年產量30萬噸液氨脫硫工段工藝設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ，不進行該項工作）； 5 （ 6）調凈氣柜出口水封積水； （ 7）開啟各氣體 換熱器 和清洗塔進水閥，并調節好水量及各塔液位； （ 8）開啟貧液泵進口閥，啟動貧液泵，向脫硫塔打入脫硫液，并調節好液位； （ 9）開啟富液泵進口閥，啟動富液泵，向再生槽送液； （ 10）根據脫硫液循環量和再生液槽液位，調節好貧液泵，富液泵的打液量，并控制好貧液槽，富液槽液位計流量； （ 11）開啟羅茨鼓風機，并調節好 半水煤氣 流量； （ 12）根據 半水煤氣 流量大小，調節好液氣比。適當開啟清洗塔，放空閥， 半水煤氣 脫硫合格后，與壓縮工段聯系，并關閉放空閥，向壓縮機一段送氣； （ 13）根據再生槽的硫泡沫形成情況，調節液位調節器，保持硫泡沫的正常溢流； （ 14）分析 半水煤氣 中氧含量合格后，開啟靜電除焦油塔。 脫硫后硫化氫含量高的主要原因 （ 1）進入系統的 半水煤氣 中硫化氫含量過高，或進塔 半水煤氣 氣量過大； （ 2）脫硫液循環量小； （ 3）脫硫液成分不當； （ 4）脫硫液再生效率低或懸浮硫含量高； （ 5）進脫硫塔的 半水煤氣 或貧液溫度高； （ 6）脫硫塔內氣液偏流，影響脫硫效率； 脫硫后硫化氫含量高的處理方法 （ 1）聯系造氣工段更換含硫量低的煤炭，降低進脫硫系統 半水煤氣 中的硫化氫含量或適當減少 半水煤氣 氣量； （ 2）適當加大脫硫液循環量； （ 3）把脫硫液成分調整掃工藝指標要求范圍內； （ 4）檢修噴射再生器或適當提高溶液進再生器的壓力，增加自吸空氣量，提高溶液的再生兇案綠；檢修離心機濾網，減少漏泡沫量，增加再生槽硫泡沫的溢流量，減少溶液中懸浮硫含量； （ 5）加大氣體冷卻器的冷卻水，降低進系統 半水煤 氣 溫度； 6 第二章 生產流程說明 反應機理 反應機理是脫硫的根本，也是整個脫硫過程中的核心部分。以下是栲膠法脫硫的反應機理。 （ 1）堿性水溶液吸收 H2S Na2CO3+H2S→NaHS+NaHCO 3 （ 2）五價釩絡合物離子氧化 HS析出硫磺，五價釩被還原成四價釩 （ 3）醌態栲膠氧化四價釩成五價釩，空氣中的氧氧化酚態栲膠使其再生，同時生成H2O2。 TQ（醌態） +V4++2H2O→THQ （酚態） +V5++2OH 2THQ+O2→2TQ+H 2O2 （ 4） H2O2 氧化四價釩和 HS H2O2+V4+→V 5++2OH H2O2+HS→H 2O+S+OH （ 5）當被處理氣體中有 CO HCN、 O2 時產生如下副反應。 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 溶液的主要組分是堿度、 NaVO栲膠。 溶液的總堿度與其硫容量成線性關系，因而提高總堿度是提高硫容量的有效途徑，一般處理低硫原料氣時，采用的溶液總堿度為 ，而對高硫含量的原料氣則采用 的總堿度。 PH 值再 ~。堿度過高，副反應加劇。 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濃度符合化學計量關系。應添加的理論濃度可與液相中 HS的摩爾濃度相當，但在配制溶液時往往要過量，控制過量系數在 ～ 左右。 7 栲膠濃度 ： 作為氧載體，栲膠濃度應與溶液中釩含量存在著化學反應的計量關系。從絡合作用考慮，要求栲膠濃度與釩濃度保持一定的比例，同時還應滿足栲膠對碳鋼表面緩蝕作用的含量要求。目前還無法有化學反應方程計算所需 的栲膠濃度，根據實踐經驗，比較適宜的栲膠與釩的比例為 ～ 左右。工業生產中使用的溶液組成見表 表 工業生產使用的栲膠溶液組成 溶液類別 總堿度 ∕N Na2CO3∕(gL1) 栲膠 ∕(gL1) NaVO3∕(gL1) 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，副反應加劇，生成大量硫代硫酸鈉燈鹽類，常溫范圍內， H2S、 CO2 脫除率及 Na2S2O3 生成率與溫度關系不敏感。