年產(chǎn)10萬(wàn)噸合成氨脫硫工序填料塔初步設(shè)計(jì)1

1、1610萬(wàn)噸/年合成氨脫硫系統(tǒng)填料塔的初步設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師：鄧 梅2010級(jí)化工專(zhuān)業(yè) 學(xué)號(hào) 201013657 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(shí)，液體由塔的上部通過(guò)分布器進(jìn)入，沿填料表面下降。氣體則由塔的下部通過(guò)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(jiǎn)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(guò)步的計(jì)算得出這次設(shè)計(jì)的填料塔直徑4m，高5.4m。 關(guān)鍵詞：填料塔、設(shè)計(jì)、脫硫。 100000 tons / year synthetic ammonia desulfurization packed

2、tower designInstructs teacher: Deng Mei2010levelofchemicalindustryspecializedstudent number 201013657 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 from

3、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 absorption, d

4、istillation, 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1Abstract21.1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脫硫的反應(yīng)原理5第二章 改良ADA法脫硫的計(jì)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(jì)算81.4填料高度計(jì)算10第三

5、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(xiàn)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(wú)機(jī)硫化物，還有少量的有機(jī)硫化物。具體來(lái)說(shuō)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(jī)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(duì)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(jìn)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(duì)

6、半水煤氣進(jìn)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(duì)合成氨無(wú)用或有害的物質(zhì)的過(guò)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(lèi)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(jìn)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(lái)分有兩種：熱煤氣脫硫和冷煤氣脫硫。在我國(guó)，熱煤氣脫硫現(xiàn)在仍處于試驗(yàn)研究階段，還有待于進(jìn)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

7、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(jià)值的元素硫，從而構(gòu)成一個(gè)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（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。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?，在合成氨脫硫工藝的設(shè)計(jì)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(guò)程緩慢，生成硫代硫酸鹽較多。后來(lái)發(fā)現(xiàn)溶液中添加偏釩鈉后，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(guò)程規(guī)范程度高、

8、溶液性能穩(wěn)定、技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(duì)人和生物無(wú)毒害作用，對(duì)碳鋼無(wú)毒害作用，對(duì)碳鋼無(wú)腐蝕作用。2.2 基本原理ADA是蒽醌（Anthraqinone Disulphoic Acid）的縮寫(xiě)。作為染料中它有幾種主要的異構(gòu)體。用汞作催化劑對(duì)蒽醌磺化時(shí)得到的產(chǎn)品為1.5和1.8異構(gòu)體催化劑時(shí)得到2.6和2.7 異構(gòu)體。ADA異構(gòu)體的脫硫活性順序?yàn)?.7ADA2.6ADA1.5ADA1.8ADA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H2S，式（2） A

9、DA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(shí)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)被處理氣體中有CO2和HCN時(shí)產(chǎn)生如下副反應(yīng)：第二章 改良ADA法脫硫的計(jì)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(jìn)氣組成（體積比）：(1) 造氣工段來(lái)半水煤氣（干氣%）：3277.33Nm3/tNH3 ，H2S：2.06g/Nm31.2 物料衡算物料流量G0，m3/h脫除量，G1 ，kg/h溶液循環(huán)量，m3/h式中 S溶液硫容量，kg/m3,S取0.1kg(H2S)/m3生成消耗的，kg/h取的生成率為

10、脫除量的10%則生成量，g/h式中分子量 分子量理論硫回收量，g/h式中 硫的分子量。理論硫回收率生成消耗的純堿量，kg/h式中 碳酸鈉的分子量硫泡沫生產(chǎn)量，m3/h式中 S1 硫泡沫中硫含量，kg/m3,此處取S1=30kg/m3 入熔硫釜膏量，式中 硫膏含硫量，此處取S2=30%1.3 填料吸收塔塔徑計(jì)算利用泛點(diǎn)速度計(jì)算圖圖中：液泛速度，；液體質(zhì)量流速，氣體質(zhì)量流速，氣體密度，計(jì)算結(jié)果液體密度，取重力加速度，填料比表面積，此處選用拉西環(huán)填料空隙率,%, 溶液黏度，此處取查表得亂堆填料泛點(diǎn)線(xiàn)當(dāng)橫坐標(biāo)為0.63時(shí)，縱坐標(biāo)為0.035即 查表得亂堆拉西環(huán)的填料因子 因?yàn)橐后w為堿性水溶液，故液體密

