二氧化硫的吸收.doc

二氧化硫吸收学号：2009243615姓名： 张红娟摘要： 在化工生产中，气体吸收过程是利用气体混合物中，各组分在液体中溶解度或化学反应活性的差异，在气液两相接触是发生传质，实现气液混合物的分离。在化学工业中，经常需将气体混合物中的各个组分加以分离，其目的是： 回收或捕获气体混合物中的有用物质，以制取产品； 除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理；或除去工业放空尾气中的有害物，以免污染大气。实际过程往往同时兼有净化和回收双重目的。气体混合物的分离，总是根据混合物中各组分间某种物理和化学性质的差异而进行的。根据不同性质上的差异，可以开发出不同的分离方法。吸收操作仅为其中之一，它利用混合物中各组分在液体中溶解度或化学反应活性的差异，在气液两相接触时发生传质，实现气液混合物的分离。一般说来，完整的吸收过程应包括吸收和解吸两部分。在化工生产过程中，原料气的净化，气体产品的精制，治理有害气体，保护环境等方面都要用到气体吸收过程。填料塔作为主要设备之一，越来越受到青睐。二氧化硫填料吸收塔，以水为溶剂，经济合理，净化度高，污染小。此外，由于水和二氧化硫反应生成硫酸，具有很大的利用。关键词：二氧化硫：二塔二电：物料衡算：热量衡算：工艺设计 硫酸中二氧化硫吸收工艺流程包括二氧化硫气体的制取，炉气的净化，二氧化硫气体的转化，主要包括工艺流程的选定，工艺过程计算，主要设备工艺计算及选型，以及绘制部分设备的平面布置。一、系统组成脱硫系统主要由烟气系统、吸收塔系统、吸收剂制备系统、浓缩塔系统、副产品处理系统、废水处理系统、公用系统（工艺水、压缩空气、事故浆液罐系统等）、电气控制系统等几部分组成。二、工艺流程锅炉/窑炉除尘器引风机浓缩塔 吸收塔烟囱来自于锅炉或窑炉的烟气经过除尘后在引风机作用下进入浓缩塔、吸收塔，吸收塔为逆流喷淋空塔结构，集吸收、氧化功能于一体，上部为吸收区，下部为氧化区，经过除尘后的烟气与吸收塔内的循环浆液逆向接触。系统一般装2-3台浆液循环泵，每台循环泵对应一层雾化喷淋层。当只有一台机组运行时或负荷较小时，可以停运1层喷淋层，此时系统仍保持较高的液气比，从而可达到所需的脱硫效果。吸收区上部装二级除雾器，除雾器出口烟气中的游离水份不超过75mg/Nm3。吸收SO2后的浆液进入循环氧化区，在循环氧化区中，亚硫酸氨被鼓入的空气氧化成硫酸氨晶体。同时，由吸收剂制备系统向吸收氧化系统供给新鲜的氨水或液氨（利用液氨蒸发通过氧化风管进入吸收塔），用于补充被消耗掉的氨水，使吸收溶液保持一定的pH值。反应生成物溶液达到一定密度时先排至吸收塔前的浓缩塔，经浓缩后进入脱硫副产品系统，经过脱水形成硫酸氨晶体，进一步干燥、包装成袋后商业化利用。三、炉气的净化进入净化系统的炉气含有0.530g/Nm3的矿尘。矿尘积累起来不仅堵塞管道设备，而且其中的氧化铁能与酸雾形成硫酸铁，覆盖在二氧化硫催化剂的表面，既降低催化剂的活性，又增加了床层的阻力。此外， 硫铁矿中所含的砷，硒，氟等杂质，分别以不同的形式进入到炉气中，其中的一部分或大部分随炉气带入净化系统。砷能使催化剂中毒，氟能腐蚀设备。进入转化器后，还能侵蚀催化剂载体，引起粉化，使催化床阻力上涨。随同炉气带入净化系统的还有水蒸汽和少量三氧化硫气体，二者结合可形成酸雾。酸雾在洗涤塔中较难吸收，带入转化系统会降低二氧化硫的转化率，腐蚀系统设备和管道。因此，炉气必须进行进一部的净化和干燥，方可进行二氧化硫的催化氧化。炉气的净化可用干法或湿法进行，目前普遍采用的是湿法净化。炉气净化技术随着净化设备的进步而提高。初始，由简单的重力沉降室和惯性除尘室、旋风除尘器等所组成，净化效率低下。自1960年 美国科学家F.G.科特雷尔发明了高压静电除尘、除雾设备后，加快了炉气净化技术的发展步伐。高效旋风除尘器、文式管、泡沫塔、新型填料塔、星形铅间冷器、板式冷却器、冲击波洗涤器、高密度聚乙烯泵、耐稀酸合金泵等高效耐磨蚀设备的出现，使净化设备的选型范围扩大了，寿命延长了，促进了炉气净化工艺方法更加合理、完善。SO2气体的转化二次转化二次吸收两次转化两次吸收工艺与一次转化一次吸收工艺相比，所以能用较少的催化剂而获得很高的最终转化率，关键在于将整个转化过程分为两次进行。第一次使大部分SO2得到转化，一般控制转化率在90左右，然后进入第一吸收塔（或称中间吸收塔）将SO2吸收，再进行第二次转化。此时由于反应混合物中不含SO3，而且SO2浓度很低，O2/SO2比值较一次转化要高得多，在这种情况下，平衡转化率高，反应速度快，用较少的催化剂就能保证转化率达到95左右11。