【正文】 H3 ——擴大部分高度 ， 取 H3=。 而空氣量用下式計算： 31 GA=LTC i 式中 : Ci——噴射器抽吸系數， m3/ m3； Ci= m3/ m3 LT——溶液循環(huán)量， m3/h。m2），取 Ai =70 m3/（ h ΔPM——吸收過程平均推動力， atm。hatm） （ b） 計算 吸收過程平均推動力 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。 KG=20（ 484130/） ﹣ = /（ m2h 3600247。S， μ= mPa 塔徑計算 （ a）利用泛點速度計算圖求液泛速度 首先根據液體質量流速（ L， Kg/h）、氣體質量流速（ 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座標的式子算出數據，以此數據查出 ―泛點速度計算圖 ‖的縱座標上的數據，再用縱座標上的式子，求解出泛點速度W0（ m/s）?！?） F6——熔硫釜表面積， m2， F6=10m2 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； 表示硫膏熔融吸收熱量；4λF6(t5－ t6)表示向環(huán)境散熱量。℃ )， λ= KJ/（ m2℃ ） 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 熔硫釜熱負荷 Q3， KJ/釜 Q3=G8CSρS(t5－ t6)++4λF6(t5－ t6) 式中 G8——每一釜硫膏量， m3/釜，設全容積為 3m3，熔硫釜裝填系數為 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， KJ/（ m2Δt） 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 =1100kg/m3 CF——硫泡沫比熱容， KJ/（ kg℃ )= KJ/(kgK) 半水煤氣在 41 攝氏度的比熱容 C41 P =(kmolK) 平均比熱容 Cpm=ΣYiCpi 式中 Yi——各氣體的體積分數 Cpi——各氣體的比熱容 故 半水煤氣在 60 攝氏度的比熱容 C60 P =(kmolK) N2: CP=+103(+60)106(+60)2= KJ/(kmolK) H2: CP=+103(+60)106(+60)2= KJ/(kmol98%=表 物料衡算表 （以每小時計）： 入 脫 硫 塔氣體流量 出 脫硫 塔氣體流量 脫硫液循環(huán)量 硫泡沫生成量 m3 硫化氫吸收量 硫膏量 消耗的純堿量 硫代硫酸鈉生成量 熱量衡算 （以 0℃為計算基準） 1 基礎數據 ① 半 水煤 氣的 平均 式量 M=(28 %)+(44 %)+(28 %)+(2 %)+(32 %)=半水煤氣的密度： ρg=PM / TR= 102/[(+40) ]=半水煤氣的 質量流量 G0=V0ρg =② 脫硫液密度計算 用公式： ρL=－ （ g/cm3） 脫硫液入脫硫塔時的溫度 T入 =45℃ ， 則 ρ入L =－ 45=入脫硫塔脫 硫液的質量流量 W入L = =脫硫液出脫硫塔是的溫度 T出 ≈ 45℃ ，則 ρ出L ≈ ρ入L 出脫硫塔脫硫液的質量流量 W出L ≈ W入L 25 ③ 平均比熱容的計算 根據比熱容的計算式 Cp=a+bT+cT2， J/(mol158=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。 VN2= Nm3 VO2=247。 VN2= Nm3 VCO=247。17Kg/Kmol= Kmol 則合成 NH3 所需要 N2 的物質的量為 nN2= nNH3247。 21 4. 物料衡算和熱量衡算 物料 衡算 [610] 1 基礎數據 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 計算 原料氣的體積 及流量 以每年 300 個 工作日，每天工作 24 小時，則每小時生產合成氨為： 60000247。h)。 再生空氣量 空氣的作 用是供氧和形成捕集硫粒的氣泡。溫度超過 60℃ 以后，硫代硫酸鹽的生成速度急劇上升。 溫度 提高反應溫度可加 快反應速度，對吸收和再生都有利，冬天溫度過底生成硫磺的粒子細， 硫 泡沫很難捕集，所以在噴射再生槽前設有溶液加熱器調節(jié)溶液溫度。當負荷較低 時，噴淋密度影響較小，說明液氣比對吸收效果是有影響的，因此，根據生產過程的氣量，及時調節(jié)溶液循環(huán)量，控制噴淋密度和液氣比在適宜范圍內是非常必要的。 噴淋密度和液氣比的控制 實驗證明在 pH 較高條件下，加大脫硫塔內的氣流速度即增加氣量可提高傳質系數。溶液電位除與測量溶液的標準電極電位有關外，主要與溶液中各種氧化態(tài)和還原態(tài)物質的濃度有關 。 由于栲膠脫硫溶液是多種氧化還原物質的混合體，電位值又是該混合體氧化還原性的綜合體現。過高 PH 值會加大生成硫代硫酸的反應速度。