畢業(yè)設(shè)計王麗娟

1、畢 業(yè) 設(shè) 計 論 文題目：焦?fàn)t煤氣濕法脫硫工藝設(shè)計系 別：化學(xué)化工系專 業(yè)：煤炭深加工與利用姓 名：王麗娟學(xué) 號：111307108指導(dǎo)教師：池吉安河南城建學(xué)院2010年 5 月 25 日河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計目錄一 總論11.1、概述11.2、改良a.d.a法脫硫的反應(yīng)原理21.3、改良a.d.a法主要操作條件41.4、工藝流程61.5、脫硫主要設(shè)備介紹71.6工藝特征及工廠操作數(shù)據(jù)12二、主要設(shè)備的設(shè)計計算142.1、原始數(shù)據(jù)142.2、物料衡算152.3、熱量衡算162，硫泡沫槽熱量衡算182.4、填料吸收塔的計算202.4.1塔徑的計算202.4.2填料高度的計算212.4.3壓降的計

2、算222.4.4填料規(guī)格的校核232.5附屬設(shè)備的計算242.5.1塔的附屬高度的計算242.5.2、噴射再生槽槽體計算252.5.3、噴射槽噴嘴的計算262.5.4、混合管的計算272.5.5、吸氣室的計算272.5.6、尾管直徑的計算282.5.7、擴(kuò)散管長度的計算28三、填料塔輔助設(shè)備的選擇293.1、液體分布裝置293.2、噴淋器的選擇293.3、填料支承板303.4、 液體再分布器303.5、床層限制板313.6氣、液相進(jìn)出口裝置313.6.1、氣體進(jìn)口裝置313.6.2、氣體出口裝置313.6.3、液體進(jìn)口管313.6.4、液體的出口裝置313.7、封頭323.8、人孔、手孔323

3、.9、加強(qiáng)圈32四 機(jī)械強(qiáng)度的校核334.1、質(zhì)量載荷334.2、風(fēng)載荷的計算344.3、壁厚354.3.1筒體壁厚354.3.2封頭壁厚35五、設(shè)計體會與收獲37六、重要符號一覽表38七、主要參考文獻(xiàn)45致謝47ii摘要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)。改良ada法是濕法脫硫中一種較為成熟的方法，具有脫硫效率高、對硫化氫含量不同的煤氣適應(yīng)性大、脫硫溶液無毒性、對操作溫度和壓力的適應(yīng)范圍廣、對設(shè)備腐蝕性小，所得副產(chǎn)品硫磺的質(zhì)量好的優(yōu)點。本設(shè)計對焦?fàn)t煤氣凈化脫硫工藝進(jìn)行了設(shè)計計算，著重設(shè)計計算了脫硫過程的

4、關(guān)鍵設(shè)備，包括物料衡算，熱量衡算，填料塔反應(yīng)器尺寸的計算及輔助設(shè)備的查取，并對主要設(shè)備進(jìn)行了機(jī)械強(qiáng)度校核。(1) 物料衡算 采用改良ada法脫除焦?fàn)t煤氣中的硫化氫，設(shè)計中脫硫塔氣體中的h2s含量為10.0g/m3，凈化后h2s含量為0.03 g/m3。在進(jìn)行物料衡算時，由1.5萬m3/h的原料氣進(jìn)入脫硫塔，計算得脫硫量為149.55 m3/h，溶液循環(huán)量為1495.5m3/h。(2) 熱量衡算 分別對冷卻塔，硫泡沫槽，熔硫釜進(jìn)行了熱量衡算，算得冷卻塔的熱負(fù)荷為45379.1kj/tnh3，冷卻水消耗量為9.08 m3/tnh3；硫泡沫槽的熱負(fù)荷為158256.65 kj/tnh3，蒸汽消耗量為

5、71.86kg/tnh3；熔硫釜的熱負(fù)荷為479085.96 kj/釜，蒸汽消耗量為244.4kg/釜。(3) 填料塔的計算 采用改良ada溶液化學(xué)氧化法除去原料氣中的h2s氣體，計算得塔徑為3.5m，塔高21m，填料層高度10m，壓降為981pa。(4) 強(qiáng)度校核 塔體壁厚為10mm，封頭厚度為10 mm。風(fēng)載荷校核得水平最大風(fēng)力為27216 pa。關(guān)鍵詞：焦?fàn)t煤氣, 改良ada, 濕法脫硫abstractthe method takes off sulphur to handle coal gas with amount of sulphur gao and takes off the s

6、ulphur liquid material that is easy to transport, can be reborn, and can recall worthy chemical element sulphur and constitutes a circulatory system that take off sulphur in a row thus.this design focused a heat of coal gas decontamination to take off a sulphur craft to carry on a design calculation

7、 and emphasized a design to compute the key equipments of taking off the sulphur process and included material heng calculate, calories heng calculate, the checking of calculation and assistance equipments of the filler tower reactor size takes, and carried on machine strength pit in the school to t

