供应镍基ERNiCrFe11焊丝_焊丝供应报价_焊丝供应厂家
供应镍基ERNiCrFe-11焊丝
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供应镍基ERNiCrFe-11焊丝- 供应详情
本厂生产焊丝拉丝机内绕钢丝刷、钢丝刷、内绕钢丝弹簧刷、拉焊丝专用钢丝刷。...
本厂生产焊丝专用抛光钢丝刷、内绕钢丝 刷、内绕钢丝弹簧刷。...
天津最大最齐全的不锈钢焊丝现货供应电话李经理。 不锈钢焊丝可分位不锈钢实...（1）不锈钢焊条的型号
&&&&根据GB/T983—1995《不锈钢焊条》的规定，不锈钢焊条型号根据熔敷金属的化学成分、药皮类型、焊接位置及焊接电流种类划分。其型号编制方法是：首字母“E”表示焊条，“E”后面的数字表示熔敷金属化学成分分类代号，如有特殊要求的化学成分，该化学成分用元素符号表示，放在数字的后面；短划“-”后面的两位数字表示药皮类型、焊接位置及焊接电流种类。
&&&&（2）不锈钢焊条的牌号
&&&&①牌号前加“G”（或“铬”字）或“A”（或“奥”字），分别表示铬不锈钢焊条或奥氏体铬镍不锈钢焊条。
&&&&②牌号第一位数字，表示熔敷金属主要化学成分组成等级，见表10-2所示。
&&&&③牌号第二位数字，表示同一熔敷金属主要化学成分组成等级中的不同牌号。对同一组成等级焊条，可有10个牌号，按0、1、2、…、9顺序排列，以区别镍铬之外的其他成分。
&&&&④牌号第三位数字，表示药皮类型和焊接电源种类
&&&&（3）不锈钢焊条的选择
&&&&不锈钢焊条适用于铬含量大于10.50%、镍含量小于50%的耐腐蚀钢或耐热钢的焊接，使用时应根据不锈钢的材质、工作条件（包括工作温度和接触介质）来选择。主要从以下几方面考虑：
&&&&①在高温环境下工作的耐热不锈钢，选择焊条主要是能满足焊缝金属的抗热裂纹性能和焊接接头的高温性能。对于Cr/Ni≥1的奥氏体耐热钢，如1Cr18Ni9Ti、Cr17Ni13W等，一般均采用奥氏体-铁素体不锈钢焊条；若Cr/Ni＜1的稳定型奥氏体耐热钢，如Cr16Ni25Mo6、Cr15Ni25W4Ti2等，一般应在保证焊缝金属具有与母材化学成分大致相近的同时，增加焊缝金属中Mo、W、Mn等元素含量，以提高焊缝的抗裂性。
&&&&②在各种腐蚀介质中工作的耐蚀不锈钢，应根据介质和工作温度来选择焊条。对于工作温度在3000C以上、有较强腐蚀性的介质，则选用含有Ti或Nb稳定化元素或超低碳不锈钢焊条；对于含有稀硫酸或**的介质，常选用含Mo或含Mo和Cu的不锈钢焊条；对于在常温下工作，腐蚀性弱或仅为避免锈蚀污染的设备，可采用不含Ti或Nb的不锈钢焊条。
&&&&③对于铬不锈钢，如马氏体不锈钢1Cr13、铁素体不锈钢1Cr17Ti等，为了改善焊接接头的塑性，采用铬镍奥氏体不锈钢焊条。
&&&&G202不锈钢焊条
&&&&型号GB/T：E410-16 相当于AWS：E410-16
&&&&说明：钛钙型药皮的Cr13不锈钢焊条，交直流两用。
&&&&用途：用于0Cr13及1Cr13不锈钢，也用于耐蚀、耐磨的表面堆焊
&&&&A002不锈钢焊条
&&&&型号GB/T：E308L-16 相当于AWS：E308L-16
&&&&说明：钛钙型的超低碳Cr19Ni10不锈钢焊条，熔敷金属含碳量≤0.04%,有很好的抗晶间腐蚀性能，可交直流两用，工艺性能好。
&&&&用途：用于超低碳Cr19Ni10不锈钢和工作温度低于300℃耐磨腐蚀的不锈钢（如0Cr19Ni11Ti），主要用于合成纤维、化肥、石油等设备的制造&
&&&& 品牌名美标型号焊条用途ALLOY132ENiCrFe-1适合于Inconel对接,或Inconel和低合金钢、不锈钢等异材焊接。ALLOYAENiCrFe-2ING液化氮贮槽、抗蠕变接头的焊接、异种材料焊接；马氏体钢、铁素体钢和高镍合金的焊接，含镍9％合金钢焊接ALLOY182ENiCrFe-3INCONEL600、601合金和INCOLOY800合金自身以及和它们与碳钢或不锈钢之间的焊接；钢的表面堆焊ALLOY134ENiCrFe-4耐热合金焊条，耐高温、耐蚀、抗裂性好。用于同类镍基、铁镍基合金及异种钢焊接，熔敷金属бb≥650MPa。ALLOY601ENiCrFe-11用于INCONEL601合金的焊接，601合金是一种添加了AL和Ti的镍铬铁耐高温合金，具有良好的耐应力腐蚀开裂能力和机械性能，在高温环境下有出色的抗氧化和抗渗碳、渗硫性。ALLOY276ENiCrMo-4INCOC-276及其它Ni-Cr-Mo耐腐蚀合金的焊接；表面堆焊合金钢的焊接、钢的表面堆焊ALLOY112ENiCrMo-3INCONEL625、INCOLOY825、INCO25-6Mo以及MONEL400合金的焊接；镍基合金与不锈钢异种材料间的焊接；表面堆焊ALLOY122ENiCrMo-10INCONEL622及其它Ni-Cr-Mo耐腐蚀合金的焊接；表面堆焊合金钢、双相钢、超高强度双相钢、超高强度奥氏体不锈钢的焊接；钢的表面堆焊ALLOY59ENiCrMo-13用于焊接ALLOY59低碳镍铬钼合金，硅、碳含量极低，无焊后开裂敏感性。ALLOY117ENiCrCoMo-1抗蠕变接头的焊接；INCONEL617、INCOLOY800、800H、800HT、HP45合金以及其它耐热铸造合金自身及它们之间的焊接，接头工作温度可达2100OFALLOY141ENi-1焊接200,201镍合金以及镀镍钢板；钢与镍异种材料间的焊接；钢的表面堆焊。ALLOY187ECuNi用于铜镍合金以及特定的青铜材料自身的焊接，以及这些材料和蒙乃尔400合金或Nickel200之间的焊接。ALLOY190ENiCu-7MONEL400合金自身的焊接；以及MONEL400合金与钢的焊接；用于钢的表面堆焊。ALLOY55ENiFe-C1灰口铸铁、球墨铸铁和镍保护层铸铁的焊接；-铸铁与可锻合金的焊接；含硫磷较高或含有润滑剂的铸铁材料的焊接。ALLOY99ENi-C1铸铁的焊接，补焊和堆焊以及灰口铸铁与不锈钢和碳钢的焊接，特别适于小尺寸工件，并要求保持良好的机械加工性能的情况。品牌名美标型号焊丝用途ALLOY61ERNi-镍合金和镀镍钢板的焊接；钢与镍之间的焊接；钢的表面堆焊ALLOY82ERNiCr-3(不含AL)INCONEL600、601合金和INCOLOY800合金自身以及和它们与碳钢或不锈钢之间的焊接；钢的表面堆焊ALLOY72ERNiCr-4UNSNO6072；焊接INCONEL671、690合金，用于表面堆焊ALLOY92ERNiCrFe-6INCONEL、INCOLOY合金与不锈钢、碳钢以及MONEL合金之间的焊接；MONEL合金和Nickel200合金与不锈钢之间的焊接；不锈钢与碳钢之间的焊接ALLOY601ERNiCrFe-11焊接INCONEL601合金(含AL)，具有良好的耐应力腐蚀开裂能力和机械性能，在高温环境下有出色的抗氧化和抗渗碳、渗硫性。ALLOY625ERNiCrMo-3INCONEL625、INCOLOY825、INCO25-6Mo以及MONEL400合金的焊接；镍基合金与不锈钢异种材料间的焊接；表面堆焊ALLOYC-276ERNiCrMo-4INCOC-276及其它Ni-Cr-Mo耐腐蚀合金的焊接；表面堆焊合金钢的焊接、钢的表面堆焊ALLOY622ERNiCrMo-10INCONEL622及其它Ni-Cr-Mo耐腐蚀合金的焊接；表面堆焊合金钢、双相钢、超高强度双相钢、超高强度奥氏体不锈钢的焊接；钢的表面堆焊ALLOYG-30ERNiCrMo-11用于焊接HastelloyG-30ALLOY59ERNiCrMo-13用于焊接ALLOY59低碳镍铬钼合金，硅、碳含量极低，无焊后开裂敏感性。ALLOY725ERNiCrMo-15INCONEL725、INCOLOY925合金以及低合金高强钢的焊接；接头可热处理；钢的表面堆焊ALLOYC-2000ERNiCrMo-17用于焊接HastelloyC-2000ALLOY617ERNiCrCoMo-1抗蠕变接头的焊接；INCONEL617、INCOLOY800、800H、800HT、803和HP45合金以及其它耐热铸造合金自身及它们之间的焊接，接头工作温度可达2100oF.ALLOY65ERNiFeCr-1焊接825(N08825)合金和其它类似镍铁铬钼铜合金ALLOY718ERNiFeCr-2用于焊接INCONELX750、合金718、706等,应用于高强度航空发动机部件,超低温液体燃料**部件等ALLOY60ERNiCu-7MONEL400合金自身的焊接，以及MONEL400合金与钢的焊接；用埋弧焊方法对钢的表面进行堆焊；(其缓冲层填充材料61合金需用手工电弧焊方法熔敷)ALLOY67ERCuNi用于铜镍合金以及特定的青铜材料自身的焊接，以及这些材料和蒙乃尔400合金或Nickel200之间的焊接。美国牛津焊材不锈钢焊条碳钢，低合金钢焊条E308H-16EL-16E9Cb-16EL-16E9MoL-16E2-16）E301-16E5-16）E310Cb-16EMo-16E-16EL-16EL-16E-16ELR-16E9018-ME330-16E11018-ME347-16E12018-ME385-16(904L)碳钢，低合金钢焊丝E410-16ER70S-2E410NiMo-16ER70S-3E430-16ER70S-6E630-16(17-4PH)ER80S-B2ES-B6(502)ES-B8(D2)不锈钢TIG，MIG，埋弧焊丝ER80S-Ni1ER308HER80S-Ni2ER308LER90S-B3ER308LSiER90S-B9ER309L碳钢，低合金钢药芯焊丝ER309LSiE71T1-1MER309LMoE81T1-B2ER310E91T1-B3ER310HC钴基焊条ER310LMo#1(ECoCr-C)ER312#6(ECoCr-A)ER316L#12(ECoCr-B)ER316LSi#21(ECoCr-E)ER317L钴基金属芯焊丝ER320#6M（ERCCoCr-A）ER320LR#21M(ERCCoCr-E)ER330ER347钛和锆焊丝ER385(904L)ERTi-1ER410ERTi-2ER410NiMoERTi-5ER420ERTi-7ER430ERZr-2ER630(17-4PH)ER2209铝焊丝不锈钢药芯焊丝ERE308HT-1ERE308LT-1ERE309LT-1铜焊丝E316LT-1铝青铜A2ERCuAI-A2E317LT-1无氧铜ERCuE347T-1镍铝青铜ERCuNiAIE385T-1硅青铜ERCuSi-AE2209T-1
供应ERNiCrFe-11焊丝
供应镍基ERNiCrFe-11焊丝 - 供应属性型号：齐全类型：不锈钢焊条材质：不锈钢焊条直径：3.2/4.0mm焊芯直径：3.2/4.0mm焊接电流：90/120A长度：350/400mm工作温度：900℃电流幅度：800/1000A