再生溫度在 45℃以下， Na2S2O3 的生成率很低，超過 45℃ 時則急劇升高。通常吸收與再生在同一溫度下進行，約為 30～ 40℃ 。 CO2 的影響 ： 栲膠脫硫液具有相當高的選擇性。在適宜的操作條件下，它能從含 99℅的 CO2 原料氣中將 200mg/m3（標）的 H2S 脫除至 45mg/m3（標）以下。但由于溶液吸收CO2 后會使溶液的 PH 值下降，使脫硫效率稍有降低。 工藝流程 來自除塵工段的半水煤氣從脫硫塔底部進入，與塔頂上噴淋下來的栲膠脫硫液逆流接觸，再極短時間內完成吸收硫化氫的反應。脫除硫化氫的半水煤氣由塔頂出來，經旋流板，分離器分離掉所夾帶 的液滴后去壓縮工段。 脫硫后的富液由塔底出來去脫硫塔液封槽，液封槽出來進入富液槽，然后又再生泵加壓送到噴射器，在噴射器內自吸空氣并在喉管及擴散管內進行反應，然后液氣一起進入在再生槽，由底部經篩板上翻，進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，循環使用。 噴射再生槽頂浮選出來的硫泡沫自動溢流入中間泡沫槽，再由泡沫泵抽硫泡沫到上泡沫槽，經加溫，攪拌，靜止分層后，排去上清液，該上清液流入富液槽內，硫泡沫經真空過濾機過濾，濾液流入地下槽，硫膏進入熔硫釜進行熔硫，熔融硫流入 鑄模，待冷卻成型后即成為副產品，硫膏。 擬設計栲膠法 脫硫及再生反應過程如下： 8 （ 1） 吸收：在 脫硫塔 內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：在反應槽內硫氫根被高價金屬離子氧化生成單質硫； （ 3）再生氧化：在噴射再生槽內空氣將酚態物氧化為醌態； 以上過程按順序連續進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 )： 圖 濕法栲膠脫硫工藝流程簡圖 主要設備介紹 脫硫塔 脫硫塔 用于要求高的 H2S 脫除效率。用作脫硫的 脫硫塔 每段填料間設有 人孔，以供檢查用。 脫硫塔 結構簡單，造價低廉，制造方便。這種塔體，噴淋裝置，填料再分布器，柵板以及氣，液的進出口等部件組成。而填料是 脫硫塔 的核心部作分， 脫硫塔 操作性能的好壞與所選的填料有很大的關系，選擇填料應當遵循一下原則：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，氣相阻力小；重量輕，機械強度高；耐介質腐蝕，經久耐用，價格低廉。而填料的類型，尺寸和堆積方式決定于所處理的介質的性質。氣液流量的大小和允許的壓力降。本次設計，我選用的是塑料階梯環 的亂堆填料，這種填料使填料再床層中以點接觸為主， 床層均勻，空隙率大，氣流阻力小，利于下流液體的聚集及分散，利于液膜的表面更新，故傳質效率高，通常較鮑爾環提高 10%，壓降減少 25%。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。脫硫液從塔頂經分布器均勻噴淋在填料上，再填料表面形成液膜，并向下流動，與經填料空隙上水煤氣冷卻水冷卻水PITI水煤氣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風機 1風機 2硫塊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氣柜 9 升的氣體接觸，完成對 H2S 的吸收。 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機將空氣壓入。中國很多工廠使用一種自吸空氣噴射型的氧化槽，不需要空氣鼓風機。液體加壓從噴嘴進入，空氣從文丘里的喉管吸入。 氧化槽是一大直徑的圓槽，槽內放置多支噴射器。