合成氨脱硫工艺设计
合成氨脱硫工艺设计
第一章绪论1.1 我国脱硫技术发展的回顾1.1.1湿法脱硫20世纪70年代,特别是70年代后期,我国生产氮肥上采用的脱硫方法开始多样化。
由于一批有经验的专家进入气体净化队伍,并且有大量小化肥厂作为方便的生产实验场所,研究出较多别具特色的湿法脱硫方法,如MSQ(郑州大学)、栲胶法(广西化工研究所)、FD法(福州大学)、茶酚法(浙江化工研究所)和EDTA络合铁法(郑州大学工学院),并且在生产中得到了应用。
同时,还对传统的ADA法和醇胺法也开始了更为深入的研究。
80年代以来,除了ADA、MSQ等方法外,PDS(酚氰钴,东北师范大学开发)法和栲胶法[1]是络合催化、酚酞催化两大类方法的典型代表,各具特色,应用最广。
他们对防止塔内结垢和硫堵都有很好的效果。
此外,PDS还有一定脱初有机硫的能力。
1.1.2阶段研究的鲜明特点⑴研究具有深度及理论特色剖析了ADA的多种异够化合物,提出了用于脱硫的主要活性体。
考察了湿法脱硫的控制段,提出了其传质过程的数学模型。
⑵理论和实践结合紧密在传质量研究的基础上,提出了旋流板塔、喷旋塔等新型脱硫装置以及喷射再生工艺。
⑶深入的调查研究通过查定,揭示和运用了氮肥厂整个生产链中硫的变化规律。
碳化系统加铁二次脱硫(太原理工大学)、无硫氨水脱硫(江苏如皋化肥厂)的新方法就是在此基础上诞生的。
⑷脱硫技术体现了全方位开发研究的内容不仅涉及到催化剂,还包括了脱硫再生设备和工艺条件的优化,以及分析手段的改进。
广西大学、浙江大学和上海化工研究院在这方面做了突出的贡献。
⑸大力宣传国外脱硫新技术对国外脱硫最新动态的情报研究及宣传,为我国开发脱硫技术提供了很好的借鉴。
中国科技情报研究所重庆分所在这方面做的工作对我国当时的脱硫技术的发展起到了很重要的作用。
1.1.3干法脱硫70年代湿法脱硫在氮肥净化系统几乎占到统治地位。
当时化工生产还比较粗放,小化肥厂尤其如此。
人们对干法脱硫的认识也较肤浅,直到70年代后期,郑州大学采用廉价煤种为原料制出RS型活性炭并用于化肥厂煤气粗放硫和原料气二次脱硫;太原理工大学开辟新的原料资源,制备TC系列成型/粉状氧化铁脱硫剂应用于燃气(煤气、沼气等)的粗脱硫及化工原料气的脱硫;西南化工研究院利用贵州锰矿资源[2],制备MF型铁锰复合中温脱硫剂并用于天然气净化,在全国干法脱硫技术上迈出了新的一步。
合成氨厂脱硫系统工艺设计说明书[1]
目录1.设计任务 (3)2.脱硫方法的选择 (4)3.工艺流程 (5)4.物料衡算 (8)5.热量衡算 (12)6.设备尺寸计算 (15)7.主要设备及其工艺参数 (20)8.致谢 (24)合成氨脱硫工艺设计说明书第一节设计任务1.设计项目:合成氨脱硫工艺设计2.年生产能力:4000吨3.设计依据:合成氨原料气中,一般总含有不同数量的无机硫化物和有机硫化物,这些硫化物的成分和含量取决于气化所用燃料的性质及其加工的方法。
原料气中的硫含量,可以认为于燃料只能跟硫含量成正比。
一般说来,以焦碳或无烟煤制的的水煤气或半水煤气中,较高者,硫化氢达4-6克/标准米3,有机硫0.5-0.8克/标准米3(主要为硫氧化碳;其次为二氧化碳,约占百分之十几);较低者,硫化氢1-2克/标准米3,有机硫0.05-0.2克/标准米3。
但是近来有些小合成氨厂用当地高硫煤作原料,制得的煤气中硫化氢含量也有高达20-30克/标准米3,有机硫1-2克/标准米3(主要为二氧化碳。
其次为硫氧化碳.硫醇和噻吩)。
天然气中硫化氢的含量,则因地区不同有极大的差异,约在0.5-15克/标准米3的范围内变动,有机硫则以硫醇为主。
重油.轻油中的硫含量亦因不同的石油产地而有极大的差异。
重油部分氧化法的制气过程中,重油只能感的硫分有95%以上转化成硫化氢,只有小部分变成有机硫,其主要组分为硫氧化碳。
例如,含硫分0.3-5.5%的重油,气体得到的气体中含硫化氢1.1-2.0克/标准米3和硫氧化碳0.03-0.4克/标准米3。
原料气中碳化物的存在,会增加气体对金属的腐蚀并使催化剂中毒。
此外,硫本身也是一种重要的资源,应当予以回收。
为此。
必须对原料气进行脱硫4.其它:由于本设计为假定的设计,因此有关设计任务书的其它项目,如进行设计的依据、厂区或厂址、主要经济技术指标、原料的供应、技术规格以及燃料种类、水电汽的主要来源、和其它工业企业的关系、建厂期限、设计单位、设计进度及设计阶段的规定等均从略。
年产20万吨合成氨脱硫工段工艺设计
吉林化工学院课程设计题目年产20万吨合成氨脱硫工段工艺设计教学院化工与材料工程学院专业班级化工0904学生姓名鞠洪清学生学号 09110437指导教师刘艳杰2012年12月27日前言本设计是年产20万吨合成氨脱硫工段的工艺设计。
对合成氨和脱硫工艺的发展概况进行了概述。
着重详细介绍了脱硫工段的工艺流程、工艺条件、生产流程、技术指标等内容。
就脱硫车间的工艺生产流程,各脱硫方法对比, 栲胶脱硫, 三废治理及利用, 反应条件对反应的影响, 物料流程, 影响的因素, 着重介绍化工设计的基本原理、标准、规范、技巧和经验。
设计总的指导思想是, 理论联系实际、简明易懂、经济实用。
目录前言 (1)摘要 (4)1.总论 (5)1.1.1栲胶法脱硫的发展 (6)1.1.2栲胶脱硫剂介绍 (6)1.1.3栲胶脱硫的反应机理 (7)1.1.4栲胶溶液的预处理 (7)1.1.5生产中副产品硫磺的回收工艺 (8)1.1.5.1劳斯法硫磺回收工艺 (8)1.1.5.2劳斯法硫磺回收工艺原理 (9)1.1.6生产中副产品硫磺的应用 (11)1.1.6.1硫磺的基本应用 (11)1.1.6.2硫磺的几种专门应用 (11)1.2文献综述 (14)1.2.1前言 (14)1.2.2脱硫法介绍 (15)2. 流程方案的确定 (16)2.1各脱硫方法对比 (16)2.2栲胶脱硫法的理论依据 (18)2.3工艺流程方框图 (19)3. 生产流程的简述 (20)3.1简述物料流程 (20)3.1.1气体流程 (20)3.1.2溶液流程 (20)3.1.3硫磺回收流程 (20)3.2工艺的化学过程 (22)3.3反应条件对反应的影响 (23)3.3.1影响栲胶溶液吸收的因素 (23)3.3.2影响溶液再生的因素 (25)3.4工艺条件的确定 (26)3.4.1溶液的组成 (26)3.4.2喷淋密度和液气比的控制 (26)3.4.3温度 (27)3.4.4再生空气量 (27)4. 物料衡算和热量衡算 (27)4.1物料衡算 (27)4.2热量衡算 (30)5. 车间布置说明 (34)6. 三废治理 (35)6.1废水的处理............................................................................. 错误!未定义书签。
合成氨脱硫工艺的设计
