【正文】 催化劑何氨合成催化劑的主要毒物之一，能使它們的活性和壽命降低； （ 2）對產(chǎn)品質(zhì)量的危害 碳銨生產(chǎn)過程中，當(dāng)變換氣中硫化氫含量高時，在碳化母液中積累增高。 硫化氫經(jīng)呼吸系統(tǒng)進(jìn)入血液中來不及氧化時就會引起會全身中毒反應(yīng)，隨硫化氫濃度的增加會造成呼吸麻痹，窒息以致停止呼吸而死亡 。 煤氣脫硫系統(tǒng)的正常開車操作要點 （ 1）檢查各設(shè)備，管道，閥門，分析取樣及電器，儀表等，必須正常完好。適當(dāng)開啟清洗塔，放空閥，焦?fàn)t 煤氣脫硫合格后，與壓縮工段聯(lián)系，并關(guān)閉放空閥，向壓縮機(jī)一段送氣； （ 13）根據(jù)再生槽的硫泡沫形成情況，調(diào)節(jié)液位調(diào)節(jié)器，保持硫泡 沫的正常溢流； （ 14）分析粗 煤氣中氧含量合格后，開啟靜電除焦油塔。 設(shè)計任務(wù)的依據(jù) 工藝參數(shù)： 粗 煤氣 入吸收塔時 H2S的含量 ， C1=10 g/m3 凈化氣中 H2S的含量 ， C2= g/m3 入吸收塔 焦?fàn)t 煤氣量， G0 = 24000m3/h 入冷卻塔 焦?fàn)t 煤氣溫度， t1=50 ℃ 出冷卻塔入吸收塔 焦?fàn)t 煤氣溫度， t2=35 ℃ 入吸收塔 焦?fàn)t 煤氣壓力， (表 ) 設(shè)計目標(biāo)： 凈化 煤氣中 H2S 濃度 ≤ g/m3 2 生產(chǎn) 流程及 方案的確定 焦?fàn)t煤氣的凈化主要是要脫除煤氣中的 H2S，脫硫的方法有兩種：干法脫硫、濕法脫硫。 濕法脫硫可以處理含硫量高的煤氣，脫硫劑是便于輸送的液 體物料，可以再生，且可以回收有價值的元素硫，從而構(gòu)成一個連續(xù)脫硫循環(huán)系統(tǒng)。其中改良蒽醌二磺酸法的脫除效率高，應(yīng)用更為廣泛。 3 生產(chǎn)流程說明 反應(yīng)機(jī)理 反應(yīng)機(jī)理是脫硫的根本，也是整個脫硫過程中的核心部分。 堿性水溶液吸收 H2S Na2CO3+H2S→NaHS+NaHCO 3 五價釩絡(luò)合物離子氧化 HS析出硫磺，五價釩被還原成四價釩 2V5++HS1→2V 4++S+H1+ 醌態(tài)栲膠氧化四價釩成五價釩，空氣中的氧氧化酚態(tài)栲膠使其再生，同時生成 H2O2 TQ（醌態(tài)） +V4++2H2O→THQ （酚態(tài)） +V5++2OH 2THQ+O2→2TQ+H 2O2 H2O2 氧化四價釩和 HS H2O2+V4+→V 5++2OH H2O2+HS→H 2O+S+OH 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 生產(chǎn)流程及方案的確定 8 當(dāng)被處理氣體中有 CO HCN、 O2 時產(chǎn)生如下副反應(yīng) ： NaCO3+CO2+H2O→2NaHCO 3 Na2CO3+2HCN→2NaCN+H 2O+CO2 NaCN+S→NaCNS 2NaCNS+5O2→Na 2SO4+CO2+SO2+N2 2NaHS+2O2→Na 2S2O3+H2O 主要操作條件 溶液組分 溶液的主要組分是堿度、 NaVO栲膠。 PH 值再 ~。 NaVO3 含量 NaVO3的含量取決于脫硫液的操作硫容，即與富液中的 HS濃度符合化學(xué)計量關(guān)系。 栲膠濃度 作為氧載體，栲膠濃度應(yīng)與溶液中釩含量存在著化學(xué)反應(yīng)的計量關(guān)系。目前還無法有化學(xué)反應(yīng)方程計算所需的栲膠濃度，根據(jù)實踐經(jīng)驗，比較適宜的栲膠與釩的比例為 ～ 左右。L 1) 栲膠 ∕(gL 1) 稀溶液 3～ 4 濃溶液 6～ 8 溫度 操作溫度低，再生效果差；溫度過高，副反應(yīng)加劇，生成大量硫代硫酸鈉燈鹽類，常溫范圍內(nèi)， H2S、 CO2脫除率及 Na2S2O3生成率與溫度關(guān)系不敏感。通常吸收與再 生在同一溫度下進(jìn)行，約為 30～ 40℃ 。