邢台市正大合金焊条有限公司 联系人：李经理（经理）固定电话：移动电话：在线咨询：传 真：地 址：清河经济技术开发区222号邮 编：055753邮 箱：公司网站：
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(工作日8:30-18:00)吉林化工学院课 程 设 计题目年产 20 万吨合成氨脱硫工段工艺设计教 学 院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师化工与材料工程学院 化工 0904 鞠洪清
刘艳杰2012 年 12 月 27 日 吉林化工学院课程设计
前言本设计是年产20万吨合成氨脱硫工段的工艺设计。 对合成氨和脱硫工艺的发 展概况进行了概述。 着重详细介绍了脱硫工段的工艺流程、 工艺条件、 生产流程、 技术指标等内容。就脱硫车间的工艺生产流程，各脱硫方法对比, 栲胶脱硫, 三 废治理及利用, 反应条件对反应的影响, 物料流程, 影响的因素, 着重介绍化工 设计的基本原理、标准、规范、技巧和经验。设计总的指导思想是, 理论联系实 际、简明易懂、经济实用。1 吉林化工学院课程设计目前 摘 1．录言.................................................................. 1 要.................................................................. 4 总 论 ........................................................... 51.1.1 栲胶法脱硫的发展................................................................................................. 6 1.1.2 栲胶脱硫剂介绍..................................................................................................... 6 1.1.3 栲胶脱硫的反应机理............................................................................................. 7 1.1.4 栲胶溶液的预处理................................................................................................. 7 1.1.5 生产中副产品硫磺的回收工艺............................................................................. 8 1.1.5.1 劳斯法硫磺回收工艺.......................................................................................... 8 1.1.5.2 劳斯法硫磺回收工艺原理.................................................................................. 9 1.1.6 生产中副产品硫磺的应用....................................................................................11 1.1.6.1 硫磺的基本应用 ................................................................................................11 1.1.6. 2 硫磺的几种专门应用 ........................................................................................11 1.2 文献综述 ................................................................................................................. 14 1.2.1 前言....................................................................................................................... 14 1.2.2 脱硫法介绍........................................................................................................... 15 2. 流程方案的确定 ..................................................... 16 2.1 各脱硫方法对比 ..................................................................................................... 16 2.2 栲胶脱硫法的理论依据.......................................................................................... 18 2.3 工艺流程方框图 ..................................................................................................... 19 3. 生产流程的简述 ..................................................... 20 3.1 简述物料流程 ......................................................................................................... 20 3.1.1 气体流程............................................................................................................... 20 3.1.2 溶液流程............................................................................................................... 20 3.1.3 硫磺回收流程....................................................................................................... 20 3.2 工艺的化学过程 ..................................................................................................... 22 3.3 反应条件对反应的影响 ......................................................................................... 232 吉林化工学院课程设计3.3.1 影响栲胶溶液吸收的因素 .................................................................................. 23 3.3.2 影响溶液再生的因素 .......................................................................................... 25 3.4 工艺条件的确定 ..................................................................................................... 26 3.4.1 溶液的组成 .......................................................................................................... 26 3.4.2 喷淋密度和液气比的控制................................................................................... 26 3.4.3 温度 ...................................................................................................................... 27 3.4.4 再生空气量........................................................................................................... 27 4. 物料衡算和热量衡算 ............................................... 27 4.1 物料衡算 ................................................................................................................. 27 4.2 热量衡算 ................................................................................................................. 30 5. 车间布置说明 ....................................................... 34 6. 