1.5 万吨/年合成氨脱硫工艺设计目录1 总论 (1)1.1 概述 (1)1.2 文献综述 (2)1.2.1 合成氨原料气净化的现状 (2)1.2.2 改良ADA 的简述 (2)1.2.3 ADA 的理化性质 (3)1.2.4 ADA 脱硫的优缺点 (3)1.2.4.1 优点 (3)1.2.4.2 缺点 (3)2 生产流程或生产方案的确定 (3)3 生产流程说明 (4)4.1.1 ......................................................................................................................................... 反应机理 44.1.2 ......................................................................................................................................... 主要操作条件.. (5)4.2.1 溶液组分 (5)4.3.1 碱度 (5)4.3.2 NaVO3 含量 (5)3.2.1.3ADA 浓度 (5)4.2.2 温度对ADA 的影响 (5)4.2.3 CO2 的影响 (6)4.2.4 溶液PH 的影响 (7)4.1.3 ......................................................................................................................................... 工艺流程74.1.4 ......................................................................................................................................... 主要设备介绍.. (8)4.3.1.1 .............................................................................................................................. 填料塔84.3.1.2 .............................................................................................................................. 氧化槽84.3.1.3 .............................................................................................................................. 硫泡沫槽 (9)4.3.1.4 .............................................................................................................................. 过滤器94.3.1.5 .............................................................................................................................. 熔硫釜104 工艺计算书 (10)4.3.2.1 ...................................................................................................................................... 原始数据104.3.3.1 .............................................................................................................................. 焦炉煤气组分 (10)4.3.3.2 .............................................................................................................................. 脱硫液组分 (10)4.3.3.3 .............................................................................................................................. 设计工艺参数 (10)4.3.2.2 ...................................................................................................................................... 物料衡算125.1 H2S 脱除 (12)5.2 溶液循环量 (13)5.3 生成Na2S2O3 消耗H2S 的量 (13)5.4 Na2S2O3 生成量 (13)5.5 理论硫回收量 (13)5.6 理论硫回收率 (13)5.7 生成Na2S2O3 消耗纯碱的量 (13)5.8 硫泡沫生成量 (13)5.9 入熔硫釜硫膏量 (13)5.10 回收率 (14)4.3 热量衡算 (14)5.1.1.1 ............................................................................................................................. 冷却塔热量衡算145.1.2.1 冷却塔热负荷 (14)5.1.2.2 冷却水消耗量 (15)6.2.2.2 硫泡沫槽热负荷 (15)6.2.2.3 蒸汽消耗量 (15)1.2.3 熔硫釜热负荷 (15)1.2.4 蒸汽消耗量 (16)5 主要设备的工艺计算和设备选型 (16)1.2.4.1 ............................................................................................................ 主要设备的工艺尺寸 (16)(1) 塔径 (16)(2) 填料层高度计算 (17)(3) 压降的计算 (18)3.2.1.1 槽体 (19)3.2.1.2 喷射器 (20)1.2.4.2 ............................................................................................................ 辅助设备的选型 (22)6 设备稳定性及机械强度校核计算 (23)6.1 壁厚的计算 (23)6.2 机械强度的校核 (24)6.2.2.1 风载荷的计算 (26)3.4.4 风弯矩的计算 (27)7 设计体会与收获 (28)8 参考文献 (29)9 附录 (30)10 附图 (34)1总论1・1概述我国合成氨工业的生产始于20世纪50年代,但生产规模都很小,合成氨单系列装置的生产能力最大仅为4万吨/年,氨加工产品主要为碳酸氢铵,产量满足不了市场的需求。
