脱硫塔设计

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试析脱硫塔设计制造的应用

试析脱硫塔设计制造的应用

试析脱硫塔设计制造的应用脱硫塔是现代烟气净化设备中的一种,主要用于去除烟气中的二氧化硫(SO2)等硫氧化物。

随着环境保护意识的不断增强,脱硫塔的需求也越来越大。

本文将从脱硫塔的设计、制造和应用三个角度,探讨脱硫塔在实际工程中的应用。

一、脱硫塔的设计脱硫塔的设计需要考虑多个因素,包括烟气流量、温度、湿度、硫含量等。

其中烟气流量是最为重要的因素,必须准确测量以确定脱硫塔的尺寸和设计参数。

此外,还需要考虑一些特殊情况,如停车和起动阶段的运行方式、不同负荷下的运行状况等。

最终设计出的脱硫塔应该具有高效、稳定、耐久等特点。

对于脱硫塔的内部结构,主要有干式脱硫塔和湿式脱硫塔两种。

干式脱硫塔主要采用化学吸收法进行污染物的吸收和反应,常见的填料有活性炭、氧化锌等。

而湿式脱硫塔依靠水雾喷淋,同时还可以加入一些化学试剂进行污染物的去除。

在设计过程中需要根据现场情况和污染物种类选择合适的脱硫塔结构。

二、脱硫塔的制造脱硫塔的制造需要注意多个方面,包括选用合适的材料、加工和焊接方式等。

在选材方面,常见的材料有碳钢、不锈钢、玻璃钢等。

选择材料需要根据脱硫塔的使用环境和污染物种类进行权衡。

在加工和焊接方面,需要严格遵守相关标准和规范,确保脱硫塔的质量和稳定性。

此外,还需要对脱硫塔进行水压试验和 X射线检测等质量检测措施,确保其安全可靠。

三、脱硫塔的应用脱硫塔在电厂、化工厂、钢铁厂等行业中广泛应用。

它能够有效去除烟气中的硫氧化物,降低环境污染,保护人类健康和自然环境。

随着环境保护和能源节约意识的不断增强,脱硫塔的应用前景非常广阔。

同时,在实际应用过程中还需要注意脱硫塔的维护和保养,定期清洗和更换滤材、维护设备等,以保证其长期稳定运行。

总之,脱硫塔的设计制造和应用是一个复杂的过程,需要根据实际情况进行综合权衡。

只有在设计、制造、应用等方面都做好了充分准备,才能够实现脱硫塔的高效、稳定、安全、可靠运行。

同时,社会各界也应该共同加强对环境保护的意识和行动,为构建美丽的家园贡献自己的力量。

脱硫塔选型与设计

脱硫塔选型与设计

烟气脱硫工艺主要设备吸收塔设计和选型4.1吸收塔的设计吸收塔是脱硫装置的核心,是利用石灰石和亚硫酸钙来脱去烟气中二氧化硫气体的主要设备,要保证较高的脱硫效率,必须对吸收塔系统进行详细的计算,包括吸收塔的尺寸设计,塔内喷嘴的配置,吸收塔底部搅拌装置的形式的选择、吸收塔材料的选择以及配套结构的选择(包括法兰、人孔等)。

4.1.1 吸收塔的直径和喷淋塔高度设计本脱硫工艺选用的吸收塔为喷淋塔,喷淋塔的尺寸设计包括喷淋塔的高度设计、喷淋塔的直径设计4.1.1.1 喷淋塔的高度设计 喷淋塔的高度由三大部分组成,即喷淋塔吸收区高度、喷淋塔浆液池高度和喷淋塔除雾区高度。

但是吸收区高度是最主要的,计算过程也最复杂,次部分高度设计需将许多的影响因素考虑在内。

而计算喷淋塔吸收区高度主要有两种方法:(1) 喷淋塔吸收区高度设计(一)达到一定的吸收目标需要一定的塔高。

通常烟气中的二氧化硫浓度比较低。

吸收区高度的理论计算式为h=H0×NTU (1)其中:H0为传质单元高度:H 0=G m /(k y a)(k a 为污染物气相摩尔差推动力的总传质系数,a 为塔内单位体积中有效的传质面积。