8、he main equipments.(1)material heng calculate adoption improvement the ada method take off in addition to the hydrogen sulfide in the burnt stove of coal gas, take off the sulphur tower h2s content within air as 10.0 g/m3in the design|m 3, after purifying the h2s content is 0.03 g/m3.while carrying

9、on material heng to calculate, from 15,000 m3/h the raw material spirit of 3| hs get into to take off sulphur tower, calculation take off sulphur to measure for the 149.55 m3/h, aqua's circularly measuring for the 1495.5 m3/h.(2)the calories heng calculates difference to the cooling tower, sulph

10、ur foam slot, the rong sulphur fu carried on calories heng to calculate, calculate cooling tower of hot carry for the 45379.1 kj/tnh 3, cool off water consumption is 9.08 m3/ tnhs;sulphur foam slot of hot carry for the 158256.65 kj/tnh 3, steam consumption is a 71.86 kg/tnh 3;rong sulphur fu of hot

11、carry for the 479085.96 kj/fu, steam consumption is a 244.4 kgs|fu.(3)the calculation adoption the improvement ada aqua chemistry of filler tower oxidizes the h2 s air in the method obviation raw material spirit, calculation tower path is 3.5 ms, tower gao 21 ms, filler story high degree 10 ms, pres

12、s to decline to 981 pas.(4)the pit tower body wall in strength school is thick to is a 10 mms, head thickness is 10 mms.the breeze carries pit in the lotus school level's biggest wind force is 27216 pas.keyword:burnt stove of coal gas, improvement ada, the wet method takes off sulphuriii一 總論1.1、

13、概述長期生產(chǎn)實踐表明，高溫?zé)捊乖现械牧?，在煉焦過程中約30%40%以氣態(tài)硫化物形式進(jìn)入焦?fàn)t煤氣中。煤氣中的硫化物按其化合狀態(tài)可分為兩類：一類是硫的無機(jī)化合物，主要是硫化氫；另一類是硫的有機(jī)化合物，其含量較少。這些有機(jī)硫化合物，在較高溫度下進(jìn)行變換反應(yīng)時，幾乎全部轉(zhuǎn)化成硫化氫，故煤氣中硫化氫所含硫約占煤氣中硫總量的90%以上。硫化氫在焦?fàn)t煤氣中的含量雖少，但卻是有害的成分，會造成生產(chǎn)設(shè)備和管道的腐蝕，引起合成氣化反應(yīng)催化劑的中毒失活，直接影響最終產(chǎn)品的收率和質(zhì)量。當(dāng)其用作工業(yè)和民用燃料時，產(chǎn)生的燃燒排放廢氣中的硫化物，將嚴(yán)重污染大氣環(huán)境，危害人民健康。因而不論是用于工業(yè)合成原料氣，或者用于燃料

14、氣，都必須按照不同用途的技術(shù)要求，采用相適應(yīng)的工藝方法，將焦?fàn)t煤氣中硫化物脫出至要求的技術(shù)指標(biāo)。并且，焦?fàn)t煤氣中的硫化氫可能轉(zhuǎn)化成硫磺，使資源得到合理的綜合利用。因此，按照以人為本的理念和科學(xué)發(fā)展觀的思想，脫除煤氣中的硫化氫勢在必行。脫除煤氣中硫化氫的方法很多，按照脫硫劑的物理形態(tài)不同分為干法和濕法兩大類，用固體脫硫劑的脫硫方法稱為干法脫硫，用液體脫硫劑的脫硫方法稱為濕法脫硫。，而濕法脫硫則按溶液的吸收和再生性質(zhì)又區(qū)分濕式氧化法、化學(xué)吸收法、物理吸收法以及物理-化學(xué)吸收法。干法脫硫是用固體吸收劑吸收原料氣中的硫化物，既可以脫除無機(jī)硫，又可以脫除有機(jī)硫，而且能脫至極精細(xì)的程度，但脫硫劑再生較困難

15、，需周期性生產(chǎn)，設(shè)備龐大，不宜用于含硫較高的煤氣，一般與濕法脫硫相配合，作為第二級脫硫使用。常用的方法有氧化鋅法、鈷-銅加氫法和氫氧化鐵法。濕法脫硫是用液體吸收劑吸收原料氣中的硫化物，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)。根據(jù)其脫硫過程，可分為化學(xué)吸收法和物理吸收法。物理吸收法的吸收劑有：甲醇、碳酸丙稀酯、聚乙二醇二甲醚等；化學(xué)吸收法主要有氨水催化法和改良a.d.a法?，F(xiàn)在工藝上應(yīng)用較多的濕法脫硫有氨水催化法、改良蒽醌二磺酸法（a.d.a法）及有機(jī)胺法。其中改良蒽醌二磺酸法的脫除效率高，應(yīng)用更為廣泛。ada法是以蒽