合成氨工艺设计书
合成氨工艺流程设计书一、 天然气脱硫:天然气又称油田气、石油气、石油伴生气。
开采石油时,只有气体称为天然气;石油和石油气,这个石油气称为油田气或称石油伴生气。
天然气的化学组成及其理化特性因地而异,主要成分是甲烷,还含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等。
无硫化氢时为无色无臭易燃易爆气体,密度多在0.6~0.8g/cm3,比空气轻。
通常将含甲烷高于90%的称为干气,含甲烷低于90%的称为湿气。
脱硫的方法有干法脱硫、湿法脱硫我们采用湿法脱硫——氨水催化法一般采用氨水浓度为8~22滴度,并加有0.2~0.3g/L 的对苯二酚作为催化剂。
相应的脱硫和再生反应: O H HS NH S H OH NH 2424+=+ O H NH S O HS NH 232421++=+氨水催化法有氨损失大、硫容量低的缺点,当煤气中硫含量高时,相应的应增加溶液循环量。
二、甲烷的转换甲烷蒸汽转化机理有两种说法;一种认为甲烷逐级分解成次甲基、乙烷、乙烯和碳,同时,这些分解产物于水蒸气反应生成氢气、一氧化碳和二氧化碳:另一种认为甲烷先裂解成碳和氢,然后碳再由水蒸气气化生成一氧化碳和氢气:其次认为镍催化剂的表面,甲烷转化的速度比甲烷分解的速度快得多,中间产物中不会有碳的生成。
镍催化剂表面甲烷和水蒸气解离成次甲基和原子态氧,并在催化剂表面互相作用,最后生成CO 、22H CO 和。
有5个步骤表示反应历程;2243)(H CO g O H CH +⇒+Z-镍催化剂表面的活性中心;)()()(2O Z CO Z CH Z 、、-分别为化学吸收为化学吸附态的次甲基、一氧化碳和氧原子。
1、在较低温度下,在外热式一段转化炉内进行烃类蒸汽转化反应,而后在较高温度下,于耐火砖衬里的钢制转化炉中加入空气,利用反应热将甲烷转化反应进行到底。
2、二段转化炉的反应中内也装有催化剂,加入空气来自一段转化气先与空气作用;mol kJ H g O H O H /99.483)(22298222-=∆=+O, mol kJ H CO O CO /95.565229822-=∆=+O ,其理论火焰温度为1203C O 。
合成氨脱硫工艺设计
合成氨脱硫工艺设计
1.工艺原理
合成氨脱硫使用了一种称为氧化剂的物质,通常是氧气和氯气的混合物,加之于废气中。
氧化剂与硫化物反应生成硫酸盐。
该反应需要一定的温度和压力条件下才能进行。
通常情况下,反应温度为120-200摄氏度,压力为1-3兆帕。
2.工艺流程
在吸收器中,还需要添加一种促进剂,以提高硫酸盐的转化率。
常用的促进剂包括硫酸铵和硝酸铵。
这些促进剂能增加硫酸盐的反应速率,并且防止硫酸盐结晶。
硫酸盐溶液在吸收废气中的过程中,会逐渐饱和。
当饱和度达到一定的程度时,需要对硫酸盐溶液进行再生。
再生通常通过加热溶液,释放出硫化物,并将其氧化成硫化氢。
然后将硫化氢处理成为硫酸盐。
3.设备设计
在工艺设计中,需要考虑各个设备的容量和尺寸,以满足处理废气的要求。
此外,还需考虑设备的材料选择,以保证其在高温、高压、腐蚀等恶劣条件下的使用寿命。
4.运行与控制
合成氨脱硫工艺需要建立一个完善的运行与控制系统,以保证整个工艺的稳定和高效运行。
应根据实际情况采用合适的控制策略,监测和调节各个参数,如废气流量、温度、压力、硫酸盐浓度等。
此外,还需建立一个规范的维护和保养计划,定期检查设备的状况,及时进行修复和更换。
总之,合成氨脱硫工艺设计需要考虑多个方面,包括工艺原理、工艺流程、设备设计和运行控制。
通过科学合理的设计和操作,可以有效降低硫化物的排放,减少环境污染。
合成氨的脱硫过程的工艺流程
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年产6万吨合成氨脱硫工段工艺设计毕业设计
毕业论文(设计)论文(设计)题目:年产6万吨合成氨脱硫工段工艺设计English Topic: The year produces 180,000 tons to synthesize an ammonia to take off sulphur work a segment a technological design毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名:日期:指导教师签名:日期:使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名:日期:学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名:日期:年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。
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合成氨液氨脱硫工艺设计
合成氨液氨脱硫工艺设计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 (3)1.1设计要求 (3)1.2设计依据 (3)2.工艺设计条件 (4)3.工艺流程叙述 (5)3.1概述 (5)3.2生产流程简述 (6)原理 (6)工艺流程简图 (7)4.主要工艺指标 (8)4.1设计方案的确定 (8)4.2物料衡算 (8)吸收塔的物料衡算 (8)各流股的物料衡算 (9)4.3热量衡算 (10)5.工艺设计 (11)5.1 基础物性数据 (11)5.2 吸收塔的设计 (12)塔径计算 (12)塔径校核 (13)填料层高度及分段 (14)填料塔压降的计算 (17)填料支撑板 (18)5.3喷射氧化再生槽的计算 (19)槽体的计算 (19)扩大部分直径 (20)再生槽高度 (20)喷射器计算 (21)5.4 冷却塔的设计 (24)冷却塔的计算 (24)冷却塔校核 (25)分布器的设计 (36)丝网除沫器的设计 (39)冷却塔的选管 (41)塔底防涡器的设计 (42)6.设计感悟 (43)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;富液再生采用喷射氧化再生槽。
