年產(chǎn)合成氨30萬(wàn)噸

1、目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 一、緒論1、概述3、設(shè)計(jì)任務(wù)的依據(jù)1二、裝置流程及說(shuō)明 2、生產(chǎn)工藝流程說(shuō)明2、粗苯洗滌4、粗苯蒸餾4三、吸收工段工藝計(jì)算7、物料衡算7、氣液平衡曲線 8、吸收劑的用量9、塔底吸收液10、操作線10、塔徑計(jì)算10、填料層高度計(jì)算13、填料層壓降計(jì)算16四、脫苯工段工藝計(jì)算17、管式爐17、物料衡算18、熱量衡算22 TOC o 1-5 h z 五、主要符號(hào)說(shuō)明25六、設(shè)計(jì)心得26 HYPERLINK l bookmark68 o Current Document 七、參考文獻(xiàn)27

2、一、緒論概述氨是重要的化工產(chǎn)品之一，用途很廣。在農(nóng)業(yè)方面，以氨為主要原料可以生 產(chǎn)各種氮素肥料，如尿素、硝酸銨、碳酸氫氨、氯化銨等，以及各種含氮復(fù)合肥 料。液氨本身就是一種高效氮素肥料，可以直接施用。目前，世界上氨產(chǎn)量的 85%90%用于生產(chǎn)各和氮肥。因此，合成氨工業(yè)是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)，對(duì)農(nóng)業(yè)增 產(chǎn)起著重要的作用。合成氨工業(yè)對(duì)農(nóng)業(yè)的作用實(shí)質(zhì)是將空氣中游離氮轉(zhuǎn)化為能被 植物吸收利用的化合態(tài)氮，這一過(guò)程稱(chēng)為固定氮。氨也是重要的工業(yè)原料，廣泛用于制藥、煉油、純堿、合成纖維、合成樹(shù)脂、 含氮無(wú)機(jī)鹽等工業(yè)。將氨氧化可以制成硝酸，而硝酸又是生產(chǎn)炸藥、染料等產(chǎn)品 的重要原料。生產(chǎn)火箭的推進(jìn)劑和氧化劑，同樣也離

3、不開(kāi)氨。此外，氨還是常用 的冷嘲熱諷凍劑。合成氨的工業(yè)的迅速發(fā)展，也促進(jìn)了高壓、催化、特殊金屬材料、固體燃料 氣化、低溫等科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)尿素的甲醇的合成、石油加氫、高壓聚合等 工業(yè)，也是在合成氨工業(yè)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。所以合成氨工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占 有十分重要的地位，氨及氨加工工業(yè)已成為現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的一個(gè)重要部門(mén)。在合成氨工業(yè)中，脫硫倍受重視。合成氨所需的原料氣，無(wú)論是天然氣、油 田氣還是焦?fàn)t氣、半水煤氣都人含有硫化物，這些硫化物主要是硫化氫（H2s ）、 二硫化碳（CS2）、硫氧化碳（COS ）、硫醇（R-SH ）和噻吩（C4H4s ）等。 其中硫化氫屬于無(wú)機(jī)化合物，常稱(chēng)為“無(wú)機(jī)硫”。合

4、成氨在生產(chǎn)原料氣中硫化物雖含量不高，但對(duì)生產(chǎn)的危害極大。腐蝕設(shè)備、管道。含有H2S的原料氣，在水分存在時(shí)，就形成硫氫酸（HSH ），腐蝕金屬設(shè)備。其腐蝕程度隨原料氣中H2S的含量增高而加劇。使催化劑中毒、失活。當(dāng)原料氣中的硫化物含量超過(guò)一定指標(biāo)時(shí)，硫化物 與催化劑活性中心結(jié)合，就能使以金屬原子或金屬氧化物為活性中心的催化劑中 毒、失活。包括轉(zhuǎn)化催化劑、高溫變換催化劑、低溫變換催化劑、合成氨催化劑脫硫的任務(wù)是除去原料氣中的各種硫化物，同時(shí)硫是一種重要的資源，應(yīng)加 以回收和利用。因此，無(wú)論原料來(lái)源如何，合成氨原料必須首先脫硫。文獻(xiàn)綜述目前原料氣脫硫的方法很多，據(jù)統(tǒng)計(jì)達(dá)四五十種。隨著石油化工的發(fā)展，

