届届 本本 科生毕业论文科生毕业论文 学学 院院 毕毕 业业 论论 文文 设设 计 计 论文论文 设计 题目设计 题目 年产36万吨合成氨脱硫工段工艺设计 English Topic The year produces 36 0 000 tons to synthesize an ammonia to take off sulphur work a segment a technological design 系 别 化学与生物科学系 专 业 化学工程与工艺 班 级 学 生 指导老师 20年5月20日 1 41 前前 言言 本设计是年产36万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 简况进行了概述 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 热量衡算及物料衡算以及设备计算和选型等内容 就脱硫车间的工艺生产 流程 着重介绍化工设计的基本原理 标准 规范 技巧和经验 本书内容是根据 化工股份有限公司脱硫车间的生产实际情况而编著的 一些工艺参数都是以工厂实 际生产为准 编写本设计总的指导思想是 理论联系实际 简明易懂 经济实用 本书在编写过程中得到老师的指导 在此表示衷心感谢 由于编者自身的知识水平和认识水平的有限 书中错误与不妥之处 恳请读者 批评指正 编者20年5月 于 目目 录录 2 41 前前 言言2 摘摘 要要5 ABSTRACTABSTRACT6 1 1 总总 论论7 1 1 概 述 7 1 1 1 栲胶的组成及性质8 1 1 2栲胶脱硫的反应机理8 1 1 3生产中副产品硫磺的应用9 1 2 文献综述 9 1 3 设计任务的依据 10 2 2 流程方案的确定流程方案的确定11 2 1 各脱硫方法对比 11 2 2栲胶脱硫法的理论依据12 2 3 工艺流程方框图13 3 3 生产流程的简述生产流程的简述14 3 1 简述物料流程14 3 1 1气体流程14 3 1 2溶液流程14 3 1 3硫磺回收流程14 3 2 工艺的化学过程14 3 3 反应条件对反应的影响15 3 3 1 影响栲胶溶液吸收的因素15 3 3 2 影响溶液再生的因素17 3 4 工艺条件的确定18 3 4 1 溶液的组成18 3 4 2喷淋密度和液气比的控制18 3 4 3 温度19 3 4 4再生空气量19 4 4 物料衡算和热量衡算物料衡算和热量衡算20 3 41 4 1 物料衡算 20 4 2 热量衡算23 5 5 设备计算及选型设备计算及选型27 5 1 脱硫塔的设计计算27 5 1 1塔径计算27 5 1 2填料高度计算28 5 2 喷射再生槽的计算29 5 2 1 槽体计算29 5 2 2 喷射器计算31 6 6 车车间间布置说明布置说明34 7 7 三废治理及利用三废治理及利用35 7 1 废水的处理35 7 1 1废水的来源及特点35 7 1 2废水处理工艺35 7 2 废渣的处理35 7 2 1废渣的来源35 7 2 2废渣的处理工艺35 参考文献参考文献36 附附 录录37 工艺流程图37 脱硫塔装配图37 车间平面布置图37 致致 谢谢38 年产年产3636万吨合成氨脱硫工段工艺设计万吨合成氨脱硫工段工艺设计 4 41 学生姓名 指导老师 摘摘 要要 年产36万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 厂房布置和三废处理 本设计在脱硫效率和再生率方面的研究有所突破 关键词关键词 栲胶脱硫法 脱硫液 脱硫塔 The year produces 360 000 tons to synthesize an ammonia to take off sulphur work a segment a technological design Name of stendent 5 41 Director Abstract With an annual output of 360 000 tons of synthetic ammonia Desulfurization Process design is specified by the teacher determine the scale of production output with production internship in the collection of various production technologies designed to target This design is used by the desulfurization extract its main raw materials and semi water gas desulfurization liquid The detailed design of the Section on the production of ammonia desulfurization principle process technology parameters the heat balance the material balance and the selection of equipment plant layout and waste treatment The design of the desulfurization efficiency and renewable rate of a breakthrough Keyword tannin extract to take