16、醌二磺酸鈉（a.d.a）為催化劑，以稀碳酸鈉溶液為吸收劑的脫硫、脫氰方法。在ada法溶液中添加適量的偏硅酸鈉navo3、酒石酸鉀鈉（nakc4h4o6）和fecl3作為吸收劑進(jìn)行脫硫、脫氰稱改良ada法。國內(nèi)普遍應(yīng)用于市民用煤氣凈化工藝中，脫硫率在98%以上。對硫化氫含量不同煤氣適應(yīng)性較大、溶液無毒性、對操作溫度和壓力的適應(yīng)范圍較廣、對設(shè)備腐蝕較輕及所得副產(chǎn)品的質(zhì)量較好等優(yōu)點。因此，我選擇了改良蒽醌二磺酸法（a.d.a法）作為焦?fàn)t煤氣凈化的處理工藝。下面就具體介紹一下改良蒽醌二磺酸法（a.d.a法）。1.2、改良a.d.a法脫硫的反應(yīng)原理（1） 改良a.d.a法的脫硫反應(yīng)：在溶液ph值=8.5

17、9.2的范圍內(nèi)，稀堿液先吸收h2s形成硫氫化物。na2co3 + h2s=nahs + nahco3（2） 在液相中a.d.a和v5+氧化hs-析出元素硫 2hs-+2(hvo4)2-=(hv2o5)- +2s +3oh（3） 還原態(tài)a.d.a（蒽氫醌）被空氣的氧再生，同時生成雙氧水。（4） 雙氧水氧化v4+成v5+。（hv2o5）- + h2o2 + (oh)-=(2hvo4)2- + 2h h2o2 + hs- =h2o + s + oh（5） 當(dāng)處理氣中有氧、二氧化碳存在時產(chǎn)生如下副反應(yīng)。 2nahs + 2o2 =nas2o3 + h2ona2co3 + co2 +h2o=2nahco

18、3（6）化學(xué)反應(yīng)式（1）和反應(yīng)式（5）的平衡常數(shù)分別為： na2co3水溶液，其平上式中溶液鹽類濃度為mol/l,氣體分壓以mmhg柱來表示，對于1mol的衡常數(shù)與濃度的關(guān)系如下表1。溫度/ 1020304050600.120.443.660.100.2822.820.0850.1822.140.0720.1321.840.0630.0931.470.0570.0721.38由表可見，溫度升高k值降低，即當(dāng)氣相中硫化氫和二氧化碳共存時，隨著溫度的升高，平衡向著使氣體中二氧化碳分壓及溶液中硫化物濃度增高的方向移動，使單位體積吸收劑的硫化氫飽和度增大，從而使溶液對硫化氫的吸收選擇性得以提高。溶液吸

19、收硫化氫是一種瞬時反應(yīng)，吸收液的總堿度和碳酸鈉濃度是影響吸收的主要因素，隨著溶液總堿度和碳酸鈉濃度的增高，溶液傳質(zhì)速度系數(shù)增大。溶液中hs氧化速度是相當(dāng)快的，在液相中hs轉(zhuǎn)化為元素硫的量與釩含量成正比，同時，hs的氧化速度還隨著吸收溶液的ph值與溫度的增高而加快。1.3、改良a.d.a法主要操作條件（1）吸收液的組成 改良a.d.a法溶液中，na2co3 和nahco3濃度之和稱為溶液總堿度。溶液的ph值對硫化物與ada/釩酸鹽溶液的比反應(yīng)速率關(guān)系見下表2，而溶液ph值對氧同還原態(tài)ada/釩酸溶液的比反應(yīng)速率關(guān)系見下表3。表2 硫化物與ada/釩酸鹽溶液反應(yīng)時，ph值對比反應(yīng)速率的關(guān)系ph值6

20、.16.57.58.258.59.610.6比反應(yīng)速率1930001500090007600650038001800表3 氧同還原態(tài)ada/釩酸溶液反應(yīng)時，ph值對反應(yīng)速率的關(guān)系ph值9.58.47.57.06.6比反應(yīng)速率34000265001300090005050由上表可見，對硫化物與ada/釩酸鹽反應(yīng)而言，溶液的ph值高有利；而對氧同還原態(tài)ada/釩酸鹽溶液而言，溶液ph值低則有利。在實際生產(chǎn)中，采用較佳ph值為8.59.1，ada濃度為510g/l。脫硫液中navo3的用量要比理論量稍過量一些，以防止進(jìn)入再生塔的hs增加，副反應(yīng)加劇。在實際生產(chǎn)中，navo3的用量為理論量的1.41.

