【正文】 m2)， Ai = 150 m3 /(h0C) 16 F — 熔硫釜表面積， F = 92 m2 T6 － 入釜硫膏溫度， oC， t3= 79 0C t5 — 釜內(nèi)加熱終溫 , oC ， t4 = 135 o C — 硫膏中含硫量 50﹪ 4 — 熔 1 釜所需時(shí)間（工作周期）， h ρS— 硫膏密度， Kg/m3， ρS = 1500 Kg/m3 蒸汽消耗量 W2 = Q3 /r2 = 式中 r2 — 蒸汽汽化熱， r2 = 5 主要設(shè)備的工藝計(jì)算和設(shè)備選型 主要設(shè)備的工藝尺寸 填料吸收塔計(jì)算 塔徑 利用貝恩 霍根關(guān)聯(lián)式計(jì)算 [10] 112 480. 23f t v vLgLl V lu a Wl A KgW???? ? ???? ? ? ? ? ??? ????? ? ? ? ? ????? ? ? ? ? ? ??? ?? 11483 2 6 1 0 5 0 1 . 0 51 . 7 51 3 8 8 8 . 9 1 . 0 5 1 0 5 0?? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ? = 3 . 0 3 7 9 9 . 8 1 0 . 9 2 7 1 0 5 01 1 4 1 . 0 5 0 . 8fu ? ? ?? ?? ? 0. 85 1. 40 1 /fu u m s?? 1 3 8 8 8 .9443600 1 .8 7 33 .1 4 1 .4 0 1SVDmU? ?? ? ?? 圓整得 ， D? 塔的橫截面積 S= 22 3 .1 4 2 3 .1 444D? ??? 式中 fu 泛點(diǎn)氣速 , /ms, Lw － 流體質(zhì)量流速， Kg/() ， Lw = LTρL = 3261050 = 17 342300Kg/()； vw － 氣體質(zhì)量流速， Kg/() ， vw = G0ρG = = ()； α－ 填料比表面積， m2/m3，選用 θ50mm25 mm梯環(huán)， α= 114 m2/m3 ； ε－ 填料孔隙率， m3/ m3， ε= m3/ m3； μL－ 溶液粘度， m（ 33024） = 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=1894 Kg247。 使用戈?duì)柲み^濾器，可將硫泡沫高度凈化，如進(jìn)過濾器前懸浮硫含量為 8g/L，出膜過濾器清液懸浮硫含量 8mg/L，取出的硫是硫膏，水分含量低，縮短了熔硫釜的熔硫時(shí)間，并節(jié)省蒸汽。第二個(gè)氧化器空氣流量較小，使硫浮選。76mm76mm），塑料的表面較光滑，所以不易被硫堵塞，用這種填料同時(shí)有很高的脫硫效率。這部分就是 ADA 結(jié)晶析出物。 表 3 工業(yè)生產(chǎn)使用的 ADA 溶液組成 溶液類別 總堿度 ∕N Na2CO3∕(g反應(yīng)速度太慢，需時(shí) 30min以上，這就需要龐大的反應(yīng)槽并使副反應(yīng)加重，同時(shí)此法在操作中易發(fā)生堵塞，而且藥品價(jià)格有些昂貴。為此 , 研究者對 ADA 法進(jìn)行了改進(jìn) , 在 ADA 溶液中添加了適量的偏釩酸鈉、酒石酸鉀鈉。具體來說作為原料氣的半水煤氣中都含有一定數(shù)量的硫化氫和有機(jī)硫化物 (主要有羰基硫、二硫化碳、硫醇、硫醚等 )，能導(dǎo)致甲醇、合成氨生產(chǎn)中催化劑中毒，增加液態(tài)溶劑的黏度，腐蝕、堵塞設(shè)備和管道 ,影響產(chǎn)品質(zhì)量。工業(yè)脫硫方法種類很多，通常是采用物理或化學(xué)吸收的方法，常用的有低溫甲醇洗法 (Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法 (Selexol)等。 基于此，在合成氨脫硫工藝的設(shè)計(jì)中我采用改良 ADA 法工藝。 (4) ADA 脫硫整個(gè)脫硫和再生過程為連續(xù)在線過程，脫硫與再生同時(shí)進(jìn)行，不需要設(shè)置備用脫硫塔。應(yīng)添加的理論濃度可與液相中 HS的摩爾濃度相當(dāng)，但在配制 溶液時(shí)往往要過量。從表 1 可以看出 , ADA 在有副產(chǎn)物的溶液中溶解度下降很快 , 再加上溫度的升高使 ADA溶解度下降 , 雙重作用將使 ADA 結(jié)晶析出。 