40万吨 年合成氨原料气净化脱硫工段设计

40万吨/年合成氨原料气净化脱硫工段设计摘要年产40万吨合成氨脱硫工段工艺设计是由指导老师指定产量确定的生产规模，结合生产实习中收集的各类生产技术指标而设计的。本设计所采用的是栲胶脱硫法，其主要原料是半水煤气和脱硫液。本设计详细的介绍了合成氨脱硫工段的生产原理、工艺流程、工艺参数、热量衡算、物料衡算，以及设备选型、安全评价。关键词栲胶脱硫法脱硫液脱硫塔ABSTRACTANNUALOUTPUTOF400000TONSOFSYNTHETICAMMONIADESULFURIZATIONSECTIONPRODUCTIONPROCESSDESIGNISDESIGNATEDBYTHEINSTRUCTORTODETERMINETHESCALEOFPRODUCTION,INCOMBINATIONWITHPRODUCTIONPRACTICEINTHECOLLECTIONOFALLKINDSOFTECHNICALINDICATORSTHISDESIGNADOPTSTHEEXTRACTDESULFURIZATIONMETHOD,ITSMAINRAWMATERIALISSEMIWATERGASANDLIQUIDFORDESULPHURIZATIONTHISDESIGNDETAILEDINTRODUCESTHESYNTHETICAMMONIADESULFURIZATIONPROCESSOFTHEPRODUCTIONPRINCIPLE,TECHNOLOGICALPROCESS,TECHNOLOGICALPARAMETERS,MATERIALBALANCE,HEATBALANCE,ASWELLASTHEEQUIPMENTSELECTION,SAFETYEVALUATIONKEYWORDSEXTRACTDESULFURIZATIONMETHOD；THEDESULFURIZATION；LIQUIDDESULFURIZATIONTOWER第1章总论11概述111原料气中的硫化物的形态和含量天然气中经常遇到的硫化物主要是硫醇（特别是甲硫醇和乙硫醇）和硫氧化物，有些天然气含有二硫化碳和硫醚。国内外天然气中硫的形态和含量差别极大，同一口气井成分也是不一样的，也无规律可循。四川天然气中的硫含量，MG/M（标）总硫总有机硫H2S碳醇硫醚其他6700069966301630681煤（焦）气化过程中，进入半水煤气中的硫化物主要是硫化氢，占硫含量的90以上，有机硫占512。与天然气不同，半水煤气中所含有机硫主要是羰基硫和二硫化碳，尤以羰基硫为多，硫醇和噻吩极少。112硫化物对合成氨工艺过程的影响1对催化剂的影响硫化物的自由电子对催化剂中过渡金属（NI，CO，FE）的D键形成配位键致使催化剂中毒。是催化剂的活性受到影响2对脱碳、铜洗过程的影响H2S进入碳酸丙烯酯脱碳系统，在空气气提过程中生成硫磺，特别是在系统中有铁时，能加速H2S氧化成硫的反应。硫磺附着在玻璃液面计上影响页面观察，硫磺和油污、机械杂志结成厚厚的垢曾附着在贫液水冷器管子内壁上，影响传质，甚至堵塞换热器管。硫磺沉淀在填料表面上造成填料堵塞。硫磺垢曾异常坚硬、难溶、很难用常规方法消除3对产品质量的印象碳铵生产过程中，当变换气中硫化氢含量高时，炭化母液积累增高使母液粘度增加，碳铵结晶变细，不仅造成分离困难，同时，由于生成硫化铁沉淀致使碳铵颜色变黑。由于产品包装过程中硫化氢的逸出还会污染包装岗位的操作环境，危害操作人员的身体健康。113生产中副产品硫磺的应用硫磺是一种重要的化工原料，肥料工业是硫的最大用户，硫磺的其它用途包括炸药、钢铁酸洗、医药食品工业、安全剥离、水处理、橡胶、电解工业、催化剂、颜料、化学品、硫磺胶泥、硫磺混凝土、醇类、黏合剂、农药、黑色火药、鞭炮等。作为易燃固体，硫磺主要用于制造硫酸、染料和橡胶制品，也应用于医药、农药、火柴、火药和工业陶瓷、建材制品辅助材料等工业部门。12文献综述121合成氨原料气净化的现状合成氨原料气半水煤气的净化就是清除原料气中对合成氨无用或有害的物质的过程，原料气的净化大致可以分为“热法净化”和“冷法净化”两种类型，原料气的净化有脱硫，脱碳，铜洗和甲烷化除杂质等，在此进行的气体净化主要是半水煤气的脱硫的净化。煤气的脱硫方法从总体上来分有两种热煤气脱硫和冷煤气脱硫。在我国，热煤气脱硫现在仍处于试验研究阶段，还有待于进一步完善，而冷煤气脱硫是比较成熟的技术，其脱硫方法也很多。