三废治理 ........................................................... 35 6.1 废水的处理 ............................................................................. 错误！未定义书签。 6.1.1 综合利用治理 ...................................................................... 错误！未定义书签。 6.1.1.2 循环利用治理.................................................................... 错误！未定义书签。 6.1.1.3 工艺污水(乌洛托品废水) 治理 ....................................................................... 37 6.1.1.4 废水终端(油水) 治理 ....................................................... 错误！未定义书签。 6.2 废渣的处理 ......................................................................................................... 37 6.2.1 废渣的来源........................................................................................................... 37 6.2.2 固体废弃物治理................................................................................................... 37 参考文献 .............................................................. 38 致 谢 .................................................................................................................................. 403 吉林化工学院课程设计年产 20 万吨合成氨脱硫工段工艺设计摘要：年产 20 万吨合成氨脱硫工段工艺设计是自己规定的产量确定的生产规模，结合 生产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、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 吉林化工学院课程设计1.总论述[1]1.1 概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（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5 吉林化工学院课程设计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。 ①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。 ②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 栲胶法脱硫的发展 栲胶法脱硫研究开发始于上个世纪八十年代，仅在化肥行业中有过试用，且 所用的栲胶脱硫溶液均是厂家自己制备自己使用，制备条件不稳定，产品多数活 性低、用量大、胶体性强、易发泡，造成生产工艺不稳定，经济效益不好。栲胶 脱硫剂正是为了克服上述已有技术的缺点和不足， 而提供一种用于气体脱硫净化 的新型脱硫催化剂， 使生产工艺稳定， 提高经济效益。 不仅在化肥行业得以应用， 更在煤气、甲醇、焦炉气、陶瓷、环保等行业广泛应用 1.1.2 栲胶脱硫剂介绍 栲胶脱硫剂是一级热溶橡碗栲胶经过深加工而成的黑色粉状物质. 中文名称：栲胶脱硫剂 . 英文名称：Tannin Extract Desulfurization Agent. 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基化6 吉林化工学院课程设计合物，有的还含有醌式结构，这就是栲胶能用于脱硫过程的原因。 1.1.3 栲胶脱硫的反应机理 栲胶脱硫工艺是一种脱除各种燃料气中 H：s 气体的湿法脱硫工艺，其本质 就是将燃料气中的 H s 转化为固态的单质硫。理论上，工艺过程只消耗空气中的 氧气，而其他物料如碱、钒及栲胶等组分均可循环再生，且无任何副反应，无污 染物排放。实际生产中，栲胶脱硫的反应机理很复杂，且存在着许多副反应，副 产物的生成将影响栲胶脱硫液的性质， 并进一步影响脱硫效率和操作稳定性_l J。 各种燃料气中 H，s 首先被碱液吸收，生成 HS 一，然后通过氧化剂氧化生成单 质硫，最后通过分离过程排出脱硫系统。通常认为，H：S 气体被碱液吸收后生 成的 HS 一与氧化剂 V¨ 反应是栲胶脱硫技术的核心。 栲胶法脱硫属于湿法脱硫 ,是利用碱性栲胶[T(OH)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。Na2V4O9 ? 2T (OH )O2 ? 2NaOH ? 4NaVO3 ? 2T (OH )34) 还原态栲胶的氧化：酚态栲胶被氧化获得再生，同时生成 H2O2。2T (OH ) 3 ? 2O2 ? 2T (OH )O2 ? 2H 2O2 2H 2O2 ? 2NaOH ? Na2V4O9 ? 4NaVO3 ? 3H 2OH2O2+NaHS＝H2O+S+NaOH7 吉林化工学院课程设计1.1.4 栲胶溶液的预处理 栲胶水溶液的胶粘性和易发泡性对脱硫和硫磺回收的操作是不利的，它能 造成熔硫和过滤困难，致使脱硫液悬浮硫含量增高，副反应加剧，消耗增加，脱 硫液活性下降。 未经预处理的栲胶溶液引入系统后会出现上述现象， 尽管随着运转时间的延续能 逐渐转入正常，但对生产的影响是不可忽视的。 按照一定组成配制的碱性栲胶水溶液，在一定的操作条件下通空气氧化，消除溶 液中的胶粘性及发泡性， 并将其中的酚态栲胶氧化变为醌态栲胶的操作过程称为 溶液的预处理。 根据胶体溶液双电层结构的性质，当溶液的 pH 值升高时，氢离子浓度降 低，吸附层中正离子进入扩散层，促使颗粒降解，溶液的胶粘性被破坏，当溶液 加热并通入空气氧化时丹宁发生降解反应，大分子变小，表面活性物质变为表面 非活性物质，溶液的胶粘性变弱以至消失，氧化过程中丹宁的酚态结构变为醌态 结构使溶液具有活性。 判断溶液预处理是否达到或满足脱硫要求，可用检测溶液消光值的方法， 以稳定在 0.45 左右即为终点。 1.1.5 生产中副产品硫磺的回收工艺 1.1.5.1 劳斯法硫磺回收工艺 克劳斯(Cl au s ) 法是一种比较成熟的多单元处理技术, 是目前应用最为广 泛的硫回收工艺根据过程气中 H Z S 体积百分数的高低, 分别采用直流克劳斯 法、分流克劳斯法、直接氧化克劳斯法。克劳斯硫磺回收工艺自 20 世纪 30 年 代实现工业化以后,已广泛用于合成氨和甲醇原料气生产、炼厂气加工天然气净 化等煤、石油、天然气的加工过程中，克劳斯工艺在脱硫过程中产生的含 H Z S 气体中回收硫,既可获得良好的经济效益, 又可解决工业废气对大气的污染问题。 近年来, 随着各国对环境污染的控制日益严格,世界上许多大公司和科研机构加 强了对硫回收技术的开发, 出现了许多新工艺、新技术。利用克劳斯装置净化尾 气中的硫化物回收硫磺工艺已得到迅速发展, 其具体工艺流程有 20 多种, 主要 有传统克劳斯工艺, 低温克劳斯工艺、超级克劳斯(SuP er C la us ) 工艺, 带有8 吉林化工学院课程设计SCO T 尾气处理的克劳斯工艺等。 其中, 超级克劳斯工艺是在两级普通克劳斯转 化之后, 第三级改用选择性氧化催化剂, 将 H Z S 直接氧化成元素硫。传统克劳 斯工艺要求在 H Z S/S 0 2 摩尔比值为 2 的条件下进行, 而超级克劳斯工艺却维 持选择性氧化催化段在富 H Z S 条件下举行, 一改以往单纯增加级数来提高 H Z S 的回收率的方法。使用活性好的催化剂和采用三级转化工艺, 传统克劳斯法硫 的回收率最高也只能达到 97 % 左右, 相当于装置处理量的 3 % 一 4 % , 其余的 H Z S、气态硫和硫化物, 最后都以 5 0 : 的形式排人大气, 存在着尾气排放超标 问题, 严重地污染了环境。因此, 克劳斯硫回收装置一般都配有相应的尾气处理 单元, 这些先进的尾气处理单元或与硫回收装置组合为一个整体装置, 或单独成 为一个后续装置, 但这样会使硫磺回收装置的投资费用相应大大增加。为了更加 节省投资、改善克劳斯装置效能、提高硫回收率和尾气排放达标, 采用不断开发 的相关新技术, 对传统的克劳斯工艺进行改进。从改善热力学平衡和强化硫回收 的角度出发(包括发展新型催化剂、富氧燃烧技术、深冷器技术等), 开发出了超 级克劳斯、超优克劳斯(E u ro d au s )工艺。该工艺可在没有气体吸收提浓和尾气 处理装置的情况下, 使硫磺回收率提高到 9.0 % 和 9.4 % , 完全可使排放尾气达 到国家现有规定的指标, 且节省了装置投资费用, 成为现有单一常规克劳斯装置 改造的最佳选择〔’。目前, 已在德国、荷兰、美国、加拿大和日本等国推广应 〕 用, 我国也已引进该工艺并投人生产运行。 1.1.5.2 劳斯法硫磺回收工艺原理 传统克劳斯装置由一个高温段及 2 个或 3 个转化段构成。高温段包括 H Z S 燃烧炉和废热锅炉, 克劳斯法是利用气体中的 H Z S , 在克劳斯燃烧炉内使其 部分氧化生成 5 0 2 。约有 1/ 3 的 H Z s 于 1 2 0 ℃左右温度下与空气在燃烧炉 内反应生成 5 0 2 , 其余未反应的 H Z S 同 5 0 : 在温度较低的转化段借助于催化 剂继续完成克劳斯反应, 再与部分 H Z S 作用生成硫磺。 鉴于克劳斯反应是一个 平衡过程, 受到热力学及化学反应条件的限制, 装置硫转化率还取决于克劳斯反 应所需 H Z S 对 5 0 : 摩尔比的精确调节,因此为了使装置实现高效能运行, 必须 控制 H Z S 和 5 0 : 的比例尽量接近于 2 : 1 。该工艺流程为自脱硫装置来的酸 性气全部进人燃烧炉, H Z S 气体在燃烧炉中与理论量的空气混合后进行燃烧,9 吉林化工学院课程设计其中的 H Z S 有 1/ 3 可氧化成 5 0 2 , 并与未氧化的 H Z S 一起进人转化器, 进 行催化转化。