5、還 會(huì)開(kāi)發(fā)出新的脫硫方法。按脫硫劑的物理形態(tài)分為干法（脫硫劑為固態(tài)）和濕法 （脫硫劑為液態(tài)）兩大類(lèi)。干法脫硫又分為吸附法以活性炭、分子篩為脫硫劑；接觸反應(yīng)法以 氧化鋅、氧化鐵等為脫硫劑；加氫轉(zhuǎn)化法以鈷鉬為催化劑，先將有機(jī)硫轉(zhuǎn)化 為H2s ,再脫除。干法脫硫具有郊率高、設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)單、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。 但脫硫反應(yīng)速度慢，脫硫過(guò)程是間歇操作，設(shè)備龐大；在脫硫劑使用后期，脫硫 效率和阻力變大，脫硫劑阻力變大，脫硫劑再行困難。因此，大型合成廠廣泛將 此法用于業(yè)精細(xì)脫硫。濕法脫硫又分為化學(xué)吸收法（按脫硫溶液與H2S發(fā)生的反應(yīng)，又分為中和法 如乙醇胺法和氧化法如ADA法、氨水催化法等）、物理吸收法（如

6、低溫甲醇洗 滌法等）和物理化學(xué)吸收法（如環(huán)丁砜法等）。濕法脫硫有著明顯的優(yōu)點(diǎn)，即脫 硫劑是便于輸送的液體、可以再生并能回收硫磺，構(gòu)成一個(gè)連續(xù)的脫硫系統(tǒng)。但 此法凈化度不高，出口含硫量在20100 cm3/ m3。當(dāng)原料氣含硫較高時(shí)，宜先 采用濕法脫去大量的硫，然后串聯(lián)干法精脫，以達(dá)到工藝上和經(jīng)濟(jì)上都合理的要 求。這么多濕式氧化法的脫硫方法，如果對(duì)它們之間的優(yōu)缺點(diǎn)都進(jìn)行比較，是很 困難的。傳統(tǒng)的中型氮肥廠，以前對(duì)改良ADA法和栲膠法用的比較多；對(duì)小型 氮肥廠，以前對(duì)苯二酚法用得較多。對(duì)氮肥廠來(lái)說(shuō)，采用什么方法，它有多種因 素決定，有半水煤氣硫含量高低的問(wèn)題，有操作費(fèi)用的問(wèn)題，有習(xí)慣性的問(wèn)題， 有

7、改造資金的問(wèn)題等等。因此即便有一種方法有明顯的優(yōu)勢(shì)，他也不一定就很快 采用。設(shè)計(jì)任務(wù)的依據(jù)表半水煤氣成分組分N2CO2 COH2O2CH4H2S體積/% 年產(chǎn)合成氨30萬(wàn)噸二、流程方案的確定各脫硫方法對(duì)比脫硫方法很多，按脫硫劑物理形態(tài)可分為干法和濕法兩大類(lèi)，前者所用脫 硫劑為固體，后者為溶液。當(dāng)含硫氣體通過(guò)這些脫硫劑時(shí)，硫化物被固體脫硫劑 所吸附，或被脫硫溶液所吸收而除去。濕法脫硫主要用于脫除原料氣中硫化氫。根據(jù)脫硫溶液吸收過(guò)程性質(zhì)的不 同，濕法脫硫又可分為化學(xué)吸收法，物理吸收法和物理化學(xué)吸收法三種?；瘜W(xué)聽(tīng)收法 在化學(xué)吸收法中，脫硫溶液與硫化氫發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。按反 應(yīng)不同，化學(xué)吸收法分為中和法

