【正文】 表 51 支撐架尺寸（采用不銹鋼） 塔徑 /（ mm） 圈外徑 /（ mm） 圈內(nèi)徑 /（ mm） 厚度 /（ mm） 2200 。 這種支撐板的波形結(jié)構(gòu)承載能力好，空隙率大。本設(shè)計取 H=3D= 再分配器個數(shù)為 n=247。 （ 1） 截錐小頭直徑一般為 D’（ ～ ） D，取 D’== （ 2） 液體再分配器高度 h 3 9 a n2 )(t a n2 )39。在液體再分配器中，分配錐最簡單。 （ 2）噴曬器離球面中心到填料表面距離計算 蓮蓬頭安裝離填料表面的距離一般為（ ~1） D，本次設(shè)計去 Dh ? , 則， mDh ???? (3)蓮蓬頭直徑范圍為 D51~蓮d，取 D51 = (4)噴夾彎曲半徑 R 的確定 取 R= 則 R==? = 液體再分布器 液體在亂堆填料層內(nèi)向下流動時，有偏向塔壁流動現(xiàn)象，偏流往往造成塔中心的填料不被潤濕。 XX理工 大學(xué) XX學(xué)院 20XX屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 28 則小孔液體流速 smghw / ?????? ? 小孔輸液能力 smLQ t /0 4 6 0 7 43 6 0 0 3??? 由 fwQ ?? 得， 小孔的 總面積為 30 6 0 4 mwQf ???? ? 所以，小孔個數(shù) .67 2 6 6 d4 22 ????? ππ fwn ， 即為 727 個孔。選此裝置的目的是能使填料表面很好的濕潤，結(jié)構(gòu)簡單，制造與維修方便，噴曬比較均勻，安裝簡單。 ΔPM—— 吸收過程平均推動力， atm。h a t mhmkg ..) 2 2 9 91 5 8 3 3 0()84 546( ???????? ? （ b） 計算 吸收過程平均推動力 ΔPM, atm XX理工 大學(xué) XX學(xué)院 20XX屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 27 ?????? ???????*22*11*22*11)(ln)()(PPPPPPPPPM 式中： P1—— 吸收塔入口氣相 H2S 分壓， atm； P2—— 吸收塔出口氣相 H2S 分壓， atm； P1 =（ ） /（ ） =104 atm P2 =（ ） /（ ） =107atm 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。h查表得出 A=， K=。S ； μ= mPa 塔徑計算 泛點(diǎn)氣速法 泛點(diǎn)氣速是填料塔操作氣速上限，填料塔的操作空塔氣速必須小于泛點(diǎn)氣速，操作空塔氣速與泛點(diǎn)氣速之比稱為泛點(diǎn)率。 76179。10 6 總和 179。10 5 環(huán)境吸收的熱量 179。10 5 硫膏帶出的熱量 179。10 5 總和 179。10 5 蒸汽冷凝放出的熱量 179。10 6 硫泡沫槽 (/h) 脫硫液帶入的熱量 179。10 6 總 和 179。10 6 半水煤氣帶出的熱量 179?！?） 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 124 rQW? 式中 r1—— 130℃ 蒸汽的 液 化熱， KJ/kg， r1=kgW 1 7 7 104 3 4 54 ??? 4 熔硫釜熱量衡算 ① 熔硫釜熱負(fù)荷 Q3， KJ/釜 Q3=G8CSρS(t5－ t6)++4λF6(t5－ t6) 式中 G8—— 每一 釜硫膏量， m3/釜，設(shè)全容積為 3m3，熔硫釜裝填系數(shù)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℃ t6—— 入釜溫度， ℃ ， t6=℃ XX理工 大學(xué) XX學(xué)院 20XX屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 24 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(shù)， KJ/（ m2℃ ) 脫硫液的出口溫度 約 為 41℃ ,則出口時的比熱容 Cp2≈ Cp1 2 洗滌 塔熱量衡算 ① 洗滌 塔熱負(fù)荷 Q1， KJ/h Q1=G0(C60 P t1－ C45 P t2) XX理工 大學(xué) XX學(xué)院 20XX屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 23 式中 G0—— 入 洗滌 塔半水煤氣 量 Q1=（ 60－ 45） =106KJ ② 冷卻水消耗量 W3， m3/h tC QW OH ??? 2 13 式中 Δt—— 冷卻水溫升，取 Δt=5℃ , CH2O=(Kg℃ ), ρ=1000kg/m3 hmW / 104 8 1 33 63 ??? ?? 3 硫泡沫槽熱量衡算 ① 硫泡沫槽熱負(fù)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/（ kgK) 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)口時的比熱容 Cp1=+41=(gK) 同理： 半水煤氣在 45 攝氏度的比熱容 C45 P =(kmolK) O2: CP=+103(+60)106(+60)2=(kmolK) CO2: CP=+103(+60)106(+60)2=(kmolK) 表 44 半水煤氣中的各組分的 a、 b、 c 值 物質(zhì) CO H2 CO2 N2 O2 a b/10－ 3 c/10－ 6 － － － － － 例如在 60℃ 的比熱容 ： CO: Cp=+103(+60)－ 106(+60)2=(kmol VN2= 則總氣體的體積 V= VN2 +VCO2 +VCO +VH2 +VO2 = 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(jìn)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(jìn)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 S CCGL )( 21 ?? 