8 3456148 911 12 1310718171615 1－吸收塔； 2－分液罐； 3－再生塔； 4－液位調(diào)節(jié)器； 5－硫泡沫槽； 6－溫水槽； 7－反應(yīng)槽； 8－循環(huán)槽； 9－溶液過慮器； 10， 11－循環(huán)泵； 12－地下槽； 13溶堿槽； 14過濾機(jī)； 15空氣壓縮機(jī)； 16空氣冷卻機(jī)； 17空 氣緩沖器； 18空氣過濾器 圖 2 濕法 ADA 脫硫工藝流程簡圖 主要設(shè)備介紹 填料塔 填料塔用于要求高的 H2S 脫除效率。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泡沫液經(jīng) 1閥進(jìn)入過濾器，空氣經(jīng)3閥排放后關(guān)閉 3閥，溶液經(jīng)上腔進(jìn)入貯槽。 噴射再生槽噴嘴喉管長度 L6 = 3mm 噴射再生槽吸氣室收縮角 α2 = 30176。hh 填料的潤濕率 LW LW=l/α = 22/114= m3/m 2 尾管直徑的計(jì)算 de =eiWL = （ 200/1） = 266 mm 選 θ299? 的管 式中 de — 尾管直徑， mm ； We— 尾管中流體速度， m/s，取 We = 1 m/s ； 擴(kuò)張管長度的計(jì)算 L4 = 2/2 3?tg dd me?= 284158/ 2tg（ 7/2） = 1030 mm 式中 L4— 擴(kuò)張管長度， mm ； α3— 擴(kuò)張角，取 α3 = 7176。PaVN2= Nm3 VCO=247。對于直徑 ，有效高度 ，每次熔化所需的時(shí)間約為 3～ 4h。 過濾器 工業(yè)上常用連續(xù)作業(yè)的鼓形真空過濾機(jī)，所需過濾面積可按每 1m2 過濾面積于 1h 內(nèi)能濾過干燥硫磺 60～ 80kg 計(jì)算。中國很多工廠使用一種自吸空氣噴射型的氧化槽，不需要空氣鼓風(fēng)機(jī)。故從溶解度和反應(yīng)來說 ,溫度過高對消耗下降不利。L1) 含高硫化氫與加壓情況 1 5 10 2 含低硫化氫與常壓情況 2～ 3 5 1 溫度對 ADA 的影響 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。 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(jià)值的元素硫，從而構(gòu)成一個(gè)連續(xù)脫硫循環(huán)系統(tǒng)。 ADA 的理化性質(zhì) ADA 是蒽醌二磺酸 (Anthraqinone Disulphonic Acid)的縮寫。因此為了保持人們優(yōu)良的生存環(huán)境和提高企業(yè)最終產(chǎn)品質(zhì)量，對半水煤 氣進(jìn)行 脫硫回收是非常必要的2 文獻(xiàn)綜述 合成氨原料氣凈化的現(xiàn)狀 合成氨原料氣 (半水煤氣 )的凈化就是清除原料氣中對合成氨無用或有害的物質(zhì)的過程，原料氣的凈化大致可以分為 “熱法凈化 ”和 “冷法凈化 ”兩種類型，原料氣的凈化有脫硫，脫碳，銅洗和甲烷化除雜質(zhì)等，在此進(jìn)行的氣體凈化主要是半水煤氣的脫硫的凈化。除此之外，我國還自行研究設(shè)計(jì)制造了以輕油為原料的生產(chǎn)能力為 30 萬噸 /年的合成氨生產(chǎn)裝置。現(xiàn)在工藝上應(yīng)用較多的濕法脫硫有氨水催化法、蒽醌二磺酸法（ 法）及有機(jī)胺法。 ADA 的這幾種異構(gòu)體中，在產(chǎn)品中一般含量較高，便于提取。 5 主要操作條件 溶液組分 溶液的主要組分是堿度、 NaVO ADA。從我們?nèi)芙飧那闆r看 , 溶解釜有效容積約 為 850 L。由吸收塔出來的溶液進(jìn)入反應(yīng)槽中，在此，僅 HS 離子與 NaVO3 的反應(yīng)全部完成，并開始將還原態(tài)的釩酸鈉用蒽醌二磺酸進(jìn)行氧化。在內(nèi)筒和環(huán)形空間由于重度不同形成循環(huán)。這一工藝可在同樣的時(shí)間內(nèi)達(dá)到傳統(tǒng)過濾器 5～ 20 倍的過濾流量，而用傳統(tǒng)的過濾材料是無法實(shí)現(xiàn)這種頻繁的反清洗工藝的。K) 硫膏的熔融熱 Ch= KJ/Kg 熔硫釜周圍空間的散熱系數(shù) λ= KJ/(mK)； T4 — 槽中硫泡沫初溫， t1 = 400C； T3 — 槽中硫泡沫終溫， t2 = 790C； — 小時(shí)氨產(chǎn)量， t/h 蒸汽消耗量 W4 = Q2/r1 =104/ = Kg 式中 r1 － 蒸汽的汽化熱， r1 = KJ/Kg 熔硫釜熱量衡算 熔硫釜熱負(fù)荷 Q3 =G8Csρs(t5t6)+ +4λF(t5t6) = 1500（ 13579） + 1500 + 492（ 13579） = KJ/釜 式中 G8 － 每一釜硫膏量， m3/熔硫釜， G8= = = m3/釜 Vr － 常用熔硫釜全容積為 － 熔硫釜裝填系數(shù)為 75% Cs — 硫膏的比熱容 ,KJ/(Kg P1*= P2*=0 所需傳質(zhì)面積的計(jì)算 AP = G1/ (KG△ Pm )=103 = m2 填料層高度的計(jì)算 HP = AP/()=22114 = m 取填料層高度 :HP =10m 對于階梯環(huán)填料，m a x8 ~ 15 , 6h h m mD ?? 