冷煤气脱硫大体上可分为干法脱硫和湿法脱硫两种方法，干法脱硫以氧化铁法和活性炭法应用较广，而湿法脱硫以砷碱法、ADA、改良ADA和栲胶法颇具代表性。煤气干法脱硫技术应用较早，最早应用于煤气的干法脱硫技术是以沼铁矿为脱硫剂的氧化铁脱硫技术，之后，随着煤气脱硫活性炭的研究成功及其生产成本的相对降低，活性炭脱硫技术也开始被广泛应用。干法脱硫既可以脱除无机硫，又可以脱除有机硫，而且能脱至极精细的程度，但脱硫剂再生较困难，需周期性生产，设备庞大，不宜用于含硫较高的煤气，一般与湿法脱硫相配合，作为第二级脱硫使用。湿法脱硫可以处理含硫量高的煤气，脱硫剂是便于输送的液体物料，可以再生，且可以回收有价值的元素硫，从而构成一个连续脱硫循环系统。湿法脱硫又分为化学吸收法（按脱硫溶液与H2S发生的反应，又分为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（如低温甲醇洗涤法等）和物理化学吸收法（如环丁砜法等）。湿法脱硫有着明显的优点，即脱硫剂是便于输送的液体、可以再生并能回收硫磺，构成一个连续的脱硫系统。但此法净化度不高，出口含硫量在20100CM3/M3。当原料气含硫较高时，宜先采用湿法脱去大量的硫，然后串联干法精脱，以达到工艺上和经济上都合理的要求。这么多湿式氧化法的脱硫方法，如果对它们之间的优缺点都进行比较，是很困难的。传统的中型氮肥厂，以前对改良ADA法和栲胶法用的比较多；对小型氮肥厂，以前对苯二酚法用得较多。对氮肥厂来说，采用什么方法，它有多种因素决定，有半水煤气硫含量高低的问题，有操作费用的问题，有习惯性的问题，有改造资金的问题等等。因此即便有一种方法有明显的优势，他也不一定就很快采用。基于此，在合成氨脱硫工艺的设计中我采用改良ADA法工艺。122ADA的理化性质ADA是蒽醌二磺酸ANTHRAQINONEDISULPHONICACID的缩写。作为染料中间体，它有几种主要的异构体。由于栲胶水溶液是胶体溶液，在将其配制成脱硫液之前，必须对其进行预处理，以消除共胶体性和发泡性，并使其由酚态结构氧化成醌态结构，这样脱硫溶液才具有活性。在栲胶溶液氧化过程中，伴随着吸光性能的变化。当溶液充分氧化后，其消光值则会稳定在某一数值附近，这种溶液就能满足脱硫要求。通常制备栲胶溶液的预处理条件列举在表1中表1制备栲胶溶液的与处理条件方法项目用NA2CO3配制溶液栲胶浓度GL11030碱度N1025氧化温度7090空气量溶液不翻出器外消光值稳定在045将纯碱溶液用蒸汽加热，通入空气氧化，并维持温度8090，恒温10H以上，让丹宁物质发生降解反应，大分子变小，表面活性物质变成非表面活性物质，达到预处理目的。栲胶法脱硫工艺，将碱性栲胶溶液打入溶液循环槽，自循环槽出来，经过滤加压后进入系统的裂脱塔，吸收气体中的H2S，由裂脱塔出来的溶液进入裂脱再生塔，再生好的溶液由塔底流到溶液循环槽，经过滤加压循环使用；脱硫溶液从循环槽出来后经过滤加压送到变脱塔，吸收气体中的H2S，由变脱塔出来的溶液进入变脱溶液再生塔，再生好的溶液由变脱再生塔出来，进入变脱溶液循环槽，再经过滤加压，如此循环使用。123栲胶法脱硫的优缺点1231优点1栲胶资源丰富、价格低廉、无毒性、脱硫溶液成本低，因而操作费用要比改良ADA法低。2脱硫溶液的活性好、性能稳定、腐蚀性小。栲胶本身既是氧化剂，又是钒的络合剂，脱硫溶液的组成比改良ADA法简单，且脱硫过程没有硫黄堵塔问题。3脱硫效率大于98，所析出的硫容易浮选和分离。4栲胶法脱硫整个脱硫和再生过程为连续在线过程，脱硫与再生同时进行，不需要设置备用脱硫塔。5煤气脱硫净化程度可以根据企业需要，通过调整溶液配比调整，适时加以控制，净化后煤气中H2S含量稳定。1232缺点设备较多，工艺操作也较复杂，设备投资较大。13设计任务的依据工艺参数半水煤气中H2S，C12G/M净化气中H2S，C2003G/M年产40TNH3入吸收塔半水煤气量，G01840929M3/H入冷却塔半水煤气温度，T150出冷却塔入吸收塔半水煤气温度，T235入吸收塔半水煤气压力，0039MPA表设计目标半水煤气中H2S浓度00032生产流程或生产方案的确定半水煤气的净化主要是要脱除煤气中的H2S，脱硫的方法有两种干法脱硫、湿法脱硫。