)NTU 为传质单元数,近似数值为NTU=(y 1-y 2)/ △y m ,即气相总的浓度变化除于平均推动力△y m =(△y 1-△y 2)/ln(△y 1/△y 2)(NTU 是表征吸收困难程度的量,NTU 越大,则达到吸收目标所需要的塔高随之增大。

根据(1)可知:h=H0×NTU=)ln()()(***22*11*22*112121y y y y y y y y y y a k G y y y a k G y m m y m ------=∆- a k y =a k Y =9.81×1025.07.04W G -]4[82.0W a k L ∂=]4[ (2)其中:y 1,y 2为脱硫塔内烟气进塔出塔气体中SO 2组分的摩尔比,kmol(A)/kmol(B)*1y ,*2y 为与喷淋塔进塔和出塔液体平衡的气相浓度,kmol(A)/kmol(B)k y a 为气相总体积吸收系数,kmol/(m 3.h ﹒kp a )x2,x1为喷淋塔石灰石浆液进出塔时的SO2组分摩尔比,kmol(A)/kmol(B)G 气相空塔质量流速,kg/(m2﹒h)W 液相空塔质量流速,kg/(m2﹒h)y1×=mx1, y2×=mx2 (m为相平衡常数,或称分配系数,无量纲)k Y a为气体膜体积吸收系数,kg/(m2﹒h﹒kPa)k L a为液体膜体积吸收系数,kg/(m2﹒h﹒kmol/m3)式(2)中∂为常数,其数值根据表2[4]表3 温度与∂值的关系采用吸收有关知识来进行吸收区高度计算是比较传统的高度计算方法,虽然计算步骤简单明了,但是由于石灰石浆液在有喷淋塔自上而下的流动过程中由于石灰石浓度的减少和亚硫酸钙浓度的不断增加,石灰石浆液的吸收传质系数也在不断变化,如果要算出具体的瞬间数值是不可能的,因此采用这种方法计算难以得到比较精确的数值。

第六章 脱硫塔设计

第六章 脱硫塔设计

第六章脱硫塔设计现代化的烟气脱硫脱硫塔的设计必须满足以下几个准则:(1)低能耗,与低“液气”比有关;(2)低压降,与脱硫塔内部的优化设计有关;(3)高流速,与“投资”和“运行费用”的优化有关;(4)高SO2去除率、低的设备/系统维护率,与化学反应行为的优化有关;(5)高“液滴”分离率,避免下游设备垢污沉积和腐蚀;(6)低成本。

脱硫塔内的流体力学特性为复杂的气液二相流,这种复杂的逆流两相流给放大准则和测量带来很大的难度。

几乎每套装置都需度身定制,对一些特殊环节不进行验证就很难保证系统具有高度可靠性、经济性和一次投入成功率。

但是,FGD装置庞大,一般小型试验很难解决问题,大型试验又使得一般工程在财力和时间上无法接受。

早期,需要模拟实际工况的几何尺寸和流动条件才能初步确定放大准则,然后对放大准则进行判读并将其应用于实际工况。

近年来,随着计算流体力学、化学反应动力学等领域的发展,对脱硫塔设计技术的研究更加深入。

例如,对脱硫塔进行CFD模拟,在工作站上可以对不同的FGD设计进行测试并优化,这可能是了解真实流动状态和FGD脱硫效率的唯一途径。

此外,脱硫塔为薄壁结构,塔体上分布各种类型的加强筋,矩形开孔尺寸大、塔内件复杂,有时塔体外形不规则,依靠手工对喷淋塔进行流场和力学计算是非常困难的,使得人力计算很难进行。