在適宜的操作條件下，它能從含 99℅ 的 CO2原料氣中將 200mg/m3（標(biāo)）的 H2S 脫除至 45mg/m3（標(biāo)）以下。 工藝流程 來自除塵工段的焦?fàn)t 煤氣從脫硫塔底部進(jìn)入，與塔頂上噴淋下來的栲膠脫 硫液逆流接觸，在極短時間內(nèi)完成吸收硫化氫的反應(yīng)。 脫硫后的富液由塔底出來去脫硫 塔液封槽，液封槽出來進(jìn)入富液槽，然后又再生泵加壓送到噴射器，在噴射器內(nèi)自吸空氣并在喉管及擴(kuò)散管內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，然后液氣一起進(jìn)入在再生槽，由底部經(jīng)篩板上翻，進(jìn)行栲膠溶液的氧化再生和硫泡沫浮選，再生后的貧液流入貧液槽，再生脫硫泵分別送往脫硫塔，循環(huán)使用。 擬設(shè)計栲 膠法 脫硫及再生反應(yīng)過程如下： 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 生產(chǎn)流程及方案的確定 10 （ 1） 吸收：在吸收塔內(nèi)原料氣與脫硫液逆流接觸硫化氫與溶液中堿作用被吸收； （ 2） 析硫：在反應(yīng)槽內(nèi)硫氫根被高價金屬離子氧化生成單質(zhì)硫； （ 3） 再生氧化：在噴射再生槽內(nèi)空氣將酚態(tài)物氧化為醌態(tài)； 以上過程按順序連續(xù)進(jìn)行從而完成氣體脫硫凈化，濕法脫硫和再生工藝流程如下 (見圖 )： 1－分離器； 2－脫硫塔； 3－水封； 4－循環(huán)槽； 5－溶液泵； 6－液位調(diào)節(jié)器； 7－再生槽； 8－硫泡沫槽； 9－真空過濾機(jī)； 10－熔硫釜； 11－空 氣壓縮機(jī)； 圖 1 濕法栲膠脫硫工藝流程簡圖 主要設(shè)備介紹 填料塔 填料塔用于要求高的 H2S 脫除效率。 填料塔結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，制造方便。而填料是填料塔的核心部作分，填料塔操作性能的好壞與所選的填料有很大的關(guān)系，選擇填料應(yīng)當(dāng)遵循一下原則：單位體積填料的表面積大，氣液相接觸的自由體積大；填料空隙率要大，氣相阻力?。恢亓枯p，機(jī)械強(qiáng)度高；耐介質(zhì)腐蝕，經(jīng)久耐用，價格低廉。氣液流量的大小和允許的壓力降。 填料的作用是完成對脫硫液及氣體的再分布，同時為氣液分布提供較大的相界面。 氧化槽 世界上使用最多的是有空氣分布板的垂直槽，圓形多孔板安裝于氧化槽的底部，孔徑 一般為 2mm，空氣壓力必須克服氧化槽內(nèi)溶液的壓頭與分布板的阻力，空氣在氧化器的截面均勻的鼓泡，液體與空氣并流向上流動，硫泡沫在槽頂部的溢流堰分離，分離硫后的清液在氧化槽頂部下面一點引出。中國很多工廠使用一種自吸空氣噴射型的氧化槽，不需要空氣鼓風(fēng)機(jī)。 氧化槽是一大直徑的圓槽，槽內(nèi)放置多支噴射器。由于再生槽采用雙套筒，內(nèi)筒的吹風(fēng)強(qiáng)度較大，不僅有利于氧化再生，而且有利于浮選。內(nèi)筒吹風(fēng)強(qiáng)度大，氣液混合物的重度小，而內(nèi)外筒的環(huán)形區(qū)基本上無空氣泡，因此液體重度大。 氧化槽的設(shè)計有如下三個基本參數(shù) ① 要求的空氣流量； ② 氧化器的直徑； ③ 有效的液體容積。氧化器直徑正比于空氣流量與空氣比重的平方，為了得到良好的硫浮選，空氣流速一般選 25～ 30m3/(min液體在氧化器的停留時間正比于液體流量，要求的停留時間與氧化器數(shù)量有關(guān)，當(dāng)用一個氧化器時，停留時間約 45min，用兩個氧化器停留時間不超過 30min，多級氧化器有較河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 生產(chǎn)流程及方案的確定 12 高的氣液傳質(zhì)效率，第一個氧化器出來的液體供給第二個氧化器，硫泡沫從第二個氧化器頂部分離，第一個氧化器的空氣流量大，增大湍流使傳質(zhì)加快。 反應(yīng)槽 內(nèi)有隔板以塊。 貧液泵 完成對貧液的升壓與輸送任務(wù)。 