年产15万吨合成氨脱硫工段基本工艺设计.doc

毕 业 论 文（设 计）论文（设计）题目： 年产15万吨合成氨脱硫工段工艺设计 English Topic：The year produces150,000 tons to synthesize an ammonia to take off sulphur work a segment a technological design 姓 名： 指引教师： 12月5日前 言本设计是年产15万吨合成氨脱硫工段工艺设计。对合成氨和脱硫工艺发展概况进行了概述。着重详细简介了脱硫工段工艺流程、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。就脱硫车间工艺生产流程，着重简介化工设计基本原理、原则、规范、技巧和经验。本书内容是依照湖北省襄樊市金源化工股份有限公司脱硫车间生产实际状况而编著，某些工艺参数都是以工厂实际生产为准。编写本设计总指引思想是：理论联系实际、简要易懂、经济实用。本书在编写过程中得到襄樊学院化学与生物科学系田志高教师指引，在此表达衷心感谢。由于编者自身知识水平和结识水平有限，书中错误与不当之处，恳请读者批评指正。 编者11月 目 录前 言2摘 要5ABSTRACT61 总 论71.1 概 述71.1.1栲胶构成及性质81.1.2栲胶脱硫反映机理81.1.3生产中副产品硫磺应用91.2 文献综述91.3 设计任务根据102. 流程方案拟定112.1 各脱硫办法对比112.2栲胶脱硫法理论根据122.3 工艺流程方框图133. 生产流程简述143.1 简述物料流程143.1.1气体流程143.1.2溶液流程143.1.3硫磺回收流程143.2 工艺化学过程143.3 反映条件对反映影响153.3.1 影响栲胶溶液吸取因素153.3.2 影响溶液再生因素173.4 工艺条件拟定183.4.1 溶液构成183.4.2喷淋密度和液气比控制183.4.3 温度193.4.4再生空气量194. 物料衡算和热量衡算204.1 物料衡算204.2 热量衡算235. 设备计算及选型275.1 脱硫塔设计计算275.1.1塔径计算275.1.2填料高度计算285.2 喷射再生槽计算295.2.1 槽体计算295.2.2 喷射器计算316. 车间布置阐明347. 三废治理及运用357.1 废水解决357.1.1废水来源及特点357.1.2废水解决工艺357.2 废渣解决357.2.1废渣来源357.2.2废渣解决工艺35参照文献36附 录37工艺流程图37脱硫塔装配图37车间平面布置图37致 谢38年产6万吨合成氨脱硫工段工艺设计姓 名：指引教师： 摘 要：年产6万吨合成氨脱硫工段工艺设计是由指引教师指定产量拟定生产规模，结合生产中收集各类生产技术指标而设计。本设计所采用是栲胶脱硫法，其重要原料是半水煤气和脱硫液。本设计详细简介了合成氨脱硫工段生产原理、工艺流程、工艺参数、热量衡算、物料衡算，以及设备选型、厂房布置和三废解决。本设计在脱硫效率和再生率方面研究有所突破。核心词：栲胶脱硫法 脱硫液 脱硫塔 The year produces 60,000 tons to synthesize an ammonia to take off sulphur work a segment a technological design Name of stendent：Director:Abstract With an annual output of 60,000 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 tower1. 总 论1.1 概 述1氨是重要化工产品之一，用途很广。