目前,大多采用现代流场分析软件和力学分析软件(如FLUENT6.0和ANSYS9.0)进行流场分析和力学分析。

脱硫塔的流场分析和力学分析是脱硫塔优化设计的基础。

第一节脱硫塔结构设计脱硫塔的结构设计,包括储浆段、烟气入口、喷淋层、烟气出口、喷淋层间距、喷淋层与除雾器和脱硫塔入口的距离、喷喷嘴特性(角度、流量、粒径分布等)、喷嘴数量和喷嘴方位的设计,是取得脱硫塔最优化性能的重要先决条件。

需要指出的是,精准的设计应在两相流和传质以及力学分析的基础上,结合实践经验进行。

一、脱硫塔结构定性设计1.塔的总体布置如图6-1所示,一般塔底液面高度h1=6 m~15m;最低喷淋层离入口顶端高度h2=1.2~4m;最高喷淋层离入口顶端高度h3≥vt,v为空塔速度,m/s,t为时间,s,一般取t≥1.0s;喷淋层之间的间距h4≥1.5~2.5m;除雾器离最近(最高层)喷淋层距离应≥1.2 m,当最高层喷淋层采用双向喷嘴时,该距离应≥3m;除雾器离塔出口烟道下沿距离应≥1m。

半干法脱硫塔设计计算

半干法脱硫塔设计计算

半干法脱硫塔设计计算1. 引言随着环境保护要求的不断提高,脱硫技术在大气污染控制中扮演着重要的角色。

半干法脱硫塔是一种常用的脱硫设备,广泛应用于火电厂、钢铁厂等工业领域。

本文将介绍半干法脱硫塔设计的计算方法,旨在帮助工程师进行设计和优化。

2. 设计原理半干法脱硫塔是一种采用喷射液和干燥剂进行脱硫的设备。

其主要原理是将烟气通过喷射液和干燥剂的作用,使硫化物等污染物被氧化和吸附,从而达到脱硫的目的。

3. 设计参数在进行半干法脱硫塔设计前,需要明确一些设计参数,包括:•烟气流量•烟气温度•烟气含硫量•喷射液流量….4. 计算步骤半干法脱硫塔设计的计算步骤如下:4.1 计算喷射液需求量喷射液的需求量取决于烟气中硫化物的含量以及硫化物的吸收效率。

