年产量30万吨液氨脱硫工段工艺设计毕业论文(编辑修改稿)

年产量30万吨液氨脱硫工段工艺设计毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

，不进行该项工作）； 5 （ 6）调净气柜出口水封积水； （ 7）开启各气体 换热器 和清洗塔进水阀，并调节好水量及各塔液位； （ 8）开启贫液泵进口阀，启动贫液泵，向脱硫塔打入脱硫液，并调节好液位； （ 9）开启富液泵进口阀，启动富液泵，向再生槽送液； （ 10）根据脱硫液循环量和再生液槽液位，调节好贫液泵，富液泵的打液量，并控制好贫液槽，富液槽液位计流量； （ 11）开启罗茨鼓风机，并调节好 半水煤气 流量； （ 12）根据 半水煤气 流量大小，调节好液气比。 适当开启清洗塔，放空阀， 半水煤气 脱硫合格后，与压缩工段联系，并关闭放空阀，向压缩机一段送气； （ 13）根据再生槽的硫泡沫形成情况，调节液位调节器，保持硫泡沫的正常溢流； （ 14）分析 半水煤气 中氧含量合格后，开启静电除焦油塔。 脱硫后硫化氢含量高的主要原因 （ 1）进入系统的 半水煤气 中硫化氢含量过高，或进塔 半水煤气 气量过大； （ 2）脱硫液循环量小； （ 3）脱硫液成分不当； （ 4）脱硫液再生效率低或悬浮硫含量高； （ 5）进脱硫塔的 半水煤气 或贫液温度高； （ 6）脱硫塔内气液偏流，影响脱硫效率； 脱硫后硫化氢含量高的处理方法 （ 1）联系造气工段更换含硫量低的煤炭，降低进脱硫系统 半水煤气 中的硫化氢含量或适当减少 半水煤气 气量； （ 2）适当加大脱硫液循环量； （ 3）把脱硫液成分调整扫工艺指标要求范围内； （ 4）检修喷射再生器或适当提高溶液进再生器的压力，增加自吸空气量，提高溶液的再生凶案绿；检修离心机滤网，减少漏泡沫量，增加再生槽硫泡沫的溢流量，减少溶液中悬浮硫含量； （ 5）加大气体冷却器的冷却水，降低进系统 半水煤 气 温度； 6 第二章 生产流程说明 反应机理 反应机理是脱硫的根本，也是整个脱硫过程中的核心部分。 以下是栲胶法脱硫的反应机理。 （ 1）碱性水溶液吸收 H2S Na2CO3+H2S→NaHS+NaHCO 3 （ 2）五价钒络合物离子氧化 HS析出硫磺，五价钒被还原成四价钒 （ 3）醌态栲胶氧化四价钒成五价钒，空气中的氧氧化酚态栲胶使其再生，同时生成H2O2。 TQ（醌态） +V4++2H2O→THQ （酚态） +V5++2OH 2THQ+O2→2TQ+H 2O2 （ 4） H2O2 氧化四价钒和 HS H2O2+V4+→V 5++2OH H2O2+HS→H 2O+S+OH （ 5）当被处理气体中有 CO HCN、 O2 时产生如下副反应。 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 主要操作条件 溶液的主要组分是碱度、 NaVO栲胶。 溶液的总碱度与其硫容量成线性关系，因而提高总碱度是提高硫容量的有效途径，一般处理低硫原料气时，采用的溶液总碱度为 ，而对高硫含量的原料气则采用 的总碱度。 PH 值再 ~。 碱度过高，副反应加剧。 NaVO3 含量 NaVO3 的含量取决于脱硫液的操作硫容，即与富液中的 HS浓度符合化学计量关系。 应添加的理论浓度可与液相中 HS的摩尔浓度相当，但在配制溶液时往往要过量，控制过量系数在 ～ 左右。 7 栲胶浓度 ： 作为氧载体，栲胶浓度应与溶液中钒含量存在着化学反应的计量关系。 从络合作用考虑，要求栲胶浓度与钒浓度保持一定的比例，同时还应满足栲胶对碳钢表面缓蚀作用的含量要求。 目前还无法有化学反应方程计算所需 的栲胶浓度，根据实践经验，比较适宜的栲胶与钒的比例为 ～ 左右。 工业生产中使用的溶液组成见表 表 工业生产使用的栲胶溶液组成 溶液类别 总碱度 ∕N Na2CO3∕(gL1) 栲胶 ∕(gL1) NaVO3∕(gL1) 稀溶液 3～ 4 浓溶液 6～ 8 温度 ： 操作温度低，再生效果差；温度过高，副反应加剧，生成大量硫代硫酸钠灯盐类，常温范围内， H2S、 CO2 脱除率及 Na2S2O3 生成率与温度关系不敏感。 再生温度在 45℃以下， Na2S2O3 的生成率很低，超过 45℃ 时则急剧升高。 