在农业方面，以氨为重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。液氨自身就是一种高效氮素肥料，可以直接施用。当前，世界上氨产量85%90%用于生产各和氮肥。因而，合成氨工业是氮肥工业基本，对农业增产起着重要作用。合成氨工业对农业作用实质是将空气中游离氮转化为能被植物吸取运用化合态氮，这一过程称为固定氮。氨也是重要工业原料，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、染料等产品重要原料。生产火箭推动剂和氧化剂，同样也离不开氨。此外，氨还是惯用冷嘲热讽冻剂。合成氨工业迅速发展，也增进了高压、催化、特殊金属材料、固体燃料气化、低温等科学技术发展。同步尿素甲醇合成、石油加氢、高压聚合等工业，也是在合成氨工业基本上发展起来。因此合成氨工业在国民经济中占有十分重要地位，氨及氨加工工业已成为当代化学工业一种重要部门。在合成氨工业中，脱硫倍受注重。合成氨所需原料气，无论是天然气、油田气还是焦炉气、半水煤气都人具有硫化物，这些硫化物重要是硫化氢（H2S）、二硫化碳（CS2）、硫氧化碳（COS）、硫醇（RSH）和噻吩（C4H4S）等。其中硫化氢属于无机化合物，常称为“无机硫”。天然气中硫经物含量（原则状态）普通在0.515g/ m3范畴内，有机硫以硫醇为主，在气田通过粗脱磙解决后天然气，硫化物含量（原则状态）在20100mg/ m3左右。合成氨在生产原料气中硫化物虽含量不高，但对生产危害极大。腐蚀设备、管道。具有H2S原料气，在水分存在时，就形成硫氢酸（HSH），腐蚀金属设备。其腐蚀限度随原料气中H2S含量增高而加剧。使催化剂中毒、失活。当原料气中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催化剂中毒、失活。涉及转化催化剂、高温变换催化剂、低温变换催化剂、合成氨催化剂等。脱硫任务是除去原料气中各种硫化物，同步硫是一种重要资源，应加以回收和运用。因而，无论原料来源如何，合成氨原料必要一方面脱硫。1.1.1栲胶构成及性质栲胶是由植物皮（如栲树，落叶松）、果（如橡椀）、叶（如漆树）和干（如坚木、栗木）水淬液熬制而成。栲胶重要成分是丹宁，丹宁是化学构造十分复杂化合物构成混合物。具有大量邻二或邻三羟基酚。多元酚羟基受电子云影响，间位羟基比较稳定，而连位或邻位羟基则很活泼，容易被空气中氧氧化。用于脱硫栲胶属于水解类热溶栲胶，在碱性溶液中更容易氧化成醌类；已氧化栲胶在还原过程中氧取代基又被还原为羟基。虽然丹宁各组分分子构造相称悬珠，但它们都是具备酚式构造多羟基化合物，有还具有醌式构造，这就是栲胶能用于脱硫过程因素。1.1.2栲胶脱硫反映机理栲胶法脱硫属于湿法脱硫 ,是运用碱性栲胶T(OH)O2水溶液吸取半水煤气中 H2S，然后借助栲胶和矾作为载体和催化剂将吸取H2S转化为单质硫，发生吸取反映后栲胶溶液运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。其脱硫反映机理如下：1) 碱性溶液吸取 H2S 反映 ： Na2CO3 + H2S = NaHS + NaHCO3NaHCO3+H2SNaHS+CO2+H2O2) NaHS与偏钒酸钠反映生成焦钒酸钠：硫氢化钠与偏钒酸钠反映生成焦钒酸钠，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。 4) 还原态栲胶氧化：酚态栲胶被氧化获得再生，同步生成H2O2。 