干法脱硫既可以脱除无机硫，又可以脱除有机硫，而且能脱至极精细的程度，但脱硫剂再生较困难，需周期性生产，设备庞大，不宜用于含硫较高的煤气，一般与湿法脱硫相配合，作为第二级脱硫使用。湿法脱硫可以处理含硫量高的煤气，脱硫剂是便于输送的液体物料，可以再生，且可以回收有价值的元素硫，从而构成一个连续脱硫循环系统。现在工艺上应用较多的湿法脱硫有氨水催化法、改良蒽醌二磺酸法（ADA法）及有机胺法。其中改良蒽醌二磺酸法的脱除效率高，应用更为广泛。但此法在操作中易发生堵塞，而且药品价格昂贵，近几年来，在改良ADA的基础上开发的栲胶法克服了这两项缺点。3生产流程说明31反应机理根据栲胶主组分的分子结构，按醌（酚）类物质，变价金属络合物两元氧化还原体系的反应模式，栲胶法脱硫的反应过程如下311碱性水溶液吸收H2SNA2CO3H2SNAHSNAHCO3NAHCO3H2SNAHSCO2H2O312五价钒络合物离子氧化HS析出硫磺，五价钒被还原成四价钒2V5HS12V4SH1313醌态栲胶氧化四价钒成五价钒，空气中的氧氧化酚态栲胶使其再生，同时生成H2O2。TQ（醌态）V42H2OTHQ（酚态）V52OH2THQO22TQH2O2314H2O2氧化四价钒和HSH2O2V4V52OHH2O2HSH2OSOH315当被处理气体中有CO2、HCN、O2时产生如下副反应。NACO3CO2H2O2NAHCO3NA2CO32HCN2NACNH2OCO2NACNSNACNS2NACNS5O2NA2SO4CO2SO2N22NAHS2O2NA2S2O3H2O32主要操作条件321溶液组分溶液的主要组分是碱度、NAVO3、栲胶。3211碱度溶液的总碱度与其硫容量成线性关系，因而提高总碱度是提高硫容量的有效途径，一般处理低硫原料气时，采用的溶液总碱度为04N，而对高硫含量的原料气则采用08N的总碱度。3212NAVO3含量NAVO3的含量取决于脱硫液的操作硫容，即与富液中的HS浓度符合化学计量关系。应添加的理论浓度可与液相中HS的摩尔浓度相当，但在配制溶液时往往要过量，控制过量系数在1315左右。3213栲胶浓度作为氧载体，栲胶浓度应与溶液中钒含量存在着化学反应的计量关系。从络合作用考虑，要求栲胶浓度与钒浓度保持一定的比例，同时还应满足栲胶对碳钢表面缓蚀作用的含量要求。目前还无法有化学反应方程计算所需的栲胶浓度，根据实践经验，比较适宜的栲胶与钒的比例为1113左右。工业生产中使用的溶液组成见下表2表2工业生产使用的栲胶溶液组成溶液类别总碱度NNA2CO3GL1栲胶GL1NAVO3GL1稀溶液04341815浓溶液08688470322温度常温范围内，H2S、CO2脱除率及NA2S2O3生成率与温度关系不敏感。再生温度在45以下，NA2S2O3的生成率很低，超过45时则急剧升高。通常吸收与再生在同一温度下进行，约为3040。323CO2的影响栲胶脱硫液具有相当高的选择性。在适宜的操作条件下，它能从含99的CO2原料气中将200MG/M3（标）的H2S脱除至45MG/M3（标）以下。但由于溶液吸收CO2后会使溶液的PH值下降，使脱硫效率稍有降低。33工艺流程物料流程（1）半水煤气从造气车间出来后，经过洗涤塔除尘、降温，水封后，从脱硫塔的底部进入塔内，脱硫液从塔顶喷淋而下，水煤气与碱性栲胶溶液在塔内逆向接触，其中的大部分硫化氢气体被溶液吸收，脱硫后的气体从塔顶出来至气柜。（2）从脱硫塔顶喷淋下来的溶液，吸收硫化氢后，称为富液，经脱硫塔液封槽引出至富液槽（又称缓冲槽）。在富液槽内未被氧化的硫氢化钠被进一步氧化，并析出单质硫，此时，溶液中吸收的硫以单质悬浮状态存在。出富液槽的溶液用再生泵加压后，打入再生槽顶部，经喷射器高速喷射进入再生槽，同时吸入足够的空气，以达到氧化栲胶和浮选硫膏之目的。再生后的溶液称为贫液，贫液经液位调节器进入贫液槽，出贫液槽的贫液用脱硫泵打入脱硫塔顶部，经喷头在塔内喷淋，溶液循环使用。再生槽浮选出的单质硫呈泡沫悬浮于液面上，溢流至硫泡沫槽内，上部清液回贫液槽循环使用，沉淀出的硫膏入熔硫釜生成副产品硫磺硫磺回收流程再生槽中溢出的硫泡沫经泡沫槽后在离心机分离，得到硫膏，硫膏放入熔硫釜，用夹套蒸汽加热精制，放出做成98纯度的硫磺锭，离心分离出的母液至富液槽回系统中使用。