为完成部分燃烧反应, 通人燃烧炉的空气需严格控制, 这是克劳斯 法的操作关键。燃烧产物中除 5 0 2 、水和氮外, 还有少量由 H Z S 直接分解而 生成的元素硫。为回收热量, 燃烧产物在进入转化器之前先经废热锅炉发生蒸 汽。转化器为一固定床反应器, 内装有氧化铝催化剂, 人口温度控制在 2 20 一 2 40 ℃ 。 在转化器中能否达到较高的。 由于过程为放热反应, 出口温度为 2 70 一 30 0 ℃ 。自转化器出来的反应产物进人冷凝冷却器, 液态硫磺流至硫磺罐, 虽 然传统克劳斯工业装置一般还设有二级、三级甚至四级转化器, 但由于受化学平 衡的限制, 即使达到四级转化时也只有 95 % 一 97 % 的回收率, 仍达不到环保 排放规定。此外, 工艺中生成水妨碍了平衡向生成硫方向进行, 也会影响总硫回 收率。 超级克劳斯工艺是由荷兰 Co m Pr im o 公司与 V E G 气体研究院和 Ut r ec h 大学合作开发并拥有。 该工艺采用通过改变以往单纯提高 H Z S 与 5 0 2 反 应进程的方法, 在传统克劳斯转化之后, 最后一级转化段使用新型选择性氧化催 化剂, 实际上是一种尾气处理工艺, 由此来改进克劳斯工艺的硫回收技术。由于 在高温段和第一、第二转化段内 H Z S 过量运转, 总硫转化率要降低约 1% 一 2 % , 但这种转化率的损失可在第三转化段由 H Z S 选择氧化增产的元素硫得到 补偿。其目的是在没有尾气处理装置的情况下, 使经克劳斯法硫磺回收处理过的 酸性气体尾气能符合排放要求并尽可能地提高硫磺的回收率。 该工艺流程是在传 统克劳斯工艺基础上, 添加一个选择性催化氧化反应段(超级克劳斯转化器)或最 后一级转化反应器改用选择性氧化催化剂处理传统克劳斯硫回收尾气, 在通人 过量空气的情况下将来自最后一级克劳斯段的过程气中剩余的 H Z S 选择性氧 化为元素硫; 从超级克劳斯反应器出口来的含有非常少量的 H Z S 过程气进人 深冷器, 将过程气中的硫磺最大限度的捕集下来, 从而将硫磺回收率提高到 9 % 以上。然后, 尾气直接送人焚烧炉焚烧后排放。其技术关键是通过控制进人超级 克劳斯反应器的 H Z S 浓度, 使来自最后一级克劳斯反应器的工艺气与过量空 气混合, 在超级克劳斯转化器中发生反应, 过量空气的存在使 H Z S 的转化率提 高,同时超级克劳斯法选择性氧化催化剂还会促进硫蒸汽与工艺气中的水汽发生 克劳斯逆反应, 因此可以获得硫的高转化率, 实际上超级克劳斯工艺克服了普通10 吉林化工学院课程设计克劳斯法的缺点, 是传统克劳斯工艺的延伸。 超级克劳斯硫回收技术有两种类型: 超级克劳斯一 9 型和超级克劳斯一 9.5 型, 当最后一级反应器装填超级克劳斯 催化剂后总硫回收率为 9 % 和 9.5 %。超级克劳斯一 9 9.5 型则需在二级转化器 和选择氧化反应器之间增加一个加氢转化器。在加氢转化器内 5 0 : 、CO S、CS: 以及硫蒸汽等所有的硫化物, 都被还原成为 H Z S。超级克劳斯工艺的克劳斯催 化反应部分不再控制 H Z S : 5 0 2 为 2 : 1 , 而是控制最后一级克劳斯转化器出 口的 H Z S 浓度。 在选择性催化氧化反应段反应是热力学完全反应, 所以可以获 得较高的硫磺回收率, 达到了硫回收与尾气处理同时进行的双重功效。1.1.6 生产中副产品硫磺的应用1.1.6.1 硫磺的基本应用硫磺广泛应用于农业、医药、橡胶、建材、火药、火柴、酿酒和制糖等各领域。 其中专用硫磺在国民经济中占有特殊地位，具有需求量小、但价格远较普通硫高 的特点，可以根据生产和应用制成诸如颗粒、细微粉末、块、锭、板、条、片等 各种规格。近年来英、德、法、美等国家都建立了专用硫磺的生产。随着原油加 工量的增加，我国硫磺产量越来越大，综合利用硫磺资源，提高产品经济效益， 开发其新的用途已迫在眉睫。本文结合国内外硫磺产品发展情况，讨论了硫磺的 几种专门应用。1.1.6. 2 硫磺的几种专门应用聚合硫 聚合硫也叫不溶性硫，是硫磺的聚合体，不溶于二硫化碳，具有热塑性，温度过 高时易转化为可溶性硫磺，无毒，常温下有一定的化学稳定性和化学惰性，其中 的硫含量为 55～99%ωB。其主要用途是用作橡胶硫化剂，尤其是子午线轮胎用11 吉林化工学院课程设计橡胶硫化剂。 其优点是配入胶料后不会产生“喷霜”现象， 也不会产生早期硫化 （焦 烧） ，能保持胶料组份均一，表面新鲜，增进胶与胶、胶与骨架材料的粘着，克 服缺粘造成的加工困难，并且可剔除涂浆工艺，节省汽油，清洁环境，是硫化剂 中的佳品。随我国环保标准的日益严格，子午线轮胎是未来发展的重点，可以预 见聚合硫的需求量将会越来越大。 硫磺尿素 硫磺尿素是指在球状尿素上涂覆上一层硫磺，这层涂覆的硫磺开始时不渗 水， 而后能在土壤中缓慢水解。 一般涂覆后的硫磺尿素颗粒直径为 0.85～2.8mm。 因硫磺外壳减缓了尿素养分的有效化、防止氮素损失而提高了其利用率，是一种 成熟且最有前途的水溶性缓效肥料。作为肥料，硫磺尿素比普通尿素具有以下优 点： （1） 、由于硫完全不溶于水，使用硫磺尿素可有效地降低尿素在土壤中的溶 解速度，显著的提高庄稼对其吸收率，减少了尿素的流失。 （2） 、由于溶解速度低，可以减少施肥次数。 （3） 、由于添加了硫这种必要的营养元素，可使庄稼生长得更好，因为尽管 硫不溶于水，但在土壤中会缓慢地被氧化而被植物所吸收。尤其适用于美国、加 拿大、澳大利亚、远东和比利时等土壤中缺硫地区。 （4） 、由于硫具有低吸湿性，与普通尿素相比，硫磺尿素即使在高热和潮湿 的地区也不易破碎。 目前硫磺尿素的生产工艺有两种：一是由美国 TVA（Tennessee Valley Authority）开发的 TVA 滚筒喷涂工艺，该工艺是将硫磺在滚筒中喷涂到球状或 粒状的尿素上。 另一种是由加拿大 Vancouver British Columbia 大学开发的交替法 喷动床生产工艺，另外法国的 PEC 工程公司也开发了类似的喷动床工艺，用以 生产粒状和小球状化肥。国内尚没有此类研究的报道。 硫磺混凝土 硫磺混凝土是一种热塑性材料，由改性硫磺、矿质骨料、填料等按比例在 138℃ 左右混合浇铸而成。和普通水泥混凝土相比，改性硫磺代替了水泥和水作 为混凝土的胶结剂，构成了高强度的硫磺混凝土，其平均压碎强度为 48Mpa. 硫磺混凝土在第二次世界大战期间就已经开始作为一种结构材料进行使12 吉林化工学院课程设计用， 但那时使用的是未经改性的硫磺。 普通的正交硫磺在 95.4℃ 以上时晶型稳定， 而单斜晶硫在 143℃ 以上时晶型稳定。温度在上述范围内变化时，硫有晶型转变。 在浇铸和冷却过程中会引起同素异晶转变，其内部产生残余应力，变得有空隙、 性脆而易开裂。 七十年代，美国、加拿大、奥地利等国相继开发了新的硫改性方法，使硫塑 化并在硫改性时晶型稳定，此后才使得硫磺混凝土的应用取得突破性进展。研究 结果表明，将不饱和烃加入硫磺中进行反应可制得改性硫。马来酸、苯乙烯、二 聚环戊二烯（DCP）等都有这个效果。工业上常用的是二聚环戊二烯和环二烯的 低聚物。 采用 DCP 进行硫的改性， 所产硫磺混凝土的性能好， 而且 DCP 价格低、 不燃烧。 硫磺混凝土已成功应用于防腐领域，具有较好的耐蚀性能。特别是在酸性环 境中，由于普通水泥的水化产物易与腐蚀性介质发生化学反应而溶解，造成材料 强度的降低，而在硫磺混凝土中由于硫磺填充于混凝土间隙并包裹于混凝土周 围，使材料的密实度大大增加，也使得腐蚀性介质难以渗入到材料的内部，同时 大量填充于材料内部及包裹于混凝土表面的硫磺对抵御腐蚀性介质的侵蚀有很 大的作用。 Na-S 电池 Na-S 电池是随着环保法规对燃料油汽车尾气的排放要求日益严格而开发 的，Na-S 电池的主要优点是能量密度大，体积小，价格低，设计灵活，不受环 境温度的影响，不会因自动放电而使电能消耗，但其内部工作温度必须维持在 300℃ 以上，因此绝缘性能要求较高。 美国加利福尼亚汽车协会规定到 2003 年每年电瓶车的比例要达到 10%，日 本 MITI 也制定了到 2000 年每年生产 10 万辆电瓶车的计划并投入专项基金进行 高性能电池的开发， 这一切已大大刺激了 Na-S 电池的发展 （3） 正在致力于 Na-S 。 电池开发的公司有 Ford、BMW、Volksugen、ABB Hochenergie batterie、Slient Power、AEG Zebra Yuasa 等。 据 Slient Power 公司宣布，该公司在德国生产的 Na-S 电池由 3360 块小电池 组成，每块小电池含硫 26 克，也就是每个 Na-S 电池含硫 87kg,电池总重 100～ 200kg。 ABB Hochenergie batterie 公司开发的电瓶汽车充电一次可行驶 150km, 而13 吉林化工学院课程设计最高时速为 80km。但国内尚未见有关 Na-S 电池研制的报道。1.2 文献综述 1.2.1 前言 合成氨生产中气体的含硫量是作为一项工艺操作指标来严格控制的, 其原因不仅是硫的存在会腐蚀设备、 管道, 而且危及到交换、 合成催化剂中毒, 铜 洗操作的恶化, 甚至于合成氨不能继续维特生产, 故必须脱除硫化物使净化度符 合工艺生产要求。另一方面从环境保护、综合利用角度看, 硫磺是重要化工原料, 至今我国硫磺产销还不能平衡,回收硫磺既能转废为宝又不污染周围环境。现用 的脱硫方法有多种, 正几开发的方法也不少。但是脱硫过不了关均生产还是存 在。 这与装置设计、 操作控制、 脱流剂的来源、 方法的经济性等多方面因素有关。 氨锐硫一〔段的设计。二、设计采用的脱硫方法由于使用的原料不同、工艺流程 不同、对脱硫的净化度要求也不同, 脱硫的方法选择就不一样。小合成氨厂大多 使用块煤或煤球造气, 走铜洗流程生产合成氨化工部化肥司现行规定的工艺指 标中要求半水煤气脱硫后降到每立方米 70 毫克以下, 进铜洗气体含硫量在每立 方米 10 毫克以下。产 20 吨、6。沌氨脱硫工段就是以此要求来进行设计的。 煤造气制得的半水煤气中的硫基本为无机硫, 而经过变换少量有机硫又转 化为无机流, 故一次脱硫、二次说主要脱除的是硫化氢。脱硫的方法以脱硫剂的 形态又分为干去和湿法。由于小合成氨厂原料煤的来源多变, 半水煤气中硫化氢 的含量也随原科而变化, 设计时既要满足气体中硫化氢的净化度, 又要考虑到方 法的经济。经比较后。日产 40 吨、60 吨氨脱硫设计选择了两种脱硫方案, 对于 半水煤气中硫化氢含量在每立方米 1 克以下的, 选用干法脱硫, 半水煤气中硫化 氢含量在每立方米 1 克以上的选用湿法串干法脱硫。干法脱硫采用活性炭为脱14 吉林化工学院课程设计硫刘, 流程简单, 操作方便, 脱硫剂价格廉,还可脱除部分有机硫。湿法脱硫中氨 水循环中和法因氨耗大 、污染周围环境, 已极少采用。现湿法脱硫以湿式氧化法居多。湿式氧化法 可适应半水煤气中各种硫的含量。