off a sulphur method take off a sulphur liquid take off sulphur tower 1 1 总总 论论 1 1 概概 述述 1 氨是重要的化工产品之一 用途很广 在农业方面 以氨为主要原料可以生产 各种氮素肥料 如尿素 硝酸铵 碳酸氢氨 氯化铵等 以及各种含氮复合肥料 液氨本身就是一种高效氮素肥料 可以直接施用 目前 世界上氨产量的85 6 41 90 用于生产各种氮肥 因此 合成氨工业是氮肥工业的基础 对农业增产起着重 要的作用 合成氨工业对农业的作用实质是将空气中游离氮转化为能被植物吸收利 用的化合态氮 这一过程称为固定氮 氨也是重要的工业原料 广泛用于制药 炼油 纯碱 合成纤维 合成树脂 含氮无机盐等工业 将氨氧化可以制成硝酸 而硝酸又是生产炸药 染料等产品的 重要原料 生产火箭的推进剂和氧化剂 同样也离不开氨 此外 氨还是常用的冷 冻剂 合成氨的工业的迅速发展 也促进了高压 催化 特殊金属材料 固体燃料气 化 低温等科学技术的发展 同时尿素的甲醇的合成 石油加氢 高压聚合等工业 也是在合成氨工业的基础上发展起来的 所以合成氨工业在国民经济中占有十分 重要的地位 氨及氨加工工业已成为现代化学工业的一个重要部门 在合成氨工业中 脱硫倍受重视 合成氨所需的原料气 无论是天然气 油田 气还是焦炉气 半水煤气都人含有硫化物 这些硫化物主要是硫化氢 H2S 二硫 化碳 CS2 硫氧化碳 COS 硫醇 R SH 和噻吩 C4H4S 等 其中硫化氢属于无机化合物 常称为 无机硫 天然气中硫经物的含量 标准状态 一般在0 5 15g m3的范围内 有机硫以硫醇为主 在气田经过粗脱磙处理后的天然气 硫化物的含 量 标准状态 在20 100mg m3左右 合成氨在生产原料气中硫化物虽含量不高 但对生产的危害极大 腐蚀设备 管道 含有H2S的原料气 在水分存在时 就形成硫氢酸 HSH 腐蚀金属设备 其腐蚀程度随原料气中H2S的含量增高而加剧 使催化剂中毒 失活 当原料气中的硫化物含量超过一定指标时 硫化物与 催化剂活性中心结合 就能使以金属原子或金属氧化物为活性中心的催化剂中毒 失活 包括转化催化剂 高温变换催化剂 低温变换催化剂 合成氨催化剂等 脱硫的任务是除去原料气中的各种硫化物 同时硫是一种重要的资源 应加以 回收和利用 因此 无论原料来源如何 合成氨原料必须首先脱硫 1 1 1 栲胶的组成及性质栲胶的组成及性质 栲胶是由植物的皮 如栲树 落叶松 果 如橡椀 叶 如漆树 和干O2 的水溶液吸收半水煤气中的 H2S 然后借助栲胶和矾作为载体和催化剂将吸收的H2S转化为单质硫 发生吸收反 应后的栲胶溶液利用空气在溶液再生槽中进行再生 然后进入溶液循环槽重复循环 使用 其脱硫反应机理如下 1 碱性溶液吸收 H2S 的反应 Na2CO3 H2S NaHS NaHCO3 NaHCO3 H2S NaHS CO2 H2O 2 NaHS与偏钒酸钠反应生成焦钒酸钠 硫氢化钠与偏钒酸钠反应生成焦钒酸钠 析出 单质硫 2NaHS 4NaVO3 H2O Na2V4O9 4NaOH 2S 3 将 Na2V4O9 氧化成偏钒酸钠 醌态栲胶氧化四价钒络离子为五价钒络离子使钒络离子恢复活性 而醌态栲胶被还原为酚态栲胶失去活性 332942 242 2OHTNaVONaOHOOHTOVNa 4 还原态栲胶的氧化 酚态栲胶被氧化获得再生 同时生成H2O2 22223 2 22 2OHOOHTOOHT OHNaVOOVNaNaOHOH 2394222 3422 8 41 H2O2 NaHS H2O S NaOH 1 1 3生产中副产品硫磺的应用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 1 21 2 文献综述文献综述 由于生产合成氨的各种燃料中含有一定的硫 因此所制备出来的合成氨原料气 中 都含有硫化物 其中大部分是无机硫化物硫化氢 H2S 其次还含有少量的的 机硫化物 如二硫化碳 CS2 硫氧化碳 COS 硫醇 R SH 和噻吩 C4H4S 等 原料气中硫化物的含量取决于气化所用燃料中硫的含量 以 煤为原料制得的煤气中一般含硫化氢1 6g m3 有机硫化物0 1 0 8g m3 用高硫煤作原料时 硫化氢高达20 30g m3 天然气 轻油及重油中硫化物含量 因产地不同 差别很大 原料气中的硫化物 对合成氨生产危害很大 不仅能腐蚀设备和管道 而且能 使合成氨生产过程所用的催化剂中毒而失去活性 例如 天然气蒸汽所用镍催化剂 要求原料烃中总硫含量小于0 5cm3 m3 铜锌系低变催化剂要求原料气中总硫含量小于1mg m3 若硫含量超过上述标准 催化剂将中毒而失去活性 此外 硫是一种很重要的化 工原料 应予以回收 因此 原料气中的梳化物 必须脱除干净 脱除原料气中硫 化物的过程 称为脱硫 目前原料气脱硫的方法很多 据统计达四五十种 随着石油化工的发展 还会 开发出新的脱硫方法 按脱硫剂的物理形态分为干法 脱硫剂为固态 和湿法 脱硫 剂为液态 两大类 干法脱硫又分为吸附法 以活性炭 分子筛为脱硫剂 接触反应法 以氧化锌 氧化铁等为脱硫剂 加氢转化法 9 41 以钴钼为催化剂 先将有机硫转化为H2S 再脱除 干法脱硫具有郊率高 设备简单 操作简单 维修方便等优点 但脱硫反应速度慢 脱硫过程是间歇操作 设备庞 大 在脱硫剂使用后期 脱硫效率和阻力变大 脱硫剂阻力变大 脱硫剂再行困难 因此 大型合成厂广泛将此法用于业精细脱硫 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