拟设计栲胶法脱硫及再生反应过程如下1吸收在吸收塔内原料气与脱硫液逆流接触硫化氢与溶液中碱作用被吸收；2析硫在反应槽内硫氢根被高价金属离子氧化生成单质硫；3再生氧化在喷射再生槽内空气将酚态物氧化为醌态；以上过程按顺序连续进行从而完成气体脱硫净化，湿法脱硫和再生工艺流程如下见图1分离器；2脱硫塔；3水封；4循环槽；5溶液泵；6液位调节器；7再生槽；8硫泡沫槽；9真空过滤机；10熔硫釜；11空气压缩机；图1湿法栲胶脱硫工艺流程简图34主要设备介绍341填料塔填料塔用于要求高的H2S脱除效率。用作脱硫的填料塔每段填料间设有人孔，以供检查用。国内有些直径为56M大型塔，填料用聚丙烯的塑料鲍尔环（大小为76MM76MM25MM），塑料的表面较光滑，所以不易被硫堵塞，用这种填料同时有很高的脱硫效率。342氧化槽世界上使用最多的是有空气分布板的垂直槽，圆形多孔板安装于氧化槽的底部，孔径一般为2MM，空气压力必须克服氧化槽内溶液的压头与分布板的阻力，空气在氧化器的截面均匀的鼓泡，液体与空气并流向上流动，硫泡沫在槽顶部的溢流堰分离，分离硫后的清液在氧化槽顶部下面一点引出。这种形式的氧化槽需要鼓风机将空气压入。中国很多工厂使用一种自吸空气喷射型的氧化槽，不需要空气鼓风机。液体加压从喷嘴进入，空气从文丘里的喉管吸入。氧化槽是一大直径的圆槽，槽内放置多支喷射器。氧化槽目前使用最佳的是双套筒二级扩大式，脱硫液通过喷射再生管道反应，氧化再生后，经过尾管流进浮选筒，在浮选筒进一步氧化再生，并起到硫的浮选作用。由于再生槽采用双套筒，内筒的吹风强度较大，不仅有利于氧化再生，而且有利于浮选。内筒上下各有一块筛板，板上有正方形排列的筛孔，直径15MM，孔间距20MM，开孔率44。内筒吹风强度大，气液混合物的重度小，而内外筒的环形区基本上无空气泡，因此液体重度大。在内筒和环形空间由于重度不同形成循环。氧化槽的设计有如下三个基本参数要求的空气流量；氧化器的直径；有效的液体容积。空气流量正比于硫的产量、反比于液体在氧化器内的有效高度，比值可按氧化器内每米有效液面高度氧利用率为0607来计算。氧化器直径正比于空气流量与空气比重的平方，为了得到良好的硫浮选，空气流速一般选2530M3/MINM2截面。液体在氧化器的停留时间正比于液体流量，要求的停留时间与氧化器数量有关，当用一个氧化器时，停留时间约45MIN，用两个氧化器停留时间不超过30MIN，多级氧化器有较高的气液传质效率，第一个氧化器出来的液体供给第二个氧化器，硫泡沫从第二个氧化器顶部分离，第一个氧化器的空气流量大，增大湍流使传质加快。第二个氧化器空气流量较小，使硫浮选。343硫泡沫槽硫泡沫槽是一锥形底的钢制圆筒，槽顶设有1525转/MIN的搅拌机一个，以保持槽内硫泡沫经常呈悬浮状态。此槽容积可按存放36H的硫泡沫存量计算。344过滤器工业上常用连续作业的鼓形真空过滤机，所需过滤面积可按每1M2过滤面积于1H内能滤过干燥硫磺6080KG计算。通常采用的真空过滤机，当过滤面积为10M2时，其直径为26M，长为13M。传统的硫回收装置，是将硫泡沫经真空过滤机过滤成硫膏，硫膏再送入熔硫釜中熔融。中国最近使用戈尔膜过滤器来过滤硫泡沫。该过滤元件是由多振过滤薄膜袋组成，多孔膜的材料是聚四氟乙烯薄膜，可根据工作负荷的大小调整过滤薄膜袋的数量和膜的孔径，以达到良好的过滤效果，单台过滤器的膜面积为22550M2。戈尔薄膜滤料由于表面有一层致密而多孔的薄膜，不需要传统滤料的初始滤饼层，一开始过滤就是有效过滤，当经过一段时间后滤饼层积累到一定厚度，同样也影响过滤流量，这时可以给滤料一个以秒计的反向推动力，将滤料表面全部的滤饼迅速而轻松地从滤料表面推卸下来，称为反清洗。由于聚四氟乙烯自身的化学特性，它与任何物质均不粘连，因而所有的滤饼均可被清洗下来，滤料又恢复新滤料的过滤能力，这样过滤，反清洗，再过滤，再反清洗，一次又一次循环。这一工艺可在同样的时间内达到传统过滤器520倍的过滤流量，而用传统的过滤材料是无法实现这种频繁的反清洗工艺的。戈尔过滤器是由罐体、管路、花板、滤芯、气动挠性阀、自动控制系统等组成。戈尔膜过滤器一般安装在硫泡沫槽后。泡沫液经1阀进入过滤器，空气经3阀排放后关闭3阀，溶液经上腔进入贮槽。过滤一段时间后滤饼达到定值时，控制系统进入反冲状态，1、2、4阀自动切换，反冲清膜，滤饼脱离袋沉降到锥底部，系统重新进入过滤状态。滤饼达到一定量时，开6阀排硫膏，去熔硫釜熔成硫磺或脱水生成硫膏出售。