21、5倍。對ada用量，一般控制ada與navo3的質(zhì)量比為2，通常酒石酸鉀鈉的濃度是偏釩酸鈉濃度的一半以上。（2）溫度隨著溫度的升高，析硫反應(yīng)速度加快，傳質(zhì)系數(shù)增大而氣體凈化度下降。同時生成硫代硫酸鈉的副反應(yīng)加快。但溫度太低，又會使ada、navo3、nahco3的溶解度降低而從溶液中沉淀出來。通常為使吸收、析硫過程在較好的條件下進(jìn)行，將溫度維持在3545 下為宜。（3）壓力 改良ada法對壓力不敏感，其適應(yīng)范圍比較寬。提高吸收壓力，對改善凈化度和傳質(zhì)系數(shù)都有利。通常吸收壓力由原料氣本身的壓力而定。加壓操作可提高吸收過程的傳質(zhì)系數(shù)，減少吸收塔徑，且能使溶液中nahco3與na2co3的當(dāng)量比保持

22、在較低的范圍內(nèi)，這樣加壓操作對co2含量高的原料氣具有較好的適應(yīng)性。（4）氧化停留時間 改良ada法在吸收塔內(nèi)和再生塔內(nèi)進(jìn)行的氧化反應(yīng)速度除受溫度和ph值的影響之外，還受再生停留時間的影響。再生時間長，對氧化反應(yīng)有利，但時間太長，會使設(shè)備變的很龐大；時間太短，硫磺分離不完全，使溶液中懸浮硫增多，形成硫堵，使操作惡化。高塔再生的氧化時間停留時間，一般控制在2530min，噴射再生的停留時間一般控制在510min。（5） co2的影響 氣體中co2濃度高時，則與溶液中na2co3反應(yīng)生成nahco3，使nahco3對na2co3 的平衡比增加，溶液ph值降低，導(dǎo)致h2s吸收速率下降，氣體中co2含

23、量對h2s的凈化度與傳質(zhì)系數(shù)的影響見圖； k/kg/m2.h.atmco2含量對h2s的凈化度與傳質(zhì)系數(shù)的影響由圖可以看出：h2s的傳質(zhì)系數(shù)隨氣體中co2的增大而減小；h2s的凈化度也隨氣體中co2含量的提高而變差。在這種情況下，可將總?cè)芤毫康?2%引出塔外加熱至90 出去co2后再返回系統(tǒng)?；蛘呃酶牧糰da溶液對h2s的選擇性，加大氣量提高氣液比，縮短氣體在塔內(nèi)的停留時間，以及適當(dāng)提高溶液的ph值，以此來減小co2影響。在其他條件相同時，隨著co2含量的增加，吸收塔所需的填料容積就得相應(yīng)地加大。（6） 副反應(yīng)產(chǎn)物的影響 改良ada溶液在脫硫過程中，因雜質(zhì)副反應(yīng)而生成的na2s2o3、nac

24、ns、na2co3產(chǎn)物，由于他們在溶液中的積累使na2co3和navo3的溶解度降低，影響硫化氫的平衡分壓，破壞正常的操作工藝條件。工業(yè)生產(chǎn)中，在常壓和加壓操作時，要求溶液中na2s2o3的濃度分別不超過200g/l和250g/l；而當(dāng)nacns的濃度達(dá)到150g/l時，就應(yīng)進(jìn)行提取。1.4、工藝流程圖中：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1-1 工藝流程圖圖1-1是焦?fàn)t煤氣脫出h2s的工藝流程圖。焦?fàn)t煤氣進(jìn)吸收塔后與從塔頂噴淋下來的ada脫硫液逆流接觸，脫硫后的凈化氣由塔頂引出，經(jīng)氣液分離器后送入下

25、道工序。吸收h2s后的富液從塔底引出，經(jīng)液封進(jìn)入溶液循環(huán)槽，進(jìn)一步進(jìn)行反應(yīng)后，由富液泵經(jīng)溶液加熱器送入再生塔，由來自塔底的空氣自下而上并流氧化再生。再生塔上部引出之貧液經(jīng)液位調(diào)節(jié)器，返回吸收循環(huán)使用。再生過程中生產(chǎn)的硫磺被吹入的空氣浮選至塔頂擴(kuò)大部分，并溢流至硫磺泡沫槽，再經(jīng)過加熱攪拌、澄清、分層后，其清液返回循環(huán)槽，硫泡沫至真空過濾器過濾，濾餅投入熔硫釜，濾液返回循環(huán)槽。1.5、脫硫主要設(shè)備介紹（1） 填料塔填料塔是最早用于脫硫的氣液傳質(zhì)設(shè)備，在塔內(nèi)設(shè)置填料，使氣液兩相維持良好傳質(zhì)所需要的接觸狀況，因而可得較高的脫硫效率及氣體凈化度。如圖所示為填料塔的結(jié)構(gòu)示意圖，填料塔是以塔內(nèi)的填料作為氣液

26、兩相間接觸構(gòu)件的傳質(zhì)設(shè)備。填料塔的塔身是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動。液體從塔頂經(jīng)液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，經(jīng)氣體分布裝置（小直徑塔一般不設(shè)氣體分布裝置）分布后，與液體呈逆流連續(xù)通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)備，兩相組成沿塔高連續(xù)變化，在正常操作狀態(tài)下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相。當(dāng)液體沿填料層向下流動時，有逐漸向塔壁集中的趨勢，使得塔壁附近的液流量逐漸增大，這種現(xiàn)象稱為壁流。壁流效應(yīng)造成氣液兩相在填料層中分布不均，從而