8、和濕式氧化法。中合法，用弱堿性溶液為吸收濟(jì)， 與原料氣中的酸性氣體硫化氫進(jìn)行中和反應(yīng)，生成硫氫化物而除去。吸收了硫化 氫的溶液，在減壓、加熱的條件下，使硫氫化物分解放出硫化氫，溶液再生后循 環(huán)使用。中和法主要有烷基醇胺法、氨水法和碳酸法等。濕式氧化法，用弱堿性 溶液吸收原料氣中的硫化氫，生成硫氫化物，再借助溶液中載氧體（催化劑）的 氧化作用，將硫氫化物氧化成元素硫，同時(shí)獲得副產(chǎn)品硫磺，然后還原載氧體， 再被空氣氧化成氧化態(tài)的載氧體，使脫硫溶液得到再生后循環(huán)使用。根據(jù)所用載 氧體的不同，濕式氧化法主要有蒽醌二磺酸鈉法（簡(jiǎn)稱(chēng)ADA法）、氨水對(duì)苯二 酚催化法、鐵氨法、硫酸錳-水楊法、硫酸錳-水楊酸-

9、對(duì)苯二酚法（簡(jiǎn)稱(chēng)MSQ法）、 改良砷堿法和栲膠法等。與中和法相比，濕式氧化法脫硫的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)速度快， 凈化度高，能直接回收硫磺。目前國(guó)內(nèi)中、小氨廠絕大部分采用濕式氧化法脫硫，因此原料氣中有機(jī)硫含量高時(shí)，變換后氣體中硫化氫含量增加，需要經(jīng)過(guò)二次脫 硫。物理吸收法 是依靠吸收劑對(duì)硫化物的物理溶解作用進(jìn)行脫硫的。當(dāng)溫度 升高、壓力降低時(shí)，硫化物解吸出來(lái)，使吸收劑再生，循環(huán)使用。吸收劑一般為 有機(jī)溶劑，如甲醇、聚乙二醇二甲醚、碳酸丙烯酯等。這類(lèi)方法除了能脫硫化氫 外，還能脫除有機(jī)硫和二氧化碳。生產(chǎn)中往往用這些溶劑，同時(shí)脫除原料氣中的 酸性氣體硫化物和二氧化碳。物理化學(xué)吸附法 用環(huán)丁砜的烷基醇的混合溶液

10、，脫除原料氣中硫化物的 過(guò)程，屬于物理化學(xué)吸收過(guò)程，稱(chēng)為環(huán)丁砜法。溶液中的環(huán)丁砜是物理吸收劑， 烷基醇胺為化學(xué)吸收劑。我國(guó)有少數(shù)中型氨廠采這種方法脫硫。干法脫硫是用固體脫硫劑，脫除原料氣中硫化物。優(yōu)點(diǎn)是既能脫除硫化氫， 又能脫除在機(jī)硫，凈化度高，可將氣體中硫化物脫除至1cm3/m3以下。缺點(diǎn)是再 生比較麻煩或者難以再生，回收硫磺比較困難，設(shè)備體積較大，有些為間歇操作， 一般只作為脫除有機(jī)硫和精細(xì)脫硫的手段。在氣體中含硫量高的情況下，應(yīng)先采 用濕法除去絕大部分的硫化氫，再采用干法脫除有機(jī)硫的殘余硫化氫。常用的干 法脫硫有氧化鋅法、鈷鉬加氫法、活性炭法、分子篩法等。本設(shè)計(jì)是采用濕法氧化法對(duì)水氣煤脫

11、硫，主要是采用栲膠脫硫法，栲膠法 是我國(guó)特有的脫硫技術(shù)，是目前國(guó)內(nèi)使用較多的脫硫方法之一。該法主要有矸性 栲膠脫硫（以栲膠和偏釩酸鈉作催化劑）和氨法栲膠（以氨代替矸）兩種。栲膠 是由植物的果皮、葉和干的水淬液熬制而成。主要成分是丹寧，由于來(lái)源不同， 丹寧組分也不同，但都是化學(xué)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的多羥基芳香烴化合物組成，具有酚 式或醌式結(jié)構(gòu)。栲膠法有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）栲膠資源豐富，價(jià)廉易得，運(yùn)行費(fèi)用比改良ADA 低。（2）基本上無(wú)硫堵塔的問(wèn)題。（3）栲膠既是氧化劑又是釩的配合劑，溶液的 組成比改良ADA法簡(jiǎn)單。（4）栲膠脫硫液腐蝕性小。（5）栲膠需要熟化預(yù)處理， 栲膠質(zhì)量及其配制方法得當(dāng)與否是決定栲膠法