两次转化的最终转化率因工艺条件而异，一般在99.599.8范围内。沸腾转化传统上，二氧化硫的催化氧化过程都是采用固定床转化器。这种转化器的生产强度受到多种因素的限制：催化剂颗粒不能太小，否则反应气体通过催化床的流体阻力太大；钒催化剂的导热系数小，不能采用换热管将固定床中的热量除去；不能采用高浓度的二氧化硫气体。为了克服这些缺点，可采用沸腾转化。沸腾转化能从催化床中非常有效地除去热量，能够使用小颗粒催化剂和采用高浓度二氧化硫气体。而且，采用沸腾床转化器可以降低工厂投资，提高蒸汽回收量。硫酸厂使用这种转化器的主要障碍是催化剂的磨损问题。1.设计题目：水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计？矿石焙烧炉送出的气体冷却到25后送入填料塔中，用20清水洗涤除去其中的SO2。入塔的炉气流量为650m3/h，其中进塔SO2的摩尔分数为005，要求SO2的吸收率为95。吸收塔为常压操作，因该过程液气比很大，吸收温度基本不变，可近似取为清水的温度。吸收剂的用量为最小量的15倍。2.工艺操作条件：(1) 操作平均压力常压(2) 操作温度t=20(3) 每年生产时间：7200。(4) 所用填料为DN38聚丙烯阶梯环形填料。一、设计题目：处理量为2500m3/h水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计。？反应过程1、吸收SO2 + (NH4)2SO3+H2O2NH4HSO32、中和NH3+NH4HSO3 (NH4)2SO33、氧化2(NH4)SO3+O22(NH4)2SO4原料： 二氧化硫含量为5%（摩尔分率，下同）的常温气体。 分离要求：塔顶二氧化硫含量不高于0.26%。塔底二氧化硫含量不低于0.1%。净化工段总平衡H2SO4每小时的产量：进入净化工段炉气中硫的含量：依次可得炉气中各组分的流量：SO2：SO3 ：O2：N2：即有：表3.1进料炉气量物 料SO2SO3 O2N2合 计气体量（kmol/h）158.4384.03390.7431187.1421440.357炉气含尘量：炉气含H2O量：硫平衡进入净化工段总硫量：按净化率97%进算损失硫量：进入转化工段的硫量：162.471- 4.874=157.597kmol/h副产硫酸量：（按照来计算）折合30%H2SO4：其中： 注意事项：1、脱硫效率：当原煤含硫量3.5%时，洗涤液PH值714时，脱硫效率5098.5%。2、 除尘效率:9499.5%。3、 林格曼黑度24000mg/Nm3但是30000mg/Nm3，阻力损失分别为：120mmH2O，150mmH2O， 160200mmH2O。当初始含尘浓度30,000mg/Nm3或更高时，应选用低阻中效的廉价干式除尘器进行予处理，然后再用锅炉旋流烟气净化器治理。5、温度：该设备适宜治理的废气温度为240OC以下。大于300OC时，用户应特别声明，以便设计制造时一并考虑。下面的图是什么意思？从网上直接下载的吗？五、工艺特点1、脱硫效率高，可保证98%以上；2、系统能耗低；3、对煤种变化、负荷变化的适应性强，适用于高硫煤；4、副产品回收的经济效益高；5、具有一定的脱硝功能。六、应用领域燃煤发电锅炉、热电联产锅炉、集中供热锅炉、烧结机、球团窑炉、焦化炉、玻璃窑炉等烟气脱硫。净化工段物料流程图见图所示参考文献1 汤桂华,赵增泰,郑冲,等.化肥工学丛书硫酸M.北京:化学工业出版社,1999.2 刘少武,刘东,等.硫酸工作手册M.南京:东南大学出版社,2001.3 （日）硫酸协会编辑委员会编,张铉,等,译.硫酸手册M.北京:化学工业出版社.4 陈五平.无机化工工艺学,硫酸与硝酸M.北京:化学工业出版社,1989.5 Matros Y S, Bunivomich G A. Sulphur 1991. New Orleans: 1991.6 娄爱娟,吴志泉,吴叙美.化工设计M.上海:华东理工大学出版社,2002.7 黄开辉,王惠霖.催化原理M.北京:科学出版社,1980.8 邹兰,阎传智.化工工艺工程设计M.成都:成都科技大学出版社,1998.9 王松汉,石油化工设计手册M.北京:化学工业出版社,2002.10 Matros Y S, Bunivomich G A. Sulphur 1991. New Orleans: 1991.11 SO2填料吸收设计完全版 百度文库化工原理课程设计8