H2O2+NaHSH2O+S+NaOH1.1.3生产中副产品硫磺应用硫磺是一种重要化工原料，肥料工业是硫最大顾客， 硫磺其他用途涉及炸药、钢铁酸洗、医药食品工业、安全剥离、水解决、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，硫磺重要用于制造硫酸、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。1.2 文献综述由于生产合成氨各种燃料中具有一定硫，因而所制备出来合成氨原料气中，都具有硫化物，其中大某些是无机硫化物硫化氢（H2S），另一方面还具有少量机硫化物，如二硫化碳（CS2）、硫氧化碳（COS）、硫醇（RSH）和噻吩（C4H4S）等。原料气中硫化物含量取决于气化所用燃料中硫含量。以煤为原料制得煤气中普通含硫化氢16g/ m3 ，有机硫化物0.10.8g/ m3 。用高硫煤作原料时，硫化氢高达2030g/ m3 。天然气、轻油及重油中硫化物含量，因产地不同，差别很大。原料气中硫化物，对合成氨生产危害很大，不但能腐蚀设备和管道，并且能使合成氨生产过程所用催化剂中毒而失去活性。例如，天然气蒸汽所用镍催化剂，规定原料烃中总硫含量不大于0.5cm3 / m3 ，铜锌系低变催化剂规定原料气中总硫含量不大于1mg/ m3 ，若硫含量超过上述原则，催化剂将中毒而失去活性。此外，硫是一种很重要化工原料，应予以回收。因而，原料气中梳化物，必要脱除干净。脱除原料气中硫化物过程，称为脱硫。当前原料气脱硫办法诸多，据记录达四五十种。随着石油化工发展，还会开发出新脱硫办法。按脱硫剂物理形态分为干法（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；接触反映法以氧化锌、氧化铁等为脱硫剂；加氢转化法以钴钼为催化剂，先将有机硫转化为H2S，再脱除。干法脱硫具备郊率高、设备简朴、操作简朴、维修以便等长处。但脱硫反映速度慢，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。因而，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取法（按脱硫溶液与H2S发生反映，又分为中和法如乙醇胺法和氧化法如ADA法、氨水催化法等）、物理吸取法（如低温甲醇洗涤法等）和物理化学吸取法（如环丁砜法等）。湿法脱硫有着明显长处，即脱硫剂是便于输送液体、可以再生并能回收硫磺，构成一种持续脱硫系统。但此法净化度不高，出口含硫量在20100 cm3 / m3 。当原料气含硫较高时，宜先采用湿法脱去大量硫，然后串联干法精脱，以达到工艺上和经济上都合理规定。这样多湿式氧化法脱硫办法，如果对它们之间优缺陷都进行比较，是很困难。老式中型氮肥厂，此前对改良ADA法和栲胶法用比较多；对小型氮肥厂，此前对苯二酚法用得较多。对氮肥厂来说，采用什么办法，它有各种因素决定，有半水煤气硫含量高低问题，有操作费用问题，有习惯性问题，有改造资金问题等等。因而即便有一种办法有明显优势，她也不一定就不久采用。1.3 设计任务根据本课题是指引教师为提高毕业生设计能力而选定。2. 流程方案拟定2.1 各脱硫办法对比25脱硫办法诸多，按脱硫剂物理形态可分为干法和湿法两大类，前者所用脱硫剂为固体，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，或被脱硫溶液所吸取而除去。湿法脱硫重要用于脱除原料气中硫化氢。依照脱硫溶液吸取过程性质不同，湿法脱硫又可分为化学吸取法，物理吸取法和物理化学吸取法三种。化学听收法 在化学吸取法中，脱硫溶液与硫化氢发生了化学反映。按反映不同，化学吸取法分为中和法和湿式氧化法。中合法，用弱碱性溶液为吸取济，与原料气中酸性气体硫化氢进行中和反映，生成硫氢化物而除去。吸取了硫化氢溶液，在减压、加热条件下，使硫氢化物分解放出硫化氢，溶液再生后循环使用。中和法重要有烷基醇胺法、氨水法和碳酸法等。