硫泡沫槽 硫泡沫槽是一錐形底的鋼制圓筒，槽頂設(shè)有 15～ 25 轉(zhuǎn) /min 的攪拌機(jī)一個，以保持槽內(nèi)硫泡沫經(jīng)常呈懸浮狀態(tài)。 過濾器 工業(yè)上常用連續(xù)作業(yè)的鼓形真空過濾機(jī)，所需過濾面積可按每 1m2過濾面積于 1h 內(nèi)能濾過干燥硫磺 60～ 80kg 計算。 中國最近使用戈爾膜過濾器來過濾硫泡沫。 戈爾薄膜濾料由于表面有一層致密而多孔的薄膜，不需要傳統(tǒng)濾料的初始濾餅層，一開始過濾就是有效過濾，當(dāng)經(jīng)過一段時間后濾餅層積累到一定厚度，同樣也影響過濾流量，這時可以給濾料一個以秒計的反向推動力，將濾料表面全部的濾餅迅速而輕松地從濾料表面推卸下來 ，稱為反清洗。這一工藝可在同樣的時間內(nèi)達(dá)到傳統(tǒng)過濾器 5～ 20倍的過濾流量，而用傳統(tǒng)的過濾材料是無法實現(xiàn)這種頻繁的反清洗工藝的。戈爾膜過濾器一般安裝在硫泡沫槽后。過濾一段時間后濾餅達(dá)到定值時，控制系統(tǒng)進(jìn)入 反沖狀態(tài)， 4閥自動切換，反沖清膜，濾餅脫離袋沉降到錐底部，系統(tǒng)重新進(jìn)入過濾狀態(tài)。 使用戈爾膜過濾器，可將硫泡沫高度凈化，如進(jìn)過濾器前懸浮硫含量為 8g/L，出膜過濾器清液懸浮硫含量 8mg/L，取出的硫是硫膏，水分含量低，縮短了熔硫釜的熔硫時間，并節(jié)省蒸汽。其容積按能充滿 70%～ 75%計算，而放入的硫泡沫含有 40%～ 50%的水分。 脫硫主要設(shè)備都用碳鋼制作， 因為其價格低廉，同時在許多的場合其性能可以滿足使用的要求。如在吸收塔，再生器的 內(nèi) 表面可適當(dāng)?shù)耐扛脖Ｗo(hù)層。而泵的密封采用 機(jī)械密封 ，以減少溶液的漏損。以減少溶液的漏損。 4 工藝計算書 原始數(shù)據(jù) 焦?fàn)t煤氣組分： 組分 CO CO2 H2 N2 O2 CH4 Ar 體積 /% 脫硫液組分 ： 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 生產(chǎn)流程及方案的確定 14 組分 Na2CO3 NaHCO3 栲膠 NaVO3 濃度∕ g/L 設(shè)計工藝參數(shù) 焦?fàn)t煤氣中 H2S 初始含量 C1 = 10g/m3 凈化氣中 H2S 含量 C2 = 入吸收塔焦?fàn)t煤氣氣量 G0 = 24000m3/h 入吸收塔焦?fàn)t煤氣壓力 P0 = 出吸收塔焦?fàn)t煤氣壓力 Pi = 入冷卻塔 焦?fàn)t 煤氣溫度， t1=50 ℃ 出冷卻塔入吸收塔 焦?fàn)t 煤氣溫度， t2=35 ℃ 硫容 量 S = Kg（ H2S） /m3 熔硫釜的工作周期 4h 熔硫釜的操作壓力 硫泡沫中硫含量 S1 = 30 Kg/m3 硫膏含量 S2=20% 煤氣平均等壓比熱容 PC = KJ/kmol 硫泡沫槽溶液 終 溫 t3 = 800C； 硫 泡沫槽溶液 初 溫 t4 = 400C； 熔硫釜硫膏 終 溫 t5 = 15 0C 熔硫釜加熱 初 溫 t6 = 135 0C 入熔硫釜硫膏初始含水率 80﹪ 出熔硫釜硫膏含水率 50﹪ 硫膏密度 ρ S = 1500 Kg/m3 硫泡沫密度 ρ f =1100Kg/m3 硫泡沫比熱容 ,Cf = KJ/(Kg 0C) 硫膏的熔融熱 Ch= KJ/Kg 熔硫釜周圍空間的散熱系數(shù) λ= K J/(m 0C) 蒸汽的汽化熱 r1 = KJ/Kg 蒸汽的汽化熱 r2 = KJ/Kg H2S氣體密度 ρ G = Kg/m3 ； 脫硫液液體密度 ρ L = 1050 Kg/m3 熔硫釜表面積 F = m2 噴射再生槽溶液流速 Wi = 25 m/s 通常 Wi = 18～ 28 m/s 噴射再生槽噴嘴入口收縮角 α 1 = 14176。 噴射再生槽管內(nèi)空氣流速取 WA = m/s ； 噴射再生槽尾管直徑擴(kuò)張角取 α 3 = 7176。 m3/ kmol m3/ kmol 113 1000Q tW ??=11462640/1000 5= m3 / h 硫泡沫槽熱量衡算