實際上 V4+不可能被栲膠降解及時氧化成 V5+，當 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。 工藝條件的確定 溶液的組成 根據反應機理、吸收速度以及硫負荷來看，主要由堿液濃度和釩酸鹽濃度決定，也就是由栲膠濃度決定，一般都是根據釩酸鹽的變化和硫化氫的脫除效率來調整溶液組分和 pH 值。 Ⅳ 、再生時間與再生空氣量 再生時間長，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。若液位過高 ,則會出現溶液溢流過多，跑液嚴重，影響正常生產 ； 若液位調節(jié)過低 ,則硫泡沫無法溢流 ,隨溶液一起進入脫硫塔內，使塔阻升高，不能正常生產。另外要注意將所開噴頭分散開，盡量保證噴射均勻，以增大反應面積。 Ⅱ 、再生壓力的影響 再生槽溶液噴射壓力是根據再生槽內硫泡沫的形成和栲膠的氧化情況進行控制的。 Ⅰ 、溫度的 影響 溫度高再生速度加快，但副產物增多，硫泡沫發(fā)粘，不易分離，且氧溶解度降低，所以應控制溶液溫度在 35 177。 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 ) 的過程，主要是 T(OH)3 被 O2 氧化成 T(OH)O2 過程。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，應將塔底部液位控制在液位顯示的 50 %～ 60 %為宜。若循環(huán)系統(tǒng)溫度低則 H2S 的吸收和析硫反應速度降低，脫硫效率差，因此，溶液溫度應控制在 38～ 50℃ 為宜。若半水煤氣入塔溫度過高，則會使煤氣中夾帶水分混入溶液，溶液稀釋，且易產生溶液夾帶，因此，半水煤氣的入塔溫度應嚴格 控制在 30～ 35 ℃之間。一般液氣比控制稍大些即可。 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，同時產生的硫顆粒易沉積在填料環(huán)、管道、設備中，時間長易造成脫硫塔塔阻上漲。 Ⅱ 、吸收塔噴淋密度的影響 噴淋密度是指吸收塔內單位 截面積的溶液循環(huán)量。 (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。 (5) 總堿度：溶液中的堿度較高時，可提高溶液吸氧能力，有利于再生氧化； 但 過量的堿不僅增加副 反應的發(fā)生，同時會使硫的回收困難，硫磺產量下降。 (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 。其濃度一般控制在 ～ 。 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 。 (1) 溶液中 Na2CO3：若 Na2CO3 過低則吸收 H2S 不完全，脫硫效果差 。 （ 3）醌態(tài)栲膠氧化四價釩絡離子為五價釩絡離子使釩絡離子恢復活性而醌態(tài)栲膠被還原為酚態(tài)栲膠失去活性。 工藝的化學過程 水煤氣經過 洗 滌 塔進入脫硫塔，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硫。再生槽浮選出的單質硫呈泡沫懸浮于液面上，溢流至硫泡沫槽內，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品硫磺。出富液槽的溶液用再生泵加壓后，打入再生槽頂部，經噴射器 高速 噴射 進入 再 生槽，同時吸入足夠的空氣，以達到氧化栲膠和浮選硫膏之目的。 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，經脫硫塔液封槽引出至富液槽 （又稱緩沖槽） 。 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，同時生成 H2O2。 其脫硫反應機理如下 : 1) 堿性溶液吸收 H2S 的反應 ： 14 Na2CO3 + H2S = NaHS + NaHCO3 NaHCO3+H2S＝ NaHS+CO2+H2O 2) NaHS 與偏釩酸鈉反應生成焦釩酸鈉 ： 硫氫化鈉與偏釩酸鈉反應生成焦 釩 酸鈉，析出單質硫。 栲膠脫硫 法的理論依據 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程。（ 4）栲膠脫硫液腐蝕性小。（ 2）基本上無硫堵塔的問題。主要成分是丹寧，由于來源不同，丹寧組分也不同，但都是化學結構十分復雜 的多羥基芳香烴化合物組成，具有酚式或醌式結構。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。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。以煤和重油為原料的大型氨廠，用甲醇 洗法脫除原料氣中的硫化物和二氧化碳等酸性氣體。常用的干法脫硫有氧化鋅法、鈷鉬加氫法、活性炭法、分子篩法等。