再生反应日 j 一又可回收硫磺, 不污染周围环 境, 流程也不复杂, 便于掌握。在有多年经验的 H Q 法、MS Q 法和改良 A、D、 A 法基础_匕,近年来又得到很快发展, 已工业化的有 F 一 D 法、E D T A 络合 铁法、茶多酚法、拷胶法,又新开发了 PD S 法、C N 法及 M Q 法等。不论采用 何种方法, 都不外乎用氨或碱作为基本脱硫剂, 而且各种方法流程大体相同, 主 要差别在于脱硫剂的硫容量不同, 所需溶液循环量不同, 我院设计时考虑到立足 于本厂的氨为脱硫剂在小氨厂的通用性, 以 M S Q 法来进行设计。若改用其他 湿式氧化法时, 对设备的生产能力进行复核, 操作参数作适当更正即可。 1.2.2 脱硫法介绍 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 4H4S） （C 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15 吉林化工学院课程设计氧化锌、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、可以再生并能回收硫磺，构成一个连续的脱硫系统。但 此法净化度不高，出口含硫量在 20——100 cm3 / m3 。当原料气含硫较高时，宜 先采用湿法脱去大量的硫，然后串联干法精脱，以达到工艺上和经济上都合理的 要求。 这么多湿式氧化法的脱硫方法，如果对它们之间的优缺点都进行比较，是很 困难的。传统的中型氮肥厂，以前对改良 ADA 法和栲胶法用的比较多；对小型 氮肥厂，以前对苯二酚法用得较多。对氮肥厂来说，采用什么方法，它有多种因 素决定，有半水煤气硫含量高低的问题，有操作费用的问题，有习惯性的问题， 有改造资金的问题等等。因此即便有一种方法有明显的优势，他也不一定就很快 采用。2.流程方案的确定2.1 各脱硫方法对比[2~5] 脱硫方法很多，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，或被脱硫溶液所吸收而除去。 湿法脱硫主要用于脱除原料气中硫化氢。根据脱硫溶液吸收过程性质的不同，16 吉林化工学院课程设计湿法脱硫又可分为化学吸收法，物理吸收法和物理化学吸收法三种。 化学听收法 在化学吸收法中，脱硫溶液与硫化氢发生了化学反应。按反应不同，化学吸收法分为中和法和湿式氧化法。中合法，用弱碱性溶液为吸收济，与 原料气中的酸性气体硫化氢进行中和反应，生成硫氢化物而除去。吸收了硫化氢 的溶液，在减压、加热的条件下，使硫氢化物分解放出硫化氢，溶液再生后循环 使用。中和法主要有烷基醇胺法、氨水法和碳酸法等。湿式氧化法，用弱碱性溶 液吸收原料气中的硫化氢，生成硫氢化物，再借助溶液中载氧体（催化剂）的氧 化作用，将硫氢化物氧化成元素硫，同时获得副产品硫磺，然后还原载氧体，再 被空气氧化成氧化态的载氧体，使脱硫溶液得到再生后循环使用。根据所用载氧 体的不同，湿式氧化法主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，湿式氧化法脱硫的优点是反应速度快，净 化度高，能直接回收硫磺。目前国内中、小氨厂绝大部分采用湿式氧化法脱硫， 因此原料气中有机硫含量高时，变换后气体中硫化氢含量增加，需要经过二次脱 硫。 物理吸收法 是依靠吸收剂对硫化物的物理溶解作用进行脱硫的。当温度升高、压力降低时，硫化物解吸出来，使吸收剂再生，循环使用。吸收剂一般为有 机溶剂， 如甲醇、 聚乙二醇二甲醚、 碳酸丙烯酯等。 这类方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，同时脱除原料气中的酸性 气体硫化物和二氧化碳。 物理化学吸附法 用环丁砜的烷基醇的混合溶液， 脱除原料气中硫化物的过程，属于物理化学吸收过程，称为环丁砜法。溶液中的环丁砜是物理吸收剂，烷 基醇胺为化学吸收剂。我国有少数中型氨厂采这种方法脱硫。 干法脱硫是用固体脱硫剂，脱除原料气中硫化物。优点是既能脱除硫化氢， 又能脱除在机硫，净化度高，可将气体中硫化物脱除至 1cm3/m3 以下。缺点是再 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， 一般只作为脱除有机硫和精细脱硫的手段。在气体中含硫量高的情况下，应先采 用湿法除去绝大部分的硫化氢，再采用干法脱除有机硫的残余硫化氢。常用的干17 吉林化工学院课程设计法脱硫有氧化锌法、钴钼加氢法、活性炭法、分子筛法等。 目前我国以天然气的轻油为原料的大型氨厂，通常先采用烷基醇胺等湿法，除去 天然气或轻油中大部分硫化物。以煤和重油为原料的大型氨厂，用甲醇洗法脱除 原料气中的硫化物和二氧化碳等酸性气体。绝大部分中小型氨厂，均采用湿式氧 化法脱除原料气中的硫化物，部分厂采用氧化锌等干法脱除残余的硫化物，有铜 洗的氨厂，经过湿式氧化法脱硫后不再设置干法脱硫，因为铜洗过程可以除去残 余的硫化氢。但近年来，有铜洗的氨厂，在湿法脱硫之后，也串接了干法脱硫， 这样可以降低铜洗过程中的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，主要是采用栲胶脱硫法，栲胶法是我国特 有的脱硫技术，是目前国内使用较多的脱硫方法之一。该法主要有矸性栲胶脱硫 （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 的果皮、叶和干的水淬液熬制而成。主要成分是丹宁，由于来源不同，丹宁组分 也不同，但都是化学结构十分复杂的多羟基芳香烃化合物组成，具有酚式或醌式 结构。 栲胶法有如下优点： （1）栲胶资源丰富，价廉易得，运行费用比改良 ADA 低。 （2）基本上无硫堵塔的问题。 （3）栲胶既是氧化剂又是钒的配合剂，溶液的 组成比改良 ADA 法简单。 （4）栲胶脱硫液腐蚀性小。 （5）栲胶需要熟化预处理， 栲胶质量及其配制方法得当与否是决定栲胶法使用效果的主要因素。 2.2 栲胶脱硫法的理论依据 栲胶脱硫是利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。栲胶是有酚式结构的多羟基化合物,是一种良好的载氧体,又能对多种重金 属离子起络合作用。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 + 2S18 吉林化工学院课程设计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。Na2V4O9 ? 2T (OH )O2 ? 2NaOH ? 4NaVO3 ? 2T (OH )34) 还原态栲胶的氧化：酚态栲胶被氧化获得再生，同时生成 H2O2。2T (OH ) 3 ? 2O2 ? 2T (OH )O2 ? 2H 2O2 2H 2O2 ? 2NaOH ? Na2V4O9 ? 4NaVO3 ? 3H 2OH2O2+NaHS＝H2O+S+NaOH此外 ,在生产中还有生成硫代硫酸钠的副反应: 2NaHS + 2O2 = Na2S2O3 + H2O 2Na2S2O3 + 3O2 = 2Na2SO4 + 2SO24H2O2+2NaHS＝5H2O+Na2S2O3 2NaOH+Na2S2O3+4H2O2＝2Na2SO4+5H2O2.3 工艺流程方框图 贫液槽水煤气洗涤塔脱硫塔至 气 柜富液槽再生槽熔硫釜硫 磺泡沫贮槽19 吉林化工学院课程设计3.3.1生产流程的简述简述物料流程3.1.1 气体流程 半水煤气从造气车间出来后，经过洗涤塔除尘、降温，水封后，从脱硫塔的 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， 其中的大部分硫化氢气体被溶液吸收，脱硫后的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的溶液，吸收硫化氢后，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的硫氢化钠被进一步氧化，并 析出单质硫，此时，溶液中吸收的硫以单质悬浮状态存在。出富液槽的溶液用再 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，同时吸入足够的 空气，以达到氧化栲胶和浮选硫膏之目的。再生后的溶液称为贫液，贫液经液位 调节器进入贫液槽，出贫液槽的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。再生槽浮选出的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，沉淀出的硫膏入熔硫釜生成副产品硫磺。 3.1.3 硫磺回收流程 超级克劳斯工艺是由荷兰 Co m Pr im o 公司与 V E G 气体研究院和 Ut r ec h20 吉林化工学院课程设计大学合作开发并拥有。 该工艺采用通过改变以往单纯提高 H Z S 与 5 0 2 反应进 程的方法, 在传统克劳斯转化之后, 最后一级转化段使用新型选择性氧化催化剂, 实际上是一种尾气处理工艺, 由此来改进克劳斯工艺的硫回收技术。由于在高温 段和第一、第二转化段内 H Z S 过量运转, 总硫转化率要降低约 1% 一 2 % , 但 这种转化率的损失可在第三转化段由 H Z S 选择氧化增产的元素硫得到补偿。 其目的是在没有尾气处理装置的情况下, 使经克劳斯法硫磺回收处理过的酸性 气体尾气能符合排放要求并尽可能地提高硫磺的回收率。 该工艺流程是在传统克 劳斯工艺基础上, 添加一个选择性催化氧化反应段(超级克劳斯转化器)或最后一 级转化反应器改用选择性氧化催化剂处理传统克劳斯硫回收尾气, 在通人过量 空气的情况下将来自最后一级克劳斯段的过程气中剩余的 H Z S 选择性氧化为 元素硫; 从超级克劳斯反应器出口来的含有非常少量的 H Z S 过程气进人深冷 器, 将过程气中的硫磺最大限度的捕集下来, 从而将硫磺回收率提高到 9 % 以 上。然后, 尾气直接送人焚烧炉焚烧后排放。其技术关键是通过控制进人超级克 劳斯反应器的 H Z S 浓度, 使来自最后一级克劳斯反应器的工艺气与过量空气 混合, 在超级克劳斯转化器中发生反应, 过量空气的存在使 H Z S 的转化率提高, 同时超级克劳斯法选择性氧化催化剂还会促进硫蒸汽与工艺气中的水汽发生克 劳斯逆反应, 因此可以获得硫的高转化率, 实际上超级克劳斯工艺克服了普通克 劳斯法的缺点, 是传统克劳斯工艺的延伸。超级克劳斯硫回收技术有两种类型: 超级克劳斯一 9 型和超级克劳斯一 9.5 型, 当最后一级反应器装填超级克劳斯 催化剂后总硫回收率为 9 % 和 9.5 %。超级克劳斯一 9 9.5 型则需在二级转化器 和选择氧化反应器之间增加一个加氢转化器。在加氢转化器内 5 0 : 、CO S、CS: 以及硫蒸汽等所有的硫化物, 都被还原成为 H Z S。