11、度校正值求出如空塔氣速為泛點(diǎn)氣速的75帶入式子求出塔徑：經(jīng)過(guò)圓整后，塔徑取D=4m，此時(shí)操作條件下的噴淋密度為核對(duì)滿(mǎn)足所以塔徑D=4m1.4 填料高度計(jì)算吸收過(guò)程傳質(zhì)系數(shù)計(jì)算式中 傳質(zhì)系數(shù)，；經(jīng)驗(yàn)數(shù)，取；吸收塔操作氣速，；溶液中含量；B吸收過(guò)程液氣比，吸收過(guò)程平均推動(dòng)力計(jì)算式中 吸收塔入口氣相分壓，；吸收塔出口氣相分壓，；吸收塔入口壓力，吸收塔出口壓力，所需要的傳質(zhì)面積計(jì)算填料高度的計(jì)算考慮其安全系數(shù)取經(jīng)過(guò)圓整后，塔高取6m Hp=6m,分成二段，每段為3m第三章 附 圖1.1 填料塔設(shè)備圖 1.2 流程圖結(jié) 論本設(shè)計(jì)立足于生產(chǎn)實(shí)際，主要針對(duì)年產(chǎn)10萬(wàn)噸合成氨廠(chǎng)脫硫工序的填料塔進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，查

12、閱了大量的文獻(xiàn)資料和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合所學(xué)的相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)成的。在設(shè)計(jì)中，我以有限的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)為導(dǎo)向，經(jīng)反復(fù)的計(jì)算，按照實(shí)際境況確定流程，從而進(jìn)行了物料衡算和能量衡算，并且對(duì)該工藝中的板式干燥塔進(jìn)行了計(jì)算。 通過(guò)對(duì)合成氨脫硫工段填料塔初步設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)，初步結(jié)果表明，由10萬(wàn)噸/年合成氨脫硫工段填料塔，年工作日：330日，進(jìn)氣組成（體積比）：( 造氣工段來(lái)半水煤氣干氣%）：3277.33Nm3/tNH3 ，H2S：2.06g/Nm3等計(jì)算出該填料塔塔高5.4m、分兩段，塔徑4m，改良ADA法比較使用，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(yùn)

13、行，保證下段工序的正常利用，保證經(jīng)濟(jì)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(guò)兩周的設(shè)計(jì)工作，我們組終于坎坷完成了此次設(shè)計(jì)任務(wù)。我們參考了設(shè)計(jì)模版與大量資料，以確定工藝的選擇與流程設(shè)計(jì)方案，計(jì)算與作圖也是反復(fù)修改。在翻閱資料和設(shè)計(jì)過(guò)程中，大家攜手合作，在討論中共同學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步。但是，由于時(shí)間與經(jīng)驗(yàn)不足，我們?cè)谠O(shè)備選型尺寸確定等方面的工作做的相對(duì)粗糙，結(jié)果不盡如人意，這一點(diǎn)我們也深感自責(zé)，真誠(chéng)的懇請(qǐng)老師給予批評(píng)和指導(dǎo)，而今后我們會(huì)努力。在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)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(jì)過(guò)程中給過(guò)我們幫助的同學(xué)。參考文獻(xiàn) 化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè).國(guó)家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院.1986. 張浩勤.陸美娟主編.化工原理上下冊(cè)（第二版） 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006. 高安全.王迪.崔金海主編.化工設(shè)備機(jī)