27、使傳質(zhì)效率下降。因此，當(dāng)填料層較高時，需要進(jìn)行分段，中間設(shè)置再分布裝置。液體再分布裝置包括液體收集器和液體再分布器兩部分，上層填料流下的液體經(jīng)液體收集器收集后，送到液體再分布器，經(jīng)重新分布后噴淋到下層填料上。填料塔具有生產(chǎn)能力大，分離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大等優(yōu)點。填料塔也有一些不足之處，如填料造價高；當(dāng)液體負(fù)荷較小時不能有效地潤濕填料表面，使傳質(zhì)效率降低；不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料；對側(cè)線進(jìn)料和出料等復(fù)雜精餾不太適合等。填料是填料塔的核心構(gòu)件，他提供了塔內(nèi)氣液兩相接觸而進(jìn)行傳質(zhì)或傳熱的表面，與塔的結(jié)構(gòu)一起決定了填料塔的性能?，F(xiàn)代工業(yè)填料大體可分為實體填料和網(wǎng)體填料兩大類

28、，而按填料方式可分為亂堆填料和規(guī)整填料。而亂堆填料中的階梯環(huán)是對鮑爾環(huán)的改進(jìn)后發(fā)展起來的新型環(huán)形填料，環(huán)壁上開有窗口，環(huán)內(nèi)有一層互相交錯的十字形翅片，翅片交錯45°角。圓筒一端為向外翻卷的喇叭口，其高度約為全高的五分之一，而直筒高度為填料直徑的一半。由于兩端形狀不對稱，在填料中各環(huán)相互呈點接觸，增大了填料的空隙率，使填料的表面積得以充分利用。因此可使壓降降低，傳質(zhì)效果提高。其特性數(shù)據(jù)如下表4表4 階梯環(huán)填料的特性數(shù)據(jù)尺 寸比表面（a） m2/ m3空隙率（）m2/ m3個數(shù)（n）1/ m3堆積密度（）kg/m3干填料因子（a-3）m-1填料因子（）1/ m3塑料25×12.

29、5×1.42280.908150097.8312.824538×19×1132.50.912720057.5175.850×25×1.5114.20.9271074054.8143.1120金屬25×12.5×0.62200.9397160439273.538×19×0.8154.30.9431890475.5185.850×28×1109.20.9511600400127.4（2） 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

30、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。這種形式的氧化槽需要鼓風(fēng)機(jī)將空氣壓入。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)。液體加壓從噴嘴進(jìn)入，空氣從文丘里的喉管吸入。 氧化槽是一大直徑的圓槽，槽內(nèi)放置多支噴射器。氧化槽目前使用最佳的是雙套筒二級擴(kuò)大式，脫硫液通過噴射再生管道反應(yīng)，氧化再生后，經(jīng)過尾管流進(jìn)浮選筒，在浮選筒進(jìn)一步氧化再生，并起到硫的浮選作用。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)筒上下各有一塊篩板，板

31、上有正方形排列的篩孔，直徑15mm，孔間距20mm，開孔率44%。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。在內(nèi)筒和環(huán)形空間由于重度不同形成循環(huán)。氧化槽的設(shè)計有如下三個基本參數(shù)：要求的空氣流量；氧化器的直徑；有效的液體容積?？諝饬髁空扔诹虻漠a(chǎn)量、反比于液體在氧化器內(nèi)的有效高度，比值可按氧化器內(nèi)每米有效液面高度氧利用率為0.6%0.7%來計算。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2530m3/(min·m2)截面。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，

32、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。第二個氧化器空氣流量較小，使硫浮選。（3） 硫泡沫槽硫泡沫槽是一錐形底的鋼制圓筒，槽頂設(shè)有1525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)。此槽容積可按存放36h的硫泡沫存量計算。（4） 再生塔再生塔有立式和臥式兩種。立式再生塔為以鋼板焊制成的圓柱形的塔設(shè)備，其中不放置填料，。再生塔的有效容積，系根據(jù)溶液循環(huán)量及在塔內(nèi)的停留時間來選定。一般設(shè)計取30min左右，其截面積可按吹

33、風(fēng)強(qiáng)度6080m3/(m2.h)算出。再生所需的壓縮空氣經(jīng)底部的空氣分配管進(jìn)入塔內(nèi)，并使其在溶液中均勻分配。由于立式再生塔高大、操作不便，所以選擇臥式再生槽進(jìn)行脫硫。臥式再生槽是一大直徑的圓槽設(shè)備，槽內(nèi)設(shè)置多支噴射器。它包括再生器和噴射器兩部分。目前使用最好的是以雙套筒自吸噴射式再生槽。脫硫富液通過噴射再生管道反應(yīng)氧化再生后，經(jīng)其尾管流進(jìn)浮選筒，在其中進(jìn)一步氧化再生，并起到硫磺的浮選作用。由于再生槽適應(yīng)二套筒，內(nèi)筒的吹風(fēng)強(qiáng)度比較大，對氧化再生和硫的浮選均有利。內(nèi)筒上下各有一塊篩板，板上正方排列的篩孔，空直徑15mm，孔間距20mm，開孔率為44%。內(nèi)筒吹風(fēng)強(qiáng)度大，氣液混合物的重度小，而內(nèi)外筒之

