【正文】 H3 ——擴(kuò)大部分高度 ， 取 H3=。 3600247。K) 半水煤氣在 41 攝氏度的比熱容 C41 P =(kmol17Kg/Kmol= Kmol 則合成 NH3所需要 N2的物質(zhì)的量為 nN2= nNH3247。溶液電位除與測量溶液的標(biāo)準(zhǔn)電極電位有關(guān)外，主要與溶液中各種氧化態(tài)和還原 態(tài)物質(zhì)的濃度有關(guān)。 Ⅱ 、再生壓力的影響 再生槽溶液噴射壓力是根據(jù)再生槽內(nèi)硫泡沫的形成和栲膠的氧化情況進(jìn)行控制的。 Ⅱ 、吸收塔噴淋密度的影響 噴淋密度是指吸收塔內(nèi)單位 截面積的溶液循環(huán)量。 工藝的化學(xué)過程 水煤氣經(jīng)過 洗 滌 塔進(jìn)入脫硫塔，脫硫液從塔頂噴淋下來，氣液兩相在塔里充分接觸后 ,硫化氫被脫硫液吸收，吸 收硫化氫的脫硫液在再生槽中氧化再生后解析出單質(zhì)硫。（ 2）基本上無硫堵塔的問題。溶液中的環(huán)丁砜是物理吸收劑，烷基醇胺為 11 化學(xué)吸收劑。根據(jù)脫硫溶液吸收過程性質(zhì)的不同，濕法脫硫又可分為化學(xué)吸收法，物理吸收法和物理化學(xué)吸收法三種。 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(jī)硫轉(zhuǎn)化為 H2S， 9 再脫除。 332942 )(242)(2 OHTN a V ON a O HOOHTOVNa ???? 4) 還原態(tài)栲膠的氧化： 酚態(tài)栲膠被氧化獲得再生，同時(shí)生成 H2O2。含有 H2S 的原料氣，在水分存在時(shí)，就形成硫氫酸（ HSH），腐蝕金屬設(shè)備。目前，世界上氨產(chǎn)量的 85%— 90%用于生產(chǎn)各和氮肥。 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)） 論文（設(shè)計(jì)）題目 : 年產(chǎn) 6 萬噸 合成氨脫硫工段 工藝設(shè)計(jì) English Topic: The year produces 180,000 tons to synthesize an ammonia to take off sulphur work a segment a technological design 姓 名 ： 指導(dǎo)老師 ： 2021 年 12 月 5 日 1 前 言 本設(shè)計(jì) 是年產(chǎn) 6萬噸合成氨脫硫工段的工藝設(shè)計(jì)。因此，合成氨工業(yè)是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)，對農(nóng)業(yè)增產(chǎn)起著重要的作用。其 腐蝕程度隨 原料氣中 H2S 的含量增高而加劇。 8 22223 2)(22)(2 OHOOHTOOHT ??? OHN a V OOVNaN a O HOH 2394222 3422 ???? H2O2+NaHS＝ H2O+S+NaOH 生產(chǎn)中副產(chǎn)品硫磺的應(yīng)用 硫磺是一種重要的化工原料 ，肥料工業(yè)是硫的最大用戶， 硫磺的其它用途包括炸藥、鋼鐵酸洗、醫(yī)藥食品工業(yè)、安全剝離、水處理、橡膠、電解工業(yè)、催化劑、顏料、化學(xué)品、硫磺膠泥、硫磺混凝土、醇類、黏合劑、農(nóng)藥、黑色火藥、鞭炮等。干法脫硫具有郊率高、設(shè)備簡單、操作簡單、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。 化學(xué)聽收法 在化學(xué)吸收法中，脫硫溶液與硫化氫發(fā)生了 化學(xué)反應(yīng)。我國有少數(shù)中型氨廠采這種方法脫硫。（ 3）栲膠既是氧化劑又是釩的配合劑，溶液的組成比改良 ADA 法簡單。 栲膠脫硫的反應(yīng)過程如下： （ 1）堿性水溶液吸收 氣相中的 H2S，生成 HS 14 Na2CO3+H2S＝ NaHS+NaHCO3 2— 1 NaHCO3+H2S＝ NaHS+CO2+H2O 2— 2 （ 2）硫氫化鈉與偏釩酸鈉反應(yīng)生成焦 釩 酸鈉，析出單質(zhì)硫 2NaHS +4NaVO3 +H2O = Na2V4O9 + 4NaOH ＋ 2S↓ 2— 3 此反應(yīng)過程中五價(jià)釩被還原成四價(jià)釩，但是這個(gè)反應(yīng)不能用吹空氣的方法倒轉(zhuǎn)回去使釩再生，必須靠氧化態(tài)栲膠將四價(jià)釩氧化成五價(jià)釩 ，而還原態(tài)栲膠 則可利用吹空氣再生，這便是栲膠脫硫的根本所在。適當(dāng)提高噴淋密度，不但利于提高氣體凈化度， 還 有利于對填料表面和空隙中硫的沖刷；但噴淋密度過高，則會(huì)使溶液質(zhì)量下降，還會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)阻力上升。噴頭的開關(guān)個(gè)數(shù)決定了噴射壓力的高低， 噴 射壓力越高則空氣吸入越多，栲膠再生效果越好， 泡 沫越易形成，一般不應(yīng)低于 。溶液的電位表明溶液的氧化還原能力的大小，反映溶液再生系統(tǒng)溶液再生的好壞，一般控制溶液的電位值在－ 180mV左右。2= 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氮?dú)獾膿p失，則損失率以 1%計(jì)，則半水煤氣中氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為 nN2 =（ 1+1%） = Kmol 20 所以原料氣中 N2 的體積 為 VN2== Nm3 根據(jù)原料氣中各氣體的體積比，則其它氣體的體積為 VCO2=247。