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.脱硫填料吸收塔的工艺设计研究[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H2N2CO CO2O2CH4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:采用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/ m33.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。
合成氨脱硫工段工艺设计
合成氨脱硫工段工艺设计一、工艺流程合成氨脱硫工段的工艺流程主要包括原料准备、反应器、分离塔和废气处理等步骤。
具体流程如下:1. 原料准备:将合成氨输送至反应器,并通过加入适量的催化剂和脱硫剂来进行反应。
2. 反应器:在反应器中,将合成氨与脱硫剂进行反应,生成硫化氢和水。
同时,催化剂的作用可以提高反应速率。
3. 分离塔:通过分离塔对产生的硫化氢和水进行分离,从而得到纯净的硫化氢。
4. 废气处理:将产生的废气经过处理后排放或回收利用。
二、原料准备1. 合成氨:合成氨是本工艺中最重要的原料之一。
其纯度需达到99%以上,并严格控制其含有杂质如二氧化碳等。
2. 催化剂:催化剂是本工艺中必不可少的组成部分。
常用的催化剂包括铝酸盐、钼酸盐等。
其作用是加速反应速率,提高产物纯度。
3. 脱硫剂:脱硫剂是用于吸收反应中生成的硫化氢的物质。
常用的脱硫剂包括三乙醇胺、二乙醇胺等。
三、反应器1. 反应器设计:反应器主要由反应釜、搅拌器、加热系统和控制系统等部分组成。
反应釜材质一般为不锈钢或碳钢,且内壁需进行防腐处理。
2. 反应条件:合成氨脱硫反应需要在一定的温度和压力下进行。
通常情况下,温度控制在150℃-250℃之间,压力控制在1MPa-3MPa之间。
四、分离塔1. 分离塔设计:分离塔主要由进料口、出料口、填料层和塔板层等部分组成。
填料层材质一般为陶瓷或金属,其作用是增加接触面积,提高分离效率。
2. 分离条件:分离塔需要在一定的温度和压力下进行。
通常情况下,温度控制在50℃-100℃之间,压力控制在0.1MPa-0.5MPa之间。
五、废气处理1. 废气处理方法:废气处理一般采用吸收法或燃烧法。
吸收法是将废气通过吸收剂中,使其中的有害物质被吸收,从而达到净化的目的。
燃烧法则是将废气进行高温燃烧,使其中的有害物质被分解,从而达到净化的目的。
2. 废气处理设备:废气处理设备包括吸收器、除尘器、脱臭器和排放管道等部分。
其中,吸收器和脱臭器材质一般为玻璃钢或不锈钢。
合成氨生产工艺脱硫
第七章脱硫工段第一节工艺流程及主要设备一、本工段任务从造气工段来的半水煤气中,除氢和氮外,还含有27%左右的CO,8%左右的C02,以及少量的硫化物和氧等。
硫化物(主在是仏5,约占半水煤气中硫总量的90%左右,其次还有CS2,COS和RSH等)含量约为1.0〜4.Og/Nm3。
这些硫化物对合成氨生产是有害的。
它会腐蚀设备、管道;会引起变换、合成、甲醇等工段触媒中毒、降低活性或失去活性;会破坏铜液成份。
H2S与铜液中的Cu2+和CU+作用生成CuS和Cu2S 沉淀,堵塞设备管道与阀门,使精炼操作条件恶化。
生产过程中,h2s从溶液中解吸出来,或从设备管道中泄漏出来,会污染环境,影响人体健康。
本工段的主要任务,就是用脱硫液将半水煤气中的硫化物脱除至0.07g/Nr^以下,使半水煤气得到净化,以满足后工段生产工艺的要求。
吸收硫化氢的脱硫液经再生后循环使用,再生析出的硫回收成硫磺。
本工段要根据全厂生产情况,调节罗茨风机气垴。
脱硫的方法很多,根据脱硫剂的形态可分为湿法和干法两大类。
干法以固体为吸收剂,如活性碳法、分子筛法等。
湿法以液体为吸收剂,如氨水液相催化法、氨水中和法、ADA法,近年来还发展了拷胶法、PDS法等。
B前,小氮肥厂脱硫采用较多的是氨水液相催化法。
现以本法为例,简述脱硫过程。
二、工艺流程简述氨水液相催化法脱硫是用脱硫液(贫液)吸收半水煤气中的硫化氢。
吸收硫化氢后的脱硫液(富液),在对苯二酚载氧体的催化作用下,经氧化再生后循环使用。
再生析出的硫泡沫经分离,熔融精制成硫锭。
主要反应方程式如下:NH4OH+H2S==MH4HS+H2O(脱硫反应)2NH4OH+CO2==(NH4)2CO3+H2O2NH4HS+Oz==2NH4OH+2S| (再生反应)2NH4HS+202=(NH4)2S203+H20来自造气工段的半水煤气,经除尘器除去所含的部份粉尘,煤焦油等杂质后,由罗茨鼓风机增压送入气体冷却器冷却,然后在喷旋脱硫塔的喷射器中与贫液并流接触而下,从喷旋塔底部进入,在旋流板中气液转为逆流接触,半水煤气中的硫化氢被贫液吸收。
C10255年产40万吨合成氨脱硫工段的设计
年产40万吨合成氨脱硫工段工艺设计是结合文献中提供的生产中收集到的各类生产技术指标而设计的。
本设计所采用栲胶脱硫法对合成氨生产进行脱硫,其主要原料是半水煤气和脱硫液,详细介绍了合成氨脱硫工段的生产原理、工艺流程、工艺参数、物料衡算、热量衡算,以及设备选型、厂房布置和三废处理。
本设计的特点是在脱硫效率和再生率方面的研究有所突破。
关键词:栲胶脱硫法合成氨脱硫塔Annual output of 400000 tons of ammonia desulfurization section of process design is to provide production, combined with literature collected all kinds of production technology index. This design adopts the extract desulfurization method for desulfurization, the production of synthetic ammonia, its main raw material is semi water gas and fluid of desulfurization. Ammonia desulfurization section was introduced in detail the principle, process flow, process parameters, material balance, heat balance, as well as the equipment selection, building layout, and three wastes disposal. The characteristic of this design is in the desulfurization efficiency and breakthrough in the study of regeneration rate.Key words:method of desulfurization by tannin extract synthesis ammonia Desulfurization tower目录1. 总论 (5)1.1.1栲胶的组成及性质 ............................................................ 错误!未定义书签。