使用戈尔膜过滤器，可将硫泡沫高度净化，如进过滤器前悬浮硫含量为8G/L，出膜过滤器清液悬浮硫含量8MG/L，取出的硫是硫膏，水分含量低，缩短了熔硫釜的熔硫时间，并节省蒸汽。345熔硫釜熔硫釜是一个装有直接蒸汽和间接蒸汽加热的设备，其操作压力通常为04MPA。其容积按能充满7075计算，而放入的硫泡沫含有4050的水分。对于直径12M，有效高度25M的熔硫釜，每次熔化所需的时间约为34H。脱硫主要设备都用碳钢制作，为了防腐，在吸收塔、再生器的内表面可用适当的涂料涂刷。中国常用大漆、环氧树脂作涂料。中国介绍，用玻璃纤维加强聚酯涂料，在液体浸湿到的部位涂刷1520MM厚。溶液泵的主要部分要用不锈钢制作，卧式再生槽的喷射器也用不锈钢，泵的密封用机械密封，以减少溶液的漏损。4工艺计算书41原始数据411半水煤气组分组分COCO2H2N2O2CH4AR体积/289710133982209303915049412脱硫液组分组分NA2CO3NAHCO3栲胶NAVO3G/L52511413设计工艺参数半水煤气中H2S初始含量C12G/M3净化气中H2S含量C2003G/M3入吸收塔焦炉煤气气量G01840929M3/H14792KMOL/TNH3入吸收塔半水煤气压力P00039MPA出吸收塔半水煤气压力PI0037MPA入吸收塔半水煤气温度，T035OC硫容S01KG/M3氨产量5556T/H熔硫釜的操作压力04MPA硫泡沫中硫含量S130KG/M3硫泡沫槽溶液初始温度T1400C；硫泡沫槽溶液终温T2800C；熔硫釜硫膏初始温度T3150C熔硫釜加热终温T4135OC入熔硫釜硫膏初始含水率80出熔硫釜硫膏含水率50硫膏密度S1500KG/M3硫泡沫密度F1100KG/M3硫泡沫比热容,CF368KJ/KGK；常用熔硫釜全容积为VR16M3熔硫釜装填系数为7075硫膏的比热容CS18KJ/KGK硫膏的熔融热CH3869KJ/KG熔硫釜周围空间的散热系数1256KJ/MH0C02MPA蒸汽的汽化热R1220226KJ/KG04MPA蒸汽的汽化热R221352KJ/KGH2S气体密度G105KG/M3；脱硫液液体密度G1050KG/M3熔硫釜表面积F92M2喷射再生槽溶液流速WI20M/S通常WI1828M/S喷射再生槽喷嘴入口收缩角114喷射再生槽喷嘴喉管长度L63MM喷射再生槽吸气室收缩角230喷射再生槽管内空气流速取WA35M/S；喷射再生槽尾管直径扩张角取37尾管中流体速WE1M/S；42物料衡算421H2S脱除，G1，KG/HG11840929（2003）/100036266KG/H653KG/TNH30C2422溶液循环量LT，M3/HLT36266/0136266M3/H6527KG/TNH3S1式中S溶液硫容量，KG/M3，S01KGH2S/M3423生成NA2S2O3消耗H2S的量G2,KG/H取NA2S2O3的生成率为脱除量的8，则G23626682901KG/H052KG/TNH3424NA2S2O3生成量，G3，KG/HG32901158/2346741KG/H121KG/TNH3SHNAM23式中MNA2S2O3NA2S2O3分子量158G/MOLMH2SH2S分子量34G/MOL425理论硫回收量G4，KG/HG4（G1G2）MS/MH2S（362662901）32/3431402KG/H614KG/TNH3式中MS硫的分子量426理论硫回收率，G4/G131402/36266866427生成NA2S2O3消耗纯碱的量G5，KG/HG5G3MNA2CO3/MNA2S2O36741106/1584523KG/H081KG/TNH3式中MNA2CO3106碳酸钠的分子量；428硫泡沫生成量G6，M3/HG6G4/S131402/301047M3/H019M3/TNH3式中S1硫泡沫中硫含量，此处取S130/M3；429入熔硫釜硫膏量G7G7G4/S231402/02157012KG/H2826KG/TNH3式中S2硫膏含量，此处取S220；4210回收率，（2003）/298512C43热量衡算431冷却塔热量衡算4311冷却塔热负荷，KJ/TNH31Q10212PGCTWI式中入冷却塔焦炉煤气量，14792KMOL/TNH3；焦炉煤气平均等压比热容，KJ/KMOL0C；PCP3044KJ/KMOL入、出冷却塔焦炉煤气温度；12,T入、出冷却塔焦炉煤气温含水量，KG/KMOL,W查得120784/,0784/KGMOLWKGMOL入，出冷却塔条件下水蒸气的焓，KCAL/KG,查表知12,I12,I269/59163/,619/56483/CALKJICALKJKG代入公式计算得8356491784035409217Q7064825KJ/TNH34312冷却水消耗量，3W3/MTNH130QT式中冷却水温升，,此处取。