式中： C1為進(jìn)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(jìn)脫硫塔氣體的流量 ， m3/h 則液氣比為 0 0 7 0 0 )0 0 1 1 ( ???GL 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%） =179。 VN2= VO2=247。 VN2= VH2=247。 VN2= Nm3 VCO=247。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，則半水煤氣中氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為 nN2 =（ 1+1%） = Kmol 所以原料氣中 N2 的體積 為 VN2== XX理工 大學(xué) XX學(xué)院 20XX屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 19 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。（ 30024） = t/h 考慮到在合成時的損失，則以每小時生產(chǎn) 噸計算為基準(zhǔn)，所以 nNH3=6940 Kg247。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。 假如 按 ???? SOHOSH 222 22 來 計算，每公斤硫需要 ，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，接觸時間也少得多，一般再生時間需要 30min以上，由于采用噴射再生，12min就滿足了工藝要求，但吹風(fēng)強(qiáng)度大，達(dá)到 136m3/(㎡ 假如 再生壓力高，吸入空氣 量大，溶液電位高，脫硫質(zhì)量就有保證；而硫泡沫形成的好壞決定著溶液懸浮硫含量的高低，也決定著硫從系統(tǒng)中分離的好壞， 這也 是脫硫穩(wěn)定的關(guān)鍵。 為使吸收、再生和析硫三者都能順利進(jìn)行，溶液溫度宜控制在 35～ 45℃ 。 對于變換氣脫硫，由于入口 CO2 含量高， HS含量不高，應(yīng)選用栲膠釩法。 提高反應(yīng)溫度可加 快反應(yīng)速度，對吸收和XX理工 大學(xué) XX學(xué)院 20XX屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 17 再生都 有利， 但是溫度過高，大于 50℃ 就會加快硫代硫酸鹽的生成，造成溶液對設(shè)備管道的腐蝕。 溫度 與脫硫效率密切相關(guān)的溫度是人脫硫塔的氣相溫度和貧液溫度，由于熱容不同，貧液溫度對脫硫效率的影響更為顯著。當(dāng)負(fù)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(jù)生產(chǎn)過程的氣量，及時調(diào)節(jié)溶液循環(huán)量，控制噴淋密度和液氣比在 適宜范圍內(nèi)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(nèi)的氣流速度即增加氣量可提高傳質(zhì)系數(shù)。正常情況下 ,再生液中的懸浮硫質(zhì)量濃度應(yīng)小于 100mg/ L。長時間維持較高的 Na2CO3 含量較為困難 , 必須安排補(bǔ)堿 , 為保證 pH值不低于 9, 脫硫液中 Na2CO3質(zhì)量濃度控制在 3g/ L～ 6g/ L 為宜。如果溶液中 OH 濃度太低 , 將大大影響 H2S 脫除效果 , 溶液中必須保持一定量 Na2CO3 濃度。當(dāng)變換氣中的硫化氫質(zhì)量濃度大于 150mg/ m3 時 ,應(yīng)適當(dāng)調(diào)整栲膠的質(zhì)量濃度 ,可控制在 1. 0g/ L～ 5. 0g/ L。為保障脫硫和緩蝕效果 , 9 引自 林玉波：《合成氨生產(chǎn)工藝》 [M],化學(xué)工業(yè)出版社 , (202109 出版 ) XX理工 大學(xué) XX學(xué)院 20XX屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 16 溶液中栲膠應(yīng)保持一定的質(zhì)量濃度。根據(jù)使用效果 , 配置好的脫硫液比較適宜的膠釩摩爾濃度比( 栲膠 / 偏釩酸鈉 ) 為 1. 1~1. 3。 Ⅱ 、 NaVO3 含量 溶液中的五價釩能迅速氧化 HS 并析出單質(zhì)硫 NaVO3 的含量決定了脫硫液的操作硫容（參見反應(yīng)式 23）。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)。 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)。過高 PH 值會加大生成硫代硫酸的反應(yīng)速度。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。 XX理工 大學(xué) XX學(xué)院 20XX屆 本科 生畢業(yè) 設(shè)計 15 工藝條件的確定 脫硫 液的組成 Ⅰ 、 PH 的 選擇 【 9】 栲膠法脫硫?qū)俅呋趸摿?, 首先由堿性溶液吸收 H2S 生成 HS , 析出單質(zhì)硫 , 根 據(jù)反應(yīng)機(jī)理、吸收速度以及硫負(fù)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(jù)釩酸鹽的變化和硫化氫的脫除效率來調(diào)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(xiàn)溶液溢流過多，跑液嚴(yán)