年产14万吨合成氨脱硫工艺设计论文

郑州大学

化工与能源学院

专业化学工程与工艺班级 4班

姓名张晓丹学号 20110380429 题目年产14万吨合成氨脱硫工艺设计

指导老师万亚珍职称教授

李亦帆职称博士

系主任侯翠红职称教授

2015年 1 月 24 日

目录

1.设计任务书 (4)

1.1设计要求 (4)

1.2设计依据 (4)

2.工艺设计条件 (6)

3.工艺流程叙述 (7)

3.1概述 (7)

3.2生产流程简述 (8)

3.2.1原理 (8)

3.2.2工艺流程简图 (10)

4.要紧工艺指标 (11)

4.1设计方案的确定 (11)

4.2物料衡算 (11)

4.2.1汲取塔的物料衡算 (12)

4.2.2各流股的物料衡算 (13)

4.3热量衡算 (14)

5.工艺设计 (15)

5.1 基础物性数据 (15)

5.2 汲取塔的设计 (16)

5.2.1 塔径计算 (16)

5.2.2 塔径校核 (18)

5.2.3 填料层高度及分段 (19)

5.2.4 填料塔压降的计算 (23)

5.2.5 填料支撑板 (25)

5.3喷射氧化再生槽的计算 (26)

5.3.1 槽体的计算 (26)

5.3.2 扩大部分直径 (27)

5.3.3 再生槽高度 (27)

5.3.4 喷射器计算 (28)

5.4 冷却塔的设计 (32)

5.4.1 冷却塔的计算 (32)

5.4.2 冷却塔校核 (34)

5.4.3 分布器的设计 (47)

5.4.4 丝网除沫器的设计 (51)

5.4.4冷却塔的选管 (53)

5.4.5塔底防涡器的设计 (55)

6.设计感悟 (56)

1.设计任务书

1.1设计要求

设计年产14万吨合成氨脱硫工艺，半水煤气含硫4.8g/Nm3, 脱硫方法用氨水液相催化法，填料塔脱硫；富液再生采纳喷射氧化再生槽。

1.2设计依据

1)《化工工艺设计手册（第四版）》（上、下册）

2)《小合成氨厂工艺技术与设计手册》（上、下册）

3)陈声宗等主编，化学工业出版社出版的《化工设计》第三版教材

4)《填料手册（第二版）》

5)《化工设备设计全书（塔设备分册）》

6)《塔填料产品及技术手册》

7)《小合成氨厂工艺技术与设计手册》（上、下册）

8)《给水排水设计手册》

9)《化工设备设计手册》（上、下卷）

10)《化学化工物性数据手册（无机卷、有机卷）》

11)《现代塔器技术》（第二版）

12)《小氮肥厂工艺设计手册》

13)李登松.脱硫填料汲取塔的工艺设计研究[J].化工装备技

术,2013,34(6):41-45.

14)徐组根.冷却塔设计[J].河南化工，1999,8:31-34.

15)曾国安.冷却塔的设计计算[J].机电产品开发与创

新,2009,22(4):76-78.

16)董谊仁，过健.填料塔排管式液体分布器的研究和设计[J].化学工程，

1990,18（3）：28-35.

17)董谊仁，裘俊红，陈国标等.填料塔液体分布器的设计[J].化工生产

与技术，1998,18：1-6.

18)张硕德.防涡流器的设计[J].化工设备设计，1983,18（23）：42-43.

19)白二川.半水煤气直冷塔的计算与设计[J].化肥设计，2010,48（2）：

11-15.

20)杨怀林.水冷却塔的设计[J].特钢技术，2009,15（58）：53-54.

2.工艺设计条件

设计能力：14万吨合成氨/年

半水煤气中硫含量：4.8g/Nm3

年工作日：310天

半水煤气消耗定额：3200 Nm3/ 吨氨

半水煤气组成（干基）：

表1 半水煤气组成表

组成H

2N

2

CO CO

2

O

2

CH

4

合计

体积（%）42 19 26 11 0.7 1.3 100

半水煤气压力：压缩机出口压力4800 mmH2O柱

气体温度：36℃

溶液温度：32℃

贫液组成：

总氨含量：1.0M 碳化度R=C/A=0.63 总硫化氢：20.0g/m3硫容： 0.17kg/Nm3 比重：1034kg/m3

脱硫后半水煤气含硫： 0.1 g/Nm3

富液组成：

总氨含量：1.0M 碳化度R=C/A=0.65 总硫化氢：240.0g/m3

比重：1034kg/m3

再生过程：采纳喷射氧化再生槽

喷射器入口压力：4atm(表压)

液温：30℃

吹风强度：100m3/ m3

3.工艺流程叙述

3.1概述

由于生产合成氨的各种燃料中含有一定量的硫，因此所制备出的合成氨原料气中，都含有硫化物。其中大部分是无机硫化物硫化氢（H2S），其次还有少量的有机硫化物，如硫氧化碳（COS）、二硫化碳（CS2）、硫醇（RSH）、噻吩（C4H4S）等。原料气中的硫化物，对合成氨生产危害专门大，不仅腐蚀设备和管道，而且能使合成氨生产过程所用催化剂中毒。

脱硫方法有专门多，按脱硫剂物理形态可分为干法和湿法两大类，前者所用的脱硫剂为固体，后者为溶液。当含硫气体通过这些脱硫剂时，硫化物被固体脱硫剂所吸附，或被脱硫溶液所汲取而除去。