毕业设计王丽娟

1、毕 业 设 计 论 文题目：焦炉煤气湿法脱硫工艺设计系 别：化学化工系专 业：煤炭深加工与利用姓 名：王丽娟学 号：111307108指导教师：池吉安河南城建学院2010年 5 月 25 日河南城建学院毕业设计目录一 总论11.1、概述11.2、改良a.d.a法脱硫的反应原理21.3、改良a.d.a法主要操作条件41.4、工艺流程61.5、脱硫主要设备介绍71.6工艺特征及工厂操作数据12二、主要设备的设计计算142.1、原始数据142.2、物料衡算152.3、热量衡算162，硫泡沫槽热量衡算182.4、填料吸收塔的计算202.4.1塔径的计算202.4.2填料高度的计算212.4.3压降的计

2、算222.4.4填料规格的校核232.5附属设备的计算242.5.1塔的附属高度的计算242.5.2、喷射再生槽槽体计算252.5.3、喷射槽喷嘴的计算262.5.4、混合管的计算272.5.5、吸气室的计算272.5.6、尾管直径的计算282.5.7、扩散管长度的计算28三、填料塔辅助设备的选择293.1、液体分布装置293.2、喷淋器的选择293.3、填料支承板303.4、 液体再分布器303.5、床层限制板313.6气、液相进出口装置313.6.1、气体进口装置313.6.2、气体出口装置313.6.3、液体进口管313.6.4、液体的出口装置313.7、封头323.8、人孔、手孔323

3、.9、加强圈32四 机械强度的校核334.1、质量载荷334.2、风载荷的计算344.3、壁厚354.3.1筒体壁厚354.3.2封头壁厚35五、设计体会与收获37六、重要符号一览表38七、主要参考文献45致谢47ii摘要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。改良ada法是湿法脱硫中一种较为成熟的方法，具有脱硫效率高、对硫化氢含量不同的煤气适应性大、脱硫溶液无毒性、对操作温度和压力的适应范围广、对设备腐蚀性小，所得副产品硫磺的质量好的优点。本设计对焦炉煤气净化脱硫工艺进行了设计计算，着重设计计算了脱硫过程的

4、关键设备，包括物料衡算，热量衡算，填料塔反应器尺寸的计算及辅助设备的查取，并对主要设备进行了机械强度校核。(1) 物料衡算 采用改良ada法脱除焦炉煤气中的硫化氢，设计中脱硫塔气体中的h2s含量为10.0g/m3，净化后h2s含量为0.03 g/m3。在进行物料衡算时，由1.5万m3/h的原料气进入脱硫塔，计算得脱硫量为149.55 m3/h，溶液循环量为1495.5m3/h。(2) 热量衡算 分别对冷却塔，硫泡沫槽，熔硫釜进行了热量衡算，算得冷却塔的热负荷为45379.1kj/tnh3，冷却水消耗量为9.08 m3/tnh3；硫泡沫槽的热负荷为158256.65 kj/tnh3，蒸汽消耗量为

5、71.86kg/tnh3；熔硫釜的热负荷为479085.96 kj/釜，蒸汽消耗量为244.4kg/釜。(3) 填料塔的计算 采用改良ada溶液化学氧化法除去原料气中的h2s气体，计算得塔径为3.5m，塔高21m，填料层高度10m，压降为981pa。(4) 强度校核 塔体壁厚为10mm，封头厚度为10 mm。风载荷校核得水平最大风力为27216 pa。关键词：焦炉煤气, 改良ada, 湿法脱硫abstractthe method takes off sulphur to handle coal gas with amount of sulphur gao and takes off the s

6、ulphur liquid material that is easy to transport, can be reborn, and can recall worthy chemical element sulphur and constitutes a circulatory system that take off sulphur in a row thus.this design focused a heat of coal gas decontamination to take off a sulphur craft to carry on a design calculation

7、 and emphasized a design to compute the key equipments of taking off the sulphur process and included material heng calculate, calories heng calculate, the checking of calculation and assistance equipments of the filler tower reactor size takes, and carried on machine strength pit in the school to t