根据喷射液对硫化物的吸收效率可以得到喷射液的需求量。

4.2 计算干燥剂需求量干燥剂用于提高脱硫效果。

根据烟气中的硫含量和干燥剂对硫化物的吸附速度可以计算出干燥剂的需求量。

4.3 设计喷射器根据喷射液的需求量和喷射液的性质,设计喷射器的尺寸和布置。

喷射器的数量和布置对脱硫效果有重要影响。

4.4 设计底部结构底部结构的设计主要包括底板和集液器。

底板的设计需要考虑到喷射液的流动情况和污水的排放。

集液器的设计需要考虑到污水的收集和排放方式。

4.5 设计布袋半干法脱硫塔中的布袋是用于收集吸附了的硫化物和其他颗粒物的,其设计需要考虑到布袋的材质和尺寸。

4.6 设计风机和排气口风机和排气口的设计需要考虑到烟气的排放和脱硫效果,在设计过程中,需要确定风机的型号和参数,以及排气口的尺寸和位置。

4.7 设计吸收塔吸收塔的设计需要考虑到烟气和喷射液的接触方式和时间。

在设计过程中,需要确定吸收塔的高度和直径,以及内部的填料和喷射液的分布方式。

5. 总结半干法脱硫塔设计计算是一个复杂的过程,需要考虑多个因素。

本文简要介绍了半干法脱硫塔设计的计算方法,希望能对工程师在进行脱硫塔设计时提供参考和指导。

某地厂房60m脱硫塔基础设计施工图

某地厂房60m脱硫塔基础设计施工图
钢 筋 材 料 表切角15x45%%D扁钢开孔%%C521间距 直径钢筋型式%%132182300~2920构件1编号2150~2920200%%13214150150硫塔2150脱22024030.1801501804240220-1.0001100011802200%%13212r=2950200%%13212240240900底础4板配60001001003000100r3基30004102431803-31:501-121塔壁65L63x47(L=220)50045°103筋共40个建 筑电 气给 排 水结 构暖 通256025601:1000地脚螺栓M4574480共40根1:10005320.18016180网片2:%%1306@50-1.10050-1.1005040d5003180L=500灌注桩切角15x45%%DL=300-1.000100灌注桩灌注桩5401005401003000300021852752185275 螺旋箍筋 %%13012@2000内圈焊接加劲箍 3500 螺旋箍筋 内圈焊接加劲箍 %%13012@2000%%1308@100%%1308@100BBAA1:50共4处沉降观测点180[18b(L=1090)77共8根共2块-170x800x1074共8根3地脚螺栓M45-375x8(环形)孔%%C52共40个[18b(L=1760)103%%1308@200 螺旋箍筋 螺旋箍筋 %%1308@200内圈焊接加劲箍 %%13012@200014500内圈焊接加劲箍 18000%%13012@200014500%%1308@20018000%%1308@2001-1试桩21002100900900脱硫塔桩基布置图1:60脱硫塔上全部荷载为350吨60°60°210060°3500%%1308@100 %%1308@100 11801000%%13012@1000%%13012@100010705002-2375试桩桩头或由试桩单位根据试桩工艺进行设计网片1:%%1306@50(端部下弯250)说明:1114-41脱硫塔基础底板上部配筋图1:501:50脱硫塔基础底板下部配筋图30003000100100100300030001003. 钢筋用量现场放样为准,表中钢筋仅供参考.钢 筋:HPB300(%%130)和HRB400(%%132)混凝土:基础C30,垫层C10.水灰比不大于0.5;混凝土应连续浇筑,注意覆盖养护。拌制混凝土宜选用低水化热的矿渣硅酸盐水泥,砂石的含量不应超过5%%%,2. 钢筋保护层厚度:40mm。1. 材料:2014.07日期日期脱硫塔脱硫工艺楼 G-03土建土建施 工施 工1:50333脱硫塔基础底板配筋图2014.07G-02施 工施 工1:50脱硫塔基础埋件布置图土建土建日期日期脱硫塔232 沉降观测点3[18b(周圈布置)23沉降观测点说明:-170x6668°1441h=10mm516851002751308@100/200 螺旋箍筋 8%%132188%%13218%%1308@100/200600600 螺旋箍筋 A-A工程桩桩身构造及配筋试桩桩身构造及配筋B-B钢板%%C1000(周圈布置)极限端阻力标准值压缩模量极限侧阻力标准值桩基说明:参数名称拟建场地土参数如下:依据由山东明嘉勘察测绘有限公司提供的《山东淄博鑫泰石油化工有限公司拟建脱硫塔岩土工程勘察报告》 承载力特征值qpk(kPa)ES1-2(MPa)qsik(kPa)6.0553.0457.5427.060土层序号fak(kPa)第三层粉质粘土160第二层粉质粘土100第四层粉土180第五层粉质粘土1809.0459.5506509.065600210第七层粉土220第八层粉质粘土2201.桩基设计等级为乙级,采用长螺旋钻孔压灌桩方案.A.图中 表示基桩,桩径D=600,基准桩长18.0m,桩端持力层为第7层粉质粘土.3.基坑开挖时,应采取措施防止扰动筏板下的桩间土,当有扰动时应将之清除,B.桩身砼:C30;桩身砼保护层:50mm;%%130为HPB235级钢,%%132为HRB400;2.桩基总数为:7颗;单桩承载力特征值暂采用:Ra=850KN.第六层粉土1:50脱硫塔基础埋件布置图G-03311:60土建土建脱硫塔桩基布置图日期日期施 工施 工脱硫塔2014.074.桩的检测:换填级配砂石垫层并夯实,压实系数%%1560.97.B.桩身的完整性检测,应采用低应变法,全部检测.A.桩的竖向承载力应采用静载试验法检测,不少于3根.且应在工程桩施工前进行.C.单桩竖向抗压承载力应采用高应变法检测,且不少于3根.重量150t,运行重量(最大载荷)350t,爬梯5层最大外园直径7.6m。7.塔高Φ4.6x34m+Φ2.0x28m。4.地面以下混凝土外侧刷沥青漆两遍。3.地脚螺栓应采用地脚螺栓模板定位,一次浇灌基础;5.基础内预埋件,螺栓须与工艺资料配合施工.且上表面应进行磨平处理。修磨平整后的基础面须与预埋的[18槽钢齐平。2.基础面层应为绝缘层,基础表面任意方向上不应有突起的梭角,从中心向周边拉线测量基础表面的凹凸度不应超过3mm;1.基础顶面水平度要求:上表面上任意10m弧长上应不超过%%P3mm,在整个圆周上以平均标高计算不超过%%P6mm。14004009°9°2 沉降观测点

