【正文】 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 =。 FP= （ 105） = （ d） 根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算出填料高度 HP= FP / (a ) 式中 a——填料比表面面積 HP= / ()= 取 HP=17m 填料分兩段， 上 段 8㎝下段 9 ㎝ . 噴射再生槽 的 計(jì)算 槽體計(jì)算 （ a）再生槽直徑計(jì)算 再生槽直徑計(jì)算可用下式計(jì)算： D1=（ GA / ） 1/2 式 中 : Ai——吹風(fēng)強(qiáng)度， m3/（ h ΔPM =（ 104 － 106 ） / ln[（ 104） /（ 106） ] = 105 atm （ c） 計(jì)算 傳質(zhì)面積 FP， m2 FP= G1 /（ KGΔPM） 式中： G1—— H2S 脫除量， Kg/h； KG——傳質(zhì)系數(shù)， Kg /（ m2atm） ； A——經(jīng)驗(yàn)數(shù)，取 A=20； W——吸收塔操作氣速， m/s； Na——溶液中 Na2CO3 含量 ， g/L； B——吸收過(guò)程液氣比 ， L/m3。S 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/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。 Q3=1770(150－ )+1770+410(150－ ) =② 蒸汽消耗量， W5， KJ/釜 W5=Q3/r2 式中 r2——130℃ 蒸汽的 液 化熱， KJ/kg， r2=W5=表 熱量衡算表 ： 收入 KJ/kg 支出 KJ/kg 洗 滌 塔 (/h) 半水煤氣帶入的熱量G0C60 P t1 106 半水煤氣帶出的熱量 106 冷卻水吸收的熱量 106 總 和 106 總和 106 硫泡沫槽 (/h) 脫硫液帶入的熱量 105 脫硫液帶出的熱量 105 蒸汽冷凝放出的熱量 105 總 和 105 總和 105 熔硫釜/（釜） 硫膏帶入的熱量 105 硫膏帶出的熱量 106 蒸汽冷凝放出的熱量 105 環(huán)境吸收的熱量 105 總和 106 總和 106 28 5. 設(shè)備計(jì)算及選型 脫硫塔的設(shè)計(jì)計(jì)算 [1119] 脫硫吸收塔采用填料塔，填料為 ? 76 76 聚丙烯 鮑爾環(huán)，公稱(chēng)直徑為 76cm，空隙率為 ε=， 比表面積為 α=,采用亂堆的方式。h℃ ) 脫硫液的出口溫度 約 為 41℃ ,則出口時(shí)的比熱容 Cp2≈ Cp1 2 洗滌 塔熱量衡算 26 ① 洗滌 塔熱負(fù)荷 Q1， KJ/h Q1=G0(C60 P t1－ C45 P t2) 式中 G0——入 洗滌 塔半水煤氣 量 Q1=（ 60－ 40） =106KJ ② 冷卻水消耗量 W3， m3/h W3=Q1/（ CH2OK) 同理： 半水煤氣在 45 攝氏度的比熱容 C45 P =(kmolK) CO2: CP=+103(+60)106(+60)2= KJ/(kmol30kg/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。 VN2= VH2=247。（ 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。按 2H2S+O2=2H2O+S 計(jì)算，每公斤硫需要 空氣，采用噴射再生的空氣量可能要少一些，主要是在喉管中氣液接觸好，反應(yīng)激烈，接觸時(shí)間也少得多，一般再生時(shí)間需要 30min 以上，由于采用噴射再生， 12min 就滿(mǎn)足了工藝要求，但吹風(fēng)強(qiáng)度大，達(dá)到 136m3/(㎡ 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。而 pH 值較 低 時(shí)加大溶液量即增大噴淋密度可明顯增加脫除硫化氫量。因此測(cè)量溶液電位尤為重要。 pH 值對(duì)硫化氫吸收和其氧化成元素硫有著相反影響。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。 Ⅲ 、再生槽液位的影響 再生槽液位是根據(jù)再生槽硫泡沫層的厚度和循環(huán)系統(tǒng)的液位來(lái)進(jìn)行控制的，通過(guò)調(diào)節(jié)再生槽 上液位調(diào)節(jié)器平衡管的高度調(diào)節(jié)液位高低。5 ℃ 。 (2) 循環(huán)槽液位的影響 循環(huán)槽液位可根據(jù)循環(huán)系統(tǒng)中的溶液量及再生槽和脫硫塔等設(shè)備內(nèi)的液位，溶液循環(huán)量進(jìn)行控制，一般情況下以不低于液位顯示的 50 %及不高于循環(huán)槽放空管口為宜，以保證貧液泵正常工作及避免循環(huán)槽內(nèi)形成真空。 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 。但液氣比過(guò)高則溶液在反應(yīng)罐和再生槽內(nèi)的停留時(shí)間短，不利于析硫和 溶液 再生。 (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。pH 值過(guò)高，則析硫較慢，副反應(yīng)加快，一般控制在 ～ 。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。 332942 )(242)(2 OHTN a V ON a O HOOHTOVNa ???? 2— 4 （ 4）酚態(tài)栲膠被氧化獲得再生，同時(shí)生成 H2O2 22223 2)(22)(2 OHOOHTOOHT ??? 