8、he main equipments.(1)material heng calculate adoption improvement the ada method take off in addition to the hydrogen sulfide in the burnt stove of coal gas, take off the sulphur tower h2s content within air as 10.0 g/m3in the design|m 3, after purifying the h2s content is 0.03 g/m3.while carrying

9、on material heng to calculate, from 15,000 m3/h the raw material spirit of 3| hs get into to take off sulphur tower, calculation take off sulphur to measure for the 149.55 m3/h, aqua's circularly measuring for the 1495.5 m3/h.(2)the calories heng calculates difference to the cooling tower, sulph

10、ur foam slot, the rong sulphur fu carried on calories heng to calculate, calculate cooling tower of hot carry for the 45379.1 kj/tnh 3, cool off water consumption is 9.08 m3/ tnhs;sulphur foam slot of hot carry for the 158256.65 kj/tnh 3, steam consumption is a 71.86 kg/tnh 3;rong sulphur fu of hot

11、carry for the 479085.96 kj/fu, steam consumption is a 244.4 kgs|fu.(3)the calculation adoption the improvement ada aqua chemistry of filler tower oxidizes the h2 s air in the method obviation raw material spirit, calculation tower path is 3.5 ms, tower gao 21 ms, filler story high degree 10 ms, pres

12、s to decline to 981 pas.(4)the pit tower body wall in strength school is thick to is a 10 mms, head thickness is 10 mms.the breeze carries pit in the lotus school level's biggest wind force is 27216 pas.keyword:burnt stove of coal gas, improvement ada, the wet method takes off sulphuriii一 总论1.1、

13、概述长期生产实践表明，高温炼焦原料中的硫，在炼焦过程中约30%40%以气态硫化物形式进入焦炉煤气中。煤气中的硫化物按其化合状态可分为两类：一类是硫的无机化合物，主要是硫化氢；另一类是硫的有机化合物，其含量较少。这些有机硫化合物，在较高温度下进行变换反应时，几乎全部转化成硫化氢，故煤气中硫化氢所含硫约占煤气中硫总量的90%以上。硫化氢在焦炉煤气中的含量虽少，但却是有害的成分，会造成生产设备和管道的腐蚀，引起合成气化反应催化剂的中毒失活，直接影响最终产品的收率和质量。当其用作工业和民用燃料时，产生的燃烧排放废气中的硫化物，将严重污染大气环境，危害人民健康。因而不论是用于工业合成原料气，或者用于燃料

14、气，都必须按照不同用途的技术要求，采用相适应的工艺方法，将焦炉煤气中硫化物脱出至要求的技术指标。并且，焦炉煤气中的硫化氢可能转化成硫磺，使资源得到合理的综合利用。因此，按照以人为本的理念和科学发展观的思想，脱除煤气中的硫化氢势在必行。脱除煤气中硫化氢的方法很多，按照脱硫剂的物理形态不同分为干法和湿法两大类，用固体脱硫剂的脱硫方法称为干法脱硫，用液体脱硫剂的脱硫方法称为湿法脱硫。，而湿法脱硫则按溶液的吸收和再生性质又区分湿式氧化法、化学吸收法、物理吸收法以及物理-化学吸收法。干法脱硫是用固体吸收剂吸收原料气中的硫化物，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

15、，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。常用的方法有氧化锌法、钴-铜加氢法和氢氧化铁法。湿法脱硫是用液体吸收剂吸收原料气中的硫化物，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。根据其脱硫过程，可分为化学吸收法和物理吸收法。物理吸收法的吸收剂有：甲醇、碳酸丙稀酯、聚乙二醇二甲醚等；化学吸收法主要有氨水催化法和改良a.d.a法。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（a.d.a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。ada法是以蒽

16、醌二磺酸钠（a.d.a）为催化剂，以稀碳酸钠溶液为吸收剂的脱硫、脱氰方法。在ada法溶液中添加适量的偏硅酸钠navo3、酒石酸钾钠（nakc4h4o6）和fecl3作为吸收剂进行脱硫、脱氰称改良ada法。国内普遍应用于市民用煤气净化工艺中，脱硫率在98%以上。对硫化氢含量不同煤气适应性较大、溶液无毒性、对操作温度和压力的适应范围较广、对设备腐蚀较轻及所得副产品的质量较好等优点。因此，我选择了改良蒽醌二磺酸法（a.d.a法）作为焦炉煤气净化的处理工艺。下面就具体介绍一下改良蒽醌二磺酸法（a.d.a法）。1.2、改良a.d.a法脱硫的反应原理（1） 改良a.d.a法的脱硫反应：在溶液ph值=8.5