超级克劳斯工艺的克劳斯催 化反应部分不再控制 H Z S : 5 0 2 为 2 : 1 , 而是控制最后一级克劳斯转化器出 口的 H Z S 浓度。 在选择性催化氧化反应段反应是热力学完全反应, 所以可以获 得较高的硫磺回收率, 达到了硫回收与尾气处理同时进行的双重功效。 3.2 工艺的化学过程 水煤气经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,硫化氢被脱硫液吸收，吸收硫化氢的脱硫液在再生槽中氧化再生后解21 吉林化工学院课程设计析出单质硫。 栲胶脱硫的反应过程如下： （1）碱性水溶液吸收气相中的 H2S，生成 HSNa2CO3+H2S＝NaHS+NaHCO3 NaHCO3+H2S＝NaHS+CO2+H2O （2）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↓ 2—3 2—1 2—2此反应过程中五价钒被还原成四价钒， 但是这个反应不能用吹空气的方法倒转回 去使钒再生，必须靠氧化态栲胶将四价钒氧化成五价钒，而还原态栲胶则可利用 吹空气再生，这便是栲胶脱硫的根本所在。 （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。Na2V4O9 ? 2T (OH )O2 ? 2NaOH ? 4NaVO3 ? 2T (OH ) 3（4）酚态栲胶被氧化获得再生，同时生成 H2O22—42T (OH ) 3 ? 2O2 ? 2T (OH )O2 ? 2H 2O22H2O2+2NaOH+Na2V4O9＝4NaVO3+3H2O H2O2+NaHS＝H2O+S+NaOH 式中T (OH )O2 ——醌态栲胶2—5 2—6 2—7T (OH ) 3 ——酚态栲胶气体中含 CO2、O2 及溶液中的 H2O2 引起的副反应 Na2CO3+CO2+H2O＝2NaHCO3 2NaHS+2O2＝Na2S2O3+H2O 4H2O2+2NaHS＝5H2O+Na2S2O3 2NaOH+Na2S2O3+4H2O2=2Na2SO4+5H2O 2—8 2—9 2—10 2—1122 吉林化工学院课程设计3.3反应条件对反应的影响3.3.1 影响栲胶溶液吸收的因素 Ⅰ 、溶液组分浓度的影响 栲胶法中含有 Na2CO3 、 NaVO3 、 T(OH)O2 ，此外还有生成物 S、NaHCO3、Na2S2O3 等，上述组分均影响溶液的吸收。 (1) 溶液中 Na2CO3：若 Na2CO3 过低则吸收 H2S 不完全，脱硫效果差;若过高则 副反应加剧、碱耗大、浪费严重，一般 Na2CO3 浓度控制在 3～5g/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，则副反应加剧，Na2S2O3 的生成速度加快，易析出矾-氧-硫沉淀。 其浓度一般控制在 0.75～1.0g/ 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、副反应快；T(OH)O2 过多，溶液胶性过强硫粒细、出硫差， 一般控制在 1.5～2.0g/L。 (4) 溶液的 pH 值：溶液的 pH 值过低，不利 H2S 的吸收和栲胶的氧化，并降低 了氧的溶解度，溶液再生差;pH 值过高，则析硫较慢，副反应加快，一般控制在 8.15～9.12。 (5) 总碱度：溶液中的碱度较高时，可提高溶液吸氧能力，有利于再生氧化；但 过量的碱不仅增加副反应的发生，同时会使硫的回收困难，硫磺产量下降。故碱 度应控制在 21.3~31.8g/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) 悬浮硫的影响 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，还会影响吸收再生，同时伴有副反应发生。 Ⅱ 、吸收塔喷淋密度的影响 喷淋密度是指吸收塔内单位截面积的溶液循环量。适当提高喷淋密度，不但利于提高气体净化度，还有利于对填料表面和空隙中硫 的冲刷；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。 Ⅲ 、液气比的影响 液气比增加，溶液的循环量增加，可提高气体的净化度，防止 H2S 过高，易产生矾-氧-硫沉淀；如液气比小，溶液的循环量小，对气体的 净化度有影响，同时产生的硫颗粒易沉积在填料环、管道、设备中，时间长易造23 吉林化工学院课程设计成脱硫塔塔阻上涨。但液气比过高则溶液在反应罐和再生槽内的停留时间短，不 利于析硫和溶液再生。一般液气比控制稍大些即可。 Ⅳ 、温度的影响 (1) 半水煤气入塔温度的影响：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，加剧了气体与溶液的热量 交换，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，因此，半水煤气的入塔温度应严格 控制在 30～35 ℃ 之间。 (2) 循环系统溶液温度的影响：若循环系统溶液的温度过高 ,则气体的溶解度降 低，不利于吸氧和栲胶液的再生，且副反应加剧;若循环系统温度低则 H2S 的吸 收和析硫反应速度降低，脱硫效率差，因此，溶液温度应控制在 38～50℃ 为宜。 Ⅴ 、液位的影响 (1) 脱硫塔底部液位的影响 脱硫塔底部液位应以系统中的溶液量及循环量为依据，若脱硫塔底液位过低，则易造成气泡夹带，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，且易造成满液，因此，应将塔底部液 位控制在液位显示的 50 %～60 %为宜。 (2) 循环槽液位的影响 循环槽液位可根据循环系统中的溶液量及再生槽和脱硫塔等设备内的液位，溶液循环量进行控制，一般情况下以不低于液位显示的 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 影响溶液再生的因素 溶液的再生是将富液(吸收 H2S 后的栲胶溶液)变成贫液 (再生后的栲胶溶液) 的过程，主要是 T(OH)3 被 O2 氧化成 T(OH)O2 过程。影响栲胶再生的主要因素 有再生温度 ,再生压力，再生槽液位，再生空气量及再生时间。 Ⅰ 、温度的影响 温度高再生速度加快，但副产物增多，硫泡沫发粘，不易分离，且氧溶解度降低，所以应控制溶液温度在 35 ± ℃ 5 。 Ⅱ 、再生压力的影响 再生槽溶液喷射压力是根据再生槽内硫泡沫的形成和栲胶的氧化情况进行控制的。喷头的开关个数决定了喷射压力的高低，喷射压力越24 吉林化工学院课程设计高则空气吸入越多， 栲胶再生效果越好， 泡沫越易形成， 一般不应低于 0.13MPa。 另外要注意将所开喷头分散开，尽量保证喷射均匀，以增大反应面积。 Ⅲ 、再生槽液位的影响 再生槽液位是根据再生槽硫泡沫层的厚度和循环系统的液位来进行控制的，通过调节再生槽上液位调节器平衡管的高度调节液位高 低。若液位过高 ,则会出现溶液溢流过多，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。通常以硫泡沫能均匀溢流、泡沫层厚度适宜为基准进行调节。 Ⅳ 、再生时间与再生空气量 再生时间长，则再生空气量大，有利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，有可能导致吸收不好，使 脱硫塔出口气体 H2S 超标 (H2S ≤2mg/ m3)，同时再生空气多，副反应加快，一般可根 据煤气量相应地调节再生时间与空气量。 3.4 工艺条件的确定 3.4.1 溶液的组成 根据反应机理、吸收速度以及硫负荷来看，主要由碱液浓度和钒酸盐浓度决 定，也就是由栲胶浓度决定，一般都是根据钒酸盐的变化和硫化氢的脱除效率来 调整溶液组分和 pH 值。碱度过高吸收硫化氢过多，钒可能会过度还原。实际上 V4+不可能被栲胶降解及时氧化成 V5+，当 pH&9 时，可能会造成 V4+的沉淀，引 起钒的损失，因此总碱度不宜过高。 pH 值对硫化氢吸收和其氧化成元素硫有着相反影响。过高 PH 值会加大生 成硫代硫酸的反应速度。实验证实，脱硫传质过程中，当 pH&9 时，认为传质过 程为气膜控制，pH 在 8.6~8.9 之间时，液膜阻力很明显，pH&8.6 时，液膜阻力 更加增大，因此 pH 值宜控制在 8.5~9.0 之间，栲胶脱硫和 ADA 一样，在氧化反 应中是有氢离子参加的，氢离子的浓度对氧化反应还原电位是有很大影响的，在 不同 pH 条件下，栲胶的氧化还原性能可能是不相同的，因此必须严格控制溶液 的 pH 值。 由于栲胶脱硫溶液是多种氧化还原物质的混合体， 电位值又是该混合体氧化 还原性的综合体现。因此测量溶液电位尤为重要。溶液电位除与测量溶液的标准 电极电位有关外，主要与溶液中各种氧化态和还原态物质的浓度有关。溶液的电25 吉林化工学院课程设计位表明溶液的氧化还原能力的大小，反映溶液再生系统溶液再生的好坏，一般控 制溶液的电位值在－180mV 左右。 3.4.2 喷淋密度和液气比的控制 实验证明在 pH 较高条件下，加大脱硫塔内的气流速度即增加气量可提高传 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加脱除硫化氢量。 当负荷较低时，喷淋密度影响较小，说明液气比对吸收效果是有影响的，因此， 根据生产过程的气量，及时调节溶液循环量，控制喷淋密度和液气比在适宜范围 内是非常必要的。适当的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，适宜的液气比在设计中已经确定。 3.4.3 温度 提高反应温度可加快反应速度，对吸收和再生都有利，冬天温度过底生成硫 磺的粒子细，硫泡沫很难捕集，所以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，大于 50℃ 就会加快硫代硫酸盐的生成，造成溶液对设备管道 的腐蚀。温度超过 60℃ 以后，硫代硫酸盐的生成速度急剧上升。 为使吸收、再生和析硫三者都能顺利进行，溶液温度宜控制在 35～45℃ 。 3.4.4 再生空气量 空气的作用是供氧和形成捕集硫粒的气泡。按 2H2S+O2=2H2O+S 计算，每 公斤硫需要 1.67M3 空气，采用喷射再生的空气量可能要少一些，主要是在喉管 中气液接触好，反应激烈，接触时间也少得多，一般再生时间需要 30min 以上， 由于采用喷射再生， 12min 就满足了工艺要求， 但吹风强度大， 达到 136m3/(㎡· h)。 故空气量不宜过大，过大会招致空气中的 O2 与溶液反应，生成硫代硫酸盐和硫 酸盐，使碱耗增加，硫酸盐的积累会造成溶液酸性，导致对设备及管道的腐蚀。