湿式氧化法，用弱碱性溶液吸取原料气中硫化氢，生成硫氢化物，再借助溶液中载氧体（催化剂）氧化作用，将硫氢化物氧化成元素硫，同步获得副产品硫磺，然后还原载氧体，再被空气氧化成氧化态载氧体，使脱硫溶液得到再生后循环使用。依照所用载氧体不同，湿式氧化法重要有蒽醌二磺酸钠法（简称ADA法）、氨水对苯二酚催化法、铁氨法、硫酸锰-水杨法、硫酸锰-水杨酸-对苯二酚法（简称MSQ法）、改良砷碱法和栲胶法等。与中和法相比，湿式氧化法脱硫长处是反映速度快，净化度高，能直接回收硫磺。当前国内中、小氨厂绝大某些采用湿式氧化法脱硫，因而原料气中有机硫含量高时，变换后气体中硫化氢含量增长，需要通过二次脱硫。物理吸取法 是依托吸取剂对硫化物物理溶解作用进行脱硫。当温度升高、压力减少时，硫化物解吸出来，使吸取剂再生，循环使用。吸取剂普通为有机溶剂，如甲醇、聚乙二醇二甲醚、碳酸丙烯酯等。此类办法除了能脱硫化氢外，还能脱除有机硫和二氧化碳。生产中往往用这些溶剂，同步脱除原料气中酸性气体硫化物和二氧化碳。物理化学吸附法 用环丁砜烷基醇混合溶液，脱除原料气中硫化物过程，属于物理化学吸取过程，称为环丁砜法。溶液中环丁砜是物理吸取剂，烷基醇胺为化学吸取剂。国内有少数中型氨厂采这种办法脱硫。干法脱硫是用固体脱硫剂，脱除原料气中硫化物。长处是既能脱除硫化氢，又能脱除在机硫，净化度高，可将气体中硫化物脱除至1cm3/m3如下。缺陷是再生比较麻烦或者难以再生，回收硫磺比较困难，设备体积较大，有些为间歇操作，普通只作为脱除有机硫和精细脱硫手段。在气体中含硫量高状况下，应先采用湿法除去绝大某些硫化氢，再采用干法脱除有机硫残存硫化氢。惯用干法脱硫有氧化锌法、钴钼加氢法、活性炭法、分子筛法等。当前国内以天然气轻油为原料大型氨厂，普通先采用烷基醇胺等湿法，除去天然气或轻油中大某些硫化物。以煤和重油为原料大型氨厂，用甲醇洗法脱除原料气中硫化物和二氧化碳等酸性气体。绝大某些中小型氨厂，均采用湿式氧化法脱除原料气中硫化物，某些厂采用氧化锌等干法脱除残存硫化物，有铜洗氨厂，通过湿式氧化法脱硫后不再设立干法脱硫，由于铜洗过程可以除去残存硫化氢。但近年来，有铜洗氨厂，在湿法脱硫之后，也串接了干法脱硫，这样可以减少铜洗过程中铜消耗和防止氨合成催化剂中毒。本课题是采用湿法对水气煤脱硫，重要是采用栲胶脱硫法，栲胶法是国内特有脱硫技术，是当前国内使用较多脱硫办法之一。该法重要有矸性栲胶脱硫（以栲胶和偏钒酸钠作催化剂）和氨法栲胶（以氨代替矸）两种。栲胶是由植物果皮、叶和干水淬液熬制而成。重要成分是丹宁，由于来源不同，丹宁组分也不同，但都是化学构造十分复杂多羟基芳香烃化合物构成，具备酚式或醌式构造。栲胶法有如下长处：（1）栲胶资源丰富，价廉易得，运营费用比改良ADA低。（2）基本上无硫堵塔问题。（3）栲胶既是氧化剂又是钒配合剂，溶液构成比改良ADA法简朴。（4）栲胶脱硫液腐蚀性小。（5）栲胶需要熟化预解决，栲胶质量及其配制办法得当与否是决定栲胶法使用效果重要因素。2.2 栲胶脱硫法理论根据栲胶脱硫是运用碱性栲胶水溶液从气体中脱除硫化氢 ,属于二元氧化还原过程。栲胶是有酚式构造多羟基化合物,是一种良好载氧体,又能对各种重金属离子起络合伙用。其脱硫反映机理如下：1) 碱性溶液吸取 H2S 反映 ： Na2CO3 + H2S = NaHS + NaHCO3NaHCO3+H2SNaHS+CO2+H2O2) NaHS与偏钒酸钠反映生成焦钒酸钠：硫氢化钠与偏钒酸钠反映生成焦钒酸钠，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。 4) 还原态栲胶氧化：酚态栲胶被氧化获得再生，同步生成H2O2。 