12、使用效果的主要因素。栲膠脫硫法的理論依據(jù)栲膠脫硫是利用堿性栲膠水溶液從氣體中脫除硫化氫 ,屬于二元氧化還 原過(guò)程。栲膠是有酚式結(jié)構(gòu)的多羥基化合物,是一種良好的載氧體,又能對(duì)多種重金屬離子起絡(luò)合作用。其脫硫反應(yīng)機(jī)理如下:1)堿性溶液吸收H2s的反應(yīng)：Na2CO3 + H2s = NaHS + NaHCO3NaHCO3 + H2S = NaHS + CO2 + H2O2) NaHs 與偏釩酸鈉反應(yīng)生成焦釩酸鈉：硫氫化鈉與偏釩酸鈉反應(yīng)生成焦釩酸 鈉，析出單質(zhì)硫。2NaHS + 4NaVO 3 = Na 2 V4O3 + 4NaOH + 2S3)將Na2V4O3氧化成偏釩酸鈉：醌態(tài)栲膠氧化四價(jià)釩絡(luò)離子

13、為五價(jià)釩絡(luò)離子使 釩絡(luò)離子恢復(fù)活性而醌態(tài)栲膠被還原為酚態(tài)栲膠失去活性。Na 2V4 O 9 + 2T (OH) O 2 + 2 NaOH = 4 NaVO 3 + 2T (OH )34)還原態(tài)栲膠的氧化：酚態(tài)栲膠被氧化獲得再生，同時(shí)生成H2O2。2T(OH)3 + 2O2 = 2T(OH)O2 + 2H2O22H2O2 + 2NaOH + Na2V4O3 = 4NaVO3 + 3H2O2H2O2 + NaHS = H2O + NaOH + S此外,在生產(chǎn)中還有生成硫代硫酸鈉的副反應(yīng):2O2 + 2NaHS = H2O + Na2s2O33O2 + 2Na2S2O3 = 2Na2SO4 + 2S

14、O24H2O2 + 2NaHS = 5H2O + Na2S2O34H2 O2 + 2NaOH + Na2 S2 O3 = 2Na2 SO4 + 5H2 O工藝流程方框圖三、生產(chǎn)流程的簡(jiǎn)述簡(jiǎn)述物料流程3.1.1氣體流程半水煤氣從造氣車(chē)間出來(lái)后，經(jīng)過(guò)洗滌塔除塵、降溫，水封后，從脫硫塔 的底部進(jìn)入塔內(nèi)，脫硫液從塔頂噴淋而下，水煤氣與堿性栲膠溶液在塔內(nèi)逆向接 觸，其中的大部分硫化氫氣體被溶液吸收，脫硫后的氣體從塔頂出來(lái)至氣柜。 3.1.2溶液流程從脫硫塔頂噴淋下來(lái)的溶液，吸收硫化氫后，稱(chēng)為富液，經(jīng)脫硫塔液封槽 引出至富液槽（又稱(chēng)緩沖槽）。在富液槽內(nèi)未被氧化的硫氫化鈉被進(jìn)一步氧化， 并析出單質(zhì)硫，此時(shí)，

15、溶液中吸收的硫以單質(zhì)懸浮狀態(tài)存在。出富液槽的溶液用 再生泵加壓后，打入再生槽頂部，經(jīng)噴射器高速?lài)娚溥M(jìn)入再生槽，同時(shí)吸入足夠 的空氣，以達(dá)到氧化栲膠和浮選硫膏之目的。再生后的溶液稱(chēng)為貧液，貧液經(jīng)液 位調(diào)節(jié)器進(jìn)入貧液槽，出貧液槽的貧液用脫硫泵打入脫硫塔頂部，經(jīng)噴頭在塔內(nèi) 噴淋，溶液循環(huán)使用。再生槽浮選出的單質(zhì)硫呈泡沫懸浮于液面上，溢流至硫泡 沫槽內(nèi)，上部清液回貧液槽循環(huán)使用，沉淀出的硫膏入熔硫釜生成副產(chǎn)品硫磺。 3.1.3硫磺回收流程再生槽中溢出的硫泡沫經(jīng)泡沫槽后在離心機(jī)分離，得到硫膏，硫膏放入熔硫釜，用夾套蒸汽加熱精制，放出做成98%純度的硫磺錠，離心分離出的母液至 富液槽回系統(tǒng)中使用。工藝條件