脱硫塔设计

脱硫塔设计

1、 筒体壁厚计算(所选材料为Q235B )。

筒体承受内压[]c t c p D p i-⨯=φσδ2 式中 δ:计算厚度 mmc p :计算压力 157.6a MPφ:焊接接头系数 φ=0.85 []tσ:设计温度下的材料许用应力157.6a MP ,在工作压力下材料的许用应力为157.6a MPi D :筒体内径 3000mm工作压力Pw=1010.353毫米汞柱=1010.353×13.6×9.8=0.135MPa ,所以设计压力P=1.1Pw=0.1485MPa ,Pc=P=0.1485MPa[]mm p D p c t c i 07.2.148505.806.157230001485.02=-⨯⨯⨯=-⨯=φσδ由《塔器设计技术规定》中有关规定,mm 6.51000/22800min =⨯=δ,所以mm 6.5=δ。

负偏差 mm C 8.01=腐蚀裕量 mm C 22=名义厚度为mm C C n 4.821=++=δδ,做塔设备时综合考虑取mm n 12=δ.2、塔顶处封头壁厚计算(所选材料为Q235B )选用半顶角为α=45°的折边锥型封头,由公式[]αcos 12cc t c p D p -=φσδ 式中 Dc —锥壳计算内直径,mmδ—锥壳计算厚度,mmα—锥壳半顶角,(°)。

mm 03.245cos 11485.05.806.157230001485.0=︒⨯-⨯⨯⨯=δ因mm 6.5min =δ,所以mm 6.5=δ。

名义厚度为mm C C n 4.821=++=δδ,选取锥形封头壁厚与筒体的壁厚相同,mm n 12=δ,由《化工设备机械基础》表8-30查得,公称直径为2800mm 的折边锥形封头,H=0.562×2800=1573.6mm ,直边高度为mm h 25=。

3、各管管径的计算1)半水煤气进口u :半水煤气流速,取u =14 m/sVs :半水煤气流量,Vs=16866.57 m 3/h m u d i 65.01414.3360057.1686643600V s 4=⨯⨯⨯=⋅⋅⋅==∴π 管子规格:φ720×8mm管法兰:HG20592-97 法兰 PLDN700-0.6 RF2)半水煤气出口u :半水煤气流速,取u =13 m/sVs :半水煤气流量,Vs=16866.57 m 3/h m u d i 68.01314.3360057.1686643600V s 4=⨯⨯⨯=⋅⋅⋅==∴π 管子规格:φ720×8mm管法兰:HG20592-97 法兰 PLDN700-0.6 RF3)人孔的设计由《化工设备设计全书》中关于人孔的有关规定,选取人孔公称直径DN=500mm ,公称压力PN=1.0外伸接管规格:φ530×8mm管法兰:HG20592-97 法兰 PLDN500-1.0 RF人孔手柄:选用φ20mm 圆钢4)脱硫液进口u :脱硫液流速,取u =1m/sV h :脱硫液流量,V h =333m 3/h m u d i 343.0114.3360033343600V h 4=⨯⨯⨯=⋅⋅⋅==∴π 管子规格:φ400×4mm管法兰:HG20592-97 法兰 PLDN400-0.6 RF5)脱硫液出口u :脱硫液流速,取u =1 m/sV h :脱硫液流量,V h =333 m 3/h m u d i 343.0114.3360033343600V h 4=⨯⨯⨯=⋅⋅⋅==∴π 管子规格:φ400×4mm管法兰:HG20592-97 法兰 PLDN400-0.6 RF6)排净口设计根据工艺计算数据,综合考虑各因素,选取排净口公称直径DN=80mm ,公称压力PN=1.0MPa 管子规格:φ89×4mm管法兰:HG20592-97 法兰 PLDN80-1.0 RF7)液位计口设计选取公称直径DN=20mm ,公称压力PN=1.0MPa管子规格:φ25×2mm管法兰:HG20592-97 法兰 PLDN20-1.0 RF。