17、9.2的范围内，稀碱液先吸收h2s形成硫氢化物。na2co3 + h2s=nahs + nahco3（2） 在液相中a.d.a和v5+氧化hs-析出元素硫 2hs-+2(hvo4)2-=(hv2o5)- +2s +3oh（3） 还原态a.d.a（蒽氢醌）被空气的氧再生，同时生成双氧水。（4） 双氧水氧化v4+成v5+。（hv2o5）- + h2o2 + (oh)-=(2hvo4)2- + 2h h2o2 + hs- =h2o + s + oh（5） 当处理气中有氧、二氧化碳存在时产生如下副反应。 2nahs + 2o2 =nas2o3 + h2ona2co3 + co2 +h2o=2nahco

18、3（6）化学反应式（1）和反应式（5）的平衡常数分别为： na2co3水溶液，其平上式中溶液盐类浓度为mol/l,气体分压以mmhg柱来表示，对于1mol的衡常数与浓度的关系如下表1。温度/ 1020304050600.120.443.660.100.2822.820.0850.1822.140.0720.1321.840.0630.0931.470.0570.0721.38由表可见，温度升高k值降低，即当气相中硫化氢和二氧化碳共存时，随着温度的升高，平衡向着使气体中二氧化碳分压及溶液中硫化物浓度增高的方向移动，使单位体积吸收剂的硫化氢饱和度增大，从而使溶液对硫化氢的吸收选择性得以提高。溶液吸

19、收硫化氢是一种瞬时反应，吸收液的总碱度和碳酸钠浓度是影响吸收的主要因素，随着溶液总碱度和碳酸钠浓度的增高，溶液传质速度系数增大。溶液中hs氧化速度是相当快的，在液相中hs转化为元素硫的量与钒含量成正比，同时，hs的氧化速度还随着吸收溶液的ph值与温度的增高而加快。1.3、改良a.d.a法主要操作条件（1）吸收液的组成 改良a.d.a法溶液中，na2co3 和nahco3浓度之和称为溶液总碱度。溶液的ph值对硫化物与ada/钒酸盐溶液的比反应速率关系见下表2，而溶液ph值对氧同还原态ada/钒酸溶液的比反应速率关系见下表3。表2 硫化物与ada/钒酸盐溶液反应时，ph值对比反应速率的关系ph值6

20、.16.57.58.258.59.610.6比反应速率1930001500090007600650038001800表3 氧同还原态ada/钒酸溶液反应时，ph值对反应速率的关系ph值9.58.47.57.06.6比反应速率34000265001300090005050由上表可见，对硫化物与ada/钒酸盐反应而言，溶液的ph值高有利；而对氧同还原态ada/钒酸盐溶液而言，溶液ph值低则有利。在实际生产中，采用较佳ph值为8.59.1，ada浓度为510g/l。脱硫液中navo3的用量要比理论量稍过量一些，以防止进入再生塔的hs增加，副反应加剧。在实际生产中，navo3的用量为理论量的1.41.

21、5倍。对ada用量，一般控制ada与navo3的质量比为2，通常酒石酸钾钠的浓度是偏钒酸钠浓度的一半以上。（2）温度随着温度的升高，析硫反应速度加快，传质系数增大而气体净化度下降。同时生成硫代硫酸钠的副反应加快。但温度太低，又会使ada、navo3、nahco3的溶解度降低而从溶液中沉淀出来。通常为使吸收、析硫过程在较好的条件下进行，将温度维持在3545 下为宜。（3）压力 改良ada法对压力不敏感，其适应范围比较宽。提高吸收压力，对改善净化度和传质系数都有利。通常吸收压力由原料气本身的压力而定。加压操作可提高吸收过程的传质系数，减少吸收塔径，且能使溶液中nahco3与na2co3的当量比保持