16、的確定溶液的組成根據(jù)反應(yīng)機(jī)理、吸收速度以及硫負(fù)荷來(lái)看，主要由堿液濃度和釩酸鹽濃度 決定，也就是由栲膠濃度決定，一般都是根據(jù)釩酸鹽的變化和硫化氫的脫除效率 來(lái)調(diào)整溶液組分和pH值。堿度過(guò)高吸收硫化氫過(guò)多，釩可能會(huì)過(guò)度還原。實(shí)際 上丫4+不可能被栲膠降解及時(shí)氧化成V5+,當(dāng)pH9時(shí)，可能會(huì)造成丫4+的沉淀， 引起釩的損失，因此總堿度不宜過(guò)高。pH值對(duì)硫化氫吸收和其氧化成元素硫有著相反影響。過(guò)高PH值會(huì)加大生 成硫代硫酸的反應(yīng)速度。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，脫硫傳質(zhì)過(guò)程中，當(dāng)pH9時(shí)，認(rèn)為傳質(zhì)過(guò) 程為氣膜控制，pH在之間時(shí)，液膜阻力很明顯，pH時(shí)，液膜阻力更加增大， 因此pH值宜控制在之間，栲膠脫硫和ADA 一樣，

17、在氧化反應(yīng)中是有氫離子參 加的，氫離子的濃度對(duì)氧化反應(yīng)還原電位是有很大影響的，在不同pH條件下， 栲膠的氧化還原性能可能是不相同的，因此必須嚴(yán)格控制溶液的pH值。由于栲膠脫硫溶液是多種氧化還原物質(zhì)的混合體，電位值又是該混合體氧 化還原性的綜合體現(xiàn)。因此測(cè)量溶液電位尤為重要。溶液電位除與測(cè)量溶液的標(biāo) 準(zhǔn)電極電位有關(guān)外，主要與溶液中各種氧化態(tài)和還原態(tài)物質(zhì)的濃度有關(guān)。溶液的 電位表明溶液的氧化還原能力的大小，反映溶液再生系統(tǒng)溶液再生的好壞，一般 控制溶液的電位值在-180mV左右。噴淋密度和液氣比的控制實(shí)驗(yàn)證明在pH較高條件下，加大脫硫塔內(nèi)的氣流速度即增加氣量可提高傳 質(zhì)系數(shù)。而pH值較低時(shí)加大溶液

18、量即增大噴淋密度可明顯增加脫除硫化氫量。 當(dāng)負(fù)荷較低時(shí)，噴淋密度影響較小，說(shuō)明液氣比對(duì)吸收效果是有影響的，因此， 根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程的氣量，及時(shí)調(diào)節(jié)溶液循環(huán)量，控制噴淋密度和液氣比在適宜范圍 內(nèi)是非常必要的。適當(dāng)?shù)囊簹獗纫环矫婵杀ＷC氣體凈化度，防止溶液中NaHS濃 度過(guò)高而產(chǎn)生硫氧釩沉淀，另一方面是使其動(dòng)力消耗不會(huì)增得過(guò)高，而致提 高生產(chǎn)成本，適宜的液氣比在設(shè)計(jì)中已經(jīng)確定。、溫度提高反應(yīng)溫度可加快反應(yīng)速度，對(duì)吸收和再生都有利，冬天溫度過(guò)底生成硫 磺的粒子細(xì)，硫泡沫很難捕集，所以在噴射再生槽前設(shè)有溶液加熱器調(diào)節(jié)溶液溫 度。但是溫度過(guò)高，大于 50就會(huì)加快硫代硫酸鹽的生成，造成溶液對(duì)設(shè)備管 道的腐蝕。溫

