2022年产万吨合成氨脱硫工序填料塔初步设计方案.docx

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1、10 万吨/ 年合成氨脱硫系统填料塔的初步设计指导老师：邓 梅2021 级化工专业学号 202113657 姓名 廖宇摘要填料塔是塔设备的一种；塔内填充适当高度的填料，以增加两种流体间的接触表面；例如应用于气体吸取时，液体由塔的上部通过分布器进入，沿填料表面下降；气体就由塔的下部通过填料孔隙逆流而上，与液体亲密接触而相互作用；结构较简洁，检修较便利；广泛应用于气体吸取、蒸馏、萃取等操作；经过步的运算得出这次设计的填料塔直径 4m，高 5.4m；关键词：填料塔、设计、脱硫；15 / 15100000 tons / year synthetic ammonia desulfurization pa

2、cked towerdesignInstructs teacher: Deng Mei2021levelofchemicalindustryspecializedstudent number 202113657 name liaoyuAbstractThe tower is a tower equipment. The tower is filled properly high filler, with atwo increase in fluid contact between the surface. For example used in gas absorption liquid fr

3、om the upper part of the tower, through distributor into decline, along the surface of packing. Gas from the lower portion of the tower filler pore through the upstream, and the liquid in close contact and interaction. The structure is simple, maintenance is convenient. Widely used in gas absorption

4、, distillation, extraction and other operations. After further calculated the design of the tower diameter 4m, high 5.4m.Keywords: packed tower, desulfurization, design目 录摘要 1 Abstract21.1 前言 41.2 合成氨原料气净化的现状 42.1 改良 ADA法脱硫 52.2 基本原理 52.3 改良 ADA脱硫的反应原理 5其次章改良 ADA法脱硫的运算 61.1 基础物性数据 61.2 物料衡算 61.3 填料吸

5、取塔塔径运算 81.4 填料高度运算 10第三章附图 121.1 填料塔设备图 121.2 流程图 13结论 14致谢 14参考文献 16第一章 绪论1.1 前言合成氨原料气中的硫是以不同形式的硫化物存在的，其中大部分是以硫化氢形式存在的无机硫化物，仍有少量的有机硫化物；详细来说作为原料气的半水煤气中都含有肯定数量的硫化氢和有机硫化物 主要有羰基硫、二硫化碳、硫醇、硫醚等 ，能导致甲醇、合成氨生产中催化剂中毒，增加液态溶剂的黏度， 腐蚀、堵塞设备和管道 , 影响产品质量；硫化物对合成氨的生产是特别有害的， 燃烧物和工业装置排放的气体进入大气，造成环境污染，危害人体健康；硫也是工业生产的一种重要

6、原料；因此为了保持人们优良的生存环境和提高企业最终产品质量，对半水煤气进行脱硫回收是特别必要的；1.2 合成氨原料气净化的现状合成氨原料气 半水煤气 的净化就是清除原料气中对合成氨无用或有害的物质的过程，原料气的净化大致可以分为“热法净化”和“冷法净化”两种类 型，原料气的净化有脱硫，脱碳，铜洗和甲烷化除杂质等，在此进行的气体净 化主要是半水煤气的脱硫的净化；煤气的脱硫方法从总体上来分有两种：热煤 气脱硫和冷煤气脱硫；在我国，热煤气脱硫现在仍处于试验争论阶段，仍有待 于进一步完善，而冷煤气脱硫是比较成熟的技术，其脱硫方法也许多；冷煤气 脱硫大体上可分为干法脱硫和湿法脱硫两种方法，干法脱硫以氧化

7、铁法和活性 炭法应用较广，而湿法脱硫以砷碱法、ADA、改良 ADA和栲胶法颇具代表性；湿法脱硫可以处理含硫量高的煤气，脱硫剂是便于输送的液体物料，可以再生，且可以回收有价值的元素硫，从而构成一个连续脱硫循环系统；现在工艺上应用较多的湿法脱硫有氨水催化法、改良蒽醌二磺酸法 A.D.A 法）及有机胺法；其中改良蒽醌二磺酸法的脱除效率高，应用更为广泛；改良 ADA法相比以前合成氨生产中采纳毒性很大的三氧化二砷脱硫，它完全的排除了砷的危害；基于此，在合成氨脱硫工艺的设计中我采纳改良ADA法工艺；2.1 改良 ADA 法脱硫ADA法进展初期，由于析硫过程缓慢，生成硫代硫酸盐较多；后来发觉溶液中添加偏钒钠

8、后，使硫氧化速度大为提高，从而形成了现今改良ADA法；此法技术成熟、过程规范程度高、溶液性能稳固、技术经济指标较好；该方法仍具有硫磺回收率高，回收的硫磺纯度高，溶液对人和生物无毒害作用，对碳钢无毒害作用，对碳钢无腐蚀作用；2.2 基本原理ADA是蒽醌Anthraqinone Disulphoic Acid）的缩写；作为染料中它有几种主要的异构体；用汞作催化剂对蒽醌磺化时得到的产品为1.5 和 1.8异构体催化剂时得到 2.6 和 2.7异构体；ADA异构体的脱硫活性次序为2.7ADA 2.6ADA 1.5ADA 1.8ADA单磺酸；通常，市售的 ADA为 2.6 和 2.7 的混合物夹杂有少量