22、在较低的范围内，这样加压操作对co2含量高的原料气具有较好的适应性。（4）氧化停留时间 改良ada法在吸收塔内和再生塔内进行的氧化反应速度除受温度和ph值的影响之外，还受再生停留时间的影响。再生时间长，对氧化反应有利，但时间太长，会使设备变的很庞大；时间太短，硫磺分离不完全，使溶液中悬浮硫增多，形成硫堵，使操作恶化。高塔再生的氧化时间停留时间，一般控制在2530min，喷射再生的停留时间一般控制在510min。（5） co2的影响 气体中co2浓度高时，则与溶液中na2co3反应生成nahco3，使nahco3对na2co3 的平衡比增加，溶液ph值降低，导致h2s吸收速率下降，气体中co2含

23、量对h2s的净化度与传质系数的影响见图； k/kg/m2.h.atmco2含量对h2s的净化度与传质系数的影响由图可以看出：h2s的传质系数随气体中co2的增大而减小；h2s的净化度也随气体中co2含量的提高而变差。在这种情况下，可将总溶液量的12%引出塔外加热至90 出去co2后再返回系统。或者利用改良ada溶液对h2s的选择性，加大气量提高气液比，缩短气体在塔内的停留时间，以及适当提高溶液的ph值，以此来减小co2影响。在其他条件相同时，随着co2含量的增加，吸收塔所需的填料容积就得相应地加大。（6） 副反应产物的影响 改良ada溶液在脱硫过程中，因杂质副反应而生成的na2s2o3、nac

24、ns、na2co3产物，由于他们在溶液中的积累使na2co3和navo3的溶解度降低，影响硫化氢的平衡分压，破坏正常的操作工艺条件。工业生产中，在常压和加压操作时，要求溶液中na2s2o3的浓度分别不超过200g/l和250g/l；而当nacns的浓度达到150g/l时，就应进行提取。1.4、工艺流程图中：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1-1 工艺流程图图1-1是焦炉煤气脱出h2s的工艺流程图。焦炉煤气进吸收塔后与从塔顶喷淋下来的ada脱硫液逆流接触，脱硫后的净化气由塔顶引出，经气液分离器后送入下

25、道工序。吸收h2s后的富液从塔底引出，经液封进入溶液循环槽，进一步进行反应后，由富液泵经溶液加热器送入再生塔，由来自塔底的空气自下而上并流氧化再生。再生塔上部引出之贫液经液位调节器，返回吸收循环使用。再生过程中生产的硫磺被吹入的空气浮选至塔顶扩大部分，并溢流至硫磺泡沫槽，再经过加热搅拌、澄清、分层后，其清液返回循环槽，硫泡沫至真空过滤器过滤，滤饼投入熔硫釜，滤液返回循环槽。1.5、脱硫主要设备介绍（1） 填料塔填料塔是最早用于脱硫的气液传质设备，在塔内设置填料，使气液两相维持良好传质所需要的接触状况，因而可得较高的脱硫效率及气体净化度。如图所示为填料塔的结构示意图，填料塔是以塔内的填料作为气液

26、两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而

27、使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。填料是填料塔的核心构件，他提供了塔内气液两相接触而进行传质或传热的表面，与塔的结构一起决定了填料塔的性能。现代工业填料大体可分为实体填料和网体填料两大类

28、，而按填料方式可分为乱堆填料和规整填料。而乱堆填料中的阶梯环是对鲍尔环的改进后发展起来的新型环形填料，环壁上开有窗口，环内有一层互相交错的十字形翅片，翅片交错45°角。圆筒一端为向外翻卷的喇叭口，其高度约为全高的五分之一，而直筒高度为填料直径的一半。由于两端形状不对称，在填料中各环相互呈点接触，增大了填料的空隙率，使填料的表面积得以充分利用。因此可使压降降低，传质效果提高。其特性数据如下表4表4 阶梯环填料的特性数据尺 寸比表面（a） m2/ m3空隙率（）m2/ m3个数（n）1/ m3堆积密度（）kg/m3干填料因子（a-3）m-1填料因子（）1/ m3塑料25×12.