19、度超過(guò)60以后，硫代硫酸鹽的生成速度急劇上升。為使吸收、再生和析硫三者都能順利進(jìn)行，溶液溫度宜控制在3545。再生空氣量空氣的作用是供氧和形成捕集硫粒的氣泡。2O2 + 2H2s = 2H2O + S計(jì)算，每 公斤硫需要1.67M3空氣，采用噴射再生的空氣量可能要少一些，主要是在喉管 中氣液接觸好，反應(yīng)激烈，接觸時(shí)間也少得多，一般再生時(shí)間需要30min以上， 由于采用噴射再生，12min就滿(mǎn)足了工藝要求，但吹風(fēng)強(qiáng)度大，達(dá)到136m3/(皿h)。 故空氣量不宜過(guò)大，過(guò)大會(huì)招致空氣中的O2與溶液反應(yīng)，生成硫代硫酸鹽和硫 酸鹽，使堿耗增加，硫酸鹽的積累會(huì)造成溶液酸性，導(dǎo)致對(duì)設(shè)備及管道的腐蝕。四、物料

20、衡算和熱量衡算物料衡算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表半水煤氣成分組分 N2 CO2 CO H2 O2CH4H2S體積/526表脫硫液成分組分Na2CO3NaHCO3總堿總釩栲膠濃度(g/L)半水煤氣中硫化氫含量C1=pVM = L01：05:黑7義34 = 2570.6 mg/m3 1 RT 8.314 x 273.15(2)凈化氣中硫化氫含量C2=2mg/m3(3)入洗滌塔的半水煤氣的溫度t1=60(4)出洗滌塔入脫硫塔的半水煤氣的溫度t2=45(5)出脫硫塔半水煤氣的溫度t3=41(6)入脫硫塔半水煤氣的壓力P=(絕壓)計(jì)算原料氣的體積及流量以每年300個(gè)工作日，每天工作24小時(shí)，則每小時(shí)生產(chǎn)合成氨為:300

21、000： (300 x24) =h考慮到在合成時(shí)的損失，則以每小時(shí)生產(chǎn)噸計(jì)算為基準(zhǔn)，所以nNH3=42000 Kg：17Kg/Kmol=則合成nh3所需要n2的物質(zhì)的量為nN2= nNH3：2=考慮到半水煤氣經(jīng)過(guò)洗滌、脫硫、變換等工序到合成的過(guò)程中氮?dú)獾膿p失，則 損失率以1%計(jì)，則半水煤氣中氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為nN2 =x （1+1%）=所以原料氣中N的體積為VN2=KmOlX= Nm3根據(jù)原料氣中各氣體的體積比，則其它氣體的體積為V 二；xVCO2N2V CO二：xVN2一H2=：XVN2二 Nm3O2axVN2二CH4=：XVN2=二xV = H2sN2則總氣體的體積 V= Vn2 +VCO2

22、 +VCO +VH2 +VO2+ VCH4+ VH2s=Nm3+ Nm3+根據(jù)氣體方程，將0、下的體積換算成125KPa、45時(shí)的體積V0V0=xx+45)/(125x m3=50148.54m3則進(jìn)入脫硫塔的氣體的流量為G=h根據(jù)氣體中H2S的含量計(jì)算H2S的質(zhì)量 入脫硫塔中H2s的質(zhì)量：mi=m3x =根據(jù)設(shè)計(jì)要求，出塔氣體中H2S的含量為2mg/m3,取出塔氣中H2S的含量為m3, 則塔的脫硫效率是n= (-2)/x100%=.%.由于原料氣中H2S的含量低，故在脫硫的過(guò)程中原料氣進(jìn)入脫硫塔和出脫硫塔的 體積流量視為不變，則出塔氣體的流量W尸h所以出塔氣中H2S的質(zhì)量為m2=2mg/m3