氨法脱硫 工程技术方案
氨法脱硫工程技术方案一、氨法脱硫工艺流程氨法脱硫工艺的基本流程如下:1. 烟气预处理:烟气中的尘粒和颗粒物会对后续的脱硫过程产生影响,因此需要对烟气进行预处理,通常采用除尘器和除酸雾装置对烟气进行处理。
2. SO2吸收:烟气中的SO2通过吸收剂(NH3水溶液)进行吸收,生成硫酸铵。
3. 浓缩:将吸收液中的硫酸铵进行浓缩,使浓缩得到的硫酸铵溶液能够供给硫磺循环造粒和再生装置。
4. 氨回收:将硫酸铵溶液中的NH3回收,生成可再利用的氨。
5. 硫磺循环造粒和再生:将硫酸铵溶液进行造粒,形成硫磺,再将硫磺通过热解等工艺进行再生。
6. 尾气处理:对氨法脱硫后产生的尾气进行处理,通常采用尾气冷却、再循环等方式。
以上是氨法脱硫的基本工艺流程,各流程之间有着协调配合的关系,可以实现SO2的高效脱除。
二、氨法脱硫工程技术方案1. 设备选择1.1 SO2吸收设备:常用的SO2吸收设备包括塔式吸收器和喷射器吸收器两种。
塔式吸收器具有吸收效率高、占地面积小等优点,而喷射器吸收器则具有结构简单、投资成本低等优点。
1.2 浓缩设备:常用的浓缩设备有蒸发器、结晶器等。
蒸发器通常用于将硫酸铵溶液进行浓缩,结晶器则用于将浓缩后的硫酸铵溶液进行造粒。
1.3 氨回收设备:常用的氨回收设备有蒸馏装置、吸附装置等。
蒸馏装置可以实现NH3的回收和再利用,吸附装置可以实现NH3的去除。
1.4 烟气预处理设备:常用的烟气预处理设备有除尘器、除酸雾装置等。
除尘器用于去除烟气中的尘粒,除酸雾装置则用于去除烟气中的酸雾。
2. 工艺优化优化氨法脱硫工艺可以提高脱硫效率、降低能耗和化学品消耗,具体包括:2.1 氨法脱硫工艺中SO2的吸收效率与吸收剂浓度和温度、烟气流速等因素有关,通过优化这些参数可以提高吸收效率。
2.2 浓缩设备的优化可以减少溶液浓缩过程中的能耗,提高硫磺的再生效率,具体包括采用多效蒸发器、提高浓缩温度等措施。
2.3 氨回收设备的优化可以减少NH3的损失,降低氨的消耗,具体包括采用高效的吸附剂、提高回收效率等措施。
合成氨的湿法脱硫
改良ADA法脱硫工艺液脱除硫化氢。 栲胶法脱硫无需添加酒石酸钾钠等配位剂。
缺 1、净化度低 2、设备腐蚀 3、运转设备多,
点 电耗高
吸收的基本原理与吸收剂的选择
硫化氢是酸性气体,其水溶液呈酸性,可被碱性溶液吸收:
相平衡
解离
碱性吸收剂只能将原料气中的硫化氢吸收到溶液中,不能使硫化氢氧化为单质硫。 需借助其他物质来实现。 在溶液中添加催化剂作为载氧体,氧化态的催化剂将硫化氢氧化成为单质硫,其 自身呈还原态。还原态催化剂在再生时被空气中的氧氧化后恢复氧化能力,循环使 用。
4 0
3 0
2 0
81.3
8.5
8.7
0
PH值
0
2. 0
1. 5
1. 0 61052. 7
0
8 9 10 11 PH值
② 钒酸盐含量 应使ADA与偏钒酸盐的当量比为2左右。 ③ ADA用量 ADA作用是将V4+氧化为V5+,为了加快V4+的氧化速率,一般 使用5~10g/L。 ④ 酒石酸钠钾用量 与钒浓度成正比,为偏钒酸钠浓度的0.5倍。
能脱除硫化氢、二氧化碳,当与 有机硫反应时会使溶剂降解,不能 两再生
能脱除硫化氢、二氧化碳,与有 机硫反应慢,再生时可分解,回收 胺
能脱硫化氢、有机硫
主要脱二氧化碳兼脱 硫化氢
能脱硫化氢、有 机硫与二氧化碳
脱硫化氢,副产硫磺
同上
同上
能脱硫化氢和一部分有 机硫
适用 情况
适用于天然气
6万吨每年合成氨原料气脱硫(栲胶法)
毕业设计题目:6万吨/年合成氨原料气脱硫工段设计学院:化学与材料工程学院专业:化学工程与工艺姓名:学号:指导老师:完成时间:2013/5/24目录设计说明 (I)Design elucidation (II)主要符号一览表 (iii)引言 (1)1脱硫工艺评选 (3)1.1 国内当前常用脱硫工艺 (3)1.1.1 氨水液相催化法 (3)1.1.2 改良ADA法 (4)1.1.3 栲胶脱硫工艺 (5)1.1.4 FD法脱硫 (6)1.1.5 PDS法脱硫 (7)1.1.6 KCA法脱硫 (8)1.2 脱硫工艺评选 (9)1.2.1 工艺评选 (9)1.2.2 工艺确定 (12)1.3 栲胶脱硫工艺条件确定 (13)1.3.1 栲胶溶液的预处理 (13)1.3.2 温度 (13)1.3.3 压力 (13)1.3.4 溶液因素 (14)2 工艺计算 (16)2.1 物料衡算 (16)2.1.1H2S脱除量 (17)2.1.2 溶液循环量 (17)2.1.3 生成Na2S2O3消耗的H2S (17)2.1.4 Na2S2O3生成量 (17)2.1.5 理论硫回收量 (18)2.1.6 理论硫回收率 (18)2.1.7 生成Na2S2O3消耗的纯碱量 (18)2.1.8 硫泡沫生成量 (18)2.1.9 入熔硫釜硫膏量 (18)2.2 能量衡算 (19)2.2.1 脱硫塔热量衡算(按1mol硫化氢计算) (19)2.2.2 冷却塔热量衡算 (20)2.2.3 硫泡沫槽热量衡算 (20)2.2.4 熔硫釜热量衡算 (21)2.3 脱硫塔工艺计算 (22)2.4 压降的计算 (24)2.5附属设备的计算 (26)2.5.1塔的附属高度的计算 (26)2.5.2喷射再生槽工艺计算 (27)2.5.3喷嘴计算 (27)2.5.4 混合管计算 (28)2.5.5吸气室计算 (28)2.5.6尾管直径计算De (29)3填料塔辅助设备的选择 (30)3.1液体分布装置 (30)3.2喷淋器的选择 (30)3.3填料支承板 (31)3.4 液体再分布器 (31)3.5 床层限制板 (32)3.6气、液相进出口装置 (32)3.6.1气体进口装置 (32)3.6.2气体出口装置 (32)3.6.3液体进口管 (32)3.6.4液体的出口装置 (32)3.7封头 (32)3.8人孔、手孔 (32)3.9加强圈 (33)4 机械强度的校核 (34)4.1质量载荷 (34)4.2风载荷的计算 (34)4.3壁厚 (35)4.3.1筒体壁厚 (35)4.3.2封头壁厚 (36)设计结果 (37)参考文献 (40)附录 (42)致谢 (43)主要符号一览表符号名称单位C1半水煤气中H2S初始含量g/m3C2净化气中H2S含量g/m3G0入吸收塔半水煤气气量m3/hP0入吸收塔半水煤气压力MpaP i出吸收塔半水煤气压力MpaP 吸收塔的操作压力Mpat1入吸收塔半水煤气温度o Ct2 出冷却塔入吸收塔半水煤气温度o CS 硫容g(H2S)/m3 S1硫泡沫中硫含量Kg/m3 