26 吉林化工学院课程设计4.物料衡算和热量衡算4.1 物料衡算[6-10]1 基础数据 表 4.1 组分 体积/％ N2 19.55 CO2 8.77 半水煤气成分 CO 27.82 H2 43.45 O2 0.4表 4.2 组分 浓度 （g/L） Na2CO3 5.0 NaHCO3 50.6脱硫液成分 总碱 26.8 总钒 0.6 栲胶 1.5⑶ 半水煤气中硫化氢含量 C1=711 mg/m3 ⑷ 净化气中硫化氢含量 C2=1.5mg/m3 ⑸ 入洗涤塔的半水煤气的温度 t1=60℃ ⑹ 出洗涤塔入脱硫塔的半水煤气的温度 t2=45℃ ⑺ 出脱硫塔半水煤气的温度 t3=41℃ ⑻ 入脱硫塔半水煤气的压力 P=0.125MPa（绝压） 2 计算原料气的体积及流量 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： 200000÷ （300× 24）=27.78 t/h 考虑到在合成时的损失，则以每小时生产 27.78 吨计算为基准，所以nNH =27780 Kg÷17Kg/Kmol=1634.12Kmol3则合成 NH3 所需要 N2 的物质的量为nN = nNH ÷2=817.06Kmol2 3考虑到半水煤气经过洗涤、脱硫、变换等工序到合成的过程中氮气的损失，则损 失率以 1%计，则半水煤气中氮气的物质的量为27 吉林化工学院课程设计nN所以原料气中 N2 的体积为2=817.06× （1+1%）=825.23KmolVN2=22.4Nm3/Kmol× 825.23Kmol= Nm3 根据原料气中各气体的体积比，则其它气体的体积为 VCO2=8.77÷19.55×VN2= Nm3 VCO=27.82÷19.55×VN2=4Nm3 VH2=43.45÷19.55×VN2=8 Nm3 VO2=0.4÷19.55×VN2=Nm3 则总气体的体积 V= VN2 +VCO2 +VCO +VH2 +VO2 =Nm3+Nm3+4Nm3+ 48Nm3+Nm3=3Nm3 根据气体方程，将 0℃ 、101.325KPa 下的体积换算成 125KPa、45℃ 时的体积 V0 V0=101.325× 3× (273.15+45)/(125× 273.15) m3=m3 则进入脱硫塔的气体的流量为 G=m3/h 3 根据气体中 H2S 的含量计算 H2S 的质量 入脱硫塔中 H2S 的质量：m1=711mg/m3× m3 =634.68Kg 根据设计要求，出塔气体中 H2S 的含量为 1.5~2mg/m3,取出塔气中 H2S 的含量为 1.5 mg/m3，则塔的脱硫效率是 η=（711－1.5）/711× 100%=99.8.%. 由于原料气中 H2S 的含量低， 故在脱硫的过程中原料气进入脱硫塔和出脱硫塔的体积流量视为不变，则出塔气体的流量 W0≈m /h3所以出塔气中 H2S 的质量为 m =1.5mg/m3× m3 =1.339Kg 故在脱硫塔中吸收的 H2S 的质量为 G1= 4 脱硫液循环量的计算 取脱硫液中硫容量为 S=100g/m3,根据液气比 L/G=(C1-C2)/S 式中：C1 为进脱硫塔气体中硫化氢的含量，g/m3 C2 为出脱硫塔气体中硫化氢的含量，g/m3 S 为硫容量，g/m3 L 为脱硫液的循环量，m3/h282m1－m2=634.68－1.339 =633.341Kg 吉林化工学院课程设计G 为进脱硫塔气体的流量，m3/h 则液气比为 L/G=(0.711－0..0071 脱硫液的循环量 L=0.0071× =/h 因脱硫液在循环中有损失及再生率为 95%，取损失率为 10% 则液体的循环量为 LT=L（1+10%）=6337.88×（1+10%）=/h 5 生成 Na2S2O3 消耗的 H2S 的质量 G2，Kg/h 取 Na2S2O3 的生成率为 H2S 脱除量的 8%，则 G2 =633.341× 8%=50.667 Kg/h 6 Na2S2O3 的生成量 G3，Kg/h 2H2S~ Na2S2O3 G3 = G2MNa2S2O3/(2MH2S) 式中 MNa2S2O3 ——Na2S2O3 的分子量 MH2S ——H2S 的分子量 G3 =50.667 × 158/（2× 34）=117.73Kg/h 7 理论硫回收量 G4，Kg/h G4=（G1-G2）× MS/MH2S 式中 MS ——硫的分子量 G4=（633.341－50.667 ）× 32/34=548.40 Kg/h 理论硫回收率，ψ=G4/G1 ψ=548.40 /633.341× 100%=86.59% 8 生成 Na2S2O3 消耗的纯碱量 G5，Kg/h G5=G3MNa2CO3/MNa2S2O3 式中 MNa2CO3——Na2CO3 的分子量 G5=117.73× 106÷ 158=78.98Kg/h 9 硫泡沫生成量 G6，Kg/m3 G6=G4/S1 式中 S1——硫泡沫中硫含量，kg/m3,取 S1=30kg/m3 G6=548.40 kg/h÷ 30kg/m3=18.28m3/h 10 入熔硫釜硫膏量 G7=G4/S229 吉林化工学院课程设计式中 S2——硫膏含硫量，取 S2=98%（质量分数） G7=548.40 ÷ 98%=559.59Kg/h 表 4.3 入脱硫塔气体流量 脱硫液循环量 硫化氢吸收量 消耗的纯碱量 物料衡算表（以每小时计） ： 出脱硫塔气体流量 硫泡沫生成量 硫膏量 硫代硫酸钠生成量 m3 18.28 m3 559.59Kg 117.73Kgm3
633.341Kg 78.98Kg4.2热量衡算（以 0℃为计算基准）1 基础数据 ①半 水 煤 气 的 平 均 式 量 M=(28 × 19.55%)+(44 × 8.77%)+(28 × 27.82%)+(2 × 43.45%)+(32×0.4%)=18.1kg/kmol 半水煤气的密度：ρg=PM / TR=1.25×18.1×102/[(273.15+40)×8.314]=0.869kg/m3半水煤气的质量流量 G0=V0ρg =× 0.869kg/h=kg/h ② 脱硫液密度计算用公式：ρL=1.446T（g/cm ）3脱硫液入脱硫塔时的温度 T 入 =45℃ ，则ρ 入 =1.446×45=1.04403g/cm3=104403kg/m3 L入脱硫塔脱硫液的质量流量 W 入 =6401.26ρ 入 =kg/h L L 脱硫液出脱硫塔是的温度 T 出 ≈45℃ ，则ρ出≈ρ 入 L L出脱硫塔脱硫液的质量流量 WL ≈W 入 L30出 吉林化工学院课程设计③ 平均比热容的计算 根据比热容的计算式 Cp=a+bT+cT2，J/(mol· K) 将半水煤气中的各组分的 a、b、c 值列于表中 物质 a b/10－3 c/10－6 CO 26.537 7.6831 －1.172 H2 26.88 4.347 －0.3265 表4 例如在 60℃ 的比热容： CO: Cp=26.537+7.6831× -3× 10 (273.15+60) － CO2 26.75 42.258 －14.25 N2 27.32 6.226 －0..17 6.297 －0.74941.172× -6× 10 (273.15+60)2=28.967KJ/(kmol· K) H2: KJ/(kmol· K) CO2: KJ/(kmol· K) N2: KJ/(kmol· K) O2: CP=28.17+6.297× -3× 10 (273.15+60)-0.7494× -6× 10 (273.15+60)2=30.275KJ/(kmol· K) 平均比热容 Cpm=ΣYi×Cpi CP=27.32+6.226× -3× 10 (273.15+60)-0.9502× -6× 10 (273.15+60)2=29.289 CP=26.75+42.258× -3× 10 (273.15+60)-14.25× -6× 10 (273.15+60)2=40.832 CP=26.88+4.347× -3× 10 (273.15+60)-0.3265× -6× 10 (273.15+60)2=28.292式中 Yi——各气体的体积分数 Cpi——各气体的比热容 故半水煤气在 60 摄氏度的比热容 C60 =29.78KJ/(kmol· K) P 同理： 半水煤气在 45 摄氏度的比热容 半水煤气在 41 摄氏度的比热容 ④ 脱硫液的比热容 CP，J/(g℃ ) CP=3.839+0.00352T C45 =29.30KJ/(kmol· K) P C41 =29.30KJ/(kmol· K) P31 吉林化工学院课程设计脱硫液的进口温度为 41℃ ，则进口时的比热容 Cp1=3.839+0.00352× 41=3.9833J/(g· )=3.983 KJ/(kg· ) ℃ ℃ 脱硫液的出口温度约为 41℃ ,则出口时的比热容 Cp2≈Cp1 2 洗涤塔热量衡算 ① 洗涤塔热负荷 Q1，KJ/h Q1=G0(C60 t1－C45 t2) P P 式中 G0——入洗涤塔半水煤气量 Q1=/18.1× （29.78× 60－29.30× 40）=26.34× 6KJ 10 ② 冷却水消耗量 W3，m3/h W3=Q1/（CH2O· t） Δ 式中Δt——冷却水温升，取 Δt=5℃ CH2O=4.2KJ/(Kg℃ ρ=1000Kg/m , ),3W3=26.34× 6/（4.2× 10 1000× 5）=/h 3 硫泡沫槽热量衡算 ① 硫泡沫槽热负荷，KJ Q2=VFρFCF（t3－t4） 式中 VF——硫泡沫体积，m3，VF=G6=18.28m3ρF——硫泡沫密度，kg/m3, ρF =1100kg/m3CF——硫泡沫比热容，KJ/（kg· ）, CF=3.68 KJ/（kg· ） ℃ ℃ t3——槽中硫泡沫末温，℃ ， t4——槽中硫泡沫初温，℃ ， t3=64.5℃ t4=41℃Q2=18.28× 1100× 3.68× （64.5－41）=17.39× 5KJ 10 ② 蒸汽消耗量 W4，kg/h W4=Q2/r1 式中 r1——130℃ 蒸汽的液化热，KJ/kg，r1=2177.6KJ/kg W4=Q2/r1=17.39*105/.56kg 4 熔硫釜热量衡算 ① 熔硫釜热负荷 Q3，KJ/釜 Q3=G8CSρS(t5－t6)+0.98G8ρSCh+4λF6(t5－t6)32 吉林化工学院课程设计式中 G8——每一釜硫膏量， 3/釜， m 设全容积为 240m3， 熔硫釜装填系数为 75%， 则 G8=240× 0.75=180m3 CS——硫膏比热容，KJ/（kg﹒℃ ，CS=1.8KJ/（kg﹒℃ ） ） ρS——硫膏密度，kg/m3，ρS=1770kg/m3 t5——加热终温，℃ 5=150℃ ，t t6——入釜温度，℃ 6=64.5℃ ，t Ch——硫膏的熔融热，KJ/kg，Ch=49.8 KJ/kg λ——熔硫釜向周围空间的散热系数，KJ/（m2· ℃ h· )，λ=12.56 KJ/（m2· ℃ h· ） F6——熔硫釜表面积，m2，F6=190m2 4——熔一釜所需时间，h 0.98——硫膏中含硫膏 98% G8CSρS(t5 －t6)表示硫膏升温吸收热量；0.98G8ρSCh 表示硫膏熔融吸收热 量；4λF6(t5－t6)表示向环境散热量。 