產(chǎn)萬噸合成氨脫硫工序填料塔初步設(shè)計方案

1、10 萬噸 / 年合成氨脫硫系統(tǒng)填料塔的初步設(shè)計指導(dǎo)教師：鄧 梅2018 級化工專業(yè) 學(xué)號 201813657 姓名 廖宇摘要填料塔是塔設(shè)備的一種。塔內(nèi)填充適當(dāng)高度的填料，以增加兩種流體間的 接觸表面。例如應(yīng)用于氣體吸收時，液體由塔的上部通過分布器進入，沿填料 表面下降。氣體則由塔的下部通過填料孔隙逆流而上，與液體密切接觸而相互 作用。結(jié)構(gòu)較簡單，檢修較方便。廣泛應(yīng)用于氣體吸收、蒸餾、萃取等操作。 經(jīng)過步的計算得出這次設(shè)計的填料塔直徑 4m,高5.4m。關(guān)鍵詞 ：填料塔、設(shè)計、脫硫。100000 tons / year synthetic ammonia desulfurization pac

2、ked tower designInstructs teacher: Deng Mei 2018levelofchemicalindustryspecializedstudent number 201813657 name liaoyuAbstractThe tower is a tower equipment. The tower is filled properly high filler, with a two increase in fluid contact between the surface. For example used in gas absorption liquid

3、from the upper part of the tower, through distributor into decline, along the surface of packing. Gas from the lower portion of the tower filler pore through the upstream, and the liquid in close contact and interaction. The structure is simple, maintenance is convenient. Widely used in gas absorpti

4、on, distillation, extraction and other operations. After further calculated the design of the tower diameter 4m, high 5.4m.Keywords: packed tower, desulfurization, design目錄摘要 1 Abstract21.1 前言 41.2 合成氨原料氣凈化的現(xiàn)狀 42.1改良ADA法脫硫52.2 基本原理 52.3改良ADA兌硫的反應(yīng)原理5第二章改良ADA法脫硫的計算61.1 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) 61.2 物料衡算 61.3 填料吸收塔塔徑計算

5、81.4 填料高度計算 10第三章附圖 121.1 填料塔設(shè)備圖 121.2 流程圖 13結(jié)論 14致謝 14參考文獻 16第一章 緒論1.1 前言合成氨原料氣中的硫是以不同形式的硫化物存在的，其中大部分是以硫化 氫形式存在的無機硫化物，還有少量的有機硫化物。具體來說作為原料氣的半 水煤氣中都含有一定數(shù)量的硫化氫和有機硫化物 ( 主要有羰基硫、二硫化碳、硫 醇、硫醚等 ，能導(dǎo)致甲醇、合成氨生產(chǎn)中催化劑中毒，增加液態(tài)溶劑的黏度， 腐蝕、堵塞設(shè)備和管道 , 影響產(chǎn)品質(zhì)量。硫化物對合成氨的生產(chǎn)是十分有害的， 燃燒物和工業(yè)裝置排放的氣體進入大氣，造成環(huán)境污染，危害人體健康。硫也 是工業(yè)生產(chǎn)的一種重要原

6、料。因此為了保持人們優(yōu)良的生存環(huán)境和提高企業(yè)最 終產(chǎn)品質(zhì)量，對半水煤氣進行脫硫回收是非常必要的。1.2 合成氨原料氣凈化的現(xiàn)狀合成氨原料氣 (半水煤氣 的凈化就是清除原料氣中對合成氨無用或有害的 物質(zhì)的過程，原料氣的凈化大致可以分為“熱法凈化”和“冷法凈化”兩種類 型，原料氣的凈化有脫硫，脫碳，銅洗和甲烷化除雜質(zhì)等，在此進行的氣體凈 化主要是半水煤氣的脫硫的凈化。煤氣的脫硫方法從總體上來分有兩種：熱煤 氣脫硫和冷煤氣脫硫。在我國，熱煤氣脫硫現(xiàn)在仍處于實驗研究階段，還有待 于進一步完善，而冷煤氣脫硫是比較成熟的技術(shù)，其脫硫方法也很多。冷煤氣 脫硫大體上可分為干法脫硫和濕法脫硫兩種方法，干法脫硫以

7、氧化鐵法和活性 炭法應(yīng)用較廣，而濕法脫硫以砷堿法、ADA改良ADA和栲膠法頗具代表性。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)?，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vA.D.A法)及有機胺法。其中改良蒽醌二磺酸法的脫除效率高，應(yīng)用更為廣泛。改良ADA法相比以前合成氨生產(chǎn)中采用毒性很大的三氧化二砷脫硫，它徹底的消除了砷的危 害?；诖耍诤铣砂泵摿蚬に嚨脑O(shè)計中我采用改良ADA法工藝。2.1改良ADA法脫硫ADA法發(fā)展初期，由于析硫過程緩慢，生成硫代硫酸鹽較多。后來發(fā)現(xiàn)溶液中添加偏釩鈉后，

8、使硫氧化速度大為提高，從而形成了現(xiàn)今改良ADA法。此法技術(shù)成熟、過程規(guī)范程度高、溶液性能穩(wěn)定、技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)較好。該方法還 具有硫磺回收率高，回收的硫磺純度高，溶液對人和生物無毒害作用，對碳鋼 無毒害作用，對碳鋼無腐蝕作用。2.2基本原理ADA是蒽醌 2.6ADA 1.5ADA 1.8ADA單磺酸。通常，市售的ADA為2.6和2.7的混合物夾雜有少量的a恩醌酸磺酸鹽 及相應(yīng)的氧化物等。2.3改良ADA脫硫的反應(yīng)原理(1)堿性水溶液吸收S,式(2) ADA和氧化HS析出元素硫(3) 還原態(tài)ADA蒽氫醌)遇到氧生成蒽醌，同時產(chǎn)生雙氧水(4) 雙氧水將氧化成：(5) 雙氧水與HS反應(yīng):(6)當(dāng)被處理氣