取 8hD?,則 8 2 0 0 0 1 6 0 0 0h m m? ? ? 計(jì)算得填料層高度為 10000mm。 設(shè)備操作時(shí)的質(zhì)量 0 1 2 3 4 5 aem m m m m m m m? ? ? ? ? ? ? 25 式中 1m? 塔體和裙座質(zhì)量 ， kg 2m? 內(nèi)件質(zhì)量， kg 3m? 保溫材料質(zhì)量， kg 4m? 平臺(tái)，扶梯質(zhì)量， kg 5m? 操作時(shí)塔內(nèi)物料質(zhì)量， kg am ? 人孔，接管，法蘭等附件質(zhì)量 ,kg em ? 偏心質(zhì)量， kg 其中 2211 1 24 ()m D D H??? ? ? ? 2 2 314 ( 2 1 . 9 8 ) 2 1 . 7 7 . 8 1 01 0 5 7 6 . 3 8 kg?? ? ? ? ?? 22 1. 98 11 54 .34m ?? ? ? ? 1838kg? 3 0m? 取籠式扶梯 2 2 2 1 .7 4 3 .4L H m? ? ? ? 4 4 0 4 2 .4 1 6 9 6m kg? ? ? 25 41 0 5 0 6 8 . 6 1 . 9 8 1 1m ?? ? ? ? ? kg? 0am? 0em? 所以 0 1 0 5 7 6 . 3 8 1 8 3 8 1 6 9 6 9 7 5 3 6 2 6 . 6 7m ? ? ? ? 9767737kg? 風(fēng)載荷 26 風(fēng)載荷的計(jì)算 根據(jù)塔高將其可分五段，分別為 ,5m,5m,5m,： 2 兩相鄰計(jì)算截面間 的水平壓力為 [1] 61 2 0 10i i i i eip k k q f L D ??? 式中 ip －水平風(fēng)力， N 0q －基本風(fēng)壓，查表但均不應(yīng)小于 250N/ m2 ,取 400N/m iL －第 段計(jì)算長度， mm if －風(fēng)壓高度變化系數(shù)，按表選取 1k － 體型系數(shù)，圓柱直立設(shè)備取 eiD － 塔設(shè)備各計(jì)算段的有效直徑， mm 2ik －風(fēng)振系數(shù) 風(fēng)振系數(shù) K2i： K2i = 1 + miζ 式中 mi－ 脈動(dòng)系數(shù) ,； ζ－ 動(dòng)力系數(shù) ,； K21 = K22 = K23 = K24 = 1 + ? = 27 K25 =1 + ? = 代入式中得 61 1 21 0 1 1 1 10ep k k q f L D ??? 60. 7 2. 12 40 0 0. 8 17 00 ( 20 00 20 ) 101598 N?? ? ? ? ? ? ? ?? 2p 61 22 0 2 2 2 10ek k q f L D ??? 60 .7 2 .1 2 4 0 0 0 .8 5 0 0 0 ( 2 0 0 0 2 0 ) 1 04701 N?? ? ? ? ? ? ? ?? 2345p p p p? ? ? ?4701N 風(fēng)彎矩的計(jì)算 在計(jì)算風(fēng)載荷時(shí)，常常將塔設(shè)備沿塔高分為若干份，任意截面的風(fēng)彎矩為 [1] 121 2 12 2 2ii i i iw i i i i i iL L LM P P L P L L? ??? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? 11 3121 2 1 3 1 22 2 2w LLLM P P L P L L? ????? ? ? ? ? ??? ???? ?? 544 1 2 3 5 1 2 3 422 LLP L L L P L L L L????? ? ? ? ? ? ? ? ??? ???? ?? 1 3 5 8 1 9 7 4 4 4 3 2 4 9 6 6 7 5 4 9 5 2 5 9226364 Nm? ? ? ? ??? 222 35243 2 4 2 3 5 2 3 42 2 2 2w LLLLM P P L P L L P