1TOC15OTCM/TNH33708645273432硫泡沫槽热量衡算4321硫泡沫槽热负荷Q2，KJ/TNH3Q2VFPFCFT3T41047/55561100368（8040）3050558KJ/TNH3式中VF硫泡沫体积，M3，VFG6/5556；F硫泡沫密度，KG/M3,F1100KG/M3；CF硫泡沫比热容，KJ/KGK,CF368KJ/KGK；T4槽中硫泡沫初温，T1400C；T3槽中硫泡沫终温，T2800C；5556小时氨产量，T/H4322蒸汽消耗量，W4,KG/TNH3W4Q2/R13050558/2202261385KG/TNH3式中R102MPA蒸汽的汽化热，R1220226KJ/KG433熔硫釜热量衡算4331熔硫釜热负荷Q3,KJ/釜Q2G8CSST5T605G8SCH4FT5T612181500（13515）0512150038694125692（13515）479086KJ/釜式中G8每一釜硫膏量，M3/熔硫釜，G8075VR0751612M3/釜VR常用熔硫釜全容积为16M3075熔硫釜装填系数为75CS硫膏的比热容,KJ/KGK,CS18KJ/KGKCH硫膏的熔融热，KJ/KG，CH3869KJ/KG熔硫釜周围空间的散热系数，KJ/MH0C，1256KJ/MH0CF熔硫釜表面积，F92M2T6入釜硫膏温度，OC，T3150CT5釜内加热终温,OC，T4135OC05硫膏中含硫量504熔1釜所需时间（工作周期），HS硫膏密度，KG/M3，S1500KG/M34332蒸汽消耗量W5，KG/釜W5Q3/R2479086/21352722437KJ/釜式中R204MPA蒸汽汽化热，R2213527KJ/KG5主要设备的工艺计算和设备选型51主要设备的工艺尺寸511填料吸收塔计算5111塔径利用贝恩霍根关联式计算10V8/14/1LPG105932768/14/089查表可得139M/S180514539278027FUU05UF069M/S87527360785D2PUTG圆整得，9M式中泛点气速,F/MSL流体质量流速，KG/HL，LTL380796264WKG/HL；G气体质量流速，KG/HL,G0G19329760VKG/HL；填料比表面积，M2/M3，选用50MM25MM15MM塑料阶梯环，114M2/M3；填料孔隙率，M3/M3，0927M3/M3；L溶液粘度，MPAS，08MPAS；V气体密度，KG/M3，V105KG/M3；L液体密度，KG/M3，L1050KG/M3重力加速度，M/S2,981M/S2D吸收塔直径，M；5112填料层高度计算吸收过程传质系数KG的计算6KGAU13CNA01B00120069135011970011408KG/M2HMPA式中KG传质系数，KG/M2HMPA；A经验数，A20；U操作气速，069M/S；CNA溶液中NA2CO3的含量，CNA5G/L；B吸收过程液气比，BLT/G0197吸收过程平均推动力PMPMP1P1P2P2/P1P1/P2P2000180000027/（000180000027）042103ATM；式中P1吸收塔入口气相H2S分压，ATM；P1P0C1224/MH2S1392224/34100000018ATMP2吸收塔出口气相H2S分压，ATM；P2PIC2224/MH2S137003224/3410000000027ATM；P0吸收塔入口压力，ATM，P0139ATM；PI吸收塔出口压力，ATM，PI137ATM；P1，P2吸收塔入，出口气相H2S平衡分压，MPA，溶液中H2S含量很低，可以忽略。