H2O2+NaHSH2O+S+NaOH 此外 ,在生产中尚有生成硫代硫酸钠副反映： 2NaHS + 2O2 = Na2S2O3 + H2O2Na2S2O3 + 3O2 = 2Na2SO4 + 2SO24H2O2+2NaHS5H2O+Na2S2O3 2NaOH+Na2S2O3+4H2O22Na2SO4+5H2O2.3 工艺流程方框图水煤气洗涤塔脱硫塔富液槽再生槽泡沫贮槽熔硫釜硫磺贫液槽至气柜3. 生产流程简述3.1 简述物料流程3.1.1气体流程半水煤气从造气车间出来后，通过洗涤塔除尘、降温，水封后，从脱硫塔底部进入塔内，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，其中大某些硫化氢气体被溶液吸取，脱硫后气体从塔顶出来至气柜。3.1.2溶液流程从脱硫塔顶喷淋下来溶液，吸取硫化氢后，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硫氢化钠被进一步氧化，并析出单质硫，此时，溶液中吸取硫以单质悬浮状态存在。出富液槽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，同步吸入足够空气，以达到氧化栲胶和浮选硫膏之目。再生后溶液称为贫液，贫液经液位调节器进入贫液槽，出贫液槽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，沉淀出硫膏入熔硫釜生成副产品硫磺。3.1.3硫磺回收流程再生槽中溢出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%纯度硫磺锭，离心分离出母液至富液槽回系统中使用。3.2工艺化学过程水煤气通过洗涤塔进入脱硫塔，脱硫液从塔顶喷淋下来，气液两相在塔里充分接触后,硫化氢被脱硫液吸取，吸取硫化氢脱硫液在再生槽中氧化再生后解析出单质硫。栲胶脱硫反映过程如下：（1）碱性水溶液吸取气相中H2S，生成HS-Na2CO3+H2SNaHS+NaHCO3 21NaHCO3+H2SNaHS+CO2+H2O 22（2）硫氢化钠与偏钒酸钠反映生成焦钒酸钠，析出单质硫2NaHS +4NaVO3 +H2O = Na2V4O9 + 4NaOH 2S 23此反映过程中五价钒被还原成四价钒，但是这个反映不能用吹空气办法倒转回去使钒再生，必要靠氧化态栲胶将四价钒氧化成五价钒，而还原态栲胶则可运用吹空气再生，这便是栲胶脱硫主线所在。（3）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。 24（4）酚态栲胶被氧化获得再生，同步生成H2O2 252H2O2+2NaOH+Na2V4O94NaVO3+3H2O 26H2O2+NaHSH2O+S+NaOH 27式中 醌态栲胶 酚态栲胶气体中含CO2、O2及溶液中H2O2引起副反映Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3 282NaHS+2O2Na2S2O3+H2O 294H2O2+2NaHS5H2O+Na2S2O3 2102NaOH+Na2S2O3+4H2O2=2Na2SO4+5H2O 2113.3 反映条件对反映影响3.3.1 影响栲胶溶液吸取因素、溶液组分浓度影响 栲胶法中具有Na2CO3 、NaVO3 、T(OH)O2 ，此外尚有生成物S、NaHCO3、Na2S2O3 等，上述组分均影响溶液吸取。(1) 溶液中Na2CO3：若Na2CO3过低则吸取H2S不完全，脱硫效果差;若过高则副反映加剧、碱耗大、挥霍严重，普通Na2CO3浓度控制在 35g/L。(2) 溶液中NaVO3：若溶液中NaVO3浓度高，析硫快、颗粒小、难分离 ,且碱耗增大;若浓度低，则副反映加剧，Na2S2O3生成速度加快，易析出矾-氧-硫沉淀。