年产18万吨合成氨脱硫工段工艺设计(龙星刘钊)

武汉理工大学毕业设计（论文）年产 18 万吨合成氨脱硫工段工艺设计学院（系）： 网络继续教育学院 专业班级： 化学工程与工艺 12 春 学生姓名： 刘钊 指导教师： 杨保霞 1 目 录摘 要 .3关键词 .31 绪 论 .41.1 概 述 .41.1.1 栲胶的组成及性质 .51.1.2 栲胶脱硫的反应机理 .61.1.3 生产中副产品硫磺的应用 .61.2 文献综述 .71.3 设计任务的依据 .82 流程方案的确定 .92.1 各脱硫方法对比 .92.2 栲胶脱硫法的理论依据 .112.3 工艺流程方框图 .123 生产流程的简述 .123.1 简述物料流程 .123.1.1 气体流程 .123.1.2 溶液流程 .133.1.3 硫磺回收流程 .133.2 工艺的化学过程 .133.3 反应条件对反应的影响 .143.3.1 影响栲胶溶液吸收的因素 .143.3.2 影响溶液再生的因素 .163.4 工艺条件的确定 .173.4.1 溶液的组成 .173.4.2 喷淋密度和液气比的控制 .173.4.3 温度 .183.4.4 再生空气量 .184 物料衡算和热量衡算 .18 2 4.1 物料衡算 .184.2 热量衡算（以 0为计算基准） .215 设备计算及选型 .255.1 脱硫塔的设计计算 11-19 .255.1.1 塔径计算 .255.1.2 填料高度计算 .275.2 喷射再生槽的计算 .285.2.1 槽体计算 .285.2.2 喷射器计算 .296 车间布置说明 .317 三废治理及利用 .327.1 废水的处理 .327.1.1 废水的来源及特点 .327.1.2 废水处理工艺 .327.2 废渣的处理 .337.2.1 废渣的来源 .337.2.2 废渣的处理工艺 .338 结论 .33参考文献 .35致 谢 .36 3 年产 18 万吨合成氨脱硫工段工艺设计摘 要年产 18 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。关键词栲胶脱硫法 脱硫液 脱硫塔 4 1 绪 论1.1 概 述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%90%用于生产各和氮肥。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，氨还是常用的冷嘲热讽冻剂。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（RSH）和噻吩（C4H4S）等。其中硫化氢属于无机化合物，常称为“无机硫” 。 5 天然气中硫经物的含量（标准状态）一般在 0.515g/ 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 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是由植物的皮（如栲树，落叶松） 、果（如橡椀） 、叶（如漆树）和干（如坚木、栗木）的水淬液熬制而成。栲胶的主要成分是丹宁，丹宁是化学结构十分复杂的化合物组成的混合物。含有大量邻二或邻三羟基酚。多元酚的羟基受电子云的影响，间位羟基比较稳定，而连位或邻位羟基则很活泼，容易被空气中的氧氧化。用于脱硫的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；已氧化的栲胶在还原过程中氧取代基又被还原为羟基。虽然丹宁各组分的分子结构相当悬珠，但它们都是具有酚式结构的多羟 6 基化合物，有的