34、間的環(huán)形區(qū)內(nèi)基本上無空氣泡，因此液體重度大，在內(nèi)筒和環(huán)形空間由于液體的重度不同，而形成了循環(huán)的流動。（5） 過濾設(shè)備工業(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6080kg計算。通常采用的真空過濾機(jī)，當(dāng)過濾面積為10m2時，其直徑為2.6m，長為1.3m。傳統(tǒng)的硫回收裝置，是將硫泡沫經(jīng)真空過濾機(jī)過濾成硫膏，硫膏再送入熔硫釜中熔融。 中國最近使用戈爾膜過濾器來過濾硫泡沫。該過濾元件是由多振過濾薄膜袋組成，多孔膜的材料是聚四氟乙烯薄膜，可根據(jù)工作負(fù)荷的大小調(diào)整過濾薄膜袋的數(shù)量和膜的孔徑，以達(dá)到良好的過濾效果，單臺過濾器的膜面積為22.550m2。 戈爾

35、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。由于聚四氟乙烯自身的化學(xué)特性，它與任何物質(zhì)均不粘連，因而所有的濾餅均可被清洗下來，濾料又恢復(fù)新濾料的過濾能力，這樣過濾，反清洗，再過濾，再反清洗，一次又一次循環(huán)。這一工藝可在同樣的時間內(nèi)達(dá)到傳統(tǒng)過濾器520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。戈爾過濾器是由罐體、管路、花板、濾芯、氣動撓性閥、自動控制系統(tǒng)等組成。戈爾膜

36、過濾器一般安裝在硫泡沫槽后。泡沫液經(jīng)1#閥進(jìn)入過濾器，空氣經(jīng)3#閥排放后關(guān)閉3#閥，溶液經(jīng)上腔進(jìn)入貯槽。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)，1#、2#、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)。濾餅達(dá)到一定量時，開6#閥排硫膏，去熔硫釜熔成硫磺或脫水生成硫膏出售。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。（6） 熔硫釜熔硫釜是一個裝有直接蒸汽和間接蒸汽加熱的設(shè)備，其操作壓力通常為0.4mpa。其容積按能充滿70%75%計

37、算，而放入的硫泡沫含有40%50%的水分。對于直徑1.2m，有效高度2.5m的熔硫釜，每次熔化所需的時間約為34h。濕式氧化法脫硫過程的主要設(shè)備都用碳鋼制作，為了防腐蝕，在吸收塔和再生器的內(nèi)表面可用適當(dāng)?shù)耐苛贤克ⅰ鴥?nèi)常用大漆、環(huán)氧樹脂作涂料。國外介紹有用玻璃纖維加強(qiáng)的聚酯涂料，對液體能侵蝕到的部位涂刷1.52.0mm的厚度。溶液循環(huán)槽、硫泡沫槽及化學(xué)藥品混合罐等設(shè)備，則可用玻璃纖維制作。溶液泵的主要部分需用不銹鋼制作，臥式再生槽的噴射器也要用不銹鋼。泵的密封用機(jī)械密封，以減少溶液的漏損。1.6工藝特征及工廠操作數(shù)據(jù)（1） 工藝特征第一，改良ada法是一種工藝技術(shù)成熟，過程規(guī)范化程度高，技術(shù)經(jīng)

38、濟(jì)指標(biāo)比較先進(jìn)的脫硫方法。第二，吸收溶液性能穩(wěn)定，對溫度、壓力及處理氣體中h2s的含量等操作條件適應(yīng)范圍廣。在h2s和co2共存時，能選擇性脫出h2s，且能達(dá)到很高的凈化度。第三，該法硫磺回收率搞，回收的硫磺產(chǎn)品純凈。第四，溶液無毒害作用，對設(shè)備腐蝕作用較小。第五，國內(nèi)改良ada發(fā)脫硫遇到的問題，主要是析出的硫磺容易堵塞脫硫塔填料，已提出一些解決措施。（2） 工廠操作數(shù)據(jù)改良ada法用于合成氨廠重油裂解氣、半水煤氣、加壓變換氣及天然氣等工藝氣體脫硫的工廠實際操作數(shù)據(jù)和消耗指標(biāo)，列舉于表5和表6。表5 改良ada法工廠操作數(shù)據(jù)氣源項目重油裂解氣半水煤氣變換氣天然氣焦?fàn)t氣操作壓力/(pa*105)