P1P20所需传质面积的计算APG1/KGPM36266/14080421036102774M2填料层高度的计算HPAP/0785D26102774/0785921148899M取填料层高度HP11M对于阶梯环填料，AX815,6HD取,则8H4032M计算得填料层高度为11000MM,故无需分段512喷射再生槽的计算5121槽体再生槽直径D1的计算D11259MIAG78507083426圆整D11259M式中D1槽体直径，MAI吹风强度，M3/HM2，AI70M3/HM2GA空气量，M3/H，GALTCI36266324870392M3/HCI喷射器抽吸系数，M3/M2，设CI24M3/M2再生槽扩大部分直径D2的计算D204D10412591299M再生槽高度计算H13626638/07859260389M217850DLT圆整H14M式中H1再生槽有效高度，M；溶液在再生槽内的停留时间，MIN，取8MIN；HTH1H2H3415056M式中HT再生槽高度，M；H2喷射器出口到槽底距离，M，H2取05MH3扩大部分高度，M，H3取15M；5122喷射器1喷嘴的计算喷嘴个数，N个NLT/LI362663/40907个圆整N91个式中LI每个喷射器溶液量，M3/H，取LI40M3/H；喷嘴孔径，DI，MDI00266MIW785036024式中WI喷射处溶液流速，M/S，WI20M/S溶液入口管直径，DI，MDI3DI300270081M喷嘴入口收缩段长度，L5，MML500810027/2TG（14/2）022M2/1TGI式中1喷嘴入口收缩角，114喷嘴喉管长度L6，ML63MM喷嘴总长度L7，ML7L5L602200030223M2混合管的计算混合管直径DM，MDM11311300789M27850I027857式中M喷射器形状系数，取M85选895的管混合管长度L3，ML325DM2500789197M圆整L32M3吸气室的计算空气入口管直径DA，MMDA1881889846MMAGWN91358702选1084的管WA管内空气流速，M/S，取WA35M/S；吸气室直径DM，MMDM17607MM213A102选2196的管吸气室高度L1取L1330MM吸气室收缩长度L2L220781/2TG（30/2）2333MM/2TGDMM式中2吸气室收缩角，取230尾管直径的计算DE188188（40/1）0511890MMEIWL选1334的管式中DE尾管直径，MM；WE尾管中流体速度，M/S，取WE1M/S；扩张管长度的计算L412581/2TG（7/2）36066MM2/3TGDME式中L4扩张管长度，MM；3扩张角，取376安全评价61安全评价的目的安全评价的目的是查找、分析和预测工程、系统存在的危险、有害因素及可能导致的危险、危害后果和程度，提出合理可行的安全对策措施，指导危险源监控和事故预防，以达到最低事故率、最少损失和最优的安全投资效益。安全评价可以达到以下目的。（1）提高系统本质安全化程度通过安全评价，对工程或系统的设计、建设、运行等过程中存在的事故和事故隐患进行系统分析，针对事故和事故隐患发生的可能原因事件和条件，提出消除危险的最佳技术措施方案，特别是从设计上采取相应措施，设置多重安全屏障，实现生产过程的本质安全化，做到即使发生误操作或设备故障时，系统存在的危险因素也不会导致重大事故发生。（2）实现全过程安全控制在系统设计前进行安全评价，可避免选用不安全的工艺流程和危险在原材料及不合适的设备、设施，避免安全设施不符合要求或存在缺陷，并提出降低或消除危险的有效方法。系统设计后进行安全评价，可查出设计中的缺陷和不足，及早采取改进和预防措施。系统建成后进行安全评价，可了解系统的现实危险性，为进一步采取降低危险性的措施提供依据。（3）建立系统安全的最优方案，为决策提供依据通过安全评价，可确定系统存在的危险及其分布部位、数目，预测系统发生事故的概率及其严重度，进而提出应采取的安全对策措施等。决策者可以根据评价结果选择系统安全最优方案和进行管理决策。（4）为实现安全技术、安全管理的标准化和科学化创造条件通过对设备、设施或系统在生产过程中的安全性是否符合有关技术标准、规范相关规定的评价，对照技术标准、规范找出存在的问题和不足，实现安全技术和安全管理的标准化、科学化。62关于H2S的危害和防护措施（一）硫化氢的性质H2S是无色气体，具有臭蛋气味，式量3408，是一种大气污染物。密度1539G/L，熔点855，沸点607。易溶于水，亦易溶于醇类、石油溶剂和原油中。可燃上限为455，下限为43。燃点292。