通常吸收与再生在同一温度下进行，约为 30～ 40℃。 CO2 的影响 ： 栲胶脱硫液具有相当高的选择性。 在适宜的操作条件下，它能从含 99℅的 CO2 原料气中将 200mg/m3（标）的 H2S 脱除至 45mg/m3（标）以下。 但由于溶液吸收CO2 后会使溶液的 PH 值下降，使脱硫效率稍有降低。 工艺流程 来自除尘工段的半水煤气从脱硫塔底部进入，与塔顶上喷淋下来的栲胶脱硫液逆流接触，再极短时间内完成吸收硫化氢的反应。 脱除硫化氢的半水煤气由塔顶出来，经旋流板，分离器分离掉所夹带 的液滴后去压缩工段。 脱硫后的富液由塔底出来去脱硫塔液封槽，液封槽出来进入富液槽，然后又再生泵加压送到喷射器，在喷射器内自吸空气并在喉管及扩散管内进行反应，然后液气一起进入在再生槽，由底部经筛板上翻，进行栲胶溶液的氧化再生和硫泡沫浮选，再生后的贫液流入贫液槽，再生脱硫泵分别送往脱硫塔，循环使用。 喷射再生槽顶浮选出来的硫泡沫自动溢流入中间泡沫槽，再由泡沫泵抽硫泡沫到上泡沫槽，经加温，搅拌，静止分层后，排去上清液，该上清液流入富液槽内，硫泡沫经真空过滤机过滤，滤液流入地下槽，硫膏进入熔硫釜进行熔硫，熔融硫流入 铸模，待冷却成型后即成为副产品，硫膏。 拟设计栲胶法 脱硫及再生反应过程如下： 8 （ 1） 吸收：在 脱硫塔 内原料气与脱硫液逆流接触硫化氢与溶液中碱作用被吸收； （ 2） 析硫：在反应槽内硫氢根被高价金属离子氧化生成单质硫； （ 3）再生氧化：在喷射再生槽内空气将酚态物氧化为醌态； 以上过程按顺序连续进行从而完成气体脱硫净化，湿法脱硫和再生工艺流程如下 (见图 )： 图 湿法栲胶脱硫工艺流程简图 主要设备介绍 脱硫塔 脱硫塔 用于要求高的 H2S 脱除效率。 用作脱硫的 脱硫塔 每段填料间设有 人孔，以供检查用。 脱硫塔 结构简单，造价低廉，制造方便。 这种塔体，喷淋装置，填料再分布器，栅板以及气，液的进出口等部件组成。 而填料是 脱硫塔 的核心部作分， 脱硫塔 操作性能的好坏与所选的填料有很大的关系，选择填料应当遵循一下原则：单位体积填料的表面积大，气液相接触的自由体积大；填料空隙率要大，气相阻力小；重量轻，机械强度高；耐介质腐蚀，经久耐用，价格低廉。 而填料的类型，尺寸和堆积方式决定于所处理的介质的性质。 气液流量的大小和允许的压力降。 本次设计，我选用的是塑料阶梯环 的乱堆填料，这种填料使填料再床层中以点接触为主， 床层均匀，空隙率大，气流阻力小，利于下流液体的聚集及分散，利于液膜的表面更新，故传质效率高，通常较鲍尔环提高 10%，压降减少 25%。 填料的作用是完成对脱硫液及气体的再分布，同时为气液分布提供较大的相界面。 脱硫液从塔顶经分布器均匀喷淋在填料上，再填料表面形成液膜，并向下流动，与经填料空隙上水煤气冷却水冷却水PITI水煤气T1 0 1 T1 0 2V1 0 1V1 0 2V1 0 3V1 0 4V1 0 5V1 0 6M1 0 1P1 0 1P1 0 2P1 0 4P1 0 3M风机 1风机 2硫块V10 7F I C2 0 3F I C2 0 4F I C2 0 2F I C2 0 1T R C2 0 1TI PI2 0 12 0 1 2 0 2 2 0 2气柜 9 升的气体接触，完成对 H2S 的吸收。 氧化槽 世界上使用最多的是有空气分布板的垂直槽，圆形多孔板安装于氧化槽的底部，孔径一般为 2mm，空气压力必须克服氧化槽内溶液的压头与分布板的阻力，空气在氧化器的截面均匀的鼓泡， 液体与空气并流向上流动，硫泡沫在槽顶部的溢流堰分离，分离硫后的清液在氧化槽顶部下面一点引出。 这种形式的氧化槽需要鼓风机将空气压入。 中国很多工厂使用一种自吸空气喷射型的氧化槽，不需要空气鼓风机。 液体加压从喷嘴进入，空气从文丘里的喉管吸入。 氧化槽是一大直径的圆槽，槽内放置多支喷射器。 氧化槽目前使用最佳的是双套筒二级扩大式，脱硫液通过喷射再生管道反应，氧化再生后，经过尾管流进浮选筒，在浮选筒进一步氧化再生，并起到硫的浮选作用。 由于再生槽采用双套筒，内筒的吹风强度较大，不仅有利于氧化再生，而且有利于浮选。 内筒上下 各有一块筛板，板上有正方形排列的筛孔，直径 15mm，孔间距 20mm，开孔率 44%。 