39、18.60.118.118.20.32操作溫度/405045454635入塔氣量/（m3(標(biāo)).h-1）4500027000410002875012200溶液循環(huán)量/（m3.h-1）150320280350390液氣比/ l.m-33.311.914.912.132進(jìn)口h2s/ mg.m-3(標(biāo))<200200015030007000出口h2s/ mg.m-3(標(biāo))<1525100.520脫硫效率/%92.598.893.39999.7脫硫塔直徑/mm26004000200028522600高度/mm3150034550266702470031450塔型上部填料下部空塔上部木格下部

40、空塔木格填料塔底噴射器中部空塔上部填料湍流塔填料塔表6 改良ada法消耗指標(biāo)項目指標(biāo)項目指標(biāo)na2co3kg.kg-1(h2s)0.24knac4h4o6g.kg-1(h2s)2.60navo3g.kg-1(h2s)2.34電kw.h.kg-1(h2s)2.00adag.kg-1(h2s)9.18蒸汽kg.kg-1(h2s)20.00因焦?fàn)t煤氣hcn含量較高，在采用改良ada法脫出焦?fàn)t煤氣中的h2s時，會造成吸收液中nacns濃度增長比較快，這種場合下，必須從系統(tǒng)中抽出一部分溶液進(jìn)行處理，以降低其中的nacns含量，并從中提取nacns副產(chǎn)品。二、主要設(shè)備的設(shè)計計算2.1、原始數(shù)據(jù)（1） 焦?fàn)t

41、煤氣組分；組分coco2h2n2o2ch4cnhm體積/%62553.50.5242.5（2） 脫硫液組分；組分na2co3nahco3adanavo3knac4h4o6g/l8.325.25.02.1.0（3） 焦?fàn)t煤氣中的h2s；c1=10g/m3（4） 凈化氣中的h2s；c2=0.03 g/m3（5） 入吸收塔焦?fàn)t煤氣量；g0=15000m3/h（6） 入吸收塔焦?fàn)t煤氣溫度；t1=40（7） 出吸收塔煤氣溫度；t2=30（8） 入吸收塔焦?fàn)t煤氣壓力；p0=0.050mpa（表）（9） 出吸收塔焦?fàn)t煤氣壓力；pi=0.038mpa（表）（10） 氨產(chǎn)量；4.42 t/h2.2、物料衡算（1

42、）h2s的脫出量，g1，kg/h；=15000×（100.03）/1000=149.55 kg/h=33.8kg/t nh3（2）溶液循環(huán)量，lt，m3/h；式中 s 溶液硫容量，kg/m3，s取0.10.15 kg/m3這里取s = 0.1 kg（h2s）/m3則lt=149.55/0.1=1495.5 m3/h=338.3 m3/t nh3（3） 生成na2s2o3消耗的h2s，g2, kg/h； 取na2s2o3的生成率為h2s脫出量的8%，則g2= g1×8%=149.55×8% =11.96kg/h=2.7 kg/t nh3（4） na2s2o3的生成量

43、，g3, kg/h； 式中- na2s2o3的相對分子質(zhì)量， - h2s的相對分子質(zhì)量。g3= =27.79kg/h=6.29kg/t nh3（5） 生成na2s2o3消耗的純堿量，g4, kg/h； 式中- na2co3的相對分子質(zhì)量， - na2s2o3的相對分子質(zhì)量。g4=18.53kg/h=4.19kg/t nh3（6） 理論回收量，g5, kg/h；式中-硫的相對分子質(zhì)量， -h2s的相對分子質(zhì)量。g5=129.5kg/h=29.3kg/t nh3（7） 理論回收率，；=86.6%（8） 入熔硫釜硫膏量，g6, kg/h； 式中-硫膏含硫量，此處取為20%。g6=647.5kg/h=

44、146.5kg/t nh3（9） 硫泡沫生成量，g7, kg/h； 式中-硫泡沫中硫的含量，取為30kg/m3，g7=4.32kg/h2.3、熱量衡算1，冷卻塔熱負(fù)荷，kj/t nh3； 式中 入冷卻塔焦?fàn)t煤氣量，kmol/(tnh3)； 焦?fàn)t煤氣平均等壓比熱容，kj/( kmol.0c)； 入，出冷卻塔焦?fàn)t煤氣溫度； w1，w2入，出冷卻塔焦?fàn)t煤氣含水量，kg/kmol查得：w1=0.784 kg/kmol，w2=0.784kg/kmol ；入，出冷卻塔條件下水蒸氣的焓，kcal/kg, 查表知 =619 kcal/kg=2591.63 kjkg=619.6 kcal/kg=2594.14

45、kjkg焦?fàn)t煤氣各組分的理想氣體比熱容方程式系數(shù)見下表7，氣體名稱abcdco2coh2n2ch4h2s查圖知： kj/(kg·k) = 8.929kcal/(kmol·) kj/(kg·k) = 6.969kcal/(kmol·) kj/(kg·k) = 6.968kcal/(kmol·) kj/(kg·k) =8.625kcal/(kmol·) kj/(kg·k) = 8.204kcal/(kmol·)斜體為 當(dāng)時,有公式計算。則混合氣體的比熱容為： 計算結(jié)果 則， =45379.1 kj/