t3硫泡沫槽溶液初始温度0Ct4硫泡沫槽溶液终温0Ct5熔硫釜硫膏初始温度0Ct6熔硫釜加热终温o CρS硫膏密度Kg/m3ρf硫泡沫密度Kg/m3C f硫泡沫比热容KJ/(Kg·K) Vr 常用熔硫釜全容积m3C s硫膏的比热容KJ/(Kg·K) C h硫膏的熔融热KJ/Kg λ 熔硫釜周围空间的散热系数KJ/(m·h·0C) r10.2MPa蒸汽的汽化热KJ/Kg r20.4MPa蒸汽的汽化热KJ/Kg ρG H2S气体密度Kg/m3ρG脱硫液液体密度Kg/m3 F 熔硫釜表面积m2W i喷射再生槽溶液流速m/sα1喷射再生槽喷嘴入口收缩角°L6喷射再生槽喷嘴喉管长度mm α2喷射再生槽吸气室收缩角°W A喷射再生槽管内空气流速m/s α3喷射再生槽尾管直径扩张角°L4扩张管长度mm d e尾管直径mm W e尾管中流体速度m/s L2吸气室收缩长度mm L1吸气室高度mm W A管内空气流速m/s d M吸气室直径mm d a空气入口管直径mm L3混合管长度mm 喷射器形状系数d m混合管直径mL7喷嘴总长度mL6喷嘴喉管长度mN 喷嘴个数个L i每个喷射器溶液量m3/h d i喷嘴孔径m W i喷射处溶液流速m/s d L溶液入口管直径mL5喷嘴入口收缩段长度mH1再生槽有效高度mτ 溶液在再生槽内的停留时间minH T再生槽高度mH2喷射器出口到槽底距离mH3扩大部分高度mD2再生槽扩大部分直径的计算mH1再生槽高度mD1再生槽直径mA i 吹风强度m3 /(h·m2) G A空气量m3/hC i喷射器抽吸系数m3/m2 [P] 许用压力Mpaσs钢板的许用应力Mpaδe有效厚度mmδn名义厚度mmC2钢板的腐蚀裕量mmC1厚度负偏差mmP i风载荷PaK1空气动力系数K2i风振系数ƒi风变化系数q0距地面10m处风压PaD0塔设备的内径mK1空气动力系数A i迎风面积D e塔设备的直径mL i塔设备的高度m ΔP m吸收过程平均推动力Mpa P1吸收塔入口气相H2S分压Mpa P2吸收塔出口气相H2S分压Mpa P1吸收塔入口气相H2S平衡分压Mpa P2吸收塔出口气相H2S平衡分压Mpa A P所需传质面积m2 H P填料层高度L 液体的喷淋密度m3/m 2·hL W填料的润湿率m3/m 2.h D 塔径m N 填料个数个/m3 D 填料尺寸m α 常数H t总持液量m3液体/m3料L 液相流率m3/m2·h d e填料直径mK G吸收过程传质系数Kg/m2·h·Mpau 操作气速m/sC Na溶液中Na2CO3的含量g/LB 吸收过程液气比L/m3L 流体质量流量Kg/hG 气体质量流量Kg/ha 填料比表面积m2/m3ε 填料孔隙率m3/ m3μL溶液粘度m·Pa·s Φ 湿填料的填料因子m-1ρG气体密度Kg/m3ρL液体密度Kg/m3ɡ 重力加速度m/s2 G F泛点质量流速Kg/m2·s u 操作气速m/s ΔP f压降Pa/m D 吸收塔直径m P 吸收塔操作压力Mpa G8每一釜硫膏量m3/熔硫釜V r常用熔硫釜全容积m3 C s硫膏的比热容KJ/(Kg·K) C h硫膏的熔融热KJ/Kgλ 熔硫釜周围空间的散热系数KJ/(m·h·c) W2蒸汽消耗量Kg/釜L T溶液循环量m3/h G2生成Na2S2O3消耗H2S的量Kg/h M Na2S2O3Na2S2O3分子量M H2S H2S分子量G4理论硫回收量kg/h M S硫的分子量φ理论硫回收率﹪G5生成Na2S2O3消耗纯碱的量Kg/h M Na2CO3碳酸钠的分子量;G6硫泡沫生成量m3/h G7入熔硫釜硫膏量Kg/h η回收率﹪Q1硫泡沫槽热负荷KJ/t NH3 V f硫泡沫体积m3ρf硫泡沫密度Kg/m3 C f硫泡沫比热容KJ/(Kg·K) W1蒸汽消耗量Kg/t NH3引言氨是我国产量最大的化工产品,在国民经济中,氨占有重要地位,特别是对农业生产有着重大意义,氨主要用来制造化肥。
40000m3h合成氨原料气净化脱硫工艺设计
XX学院专科毕业设计(论文)任务书
注:任务书必须由指导教师和学生互相交流后,由指导老师下达并交教研室主任审核后发给学生,最后同学生毕业论文等其它材料一起存档。
毕业设计(论文)成绩评定
答辩小组评定意见
一、评语(根据学生答辩情况及其论文质量综合评定)。
二、评分(按下表要求评定)
答辩小组成员签字
年月日
毕业答辩说明
1、答辩前,答辩小组成员应详细审阅每个答辩学生的毕业设计(论文),为答辩做好准
备,并根据毕业设计(论文)质量标准给出实际得分。
2、严肃认真组织答辩,公平、公正地给出答辩成绩。
3、指导教师应参加所指导学生的答辩,但在评定其成绩时宜回避。
4、答辩中要有专人作好答辩记录。
指导教师评定意见
一、对毕业设计(论文)的学术评语(应具体、准确、实事求是):。
合成氨原料气的脱硫
2021/6/4
7
• ②氧化锌脱硫
• 基本原理:
• H2S+ZnO=ZnS+H2O • C2H5SH+ZnO=ZnS+C2H4+H2O • H2+ C2H5SH+ZnO= ZnS+C2H6+H2O • 脱硫剂的组成
可使S含量 降到0.1ppm 以下,可单 独使用,也 可与加氢转 化催化剂串 联使用9
影响硫容的因素:
硫容:单位体积 脱硫剂所能吸收 的硫,kg/m3
0
温度
10000
20000
汽气比
2021/6/4
空速
10
2021/6/4
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氧化锌脱硫示意图
*氧化锌脱硫只能脱除硫化氢和一些简单的有 机硫化物。不能除去噻吩等复杂的有机硫化 物。而所有的有机硫化物在钴(Co)钼(Mo)催 化剂作用下能全部加氢转化成容易脱除的硫 化氢。 *工业生产中一般采用钴(Co)钼(Mo)加氢转化 串联氧化锌脱硫工艺,先将有机硫化物转化 成无机硫化物硫化氢,再脱除硫化氢,可使 总的硫含量降到0.1cm3/m3以下。
干法脱硫
2021/6/4
3
干法ห้องสมุดไป่ตู้硫 适用于含S量较少、净化度高的情况
氧化锌法、钴钼加氢法、氢氧化铁法、活性碳法等
湿法脱硫 适用于含S量较大、净化度要求低的场合
化学吸收法、物理吸收法和化学物理综合吸收法等
2021/6/4
4
钴(Co)钼(Mo)加氢-氧化锌脱硫
5万吨合成氨脱硫工段工艺设计
5万吨合成氨脱硫工段工艺设计脱硫是指将含硫燃料或废气中的硫化物转化为无害物质的过程。
合成氨脱硫工段是指在合成氨生产过程中进行脱硫处理的工段。
以下是一个5万吨合成氨脱硫工段工艺设计的简要介绍。
1.硫化物的捕集合成氨生产过程中,含硫燃料或废气中的硫化物首先需要被捕集。
常见的捕集方法有干法和湿法两种。
干法脱硫通常采用吸附剂来捕集硫化物,而湿法脱硫则是将含硫废气通过吸湿装置,使硫化物溶于水中。
2.水洗捕集到硫化物的废气或液体需要经过水洗来去除残余的硫化物。
水洗通常采用床层呼吸装置,将含硫废气通过呼吸器,氧化成硫酸,然后与水反应生成硫酸溶液。
硫酸溶液可以用于后续的处理过程。
3.氮气气化水洗后的液体废液中含有大量的硫酸,需要进行氮气气化来提取硫酸。