K) ④ 脫硫液的比熱容 CP， J/(g℃ ) CP=+ 脫硫液的進(jìn)口溫度為 41℃ ，則進(jìn)口時(shí)的比熱容 Cp1=+41=(g ()]1/2= 圓整后 D 取 填料高度計(jì)算 （ a）吸收過程傳質(zhì)系數(shù) KG 計(jì)算 KG= 式中 ： KG——傳質(zhì)系數(shù)， Kg /（ m2 再生槽有效高度 H1下式計(jì)算 : H1 =(LTτ)/（ 60） 式中 : τ——溶液在再生槽內(nèi)停留時(shí)間， min，一般取 τ=13min； LT——溶液循環(huán)量， m3 / h； D1——槽體直徑， m —— ? /4 再生槽有效高度 H1 =(13)/（ 60） = 再生槽高度 HT= + += 噴射器計(jì)算 （ a）噴嘴計(jì)算 噴嘴個(gè)數(shù)（ n）確定： n= LT / Li 式中： Li——每個(gè)噴射器溶液量， m3/h， 取 Li =40m3 / h。 GA==1162 m3/h D1=（ 1162/ 70） 1/2= （ b）計(jì)算 再生槽擴(kuò)大部分直徑 D2， m D2=+D1 D2=+= （ c） 計(jì)算 再生槽高度 HT， m HT= H1 + H2 + H3 H1 ——再生槽有效高度， m； H2 ——噴射器出口到槽底距離，取 H2 =。S g——重力加速度， m/s2 對于本系統(tǒng)： （ L/G） 1/4（ ρg/ρL） 1/8 =[()/()]1/4()1/8= 由圖可讀出對應(yīng)縱坐標(biāo)為 即： W2 0/g(α/ε3)( ρg /ρL ) = 所以 ,W0=[(ε3/α)(ρL/ρg)/ ]1/2=[（ ） （ ）/]1/2=（ b）利用泛點(diǎn)速度 W0，算出操作氣速 W1， m/s 取 空塔氣 速 為 泛 點(diǎn)速度的 45%，則實(shí)際空速為 u==.（ c）根據(jù)操作態(tài)的每小時(shí)氣體處理量算出塔徑 D， m D = u/ 4Vs ? 式中 ： D——吸收塔直徑， m； VS——?dú)怏w的體積流量， m3/s D=[4247。K) 同理： 半水煤氣在 45 攝氏度的比熱容 C45 P =(kmol（ 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。因此測量溶液電位尤為重要。5 ℃ 。 (7) 懸浮硫的影響 溶液中懸浮硫濃度越低越好，若過高則易發(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。 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。 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。 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程，屬于物理化學(xué)吸收過程，稱為環(huán)丁砜法。 濕法脫硫主要用于脫除原料氣中硫化氫。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。 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。 ①腐蝕設(shè)備、管道。液氨本身就是一種高效氮素肥料，可以直接施用。對合成氨和脫硫工藝的發(fā)展概況進(jìn)行了概述。合成氨工業(yè) 對農(nóng)業(yè)的作用實(shí)質(zhì)是將空氣中游離氮轉(zhuǎn)化為能被植物吸收利用的化合態(tài)氮，這一過程稱為固定氮。 ②使催化劑中毒、失活。作為易燃固體，硫磺主要用于制造硫酸、染料和橡膠制品，也應(yīng)用于醫(yī)藥、農(nóng)藥、火柴、火藥和工業(yè)陶瓷、建材制品輔助材料等工業(yè)部門。但脫硫反應(yīng)速度慢，脫硫過程是間歇操作，設(shè)備龐大；在脫硫劑使用后期，脫硫效率和阻力變大，脫硫劑阻力變大，脫硫劑再行困難。按反應(yīng)不同，化學(xué)吸收法分為中和法和濕式氧化法。 干法脫硫是用固體脫硫劑，脫除原料氣中硫化物。（ 4）栲膠脫硫液腐蝕性小。 （ 3）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。 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(shí)產(chǎn)生的硫顆粒易沉積在填料環(huán)、管道、設(shè)備中，時(shí)間長易造成脫硫塔塔阻上漲。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。 噴淋密度和液氣比的控制 實(shí)驗(yàn)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)。 VN2= Nm3 VCO=247?！?)= KJ/(kgh LT——溶液循環(huán)量， m3 / h。 而空氣量用下式計(jì)算： 29 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。S， μ= mPaK) 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 19 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。 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)。 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。 (6) 溶液中 NaHCO3：若溶液中 NaHCO3 濃度高，將使 pH 值升高，對再生吸氧和析硫都不利。再生槽浮選出的單質(zhì)硫呈泡沫懸浮于液面上，溢流至硫泡沫槽內(nèi)，上部清液回貧液槽循環(huán)使用， 沉淀出的硫膏入熔硫釜生成副產(chǎn)品硫磺。主要成分是丹寧，由于來源不同，丹寧組分也不同