CFB脱硫塔设计计算

CFB脱硫塔设计计算

CFB脱硫塔设计计算
在燃煤电厂中,煤炭的燃烧会产生大量的二氧化硫(SO2)气体,而SO2是一种有害的空气污染物,对环境和人体健康都有严重的影响。

为了
减少SO2的排放量,保护环境,燃煤电厂通常会采用烟气脱硫技术,其中
最常见的方法是使用石灰石进行湿法脱硫。

而CFB(循环流化床)脱硫塔
则是一种常用的湿法脱硫设备。

1.塔内气体流动分布计算:CFB脱硫塔的设计中需要考虑塔内气体的
流动分布,以确保烟气与石灰石悬浮床颗粒的充分接触,从而实现脱硫作用。

流动分布的计算可以使用CFD(计算流体力学)模拟方法,结合实际
运行数据,考虑不同工况条件下的气体流动情况。

2.压降计算:CFB脱硫塔的压降是一个重要的设计参数,它会影响整
个脱硫系统的能耗和运行效率。

压降的计算可以通过CFD模拟方法或经验
公式进行,考虑石灰石床层的液面高度、气体流速、塔体结构等因素。

3.脱硫效率计算:CFB脱硫塔的脱硫效率是衡量脱硫设备性能的重要
指标,它取决于石灰石的使用量、气体与液滴的接触时间、SO2浓度等因素。

脱硫效率的计算可以使用质量平衡方程,结合实际运行数据和试验结果,进行精确的计算。

除了上述设计计算,CFB脱硫塔的设计还需要考虑其他因素,如石灰
石的磨损和补给、气体温度和湿度等。

此外,还需要进行塔体结构、材料
选型和防腐措施等方面的设计,以确保脱硫塔的安全运行和长期可靠性。

综上所述,CFB脱硫塔设计计算是一个复杂而重要的工作,需要综合
考虑多个因素,并结合实际情况进行精确计算。

通过科学设计和合理计算,可以提高脱硫效率,减少硫化物的排放,达到环保要求。

大气污染控制工程课程设计——脱硫塔

大气污染控制工程课程设计——脱硫塔

《大气污染控制工程》课程设计学院:生态与环境学院专业班级:环境工程年级:学号:姓名:指导教师:完成日期:目录摘要 (1)1. 背景介绍 (2)1.1. 硫氧化物污染 (2)1.2. 燃煤脱硫技术 (3)1.2.1. 燃烧前脱硫 (3)1.2.2. 燃烧中脱硫 (3)1.2.3. 燃烧后脱硫 (3)1.3. 湿法脱硫技术 (3)1.3.1. 石灰石/石膏湿法脱硫 (3)1.3.2. 氧化镁法脱硫 (4)1.3.3. 双碱法脱硫 (4)1.3.4. 氨法脱硫 (4)1.3.5. 海水脱硫 (4)2. 石灰石/石膏湿法脱硫技术 (5)2.1. 主要特点 (5)2.2. 反应原理 (5)2.2.1. 吸收剂的反应 (5)2.2.2. 吸收反应 (5)2.2.3. 氧化反应 (6)2.2.4. 其他污染物 (6)2.3. 工艺流程 (7)3. 设计任务与目的 (8)3.1. 任务 (8)3.2. 目的 (8)3.3. 设计依据 (8)4. 脱硫系统的设计 (9)4.1. 脱硫系统设计的初始条件 (9)4.2. 初始条件参数的确定 (9)4.2.1. 处理风量的确定 (9)4.2.2. 燃料的含S率及消耗量 (10)4.2.3. 进气温度的确定 (10)4.2.4. SO2初始浓度的确定 (10)4.2.5. SO2排放浓度的确定 (10)5. 脱硫系统的设计计算 (11)5.1. 参数定义 (11)5.2. 脱硫系统的组成及主要设备选型 (12)5.2.1. SO2吸收系统 (12)5.2.2. 烟气系统 (18)5.2.3. 石灰石浆液制备系统 (20)5.2.4. 石膏脱水系统 (21)6. 参考文献 (25)摘要石灰石——石膏法脱硫工艺是世界上应用最广泛的一种脱硫技术,日本、德国、美国的火力发电厂采用的烟气脱硫装置约90%采用此工艺。