29、5×1.42280.908150097.8312.824538×19×1132.50.912720057.5175.850×25×1.5114.20.9271074054.8143.1120金属25×12.5×0.62200.9397160439273.538×19×0.8154.30.9431890475.5185.850×28×1109.20.9511600400127.4（2） 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

30、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

31、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0.6%0.7%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/(min·m2)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，

32、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。（3） 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。（4） 再生塔再生塔有立式和卧式两种。立式再生塔为以钢板焊制成的圆柱形的塔设备，其中不放置填料，。再生塔的有效容积，系根据溶液循环量及在塔内的停留时间来选定。一般设计取30min左右，其截面积可按吹

33、风强度6080m3/(m2.h)算出。再生所需的压缩空气经底部的空气分配管进入塔内，并使其在溶液中均匀分配。由于立式再生塔高大、操作不便，所以选择卧式再生槽进行脱硫。卧式再生槽是一大直径的圆槽设备，槽内设置多支喷射器。它包括再生器和喷射器两部分。目前使用最好的是以双套筒自吸喷射式再生槽。脱硫富液通过喷射再生管道反应氧化再生后，经其尾管流进浮选筒，在其中进一步氧化再生，并起到硫磺的浮选作用。由于再生槽适应二套筒，内筒的吹风强度比较大，对氧化再生和硫的浮选均有利。内筒上下各有一块筛板，板上正方排列的筛孔，空直径15mm，孔间距20mm，开孔率为44%。内筒吹风强度大，气液混合物的重度小，而内外筒之

34、间的环形区内基本上无空气泡，因此液体重度大，在内筒和环形空间由于液体的重度不同，而形成了循环的流动。（5） 过滤设备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2.6m，长为1.3m。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22.550m2。 戈尔

35、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

36、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。（6） 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0.4mpa。其容积按能充满70%75%计

37、算，而放入的硫泡沫含有40%50%的水分。对于直径1.2m，有效高度2.5m的熔硫釜，每次熔化所需的时间约为34h。湿式氧化法脱硫过程的主要设备都用碳钢制作，为了防腐蚀，在吸收塔和再生器的内表面可用适当的涂料涂刷。国内常用大漆、环氧树脂作涂料。国外介绍有用玻璃纤维加强的聚酯涂料，对液体能侵蚀到的部位涂刷1.52.0mm的厚度。溶液循环槽、硫泡沫槽及化学药品混合罐等设备，则可用玻璃纤维制作。溶液泵的主要部分需用不锈钢制作，卧式再生槽的喷射器也要用不锈钢。泵的密封用机械密封，以减少溶液的漏损。1.6工艺特征及工厂操作数据（1） 工艺特征第一，改良ada法是一种工艺技术成熟，过程规范化程度高，技术经

38、济指标比较先进的脱硫方法。第二，吸收溶液性能稳定，对温度、压力及处理气体中h2s的含量等操作条件适应范围广。在h2s和co2共存时，能选择性脱出h2s，且能达到很高的净化度。第三，该法硫磺回收率搞，回收的硫磺产品纯净。第四，溶液无毒害作用，对设备腐蚀作用较小。第五，国内改良ada发脱硫遇到的问题，主要是析出的硫磺容易堵塞脱硫塔填料，已提出一些解决措施。（2） 工厂操作数据改良ada法用于合成氨厂重油裂解气、半水煤气、加压变换气及天然气等工艺气体脱硫的工厂实际操作数据和消耗指标，列举于表5和表6。表5 改良ada法工厂操作数据气源项目重油裂解气半水煤气变换气天然气焦炉气操作压力/(pa*105)

39、18.60.118.118.20.32操作温度/405045454635入塔气量/（m3(标).h-1）4500027000410002875012200溶液循环量/（m3.h-1）150320280350390液气比/ l.m-33.311.914.912.132进口h2s/ mg.m-3(标)<200200015030007000出口h2s/ mg.m-3(标)<1525100.520脱硫效率/%92.598.893.39999.7脱硫塔直径/mm26004000200028522600高度/mm3150034550266702470031450塔型上部填料下部空塔上部木格下部