氮气气化也可以用于水洗过程中的床层呼吸装置。
氮气气化的原理是用氮气将硫酸蒸发,然后将蒸汽冷凝成硫酸液体。
4.沉淀经过水洗和氮气气化后,获得的硫酸液体还需要进行沉淀处理。
沉淀通常采用氢氧化钙来将硫酸中的杂质沉淀,然后将沉淀物从液体中分离。
5.硫酸的再生沉淀后的液体中含有高浓度的硫酸,需要进行再生。
硫酸再生常采用浓硫酸和蒸汽的混合物加热,将饱和溶液中的硫酸浓缩,然后通过冷却和分离获得浓硫酸。
6.重复循环硫酸再生后的液体可以被重复循环使用在捕集和水洗阶段。
循环液需要定期添加新的酸来补充损失。
以上是一个简要的5万吨合成氨脱硫工段工艺设计。
实际的设计过程还需要考虑具体的工艺参数和设备选择,以及环境和安全等方面的要求。
希望这个简介可以作为一个参考,帮助你更好地理解合成氨脱硫工段的工艺设计。
合成氨脱硫工艺流程
合成氨脱硫工艺流程合成氨脱硫,这可有意思啦。
一、为啥要脱硫呢?咱都知道合成氨是个挺重要的化工过程,可原料气里要是有硫啊,那可就麻烦大了。
硫这东西就像个调皮捣蛋的小坏蛋,它会让合成氨的催化剂中毒呢。
就好比你想做好一锅香喷喷的米饭,结果有个小虫子跑进去捣乱,那这锅米饭肯定就做不好啦。
一旦催化剂中毒,那合成氨的效率就会大大降低,这可不行呀,所以必须把硫除掉。
二、脱硫的方法有哪些呢?1. 干法脱硫。
这干法脱硫啊,就像是用扫帚把灰尘扫走一样直接。
它主要是利用固体吸收剂来吸附硫。
比如说氧化铁法,氧化铁就像个小磁铁,把硫这个小铁屑给吸住。
这种方法呢,脱硫精度比较高,就像那种很细心的工匠,一点点小瑕疵都不放过。
不过呢,它也有缺点,就是处理能力相对小一些,而且再生比较麻烦。
就好像一个小口袋,虽然能装东西,但装不了太多,而且装满了清理起来还挺费劲的。
2. 湿法脱硫。
湿法脱硫就像是用水去冲洗污渍一样。
它是用液体吸收剂来脱除硫。
这里面有好多不同的体系呢。
像碱液吸收法,碱液就像个温柔的小刷子,把硫这个脏东西一点点刷掉。
还有栲胶法,栲胶这种东西啊,它在脱硫过程里就像个勤劳的小助手,和其他物质配合得很好。
湿法脱硫的优点是处理能力大,就像一个大水桶能装很多水一样,能处理大量的原料气。
但是呢,它的脱硫精度可能不如干法脱硫那么高,就像大扫除的时候,可能有些小角落还打扫得不是特别干净。
三、具体的工艺流程是啥样的呢?要是用氧化铁干法脱硫的话,原料气就像一群小客人,慢悠悠地走进脱硫塔这个小屋子。
在这个屋子里,氧化铁就在那等着它们呢。
原料气里的硫一碰到氧化铁,就被它抓住了。
这个过程就像小朋友在玩抓人游戏一样,氧化铁一下子就把硫抓住了。
等原料气在塔里转了一圈出来的时候,就变得干净多啦。
要是湿法脱硫的栲胶法呢。
首先原料气进入吸收塔,就像走进一个大浴场一样。
栲胶溶液就像一群热情的服务员,把原料气里的硫拉到自己身边。
这个过程中还会有一些其他的反应,就像大家在浴场里互相帮忙搓背一样。
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第一章绪论1.1我国脱硫技术发展的回顾1.1.1湿法脱硫20世纪70年代,特别是70年代后期,我国生产氮肥上采用的脱硫方法开始多样化。
由于一批有经验的专家进入气体净化队伍,并且有大量小化肥厂作为方便的生产实验场所,研究出较多别具特色的湿法脱硫方法,如MSQ(郑州大学)、栲胶法(广西化工研究所)、FD法(福州大学)、茶酚法(浙江化工研究所)和EDTA络合铁法(郑州大学工学院),并且在生产中得到了应用。
同时,还对传统的ADA法和醇胺法也开始了更为深入的研究。
80年代以来,除了AD A、MSQ等方法外,PDS(酚氰钴,东北师范大学开发)法和栲胶法[1]是络合催化、酚酞催化两大类方法的典型代表,各具特色,应用最广。
他们对防止塔内结垢和硫堵都有很好的效果。
此外,PDS还有一定脱初有机硫的能力。
1.1.2阶段研究的鲜明特点⑴研究具有深度及理论特色剖析了ADA的多种异够化合物,提出了用于脱硫的主要活性体。
考察了湿法脱硫的控制段,提出了其传质过程的数学模型。
⑵理论和实践结合紧密在传质量研究的基础上,提出了旋流板塔、喷旋塔等新型脱硫装置以及喷射再生工艺。
⑶深入的调查研究通过查定,揭示和运用了氮肥厂整个生产链中硫的变化规律。
碳化系统加铁二次脱硫(太原理工大学)、无硫氨水脱硫(江苏如皋化肥厂)的新方法就是在此基础上诞生的。
⑷脱硫技术体现了全方位开发研究的内容不仅涉及到催化剂,还包括了脱硫再生设备和工艺条件的优化,以及分析手段的改进。
广西大学、浙江大学和上海化工研究院在这方面做了突出的贡献。
⑸大力宣传国外脱硫新技术对国外脱硫最新动态的情报研究及宣传,为我国开发脱硫技术提供了很好的借鉴。
中国科技情报研究所重庆分所在这方面做的工作对我国当时的脱硫技术的发展起到了很重要的作用。
1.1.3干法脱硫70年代湿法脱硫在氮肥净化系统几乎占到统治地位。
当时化工生产还比较粗放,小化肥厂尤其如此。
人们对干法脱硫的认识也较肤浅,直到70年代后期,郑州大学采用廉价煤种为原料制出RS型活性炭并用于化肥厂煤气粗放硫和原料气二次脱硫;太原理工大学开辟新的原料资源,制备TC系列成型/粉状氧化铁脱硫剂应用于燃气(煤气、沼气等)的粗脱硫及化工原料气的脱硫;西南化工研究院利用贵州锰矿资源[2],制备MF型铁锰复合中温脱硫剂并用于天然气净化,在全国干法脱硫技术上迈出了新的一步。
干法脱硫开始形成锌-铁-碳-锰四元并存的新格局。
它们在化工生产中发挥了越来越大的作用,也逐步改变了干法脱硫在人们心目中的地位。
1.1.4干法脱硫和湿法脱硫的比较干法脱硫净化度高,并能脱除绝大多数的有机硫。
但是脱硫剂或者不能再生或者再生非常困难,并且周能周期性操作,设备庞大,劳动强度高,因而干法脱硫仅仅适用于气体含硫量较低和净化度要求高的场合。
湿法脱硫有ADA法、氨水中和法、栲胶法、PDS法等。
它们具有吸收速率快、生产能力大,同时脱硫剂还可以再生循环使用,能够实现连续操作。
目前,对于生产氮肥采用煤以及含硫量较高的重油、天然气为原料的的制氨流程中,因为含硫量都相对较高,绝大多数原料气净化脱硫系统仍采用湿法脱硫。
当气体净化度要求很高时,可在湿法脱硫系统之后串联干法脱硫,使脱硫在工艺和经济上都更为合理。
目前较多采用ADA法和栲胶法脱硫。
由于此次工艺设计工作是在安阳化学工业集团有限公司(以下简称安阳化肥厂)合成一车间净化ADA脱硫工段基础上进行研究的,所以此次脱硫设计采用ADA法,对其他的研究方法就不再介绍。
1.1.5早期ADA法的缺点⑴硫容低。
HS-转化成元素硫反映取决于稀碱溶液中所溶解的氧,而氧在脱硫液中的溶解度很小,在保证没有Na2S2O3生成的前提下溶液的硫容只能控制在10-6级。
这就必然要以很大的溶液循环量来提供反映所需的氧量,从而增加了动力消耗。
⑵脱硫设备庞大。
由于HS-氧化成元素硫反映速度慢,为使反映进行完全,必须建立体积庞大的脱硫设备,以提供足够的反映时间和空间。
⑶要增设脱碳工序。