氧化槽目前使用最佳的是雙套筒二級擴大式，脫硫液通過噴射再生管道反應，氧化再生后，經過尾管流進浮選筒，在浮選筒進一步氧化再生，并起到硫的浮選作用。由于再生槽采用雙套筒，內筒的吹風強度較大，不僅有利于氧化再生，而且有利于浮選。內筒上下 各有一塊篩板，板上有正方形排列的篩孔，直徑 15mm，孔間距 20mm，開孔率 44%。內筒吹風強度大，氣液混合物的重度小，而內外筒的環形區基本上無空氣泡，因此液體重度大。在內筒和環形空間由于重度不同形成循環。 氧化槽的設計有如下三個基本參數 ① 要求的空氣流量； ② 氧化器的直徑； ③ 有效的液體容積。空氣流量正比于硫的產量、反比于液體在氧化器內的有效高度，比值可按氧化器內每米有效液面高度氧利用率為 %～ %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 25～ 30m3/(minm2)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量有關，當用一個氧化器時，停留時間約 45min，用兩個氧化器停留時間不超過 30min，多級氧化器有較高的氣液傳質效率，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，增大湍流使傳質加快。第二個氧化器空氣流量較小，使硫浮選。 反應槽 內有隔板以塊。主要作用是增加脫硫液的反應時間。 貧液泵 完成對貧液的升壓與輸送任務。 H=54m,10SH6A,Q=468 m3/h。 10 硫泡沫槽 硫泡沫槽是一錐形底的鋼制圓筒，槽頂設有 15～ 25 轉 /min 的攪拌機一個，以保持槽內硫泡沫經常呈懸浮狀態。此槽容積可按存放 3～ 6h的硫泡沫存量計算。 過濾器 工業上常用連續作業的鼓形真空過濾機，所需過濾面積可按每 1m2 過濾面積于 1h 內能濾過干燥硫磺 60～ 80kg 計算。通常采用的真空過濾機，當過濾面積為 10m2 時，其直徑為 ，長為 。 熔硫釜 熔硫釜是一個裝有直接蒸汽 和間接蒸汽加熱的設備，其操作壓力通常為 。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。對于直徑 ，有效高度 的熔硫釜，每次熔化所需的時間約為 3～ 4h。 11 第三章 工藝計算 物料衡算 基礎數據 （ 1）半水煤氣成分 組分 CO CO2 H2 N2 O2 CH4 Ar 體積 /% （ 2）脫硫液成分 組分 Na2CO3 NaHCO3 總堿 總礬 栲膠 濃度（ g/L） （ 3）半水煤氣中 H2S， C1=（ 4）入 換熱器 半水煤氣溫度， t1=55℃ （ 5）出 換熱器 入 脫硫塔 半水煤氣溫度， t2=40 ℃ （ 6）入 脫硫塔 半水煤氣壓力， （表壓） 計算原料氣的體積及流量 以每年 330 個工作日，每天工作 24 小時連續生產，則每小時生產合成氨為： 300000247。（ 33024） =考慮到在合成時的損失，則以每小時生產 噸計算為基準，所以 3 = 3 7 9 2 0 1 7 2 2 3 0 . 5 9NHn ??Kmol/h 則合成 NH3 所需要 N2 的物質的量為 23 2 2 2 3 0 . 5 9 2 1 1 1 5 . 2 9 5N N Hnn? ? ? ? ? Kmol/h 考慮到半水煤氣經過洗滌、脫硫、變換等工序到合成的過程中氨氣的損失，則損失率以1%計，則半水煤氣中 氮 氣的物質的量為 2 1 1 1 5 .2 9 5 1 .1 1 2 2 6 .8 2Nn ? ? ?Kmol 所以原料氣中 2N 的體積為： 2 32 2 . 4 1 2 2 6 . 8 2 2 7 4 8 0 . 8 7NVm? ? ? ① 根據原料氣中各氣體的體積比，則其他氣體的體積為： 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