2— 5 2H2O2+2NaOH+Na2V4O9＝ 4NaVO3+3H2O 2— 6 H2O2+NaHS＝ H2O+S+NaOH 2— 7 式中 2)( OOHT ——醌態(tài)栲膠 3)(OHT ——酚態(tài)栲膠 氣體中含 CO O2 及溶液中的 H2O2引起的副反應(yīng) Na2CO3+CO2+H2O＝ 2NaHCO3 2— 8 2NaHS+2O2＝ Na2S2O3+H2O 2— 9 4H2O2+2NaHS＝ 5H2O+Na2S2O3 2— 10 2NaOH+Na2S2O3+4H2O2=2Na2SO4+5H2O 2— 11 反應(yīng)條件對(duì)反應(yīng)的影響 影響栲膠溶液吸收的因素 Ⅰ 、溶液組分濃度的影響 栲膠法中含有 Na2CO3 、 NaVO3 、 T(OH)O2 ，此外還有生成物 S、 NaHCO Na2S2O3 等，上述組分均影響溶液的吸收。 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。在富液槽內(nèi)未被氧化的硫氫化鈉被進(jìn)一步氧化，并析出單質(zhì)硫，此時(shí)，溶液中吸收的硫以單質(zhì)懸浮狀態(tài)存在。 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。（ 5）栲膠需要熟化預(yù)處理，栲膠質(zhì)量及其配制方法得當(dāng)與否是決定栲膠法使用效果的主要因素。 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。 本課題是采用濕法對(duì)水氣煤脫硫，主要是采用栲膠脫硫法，栲膠法是我國(guó)特有的脫硫技術(shù)，是目前國(guó)內(nèi)使用較多的脫硫方法之一。 目前我國(guó)以天然氣的輕油為原料的大型氨廠(chǎng)，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。優(yōu)點(diǎn)是既能脫除硫化氫，又能脫除在機(jī)硫，凈化度高，可將氣體中硫化物脫除至 1cm3/m3 以下。 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(chēng)為環(huán)丁砜法。當(dāng)溫度升高、壓力降低時(shí)，硫化物解吸出來(lái)，使吸收劑再生，循環(huán)使用。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(chēng) 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(chēng) MSQ 法）、改良砷堿法和栲膠法等。中合法，用弱堿性溶液為吸收濟(jì)，與原料氣中的酸性氣體硫化氫進(jìn)行中和反應(yīng)，生成硫氫化物而除去。 濕法脫硫主要用于脫除原料氣中硫化氫。因此即便有一種方法有明顯的優(yōu)勢(shì)，他也不一定就很快采 用。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。因此，大型合成廠(chǎng)廣泛將此法用于業(yè)精細(xì)脫硫。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(lèi)。因此，原料氣中的梳化物，必須脫除干凈。天然氣、輕油及重油中硫化物含量，因產(chǎn)地不同，差別很大。 文獻(xiàn)綜述 由于生產(chǎn)合成氨的各種燃料中含有一定的硫，因此所制備出來(lái)的合成氨原料氣中，都含有硫化物，其中大部分是無(wú)機(jī)硫化物硫化氫 （ H2S），其次還含有少量的的機(jī)硫化物，如 二硫化碳（ CS2）、硫 氧化碳（ COS）、硫醇（ R— SH）和噻吩（ C4H4S）等 。 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。用于脫硫的栲膠屬于水解類(lèi)熱溶栲膠，在堿性溶液中更容易氧化成醌類(lèi)；已氧化的栲膠在還原過(guò)程中氧取代基又被還原為羥基。 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。當(dāng)原料氣中的硫化物含量超過(guò)一定指標(biāo)時(shí)，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。 ①腐蝕設(shè)備、管道。 合成氨所需的原料氣，無(wú)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。 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。 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(shù)脂、含氮無(wú)機(jī)鹽等 工 業(yè)。液氨本身就是一種高效氮素肥料，可以直接施用。本設(shè)計(jì)詳細(xì)的介紹了合成氨脫硫工段的生產(chǎn)原理、工藝流程、工藝參數(shù)、熱量衡算、物料衡算，以及設(shè)備選型、廠(chǎng)房布置和三廢處理。 本書(shū)在編寫(xiě)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。 著重詳細(xì)介紹了脫硫工段的工藝流程、工藝條件、生產(chǎn)流程、技術(shù)指標(biāo)、熱量衡算及物料衡算以及設(shè)備計(jì)算和選型等內(nèi)容。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。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其