其浓度普通控制在 0.751.0g/ L 。(3) 溶液中T(OH)O2：若T(OH)O2 过少，则脱硫效率低、胶性差、硫颗粒易沉淀、碱矾消耗大、副反映快；T(OH)O2 过多，溶液胶性过强硫粒细、出硫差，普通控制在 1.52.0g/L。(4) 溶液pH值：溶液 pH 值过低，不利H2S 吸取和栲胶氧化，并减少了氧溶解度，溶液再生差;pH值过高，则析硫较慢，副反映加快，普通控制在 8.159.12。(5) 总碱度：溶液中碱度较高时，可提高溶液吸氧能力，有助于再生氧化；但过量碱不但增长副反映发生，同步会使硫回收困难，硫磺产量下降。故碱度应控制在21.331.8g/L。(6) 溶液中NaHCO3：若溶液中NaHCO3 浓度高，将使pH值升高，对再生吸氧和析硫都不利。(7) 悬浮硫影响 溶液中悬浮硫浓度越低越好，若过高则易发生沉淀从而堵塞管道设备，还会影响吸取再生，同步伴有副反映发生。、吸取塔喷淋密度影响 喷淋密度是指吸取塔内单位截面积溶液循环量。恰当提高喷淋密度，不但利于提高气体净化度，尚有助于对填料表面和空隙中硫冲刷；但喷淋密度过高，则会使溶液质量下降，还会导致系统阻力上升。 、液气比影响 液气比增长，溶液循环量增长，可提高气体净化度，防止H2S过高，易产生矾-氧-硫沉淀；如液气比小，溶液循环量小，对气体净化度有影响，同步产生硫颗粒易沉积在填料环、管道、设备中，时间长易导致脱硫塔塔阻上涨。但液气比过高则溶液在反映罐和再生槽内停留时间短，不利于析硫和溶液再生。普通液气比控制稍大些即可。 、温度影响 (1) 半水煤气入塔温度影响：若半水煤气入塔温度偏低，则煤气中夹带水分分离得好；对栲胶溶液各组分浓度影响小，但温度过低，加剧了气体与溶液热量互换，会使溶液浓度急剧下降。若半水煤气入塔温度过高，则会使煤气中夹带水分混入溶液，溶液稀释，且易产生溶液夹带，因而，半水煤气入塔温度应严格控制在 3035 之间。(2) 循环系统溶液温度影响：若循环系统溶液温度过高 ,则气体溶解度减少，不利于吸氧和栲胶液再生，且副反映加剧;若循环系统温度低则H2S 吸取和析硫反映速度减少，脱硫效率差，因而，溶液温度应控制在3850为宜。、液位影响(1) 脱硫塔底部液位影响 脱硫塔底部液位应以系统中溶液量及循环量为根据，若脱硫塔底液位过低，则易导致气泡夹带，使富液泵不打量;若塔底液位过高，则塔底部空间过小，影响脱硫效果，且易导致满液，因而，应将塔底部液位控制在液位显示 50 %60 %为宜。(2) 循环槽液位影响 循环槽液位可依照循环系统中溶液量及再生槽和脱硫塔等设备内液位，溶液循环量进行控制，普通状况下以不低于液位显示 50 %及不高于循环槽放空管口为宜，以保证贫液泵正常工作及避免循环槽内形成真空。 3.3.2 影响溶液再生因素 溶液再生是将富液(吸取H2S后栲胶溶液)变成贫液 (再生后栲胶溶液) 过程，重要是T(OH)3被O2氧化成T(OH)O2过程。影响栲胶再生重要因素有再生温度 ,再生压力，再生槽液位，再生空气量及再生时间。、温度影响 温度高再生速度加快，但副产物增多，硫泡沫发粘，不易分离，且氧溶解度减少，因此应控制溶液温度在 35 5 。 、再生压力影响 再生槽溶液喷射压力是依照再生槽内硫泡沫形成和栲胶氧化状况进行控制。喷头开关个数决定了喷射压力高低，喷射压力越高则空气吸入越多，栲胶再生效果越好，泡沫越易形成，普通不应低于 0.13MPa。此外要注意将所开喷头分散开，尽量保证喷射均匀，以增大反映面积。 、再生槽液位影响 再生槽液位是依照再生槽硫泡沫层厚度和循环系统液位来进行控制，通过调节再生槽上液位调节器平衡管高度调节液位高低。若液位过高 ,则会浮现溶液溢流过多，跑液严重，影响正常生产；若液位调节过低 ,则硫泡沫无法溢流 ,随溶液一起进入脱硫塔内，使塔阻升高，不能正常生产。