内筒吹风强度大，气液混合物的重度小，而内外筒的环形区基本上无空气泡，因此液体重度大。 在内筒和环形空间由于重度不同形成循环。 氧化槽的设计有如下三个基本参数 ① 要求的空气流量； ② 氧化器的直径； ③ 有效的液体容积。 空气流量正比于硫的产量、反比于液体在氧化器内的有效高度，比值可按氧化器内每米有效液面高度氧利用率为 %～ %来计算。 氧化器直径 正比于空气流量与空气比重的平方，为了得到良好的硫浮选，空气流速一般选 25～ 30m3/(minm2)截面。 液体在氧化器的停留时间正比于液体流量，要求的停留时间与氧化器数量有关，当用一个氧化器时，停留时间约 45min，用两个氧化器停留时间不超过 30min，多级氧化器有较高的气液传质效率，第一个氧化器出来的液体供给第二个氧化器，硫泡沫从第二个氧化器顶部分离，第一个氧化器的空气流量大，增大湍流使传质加快。 第二个氧化器空气流量较小，使硫浮选。 反应槽 内有隔板以块。 主要作用是增加脱硫液的反应时间。 贫液泵 完成对贫液的升压与输送任务。 H=54m,10SH6A,Q=468 m3/h。 10 硫泡沫槽 硫泡沫槽是一锥形底的钢制圆筒，槽顶设有 15～ 25 转 /min 的搅拌机一个，以保持槽内硫泡沫经常呈悬浮状态。 此槽容积可按存放 3～ 6h的硫泡沫存量计算。 过滤器 工业上常用连续作业的鼓形真空过滤机，所需过滤面积可按每 1m2 过滤面积于 1h 内能滤过干燥硫磺 60～ 80kg 计算。 通常采用的真空过滤机，当过滤面积为 10m2 时，其直径为 ，长为。 熔硫釜 熔硫釜是一个装有直接蒸汽 和间接蒸汽加热的设备，其操作压力通常为。 其容积按能充满 70%～ 75%计算，而放入的硫泡沫含有 40%～ 50%的水分。 对于直径 ，有效高度 的熔硫釜，每次熔化所需的时间约为 3～ 4h。 11 第三章 工艺计算 物料衡算 基础数据 （ 1）半水煤气成分 组分 CO CO2 H2 N2 O2 CH4 Ar 体积 /% （ 2）脱硫液成分 组分 Na2CO3 NaHCO3 总碱 总矾 栲胶 浓度（ g/L） （ 3）半水煤气中 H2S， C1=（ 4）入 换热器 半水煤气温度， t1=55℃ （ 5）出 换热器 入 脱硫塔 半水煤气温度， t2=40 ℃ （ 6）入 脱硫塔 半水煤气压力， （表压） 计算原料气的体积及流量 以每年 330 个工作日，每天工作 24 小时连续生产，则每小时生产合成氨为： 300000247。 （ 33024） =考虑到在合成时的损失，则以每小时生产 吨计算为基准，所以 3 = 3 7 9 2 0 1 7 2 2 3 0 . 5 9NHn Kmol/h 则合成 NH3 所需要 N2 的物质的量为 23 2 2 2 3 0 . 5 9 2 1 1 1 5 . 2 9 5N N Hnn     Kmol/h 考虑到半水煤气经过洗涤、脱硫、变换等工序到合成的过程中氨气的损失，则损失率以1%计，则半水煤气中 氮 气的物质的量为 2 1 1 1 5 .2 9 5 1 .1 1 2 2 6 .8 2Nn   Kmol 所以原料气中 2N 的体积为： 2 32 2 . 4 1 2 2 6 . 8 2 2 7 4 8 0 . 8 7NVm   ① 根据原料气中各气体的体积比，则其他气体的体积为： 12 232 7 4 8 0 . 8 7 9 . 3 1 1 2 4 8 0 . 3 32 0 . 5 0COVm   32 7 4 8 0 . 8 7 2 7 . 5 3 3 6 9 0 4 . 82 0 . 5 0CO    232 7 4 8 0 . 8 7 3 9 . 5 3 5 2 9 9 1 . 1 62 0 . 5 0HVm   232 7 4 8 0 .8 7 0 .8 6 1 1 5 2 .8 62 0 .5 0O    432 7 4 8 0 . 8 7 1 . 7 8 2 3 8 6 . 1 42 0 . 5 0CHVm   3r 2 7 4 8 0 . 8 7 0 . 4 9 6 5 6 . 8 6 52 0 . 5 0A    2 2 2 23=1 3 4 0 5 3 . 0 2N A rV。