Q3=180× 1.8× 1770× (150 － 64.5)+0.98× 180× 1770× 49.8+4× 12.56× 190× (150 － 64.5) =KJ/釜 ② 蒸汽消耗量，W5，KJ/釜 W5=Q3/r2 式中 r2——130℃ 蒸汽的液化热，KJ/kg， r2=2177.6KJ/kgW5=/50.88 Kg/釜 表 4.4 收入 KJ/kg 半水煤气带入的热量 洗涤塔 (/h) G0C60 t1 P 总 和 76.57× 106热量衡算表： 支出 KJ/kg 半水煤气带出的热量 冷却水吸收的热量 总和 0.091× 6 10 26.34× 6 10 26.431× 6 10 2.99× 5 1076.57× 6 10 2.77× 5 10脱硫液带入的热量 硫泡沫 槽(/h) 蒸汽冷凝放出的热量 总和脱硫液带出的热量 17.39× 5 10 20.16× 5 10 总和2.99× 5 1033 吉林化工学院课程设计硫膏带入的热量 熔硫釜 /（釜） 蒸汽冷凝放出的热量 总和4.624× 5 10 8.502× 5 10 1.3126× 6 10硫膏带出的热量 环境吸收的热量 总和1.302× 6 10 0.107× 5 10 1.3126× 6 105.车间布置说明车间布置是设计中的重要环节，既要符合工艺的要求，又要经济实用，合理 布局。车间布局直接影响到项目建设的投资，建设后的生产运转正常，设备维修 和安全，以及各项目经济指标的完成。所以在进行车间布置要做到充分掌握有关 资料，全面权衡，在布置时要做到深思熟虑，仔细推敲，以取得最佳方案。 车间布置主要是设备布置，首先确定设备的初步方案，对厂房建筑的大小、 平立面结构、跨度、层次、门窗、楼梯等以及与生产操作、设备安装有关的平台、 预留空等向土建专业提出设计要求，待厂房设计完成后，在根据厂房建筑图，对 设备布置进行修改和补充，最终的设备布置（施工图）就作为设备安装和管道安 装的依据。 车间布置时，在总图础上明确车间的位置，熟悉生产工艺流程及有关物性数 据与车间等级相关规范标准。了解土建、设备、仪表、电力等专业和机修、安装、 操作、管理等方面的要求，并考虑运输、消防及它们之间的关系。 车间布置时，要根据生产规模、生产特点、厂区面积、厂区地形以及地质情 况等对厂房进行安排。一般对生产规模较小，可将车间的生产、生活部门集中布 置在一栋厂房内，对生产规模较大，易燃易爆厂房的安排主要采用单体式。 按照脱流的生产工艺的特点，脱流是以塔为主，故为露天布置，用裙式支座 直接安装于基坐上。按流程一排布置，其辅助设备的框架及接管安排一侧，另一 侧作为安装塔的空间。塔上设置平台，相互连接便于操作。34 吉林化工学院课程设计6.三废治理切实解决三废环保问题, 既是保护生态环境的需要, 同时也是企业自身 发展的需要。浙江巨化股份有限公司合成氨厂通过三废治理, 发展循环经济, 变 废为宝, 降低了原材料消耗, 提高了企业的竟争力。 6.1 废水的处理6.1.1 综合利用治理 精炼废碱液污染改造 合成车间精炼工序在生产时要产生废碱液,最先直接排放, 对环境造成污染; 后送污水处理厂处理, 每年处理费用高达 120 万元, 且难以处理合格。通过对全 厂各工序分析, 认为可将废碱液回收用于脱硫工序。脱硫工序栲胶溶液主要成分 为 N a2 CO3, 精炼废碱液也有 N a2CO3。 在将废碱液加入脱硫液中通原料气进行 脱硫试验后, 将精炼废碱液用桶输送加入脱硫工序进行试运行。从试验与试运行 结果分析, 进行精炼废碱液污染改造是可行的。为此, 增设了碱泵和输送管道, 并进行配套完善, 把精炼废碱液回收到脱硫工序作为脱硫剂使用。经过此项改造35 吉林化工学院课程设计后, 精炼工序不再向地沟排放精炼废碱液, 彻底解决了合成氨厂的一个污染点, 避免了高达 120 万元的污水处理费用。同时把精炼废碱液作为一种资源用于脱 硫,降低了脱硫碱耗, 既治理了废液, 又降低了生产成本, 实现了综合利用。 尿素解吸液综合治理改造 合成氨厂尿素生产采用水溶液全循环法, 蒸发系统产生的工艺冷凝液采用 解吸的方法进行处理, 回收其中部分的 NH3 和 CO2, 而工艺冷凝液中的尿素在 现有解吸装置的温度和压力下不能水解, 全部随解吸废液排放。经测定, 解吸废 液中尿素含量约为 112%, 氨含量约为 0107%, 经巨化污水处理厂处理后仍无法 达标排放。要保证尿素解吸废液合格排放, 目前氮肥行业一般采用尿素深度水解 技术来治理尿素解吸废液。但此技术要求高, 同时施工时间长, 无法立即满足现 行严峻的环保要求。为此通过攻关, 找出了将尿素解吸液进行循环利用的方法: 利用硫酸厂复合肥需要补氮的特点, 将尿素解吸废液用于硫酸厂复合肥车间磷 酸 工段的生产, 既消除了废水处理成本高且排放难以达标的状况, 又降低了复 合肥的物料消耗。通过一段时间的试验, 结果表明: 尿素解吸液在硫酸厂复合肥 车间磷酸工段的综合利用对复合肥车间的产品质量、尾气排放、设备腐蚀以及生 产安全稳定运行等方面基本无影响。改造于 2005 年年底实施, 实施后减少氨氮 产生量 128 t。 6.1.1.2 循环利用治理 含氰污水全循环改造 造气含氰污水的原处理工艺是通过平流沉淀池粗沉后进入生化凉水塔, 再 进入脉冲澄清池澄清, 最后绝大部分污水经处理后回用, 部分外排。这样的工艺 在运行中必然会导致悬浮物含量高, 降温效果差, 生化处理困难, 并且处理成本 较高, 外排水量大。对此采取了含氰污水全循环改造。主要改造措施包括: 向造 气污水中加絮凝剂, 同时新增 1 台微涡流塔板澄清池( 18 000mm @ 7 000mm)、5 台污水泵、1 套加药系统及相应管道, 运用微涡流净化水处理原理, 实现混合、 絮凝、分离, 处理污水中的悬浮物, 为全循环打下基础; 对煤气洗涤系统的工艺 进行改造,将造气洗气箱新鲜冷却水改为循环水, 实行清污分流。 6.1.1.3 工艺污水(乌洛托品废水) 治理36 吉林化工学院课程设计乌洛托品生产中产生的乌洛托品废水含有较高浓度氨氮, 还有甲醛、乌洛 托品等, 故 COD 含量高, 直接排放污染严重, 而直接处理费用高且达不到排放要 求。考虑到水煤浆气化装置制浆需要加水, 而且水煤浆气化反应温度高, 甲醛、 乌洛托品等含碳物质能够燃烧制成煤气, 故可将乌洛托品废水用于制水煤浆。实 践表明, 用乌洛托品废水代替清江水制成的水煤浆用于气化生产正常, 气化循环 废水中未检出甲醛和乌洛托品。6.1.1.4 废水终端(油水) 治理 巨化合成氨厂是一个老企业, 许多化工车间的压缩机存在内漏和外漏。多 数外排水表面带有浮油, 影响了外排水污染物浓度的分析和总量的控制, 不符合 当前严峻的环保要求。回收到油库的废油通过普通沉降、分离后, 油水乳化废液 溢流外排, 影响水质外观。由于油水处理难度较大, 只能在终端对其进行治理, 因此采取将化工车间泄漏的油水集中回收到油库, 对粗分离的油水乳化废液进 行加药处理, 通过破乳、过滤, 实现油水合格排放, 改善水质。 6.2 废渣的处理6.2.1 废渣的来源 经过洗涤塔洗涤的水在沉降池中沉降后产生大量的煤粉和灰渣， 这些废渣若 不及时处理，到处堆积，不仅侵占大量土地，而且会污染土壤、水体、大气及环 境卫生，造成大量的财力和资源的费。 6.2.2 固体废弃物治理 固体废弃物治理主要采取管理措施。 对各种催化剂、 脱硫剂等固体废弃物, 要求供应部门在订购新催化剂、 脱硫剂时, 生产厂家要回收旧催化剂、旧脱硫剂; 对煤渣等固体废弃物则按副产物销售给水泥砖瓦厂用。37 吉林化工学院课程设计[参考文献][1] 王庭富. 21 世纪合成氨展望[J] . 化工进展,) ,6 - 8. [2] 文安贵.《中、小氮肥》[M]. 1988, 化学工业出版社 [3] 赵忠祥.《氮肥生产概论》[M]. 1995,化学工业出版社 [4] 赵育祥编.《合成氨工艺》[M]. 1985, 化学工业出版社 [5] 陈五平. 《无机化工工艺学（一）合成氨》[M]. 1981,化学工业出版社 [6] 王丽娟. 大型合成氨和尿素生产过程中排出的有毒有害物质及消减措施[J]. 石油化工应用，2006(4)：43-45 [7] 江苏化学石油工业厅组织. 《小型氮肥厂安全操作技术》[M].1981,化学工业 出版社 [8] 方伟阳. 年产 3 万吨合成氨脱硫工段设计[D].福州:福州大学本科生毕业设计 (论文),2007. [9] 朱俊严. 年产 3 万吨合成氨脱硫工段设计[D].福州:福州大学本科生毕业设计 (论文),2007. [10] 郑瞾. 年产 3 万吨合成氨脱硫工段设计[D].福州:福州大学本科生毕业设计 (论文),2007.38 吉林化工学院课程设计[11] 黄雅清. 年产 3 万吨合成氨脱硫工段设计[D].福州:福州大学本科生毕业设计 (论文),2007. [12] 张岩. 化学沉淀—A/ O 工艺处理合成氨废水[J] . 中国给水排水， 2004， ： 20 77-79 [13] 张炳标. 膜分离法回收合成氨弛放气中氢气[J] .低温与特气， 2003， 21 (1) ： 23-25 [14] 王新杰. 合成氨厂两气回收技术的应用[J] .中氮肥 2006 ，(1)：13-14 [15] 王敏. 合成氨生产中的废气利用与节能效益[J] .江西能源，2001 (3) ：26-27 [16] 《小型氮肥厂生产 氨的脱硫 （工人读物） 》[M]1969 年 10 月第 1 版致谢历时将近一周的课程设计通过对这次课程设计，我的头脑得到了充实，不但 培养了自己动手动脑的能力，查阅资料的能力，为以后的毕业设计和工作打下了 坚实的基础， 而且这次设计是对我所学知识的实际运用和扩展， 未知知识的探索， 是我对课本知识的更深刻理解，对所学知识的灵活运用。最主要的是在本次设计 的种种约束条件下我努力寻求最优的设计方法，得到最合理的设计方案，在这个 过程中，我形成了追求卓越，坚持不懈的精神，为以后日常生活和工作中留下了 宝贵的经验。 在本次设计中，我的指导老师刘老师谦虚谨慎，求真务实，在设计中严格要 求我们，并且给予我们很大帮助；还有潘老师，也给予我们很多指导；同时我还 得到了同学的帮助，我们互相讨论，探求问题的解决方法，从他们那里，我学到 了很多，更深刻的领悟到集体的力量，在此，我向他们致以诚挚的谢意。 我知道自己所学的知识还远远不够，需要我在以后的学习中更加努力，在这 次设计中还存在许多疏漏，不当和错误之处。还请老师指导、帮助。39
年产20万吨合成氨脱硫工段工艺设计——提供以文本文档的格式的各类文档免费下载和在线浏览。
