)據(jù)，以此數(shù)據(jù)查出 ―泛點速度計算圖 ‖的縱 坐 標(biāo)上的數(shù)據(jù)，再用縱 坐 標(biāo)上的式子，求解出泛點速 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 =11