9、體中有CO和HCN寸產(chǎn)生如下副反應(yīng):目第二章改良ADA法脫硫的計算1.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)1、生產(chǎn)能力：100000 t/a ;年工作日：330日2、進氣組成 體積比)：(1造氣工段來半水煤氣 干氣% : 3277.33NmVtNH3，HS: 2.06g/Nm3 1.2物料衡算物料流量G，m/h0國脫除量，G，kg/h溶液循環(huán)量 ，mVh式中S 溶液硫容量，kg/m3,S取0.1kg(H 2S血I 一 生成 I消耗的亠,kg/h取I的生成率為口脫除量的10%則: 生成量，g/h式中二分子量理論硫回收量，,g/h分子量式中I硫的分子量理論硫回收率生成 I消耗的純堿量，,kg/hHJ式中亠 碳酸鈉的分子

10、量硫泡沫生產(chǎn)量，m/h式中Si硫泡沫中硫含量，kg/m3,此處取Si=30kg/m3入熔硫釜膏量,T1式中 硫膏含硫量，此處取 9=30%1.3填料吸收塔塔徑計算利用泛點速度計算圖液泛速度， 液體質(zhì)量流速， 氣體質(zhì)量流速， 氣體密度，3兇; 11丄丄田1計算結(jié)口果液體密度，二*，取重力加速度，二11 1填料比表面積，此處選用1 1-填料空隙率，,溶液黏度，-1，此處取一圖中:拉西環(huán)a查表得亂堆填料泛點線當(dāng)橫坐標(biāo)為0.63時，縱坐標(biāo)為0.035即查表得 I亂堆拉西環(huán)的填料因子 1因為液體為堿性水溶液，故液體密度校正值求出如空塔氣速為泛點氣速的75%帶入式子求出塔徑：.211經(jīng)過圓整后，塔徑取D=

11、4m此時操作條件下的噴淋密度為核對| 滿足所以塔徑D=4m1.4填料高度計算吸收過程傳質(zhì)系數(shù)計算 1式中 一一傳質(zhì)系數(shù)， f經(jīng)驗數(shù)，取I ;吸收塔操作氣速，；丄1溶液中含量1；B吸收過程液氣比，:吸收過程平均推動力計算CH30式中吸收塔入口氣相亠分壓，I ; - 吸收塔出口氣相 分壓，；=吸收塔入口壓力，I ,吸收塔出口壓力 ，所需要的傳質(zhì)面積計算填料高度的計算考慮其安全系數(shù)取經(jīng)過圓整后，塔高取6mHP=6m,分成二段，每段為3m1.1填料塔設(shè)備圖第三章附圖裁體支承格柵除霉賂分配管卸料口 液體再 分配器填料U 液體-三排渣口1.2流程圖去一段進口A來自造氣工序硫回收-再生塔脫硫塔結(jié)論本設(shè)計立足

12、于生產(chǎn)實際，主要針對年產(chǎn) 10 萬噸合成氨廠脫硫工序的填料塔 進行初步設(shè)計，查閱了大量的文獻資料和經(jīng)驗數(shù)據(jù)，結(jié)合所學(xué)的相關(guān)專業(yè)知識 成的。在設(shè)計中，我以有限的生產(chǎn)實踐經(jīng)驗為導(dǎo)向，經(jīng)反復(fù)的計算，按照實際 境況確定流程，從而進行了物料衡算和能量衡算，并且對該工藝中的板式干燥 塔進行了計算。 通過對合成氨脫硫工段填料塔初步設(shè)計的設(shè)計，初步結(jié)果表 明，由 10 萬噸/ 年合成氨脫硫工段填料塔，年工作日： 330 日，進氣組成 體積 比）： （ 造氣工段來半水煤氣干氣 %）： 3277.33Nm3/tNH 3 ，H2S：2.06g/Nm3 等 計算出該填料塔塔高5.4m、分兩段，塔徑4m改良ADA法比較

13、使用，所用材料 可以循環(huán)使用，節(jié)約成本總之，合成氨生產(chǎn)中脫硫工序的脫硫處理是非常的重要的，可以保證生產(chǎn) 的正常運行，保證下段工序的正常利用，保證經(jīng)濟效益的重要工序。其中的任 務(wù)是降低煙氣中硫的含量。致謝經(jīng)過兩周的設(shè)計工作，我們組終于坎坷完成了此次設(shè)計任務(wù)。我們參考了 設(shè)計模版與大量資料，以確定工藝的選擇與流程設(shè)計方案，計算與作圖也是反 復(fù)修改。在翻閱資料和設(shè)計過程中，大家攜手合作，在討論中共同學(xué)習(xí)，共同 進步。但是，由于時間與經(jīng)驗不足，我們在設(shè)備選型尺寸確定等方面的工作做的 相對粗糙，結(jié)果不盡如人意，這一點我們也深感自責(zé)，真誠的懇請老師給予批 評和指導(dǎo)，而今后我們會努力。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從 開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言 的幫助，在這里請接受我誠摯謝意。最后，衷心地感謝輔導(dǎo)老師的辛勤工作，也感謝在設(shè)計過程中給過我們幫 助的同學(xué)。參考文獻廠化工工藝設(shè)計手冊國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計院.1986.張浩勤陸美娟主編化工原理上下冊 第二版）北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2006.