23、x =故在脫硫塔中吸收的H2S的質(zhì)量為G1= mi-m2=-=脫硫液循環(huán)量的計(jì)算取脫硫液中硫容量為S=100g/m3,根據(jù)液氣比L/G=(C1-C2)/S式中：C1為進(jìn)脫硫塔氣體中硫化氫的含量，g/m3C2為出脫硫塔氣體中硫化氫的含量，g/m3S為硫容量，g/m3L為脫硫液的循環(huán)量，m3/hG為進(jìn)脫硫塔氣體的流量，m3/h則液氣比為L(zhǎng)/G=-/100=脫硫液的循環(huán)量L=x=h因脫硫液在循環(huán)中有損失及再生率為95%，取損失率為10%則液體的循環(huán)量為L(zhǎng)T=L (1+10%) =x (1+10%) =h生成Na2s2O3消耗的H2s的質(zhì)量G2, Kg/h取Na2s2O3的生成率為H2S脫除量的8%,

24、則G2 =x8%=10.314Kg/hNa2S2O3 的生成量 G3, Kg/h2H2s Na2s2O3G3 = G2MNa2s2O3/(2MH2s)式中MNa2s2。3 Na2s2O3的分子量Mh2s H2S的分子量G3 =x158/(2x34)=23.965 Kg/h理論硫回收量G4, Kg/hG4=(G1-G2)X MS/MH2S式中MS 一硫的分子量G4= (-) x 32/34=111.54Kg/h理論硫回收率，W=G4/G1W=x100%=%生成Na2s2O3消耗的純堿量G5, Kg/hG5=G3MNa2CO3/MNa2S2O3式中MNa2CO3Na2cO3的分子量G5=x106：

25、158=16.08Kg/h硫泡沫生成量G6, Kg/m3G6=G4/S1式中S1一硫泡沫中硫含量，kg/m3,W S1=30kg/m3G6=111.54kg/h:30kg/m3=3.718m3/hG6=入熔硫釜硫膏量G7=G4/S2式中S2一硫膏含硫量，取S2=98% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))G產(chǎn)98%=113.82Kg/h表物料衡算表(以每小時(shí)計(jì))：入脫硫塔氣體流量50148.54m3出脫硫塔氣體流量50148.54m3脫硫液循環(huán)量1416.9276m3硫泡沫生成量3.718m3硫化氫吸收量128.8098Kg硫膏量113.82Kg消耗的純堿量16.078Kg硫代硫酸鈉生成量23.965Kg熱量衡算（以

26、0為計(jì)算基準(zhǔn)）4.2.1基礎(chǔ)數(shù)據(jù)半水煤氣的平均式量M=(28x%)+(44x%)+(28x%)+(2x%)+(32x%)+(16x%)=17.6kg/kmol半水煤氣的密度：Pg=PM / TR=xx102/+40)x=0.846kg/m3半水煤氣的質(zhì)量流量G0=V0Pg =xh=h 脫硫液密度計(jì)算用公式：pL=(g/cm3)脫硫液入脫硫塔時(shí)的溫度T入=45，則P 入=-x45=1.04403g/cm3=1044.03kg/m3入脫硫塔脫硫液的質(zhì)量流量W 入=p 入=1479314.28kg/h LL脫硫液出脫硫塔是的溫度T出也5,則PQP入LL出脫硫塔脫硫液的質(zhì)量流量W出=W入LL 平均比熱

27、容的計(jì)算根據(jù)比熱容的計(jì)算式Cp=a+bT+cT2, J/(molK)將半水煤氣中的各組分的a、b、c值列于表中表ab/10-3c/10-6-例如在60的比熱容：CO:Cp=+x10-3x+60) - x10-6x+60)2=(kmol-K)H2：Cp=+x 10-3x+60)x10-6x+60)2= KJ/(kmol-K)CO2：Cp=+x10-3x+60)x10-6x+60)2= KJ/(kmol-K)N2：Cp=+x 10-3x+60)x10-6x+60)2= KJ/(kmol-K)O2：Cp=+x10-3x+60)x10-6x+60)2=(kmol-K)平均比熱容Cpm苴YixCpi式中