H2S可用来分离和鉴定金属离子、精制盐酸和硫酸除去重金属离子，以及制备元素硫等。它是一种好的还原剂。溶于水形成弱酸性，对金属会产生氢脆破坏。氢脆破坏往往会造成井下管束的突然断落、地面管汇和仪表的爆破、使得井口装置破坏，甚至发生严重的井喷失控或者着火事故。H2S能加速非金属材料的老化，使地面设备、井口装置、井下工具中有橡胶、浸油石墨、石棉等非金属材料制作的封件失效。（二）硫化氢对身体的危害对人的危害主要是经呼吸道吸收。可出现流泪、眼痛、眼内异物感、畏光、视物模糊、流涕、咽喉部灼热感、咽干、咳嗽、胸闷、头痛、头晕、乏力、恶心、意识模糊，部分患者可有心脏损害。重症者可出现脑水肿或肺水肿。极高浓度1000MG/M3以上时可在数秒钟内突然昏迷、呼吸骤停，很快出现急性中毒，呼吸加快后呼吸麻痹而死亡。硫化氢对粘膜的局部刺激作用系由接触湿润粘膜后分解形成的硫化钠以及本身的酸性所引起。对机体的全身作用为硫化氢与机体的细胞色素氧化酶及这类酶中的二硫键SS作用后，影响细胞色素氧化过程，阻断细胞内呼吸，导致全身性缺氧，由于中枢神经系统对缺氧最敏感，因而首先受到损害。但硫化氢作用于血红蛋白，产生硫化血红蛋白而引起化学窒息，是主要的发病机理。急性中毒早期，脑组织细胞色素氧化酶的活性即受到抑制，谷胱甘肽含量增高，乙酰胆碱酯酶活性未见变化。三H2S的防护1定期检测各井站H2S含量，对于超标井站重点防护，杜绝安全事故发生。2制定防H2S应急预案，定期进行硫化氢安全预防演练，提高员工在事故发生时的应急能力。3加强职工业务技能培训，提高员工操作技能，减少操作失误，提高员工安全防护意识。4加强设备管理，定期进行设备检查维护保养，杜绝设备运行介质泄漏，从而杜绝H2S气体的泄漏。63自然危险有害因素分析自然危险有害因素主要包括地震、雷击、暴雨、高气温及寒冷等不良气象条件。地震该合成氨企业地区的地震基本烈度为度。强烈的地震可能造成建构筑物和设备装置的破坏,同时使氨气、生产中物料等危险化学品大量泄漏,进而引发燃烧爆炸、中毒等灾害事故,并造成人员伤亡。雷击合成氨企业厂内有许多充满易燃易爆介质的高大气柜、合成塔、物料储罐、高空排气管和金属管道、电气线路、设备等,有可能遭受雷击电侵袭破坏,甚至引发火灾爆炸、伤害人身。暴雨当雨量过大、存放危险化学品的建构筑物和设备漏雨或局部排水不畅,会造成危险有害气体、液体泄漏及水淹等事故,大量降水处理不及也可能携带危险有害物质外流,污染危害周边环境。高气温、寒冷该合成氨企业地区年极端最高气温,年极端最低气温一。在高气温和烈日曝晒下,一些贮罐容器内的低沸点易燃、易爆、有毒介质易于挥发泄漏,生产人员在高温环境工作易出现失误。严寒气象条件有可能导致设备和管线破裂,并造成人员冻伤。64设备安全设备、管道材料等级选择工艺中含义很多有毒害气体，一旦泄露危害巨大，对于设备，管道需要严格按照规范选取设备、管道的材料。同时，严格按照规范选取设备、管道的设计压力和设计温度，确保生产装置的可靠性、连续性。所选材料除考虑不发生局部腐烛且具有优良的抗均匀腐蚀能力外，还要考虑设备的操作工况、介质特性、材料的可加工性。压力容器安全措施设备订货时严格把关，从材料到制造工艺、检测工艺每一个环节入手，保证设备质量。严格按照规范选取设备、管道的设计压力和设计温度，确保生产装置的可靠性、连续性。为防止危险超压情况的发生，装置内的压力设备和管道按照规范设置安全阀和爆破膜等泄压设施。8参考文献1陈国桓化工设备机械基础M北京化学工业出版社19952174175，2052082王树仁合成氨生产工M北京化学工业出版社2005023符德学无机化工工艺学M西安西安交通大学出版社2005084陈五平无机化工工艺学第三版上下册M北京化学工业出版社20015魏兆灿,李宽宏塔设备设计M上海上海科学技术出版社1988,116梅安华主编小合成氨厂工艺技术与设计手册M北京化学工业出版社19953303607化工部第六设计院编化学工程手册M第1篇北京化学工业出版社19808化工部第六设计院编化学工程手册M第13篇北京化学工业出版社19809国家医药管理局上海医药设计院化工工艺设计手册M上海化学工业出版社199610贾邵义柴诚敬化工传质与分离过程M上海化学工业出版社200527828411贾绍义柴诚敬化工原理课程设计M天津天津大学出版社200212谭天恩麦本熙丁惠华化工原理M北京化学工业出版社1998附录重要符号一览表符号名称单位C1焦