46、t nh3（2）冷卻水消耗量， 式中-冷卻水溫升，取=5， =9.082，硫泡沫槽熱量衡算 （1）硫泡沫槽熱負(fù)荷，kj/t nh3；式中 硫泡沫體積，m3，； 硫泡沫密度，kg/m3 , = 1100kg/m3； 硫泡沫比熱容，kj/(kg·k), =3.68 kj/(kg·k)； 槽中硫泡沫終溫，； 槽中硫泡沫初溫,；4.42 小時氨產(chǎn)量，t/h； =158256.65kj/t nh3（2）蒸汽消耗量，, kj/t nh3； 式中 0.2mpa蒸汽的汽化熱，=2202.26 kj/kg； =71.86 kj/t nh33，熔硫釜熱量衡算（1） 熔硫釜熱負(fù)荷,kj/釜； 式

47、中g(shù)8 每一釜硫膏量，m3/釜，常用熔硫釜全面積為1.6m3，熔硫釜的裝填系數(shù)為75%，則g8=0.75vr = 0.75×1.6 = 1.2 m3/釜 vr 常用熔硫釜全容積為1.6m3 ； cs 硫膏的比熱容,kj/(kg·k), cs =1.8 kj/(kg·k) ； ch 硫膏的熔融熱，kj/kg ，ch=3869 kj/kg； 熔硫釜周圍空間的散熱系數(shù)，kj/(m·h·0c)，= 12.56 kj/(m·h·0c) f 熔硫釜表面積，f = 9.2 m2 釜內(nèi)加熱終溫,，= 135 入釜硫膏溫度， = 15 0.5

48、 硫膏中含硫量50 4 熔1釜所需時間（工作周期），h s 硫膏密度，kg/m3，s = 1500 kg/m3則， =479085.96 kj/釜（2） 蒸汽消耗量，kg/釜； 式中 0.4mpa蒸汽汽化熱， = 2135.27kj/kg =224.4 kg/釜2.4、填料吸收塔的計算2.4.1塔徑的計算塔徑的計算公式：d= 式中氣體體積流量，m3/s；u適宜的空塔氣速，m/s 利用貝恩-霍根關(guān)聯(lián)式計算泛點氣速式中 泛點氣速,m/s;l 流體質(zhì)量流速kg/（h .l）= ltl = 1495.5 ×1050 =1570275kg/（h .l） ；g 氣體質(zhì)量流速kg/（h .l）=

49、g0g = 15000×1.05 =15750 kg/（h .l）； 填料比表面積，m2/m3，選用50251.5塑料階梯環(huán)，= 114.2m2/m3 填料孔隙率，m3/ m3，= 0.927m3/ m3；l 溶液粘度，m·pa·s，= 0.8 m·pa·s ；v 氣體密度，kg/m3，v = 1.05kg/m3 ；l 液體密度，kg/m3，l = 1050 kg/m3 ； a、k關(guān)聯(lián)常數(shù)，查相關(guān)數(shù)據(jù)表得a=0.204 ,k=1.75g 重力加速度，m/s2 , g = 9.81 m/s2 d 吸收塔直徑，m ； 注： 則， 得uf=0.73m

50、/s 對于散裝填料，空塔氣速=0.50.85取安全系數(shù)為0.6 則操作氣速 u=0.6uf=0.6×0.73 =0.438 m/s根據(jù)， =3.48m圓整取d=3.5m。2.4.2填料高度的計算吸收過程傳質(zhì)系數(shù)kg的計算；kg = a w1.3cna0.1b-0.01 式中 kg 傳質(zhì)系數(shù)，kg/m2·h·mpa ；a 經(jīng)驗數(shù)，a =200；w 吸收塔操作氣速，m/s ；w=0.438na 溶液中na2co3的含量，na = 10.6g/lb 吸收過程液氣比，b = lt /g0 =1495.5 1000/15000= 99.7 l/m3 = 吸收過程平均推動力p

51、m計算 式中 p1 吸收塔入口氣相h2s分壓 ，mpap1 = p i c1×22.4/mh2s 1000p2 吸收塔出口氣相h2s分壓 ，mpa； p2 = p0c2×22.4/mh2s 1000pi 吸收塔入口壓力 ，mpa，pi =0.15 mpa (絕) ；p0 吸收塔出口壓力 ，mpa ，p0 =0.138 mpa (絕)；則p1 = p i c1×22.4/mh2s 1000= =0.00099 mpap2 = p0c2×22.4/mh2s 1000= =0.0000027 mpap1*，p2* 吸收塔入，出口氣相h2s平衡分壓mpa ，溶液中h2s含量很低，可以忽略。p1*= p2*=0 =0.00017 mpa所需傳質(zhì)面積的計算