40、空塔木格填料塔底喷射器中部空塔上部填料湍流塔填料塔表6 改良ada法消耗指标项目指标项目指标na2co3kg.kg-1(h2s)0.24knac4h4o6g.kg-1(h2s)2.60navo3g.kg-1(h2s)2.34电kw.h.kg-1(h2s)2.00adag.kg-1(h2s)9.18蒸汽kg.kg-1(h2s)20.00因焦炉煤气hcn含量较高，在采用改良ada法脱出焦炉煤气中的h2s时，会造成吸收液中nacns浓度增长比较快，这种场合下，必须从系统中抽出一部分溶液进行处理，以降低其中的nacns含量，并从中提取nacns副产品。二、主要设备的设计计算2.1、原始数据（1） 焦炉

41、煤气组分；组分coco2h2n2o2ch4cnhm体积/%62553.50.5242.5（2） 脱硫液组分；组分na2co3nahco3adanavo3knac4h4o6g/l8.325.25.02.1.0（3） 焦炉煤气中的h2s；c1=10g/m3（4） 净化气中的h2s；c2=0.03 g/m3（5） 入吸收塔焦炉煤气量；g0=15000m3/h（6） 入吸收塔焦炉煤气温度；t1=40（7） 出吸收塔煤气温度；t2=30（8） 入吸收塔焦炉煤气压力；p0=0.050mpa（表）（9） 出吸收塔焦炉煤气压力；pi=0.038mpa（表）（10） 氨产量；4.42 t/h2.2、物料衡算（1

42、）h2s的脱出量，g1，kg/h；=15000×（100.03）/1000=149.55 kg/h=33.8kg/t nh3（2）溶液循环量，lt，m3/h；式中 s 溶液硫容量，kg/m3，s取0.10.15 kg/m3这里取s = 0.1 kg（h2s）/m3则lt=149.55/0.1=1495.5 m3/h=338.3 m3/t nh3（3） 生成na2s2o3消耗的h2s，g2, kg/h； 取na2s2o3的生成率为h2s脱出量的8%，则g2= g1×8%=149.55×8% =11.96kg/h=2.7 kg/t nh3（4） na2s2o3的生成量

43、，g3, kg/h； 式中- na2s2o3的相对分子质量， - h2s的相对分子质量。g3= =27.79kg/h=6.29kg/t nh3（5） 生成na2s2o3消耗的纯碱量，g4, kg/h； 式中- na2co3的相对分子质量， - na2s2o3的相对分子质量。g4=18.53kg/h=4.19kg/t nh3（6） 理论回收量，g5, kg/h；式中-硫的相对分子质量， -h2s的相对分子质量。g5=129.5kg/h=29.3kg/t nh3（7） 理论回收率，；=86.6%（8） 入熔硫釜硫膏量，g6, kg/h； 式中-硫膏含硫量，此处取为20%。g6=647.5kg/h=

44、146.5kg/t nh3（9） 硫泡沫生成量，g7, kg/h； 式中-硫泡沫中硫的含量，取为30kg/m3，g7=4.32kg/h2.3、热量衡算1，冷却塔热负荷，kj/t nh3； 式中 入冷却塔焦炉煤气量，kmol/(tnh3)； 焦炉煤气平均等压比热容，kj/( kmol.0c)； 入，出冷却塔焦炉煤气温度； w1，w2入，出冷却塔焦炉煤气含水量，kg/kmol查得：w1=0.784 kg/kmol，w2=0.784kg/kmol ；入，出冷却塔条件下水蒸气的焓，kcal/kg, 查表知 =619 kcal/kg=2591.63 kjkg=619.6 kcal/kg=2594.14

45、kjkg焦炉煤气各组分的理想气体比热容方程式系数见下表7，气体名称abcdco2coh2n2ch4h2s查图知： kj/(kg·k) = 8.929kcal/(kmol·) kj/(kg·k) = 6.969kcal/(kmol·) kj/(kg·k) = 6.968kcal/(kmol·) kj/(kg·k) =8.625kcal/(kmol·) kj/(kg·k) = 8.204kcal/(kmol·)斜体为 当时,有公式计算。则混合气体的比热容为： 计算结果 则， =45379.1 kj/