普通以硫泡沫能均匀溢流、泡沫层厚度适当为基准进行调节。、再生时间与再生空气量 再生时间长，则再生空气量大，有助于将还原态栲胶氧化成氧化态栲胶。但是再生时间过长，溶液循环量要减小，有也许导致吸取不好，使脱硫塔出口气体H2S超标 (H2S 2mg/ m3)，同步再生空气多，副反映加快，普通可依照煤气量相应地调节再生时间与空气量。3.4 工艺条件拟定3.4.1 溶液构成依照反映机理、吸取速度以及硫负荷来看，重要由碱液浓度和钒酸盐浓度决定，也就是由栲胶浓度决定，普通都是依照钒酸盐变化和硫化氢脱除效率来调节溶液组分和pH值。碱度过高吸取硫化氢过多，钒也许会过度还原。事实上V4+不也许被栲胶降解及时氧化成V5+，当pH9时，也许会导致V4+沉淀，引起钒损失，因而总碱度不适当过高。pH值对硫化氢吸取和其氧化成元素硫有着相反影响。过高PH值会加大生成硫代硫酸反映速度。实验证明，脱硫传质过程中，当pH9时，以为传质过程为气膜控制，pH在8.68.9之间时，液膜阻力很明显，pH8.6时，液膜阻力更加增大，因而pH值宜控制在8.59.0之间，栲胶脱硫和ADA同样，在氧化反映中是有氢离子参加，氢离子浓度对氧化反映还原电位是有很大影响，在不同pH条件下，栲胶氧化还原性能也许是不相似，因而必要严格控制溶液pH值。由于栲胶脱硫溶液是各种氧化还原物质混合体，电位值又是该混合体氧化还原性综合体现。因而测量溶液电位尤为重要。溶液电位除与测量溶液原则电极电位关于外，重要与溶液中各种氧化态和还原态物质浓度关于。溶液电位表白溶液氧化还原能力大小，反映溶液再生系统溶液再生好坏，普通控制溶液电位值在180mV左右。3.4.2 喷淋密度和液气比控制实验证明在pH较高条件下，加大脱硫塔内气流速度即增长气量可提高传质系数。而pH值较低时加大溶液量即增大喷淋密度可明显增长脱除硫化氢量。当负荷较低时，喷淋密度影响较小，阐明液气比对吸取效果是有影响，因而，依照生产过程气量，及时调节溶液循环量，控制喷淋密度和液气比在适当范畴内是非常必要。恰当液气比一方面可保证气体净化度，防止溶液中NaHS浓度过高而产生硫氧钒沉淀，另一方面是使其动力消耗不会增得过高，而致提高生产成本，适当液气比在设计中已经拟定。3.4.3 温度提高反映温度可加快反映速度，对吸取和再生均有利，冬天温度过底生成硫磺粒子细，硫泡沫很难捕集，因此在喷射再生槽前设有溶液加热器调节溶液温度。但是温度过高，不不大于50就会加快硫代硫酸盐生成，导致溶液对设备管道腐蚀。温度超过60后来，硫代硫酸盐生成速度急剧上升。为使吸取、再生和析硫三者都能顺利进行，溶液温度宜控制在3545。3.4.4再生空气量 空气作用是供氧和形成捕集硫粒气泡。按2H2S+O2=2H2O+S计算，每公斤硫需要1.67M3空气，采用喷射再生空气量也许要少某些，重要是在喉管中气液接触好，反映激烈，接触时间也少得多，普通再生时间需要30min以上，由于采用喷射再生，12min就满足了工艺规定，但吹风强度大，达到136m3/(h)。故空气量不适当过大，过大会招致空气中O2与溶液反映，生成硫代硫酸盐和硫酸盐，使碱耗增长，硫酸盐积累会导致溶液酸性，导致对设备及管道腐蚀。4. 物料衡算和热量衡算4.1 物料衡算6-101 基本数据表4.1 半水煤气成分组分N2CO2COH2O2体积/19.558.7727.8243.450.4 表4.2 脱硫液成分组分Na2CO3NaHCO3总碱总钒栲胶浓度（g/L）5.050.626.80.61.5 半水煤气中硫化氢含量 C1=711 mg/m3 净化气中硫化氢含量 C2=1.5mg/m3 入洗涤塔半水煤气温度 t1=60 出洗涤塔入脱硫塔半水煤气温度 t2=45 出脱硫塔半水煤气温度 t3=41 入脱硫塔半水煤气压力 P=0.125MPa（绝压）2 