【正文】 /2） ]= （ d）尾管直徑計算（ de） de =(Li / we） 1/2 式中 Li——每個噴射器溶液量， m3/h； we——尾管中流體速度， m/s，通常取 we =1m/s de =(40/ 1） 1/2= 取 Φ1274熱軋無縫鋼 管 （ e）擴(kuò)散管長度計算 L4， mm L4=（ de－ dm） / [2tan(α3/2） ] 式中 α3——擴(kuò)散角，取 α3=7176。； Md ， dm——分別是吸氣室直徑和混合管直徑。 噴嘴總長度 L， m L=L0+ L5 L=+ = （ b）混合管計算 混合管直徑（ dm）： dm =（ M ） 1/2 式中 :M—噴射器形狀系數(shù)，通常取 M= dm =（ ） 1/2= 取 Φ894熱軋無縫鋼 管 混合管長度（ L3）： L3 = 25dm L3 = 25= （ c）吸氣室計算 空氣入口管直徑 da， mm da = [GA /(w2n)]1/2 式中 w2——管內(nèi)空氣流速， m/s，取 =。 dj=（ 40 /360020） 1/2= 蘇州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 溶液入口管直徑 Ld ， m Ld =3dj Ld =3==81mm 取 Φ894熱軋無縫鋼管； 噴嘴入口收縮段長度 L5， m L5=( Ld dj） / 2tan(α1/2） 式中 α1——噴嘴入口收縮角，通常取 α1=14176。 LT——溶液循環(huán)量， m3 / h。 H3 ——擴(kuò)大部分高 度，取 H3=。 而空氣量用下式計算： 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。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； 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= m Pa 塔徑計算 （ a）利用泛點速度計算圖求液泛速度 首先根據(jù)液體質(zhì)量流速（ L， Kg/h）、氣體質(zhì)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 坐 標(biāo)的式子算出數(shù)據(jù)，以此數(shù)據(jù)查出 ―泛點速度計算圖 ‖的縱 坐 標(biāo)上的數(shù)據(jù)，再用縱 坐 標(biāo)上的式子，求解出泛點速 度W0（ m/s）?！?） F6——熔硫釜表面積， m2， F6=10m2 蘇州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 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； Ch 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(fù)荷 Q3， KJ/釜 Q3=G8CSρS(t5－ t6)+ Ch+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=℃ 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/（ 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(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/（ kg℃ )= KJ/(kgK) 半水煤氣在 41 攝氏度的比熱容 C41 P =(k molK) 平均比熱容 pmC =ΣiY piC 式中 iY——各氣體的體積分?jǐn)?shù) piC ——各氣體的比熱容 故 半水煤氣在 60 攝氏度的比熱容 C60 P =(k molK) N2: CP=+103(+60)106(+60)2= KJ/(k molK) H2: CP=+103(+60)106(+60)2= KJ/(k mol98%=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 硫化氫吸收量 硫膏量 蘇州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 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(zhǔn)） 1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 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(zhì)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(zhì)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(zhì)量流量 W出L ≈ W入L ③ 平均比熱容的計算 根據(jù)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/K mol= 則合成 NH3所需要 N2的物質(zhì)的量為 nN2= nNH3247。 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 /％ 蘇州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 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(chǎn)合成氨為： 250000247。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(yīng)溫度可加快反應(yīng)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(xì)， 硫 泡沫很難捕集，所以在噴射再生槽前設(shè)有溶液加熱器調(diào)節(jié)溶液溫度。當(dāng)負(fù)荷較蘇州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 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)。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。 工藝條件的確定 溶液的組成 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)重，影響正常生產(chǎn) ； 若液位調(diào)節(jié)過低 ,則硫泡沫無法溢流 ,隨溶液一起進(jìn)入脫硫塔內(nèi)，使塔阻升高，不能正常生產(chǎn)。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。 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。 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。 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(yīng)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(yīng)速 度降低，脫硫效率差，因此，溶液溫度應(yīng)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(chǎn)生溶液夾帶，因此，半水煤氣的入塔溫度應(yīng)嚴(yán)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(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，同時產(chǎn)生的硫顆粒易沉積在填料環(huán)、管道、設(shè)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(nèi)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(yīng)的發(fā)生，同時會使硫的回收困難，硫磺產(chǎn)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 ～ 。 (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(luò)離子為五價釩絡(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。 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。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