28、Yi各氣體的體積分?jǐn)?shù)Cpi各氣體的比熱容故半水煤氣在60攝氏度的比熱容C6=(kmol.K)P同理：半水煤氣在45攝氏度的比熱容 C45=(kmolK)P半水煤氣在41攝氏度的比熱容 C4i=(kmol.K)P脫硫液的比熱容Cp, J/(g)Cp二十脫硫液的進(jìn)口溫度為41,則進(jìn)口時(shí)的比熱容Cp1=+x41=(g)= KJ/(kg- )脫硫液的出口溫度約為41,則出口時(shí)的比熱容 i洗滌塔熱量衡算洗滌塔熱負(fù)荷Q1, KJ/hQ1=G0(Cp0t1-Cp5t2)式中G0入洗滌塔半水煤氣量Q1=x (x60-x40) =x106KJ冷卻水消耗量W3, m3/hW3=QJ (CH20-At)式中 At一

29、冷卻水溫升，取 At=5, CH20=(Kg), p=1000Kg/m3W3=x106/ (x1000 x5) =83.43m3/h硫泡沫槽熱量衡算硫泡沫槽熱負(fù)荷，KJQ2=VfPfCf (t3-t4)式中VF一硫泡沫體積，m3, VF=G6=pF硫泡沫密度，kg/m3, pF =1100kg/m3CF一硫泡沫比熱容，KJ/ (kg) , CF= KJ/ (kg)t3槽中硫泡沫末溫，,t3=64.5t4槽中硫泡沫初溫，,t4=41Q2=x1100 xx (-41) =x105KJ蒸汽消耗量W4, kg/hW4=Q2/r1式中r1130蒸汽的液化熱，KJ/kg, r1=kgW4=Q2/r1=x1

30、05/=162.51kg熔硫釜熱量衡算熔硫釜熱負(fù)荷Q3, KJ/釜Q3=G8CSPs(t5 - t6)+0.98G8PsCh+4法6色-t6)式中G8每一釜硫膏量，m3/釜，設(shè)全容積為3m3,熔硫釜裝填系數(shù)為 75%,則 G8=3x=2.25m3CS一硫膏比熱容，KJ/ (kg ), CS= (kg )PS硫膏密度，kg/m3, pS=1770kg/m3t5加熱終溫，, t5=150t6入釜溫度，, t6=64.5Ch硫膏的熔融熱，KJ/kg, Ch= KJ/kg大熔硫釜向周?chē)臻g的散熱系數(shù)，KJ/ (m2.h. )A= KJ/ (m2.h) F6熔硫釜表面積，m2, F6=10m24熔一釜所

31、需時(shí)間，h硫膏中含硫膏98%57的5-%)表示硫膏升溫吸收熱量；0.98G8pSCh表示硫膏熔融吸收熱 量；4九F6(t5 -%)表示向環(huán)境散熱量。Q3=xx1770 x+xx1770 x+4xx10 x(150-=釜蒸汽消耗量，W5, KJ/釜W5=Q3/r2式中r2-130蒸汽的液化熱，KJ/kg,r2=kgW5=390 Kg/釜表 熱量衡算表：收入KJ/kg支出KJ/kg洗滌塔 (/h)半水煤氣帶入的熱量 G0C G0Cpot1X106半水煤氣帶出的熱量 冷卻水吸收的熱量X106X106總和X106總和X106硫泡沫 槽(/h)脫硫液帶入的熱量X105脫硫液帶出的熱量X105蒸汽冷凝放出的熱量X105總和X105總和X105熔硫釜/ (釜)硫膏帶入的熱量X105硫膏帶出的熱量X106蒸汽冷凝放出的熱量X105環(huán)境吸收的熱量X105總和X106總和X106五、設(shè)計(jì)體會(huì)與收獲經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我收獲很大。以前在課堂上聽(tīng)得似懂非懂的知識(shí)，我在 實(shí)踐中理解了，并能熟練運(yùn)用；煤化工學(xué)科中還有很多理論上沒(méi)有克服的難關(guān)， 這在生產(chǎn)實(shí)踐中要靠經(jīng)驗(yàn)去解決問(wèn)題。我認(rèn)為，在今后的學(xué)習(xí)工作中，我