由于化肥厂原料气中总是含有相当多的CO,因而,为2了维持脱硫反应快速进行所需要的pH值,必须另设一套脱碳工序将部分脱硫液抽出进行脱碳处理。
1.1.6 ADA法的改进为了克服上述这些缺点,人们通过在ADA脱硫液中加入偏钒酸钠、酒石酸钾钠和少量EDTA等助剂将其进行改良并获得成功。
实际上这是改变了原先ADA法的脱硫机理。
原法HS-是直接靠氧化态ADA(醌式)来氧化HS-单体硫的,而还原态的ADA(氢醌式)是用空气中的氧来氧化再生的。
对于这样的脱硫反应速度太慢。
而现今HS-氧化改用了偏钒酸钠。
后者被还原成亚四钒酸钠后,则由醌式ADA把它重新氧化成偏钒酸钠。
而被还原成醌式ADA,再在再生塔(槽)被空气中氧重新氧化成醌式ADA,从而完成了一个整体上的氧化还原过程。
由于偏钒酸钠氧化HS-以及醌式ADA氧化亚四钒酸钠的速度很快,这就大大加快了总体的脱硫过程的速度。
显然,在此过程中,ADA仅仅是作为一种载氧剂,将氧传递给钒酸盐。
这就要求溶液中的ADA用量应与气相中的硫化氢含量相匹配,以能满足下列方程式的要求:2H2S﹢O2=2S﹢2H2O(1.1)经过这样改良后,ADA的硫容量由原来的40~100ml/m3提高到500~1000ml/m3。
1.2我国脱硫技术存在的问题1.2.1湿法脱硫的硫回收和塔内硫堵问题全国化肥化工厂的脱硫设备每年承担着净化气体的重要任务,同时也将大量的硫化氢转变为单质硫,但这一硫资源的回收率不高,不少被排放流失。
而且塔内易形成硫堵,也严重的影响生产。
硫回收和硫堵,二者看是不同,但有内在的联系。
凡是过细的硫颗粒,不易过滤回收,对填料和器壁的附着力也很强。
这些都跟晶种的生成与长大的竞争机制和在非瘤硫材料上的吸附机理密切相关。
深入的调查研究其原因,使硫粒子尽量变粗,脱硫液中悬浮硫尽量减少,将有助于该问题的彻底解决。
此次工艺设计工作将针对安阳化肥厂合成一车间净化脱硫工段中的硫堵问题将给予作者详细的观点和改进方案,对其他的相关脱硫技术问题只做简单的介绍。
1.2.2合成氨生产链中硫化物的变化规律问题[3]氨厂气体中的硫化氢和有机硫从前到后都在不断的变化,因此了解和掌握它们在整个流程中的变化规律,对指导生产至关的重要,但是目前,我们对硫化氢的变化了解较多,而对羟基硫、二硫化碳的变化规律了解很少。
有机硫的脱除实际撒谎能够包括两个方面:一是努力发挥现有的工艺对有机硫的净化功能,二是增添必要的精脱硫装置。
通过对安阳化肥厂合成车间整个净化系统的变换、碳化、铜洗等工序硫的考察研究,发现有机硫,除了在变换中水解转化而大幅度的减低外,在后面的铜氨液或液氮同气体的接触工程中,都不同程度的被脱除,尤其对羟基硫更为显著。
在碳化阶段对有机硫同样也存在着二氧化碳的“排代”作用。
主塔出口的有机硫,和硫化氢一样,浓度不断的增长。
由于低温和气液接触良好,氢气对羟基硫更具有优异的脱除能力。
氨催化剂硫中毒可能更的多是由于二硫化碳所引起的。
通过调查还发现,在变换的热水饱和系统,少量硫化氢会进一步深入氧化而生成硫酸盐,影响到食品碳酸的生产。
但这些只是初步工作,要揭示这个生产链中的硫化物的变化规律,还需要做很多的工作。
1.2.3湿法脱硫、脱碳和干法脱硫的合理选择及优化组合问题目前在化肥厂中脱硫、脱碳的方法很多。
甲醇洗、NHD、MDEA、HS等方法有同时脱硫、脱碳的能力。
如果使用得当,可将H2S、CO2及有机硫一并脱除至很低的浓度,这样的事例在当前的大氮肥厂已有不少。
但在中小氮肥厂使用煤制气的装置,因为气体中含有氧的缘故,情况就变的很复杂。
于是就出现了脱硫和脱碳、湿法和干法如何合理选择、优化组合的问题。
因此,以费用最小为目标函数,如何优化净化工艺,还有许多工作要做。
1.3脱硫技术的展望回顾我国脱硫技术的发展为我国的化肥事业进一步深入发展奠定了坚实的理论基础,并得到了宝贵的经验财富。
我们有理由相信:只要坚持创新,不断的调查研究,发现和解决问题,我国的脱硫领域将会出现一个更加繁荣的局面:湿法脱硫和干法脱硫将全面优化,脱硫技术软硬并举。
即拥有高质量的硬件(催化净化剂),也拥有高水平的软件。
不论脱硫技术还是应用基础研究,都将在国际气化净化领域占有重要的位置。
第二章改良ADA法的反应原理和工艺操作条件的影响2.1 改良ADA法ADA法也称蒽醌二磺酸钠法,ADA是蒽醌二磺酸钠的英文AnthraquinoneDisulphonic Aniline的缩写。
最初的ADA法所用的吸收溶液,是含有少量2,6(或2,7)蒽醌二磺酸钠的碳酸钠水溶液。
但其硫容量(指单位体积或单位质量脱硫剂可以吸收硫的数量)低,反应速度慢,设备体积庞大,应用范围受到很大的限制。
后来在溶液中添加适量的偏钒酸钠、酒石酸钾钠及三氯化铁,取的了良好的效果。
改良后的ADA法,也称为改良ADA法,常压和加压脱硫均能适用。
一般可将硫化氢脱至0.5cm3/m3,或更低。
回收的硫磺纯度可达到99.9%。
目前在国内外得到了广泛的应用。
2.1.1 改良ADA法的反应机理ADA法脱硫的反应过程如下:⑴在脱硫塔中,根据安阳化肥厂合成一车间净化脱硫工段中稀纯碱溶液PH为8.5~9.0,吸收硫化氢,生成硫氢化物:Na2CO3﹢H2S→NaHS﹢NaHCO3(2.1)⑵在液相中,硫氢化物与偏钒酸盐反应,生成还原性焦钒酸盐,并析出元素硫:2NaHS﹢4NaVO3﹢H2O→Na2V4O9﹢4NaOH﹢2S↓(2.2)⑶还原性焦钒酸盐与氧化态ADA反应,生成还原态ADA,而焦钒酸盐则被ADA氧化,再生成为偏钒酸盐:Na2V4O9﹢2ADA(氧化态)﹢2NaOH﹢H2O→4NaVO3﹢2ADA(还原态)(2.3) 反应(2.2)、(2.3)是在脱硫塔和富液槽中同时进行的,并析出硫磺。
因此脱硫塔下部一般不装填料,为空塔,防止硫磺堵塞填料。
由脱硫塔排出的溶液,进入反应槽,停留一段时间,以便(2.2)、(2.3)反应完全,然后再送到再生塔进行脱硫液的再生。
⑷在再生塔中,还原态ADA被空气中的氧氧化成氧化态ADA2ADA(还原态)﹢O2→2ADA(氧化态)﹢2H2O (2.4)再生后的溶液用贫液泵送到脱硫塔循环使用。
式(2.1)反应中所消耗的碳酸钠,由式(2.2)生成的氢氧化钠得到补偿: NaOH﹢NaHCO3→Na2CO3﹢H2O(2.5) 溶液中硫氢化物被ADA氧化的速度是很缓慢的,而被偏钒酸盐氧化的速度是很快的,因而在溶液中加入偏钒酸盐后加快了反应速度。
由(2.2)生成的焦钒酸盐不能被空气直接氧化,但能被氧化态ADA氧化,而还原态ADA能被空气直接氧化再生。
因此,在脱硫过程中,ADA起了载氧体的作用,偏钒酸钠起了促进剂的作用。
⑸副反应当原料气中含有氧、二氧化碳、氰化氢时,还会发生下列副反应:2NaHS﹢2O2→Na2S2O3﹢H2O(2.6)Na2CO3﹢H2O﹢H2O→2NaHCO3(2.7) Na2CO3﹢2HCN→2NaCN﹢H2O﹢CO2(2.8) NaCN﹢S→NaCNS(2.9) 2NaCNS﹢5O2→Na2SO4﹢CO2﹢SO2﹢N2(2.10) 副反应消耗了碳酸钠,降低了溶液的脱硫能力,因此生产中应尽量降低原料气中氧及氰化氢的含量。