46、t nh3（2）冷却水消耗量， 式中-冷却水温升，取=5， =9.082，硫泡沫槽热量衡算 （1）硫泡沫槽热负荷，kj/t nh3；式中 硫泡沫体积，m3，； 硫泡沫密度，kg/m3 , = 1100kg/m3； 硫泡沫比热容，kj/(kg·k), =3.68 kj/(kg·k)； 槽中硫泡沫终温，； 槽中硫泡沫初温,；4.42 小时氨产量，t/h； =158256.65kj/t nh3（2）蒸汽消耗量，, kj/t nh3； 式中 0.2mpa蒸汽的汽化热，=2202.26 kj/kg； =71.86 kj/t nh33，熔硫釜热量衡算（1） 熔硫釜热负荷,kj/釜； 式

47、中g8 每一釜硫膏量，m3/釜，常用熔硫釜全面积为1.6m3，熔硫釜的装填系数为75%，则g8=0.75vr = 0.75×1.6 = 1.2 m3/釜 vr 常用熔硫釜全容积为1.6m3 ； cs 硫膏的比热容,kj/(kg·k), cs =1.8 kj/(kg·k) ； ch 硫膏的熔融热，kj/kg ，ch=3869 kj/kg； 熔硫釜周围空间的散热系数，kj/(m·h·0c)，= 12.56 kj/(m·h·0c) f 熔硫釜表面积，f = 9.2 m2 釜内加热终温,，= 135 入釜硫膏温度， = 15 0.5

48、 硫膏中含硫量50 4 熔1釜所需时间（工作周期），h s 硫膏密度，kg/m3，s = 1500 kg/m3则， =479085.96 kj/釜（2） 蒸汽消耗量，kg/釜； 式中 0.4mpa蒸汽汽化热， = 2135.27kj/kg =224.4 kg/釜2.4、填料吸收塔的计算2.4.1塔径的计算塔径的计算公式：d= 式中气体体积流量，m3/s；u适宜的空塔气速，m/s 利用贝恩-霍根关联式计算泛点气速式中 泛点气速,m/s;l 流体质量流速kg/（h .l）= ltl = 1495.5 ×1050 =1570275kg/（h .l） ；g 气体质量流速kg/（h .l）=

49、g0g = 15000×1.05 =15750 kg/（h .l）； 填料比表面积，m2/m3，选用50251.5塑料阶梯环，= 114.2m2/m3 填料孔隙率，m3/ m3，= 0.927m3/ m3；l 溶液粘度，m·pa·s，= 0.8 m·pa·s ；v 气体密度，kg/m3，v = 1.05kg/m3 ；l 液体密度，kg/m3，l = 1050 kg/m3 ； a、k关联常数，查相关数据表得a=0.204 ,k=1.75g 重力加速度，m/s2 , g = 9.81 m/s2 d 吸收塔直径，m ； 注： 则， 得uf=0.73m

50、/s 对于散装填料，空塔气速=0.50.85取安全系数为0.6 则操作气速 u=0.6uf=0.6×0.73 =0.438 m/s根据， =3.48m圆整取d=3.5m。2.4.2填料高度的计算吸收过程传质系数kg的计算；kg = a w1.3cna0.1b-0.01 式中 kg 传质系数，kg/m2·h·mpa ；a 经验数，a =200；w 吸收塔操作气速，m/s ；w=0.438na 溶液中na2co3的含量，na = 10.6g/lb 吸收过程液气比，b = lt /g0 =1495.5 1000/15000= 99.7 l/m3 = 吸收过程平均推动力p

51、m计算 式中 p1 吸收塔入口气相h2s分压 ，mpap1 = p i c1×22.4/mh2s 1000p2 吸收塔出口气相h2s分压 ，mpa； p2 = p0c2×22.4/mh2s 1000pi 吸收塔入口压力 ，mpa，pi =0.15 mpa (绝) ；p0 吸收塔出口压力 ，mpa ，p0 =0.138 mpa (绝)；则p1 = p i c1×22.4/mh2s 1000= =0.00099 mpap2 = p0c2×22.4/mh2s 1000= =0.0000027 mpap1*，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。p1*= p2*=0 =0.00017 mpa所需传质面积的计算