9、的 恩醌酸磺酸盐及相应的氧化物等；2.3 改良 ADA 脱硫的反应原理（1） 碱性水溶液吸取 H2S，式-（2） ADA和氧化 HS析出元素硫（3） 仍原态 ADA蒽氢醌）遇到氧生成蒽醌，同时产生双氧水；（4） 双氧水将氧化成：-（5） 双氧水与 HS 反应：（6） 当被处理气体中有 CO2 和 HCN时产生如下副反应：其次章改良 ADA 法脱硫的运算1.1 基础物性数据1、生产才能： 100000 t/a ；年工作日： 330 日2、进气组成 造气工段来半水煤气 /m生成消耗的，kg/h取的生成率为脱除量的 10%就生成量，g/h式中分子量分子量 理论硫回收量，g/h式中硫的分子量；理论硫回

10、收率生成消耗的纯碱量，kg/h式中碳酸钠的分子量3硫泡沫生产量，m/h33式中 S 1 硫泡沫中硫含量， kg/m , 此处取 S1=30kg/m入熔硫釜膏量，式中硫膏含硫量，此处取 S2=30%1.3 填料吸取塔塔径运算利用泛点速度运算图图中：液泛速度，；液体质量流速，气体质量流速，气体密度，运算结果液体密度，取重力加速度，填料比表面积，此处选用拉西环填料间隙率 ,%,溶液黏度，此处取查表得乱堆填料泛点线当横坐标为0.63 时，纵坐标为 0.035即查表得乱堆拉西环的填料因子由于液体为碱性水溶液，故液体密度校正值求出如空塔气速为泛点气速的 75带入式子求出塔径：经过圆整后，塔径取 D=4m，

11、此时操作条件下的喷淋密度为核对满意所以塔径 D=4m1.4 填料高度运算吸取过程传质系数运算式中传质系数，；体会数，取；吸取塔操作气速，；溶液中含量；B吸取过程液气比，吸取过程平均推动力运算式中吸取塔入口气相分压，；吸取塔出口气相分压，；吸取塔入口压力，吸取塔出口压力，所需要的传质面积运算填料高度的运算考虑其安全系数取经过圆整后，塔高取 6m Hp=6m,分成二段，每段为 3m第三章 附 图1.1 填料塔设备图1.2 流程图结论本设计立足于生产实际，主要针对年产 10 万吨合成氨厂脱硫工序的填料塔进行初步设计，查阅了大量的文献资料和体会数据，结合所学的相关专业学问成的；在设计中，我以有限的生产

12、实践体会为导向，经反复的运算，根据实际境况确定流程，从而进行了物料衡算和能量衡算，并且对该工艺中的板式干燥塔进行了运算； 通过对合成氨脱硫工段填料塔初步设计的设计，初步结果表明，由 10 万吨/ 年合成氨脱硫工段填料塔，年工作日： 330 日，进气组成 体积33比）： 造气工段来半水煤气干气%）： 3277.33Nm/tNH 3，H2S：2.06g/Nm 等运算出该填料塔塔高 5.4m、分两段，塔径 4m，改良 ADA法比较使用，所用材料可以循环使用，节省成本总之，合成氨生产中脱硫工序的脱硫处理是特别的重要的，可以保证生产的正常运行，保证下段工序的正常利用，保证经济效益的重要工序；其中的任务是

13、降低烟气中硫的含量；致 谢经过两周的设计工作，我们组最终坎坷完成了此次设计任务；我们参考了设计模版与大量资料，以确定工艺的挑选与流程设计方案，运算与作图也是反复修改；在翻阅资料和设计过程中，大家携手合作，在争论中共同学习，共同进步；但是，由于时间与体会不足，我们在设备选型尺寸确定等方面的工作做的相对粗糙，结果不尽如人意，这一点我们也深感自责，真诚的恳请老师赐予批判和指导，而今后我们会努力；在论文即将完成之际，我的心情无法安静，从开头进入课题到论文的顺当完成，有多少可敬的师长、同学、伴侣给了我无言的帮忙，在这里请接受我真诚谢意；最终，诚心地感谢辅导老师的辛勤工作，也感谢在设计过程中给过我们帮助的

14、同学；参考文献化工工艺设计手册. 国家医药治理局上海医药设计院.1986.张浩勤 .陆美娟主编 .化工原理上下册 其次版） 北京：化学工业出版社，2006.高安全 .王迪 .崔金海主编 .化工设备机械基础第一版） 北京：化学工业出版社，2007.李国庭 .黄文焕主编 . 化工设计概论 第一版）北京：化学工业出版社，2021.贺匡国主编 . 化工容器及设备的简明设计手册第一版）化学工业出版社，2001.梅静华 . 小合成氨厂技术设计手册化学工业出版社1998.张浩勤 . 陆美娟主编 . 化工原理上下册北京化学工业出版社 2006.高安全 . 王迪 . 崔金海主编 . 化工设备机械基础第一版） 北京化学工业出版社 2007.