计算原料气体积及流量以每年300个工作日，每天工作24小时，则每小时生产合成氨为：60000（30024）=8.33 t/h考虑到在合成时损失，则以每小时生产8.36吨计算为基准，因此nNH3=8360 Kg17Kg/Kmol=491.76 Kmol则合成NH3所需要N2物质量为nN2= nNH32=245.88Kmol考虑到半水煤气通过洗涤、脱硫、变换等工序到合成过程中氮气损失，则损失率以1%计，则半水煤气中氮气物质量为nN2 =245.88（1+1%）=248.34 Kmol因此原料气中N2体积为 VN2=22.4Nm3/Kmol248.34Kmol=5562.84 Nm3依照原料气中各气体体积比，则其他气体体积为VCO2=8.7719.55VN2= 2495.45 Nm3VCO=27.8219.55VN2=7916.02Nm3VH2=43.4519.55VN2=12363.44 Nm3VO2=0.419.55VN2=113.81Nm3则总气体体积V= VN2 +VCO2 +VCO +VH2 +VO2=5562.84Nm3+2495.45Nm3+7916.02Nm3+12363.44Nm3+113.81 Nm3=12477.25Nm3依照气体方程，将0、101.325KPa下体积换算成125KPa、45时体积V0V0=101.32512477.25(273.15+45)/(125273.15) m3=11780.29m3则进入脱硫塔气体流量为G=11780.29m3/h3 依照气体中 H2S含量计算H2S质量入脱硫塔中H2S质量：m1=711mg/m311780.29m3 =8.375Kg依照设计规定，出塔气体中H2S含量为1.52mg/m3,取出塔气中H2S含量为1.5 mg/m3，则塔脱硫效率是=（7111.5）/711100%=99.8.%.由于原料气中H2S含量低，故在脱硫过程中原料气进入脱硫塔和出脱硫塔体积流量视为不变，则出塔气体流量W011780.29m3/h因此出塔气中H2S质量为m2 =1.5mg/m311780.29m3 =0.0176 Kg故在脱硫塔中吸取H2S质量为G1= m1m2=8.3750.0176 =8.3574Kg4 脱硫液循环量计算取脱硫液中硫容量为S=100g/m3,依照液气比L/G=(C1-C2)/S式中：C1为进脱硫塔气体中硫化氢含量，g/m3C2为出脱硫塔气体中硫化氢含量，g/m3S为硫容量，g/m3L为脱硫液循环量，m3/hG为进脱硫塔气体流量，m3/h则液气比为L/G=(0.7110.0015)/100=0.0071脱硫液循环量L=0.007111780.29=82.462m3/h因脱硫液在循环中有损失及再生率为95%，取损失率为10%则液体循环量为LT=L（1+10%）=82.462（1+10%）=90.708m3/h5 生成Na2S2O3消耗H2S质量G2，Kg/h取Na2S2O3生成率为H2S脱除量8%，则G2 =8.35748%=0.668 Kg/h6 Na2S2O3生成量G3，Kg/h 2H2S Na2S2O3G3 = G2MNa2S2O3/(2MH2S)式中MNa2S2O3 Na2S2O3分子量 MH2S H2S分子量 G3 =0.668158/（234）=1.55 Kg/h7 理论硫回收量G4，Kg/h G4=（G1-G2） MS/MH2S式中MS 硫分子量G4=（8.35740.668） 32/34=7.23 Kg/h理论硫回收率，=G4/G1 =7.23/8.3574100%=86.51%8 生成Na2S2O3消耗纯碱量G5，Kg/hG5=G3MNa2CO3/MNa2S2O3式中MNa2CO3Na2CO3分子量G5=1.55106158=1.04Kg/h9 硫泡沫生成