将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合,烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙,硫酸钙达到一定饱和度后,结晶形成二水石膏。

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目录1.设计任务书 (2)1.1 设计题目 (2)1.2 设计内容 (2)1.3 主要设计参数 (3)2.脱硫工艺的选择与工艺流程简介 (3)2.1 脱硫工艺的选择 (3)2.2 工艺流程简介 (4)3. 工艺流程中主要发生的化学反应 (5)4. 脱硫塔设计 (6)4.1 物料衡算 (6)4.1.1 入塔的煤气质量 (6)4.1.2 出塔煤气的变化量 (8)4.1.3 m3的计算 (12)4.1.4 m4的计算 (12)4.1.5 脱硫塔的液气比 (12)4.2 热量衡算 (12)4.2.1 入塔脱硫煤气带入的热量 (12)4.2.2 出脱硫塔的煤气带走的热量 (13)4.2.3 脱硫过程中发生的熔解热和反应热 (14)4.2.4 总的热量衡算 (15)4.3 设备计算 (15)4.3.1 选择填料 (15)4.3.2 塔径的计算 (16)4.3.3 传质面积和填料高度 (17)5.脱硫塔工艺设计结果表 (18)5.1 总表 (18)5.2 煤气入塔物质汇总表 (19)5.3 出塔物质汇总表 (20)5.4 其他数据 (20)6.设计小结 (20)7.参考文献 (23)1. 设计任务书1.1 设计题目干煤气量为40000Nm³/h的炼焦煤气的脱硫的工艺计算。

入口煤气中杂质的含量:剩余氨水:12470Kg/h,t=75℃,P=0.45MPa,氨的质量分数10%。

1.2 设计内容(1)脱硫工艺的选择与工艺流程介绍;(2)脱硫塔的物料衡算;(3)脱硫塔的工艺尺寸计算;(4)对设计过程的评述和有关问题的讨论。

1.3 主要设计参数①KPaP96400②脱硫塔空塔气速③脱硫效率:98%)/m³④脱硫液硫容量:0.18~0.22(SH2⑤脱硫塔传质系数K:15~20kg/(㎡·h·atm)⑥脱硫塔液气比:>16L/m³⑦脱硫塔溶液喷淋密度:>27.5m³/(㎡·h)⑧S转化为盐的转化率:3~4%H2⑨HCN吸收率:90%⑩干煤气组成:2.脱硫工艺的选择与工艺流程简介2.1脱硫工艺的选择HPF法脱硫属液相催化氧化法脱硫,HPF催化剂在脱硫和再生全过程中均由催化作用,是利用焦炉煤气中的氨做吸收剂,以HPF为催化剂的湿式氧化脱硫,煤气中的H2S等酸性组分由气相进入液相与氨反应,转化为硫氢化铵等酸性铵盐,再在空气中氧的氧化下转化为元素硫。

HPF法脱硫选择使用HPF(醌钴铁类)复合型催化剂,可使焦炉煤气的脱硫效率达到99%左右。

HPF法脱硫工艺特点:①以氨为碱源、HPF为催化剂的焦炉煤气脱硫脱氰新工艺,具有较高的脱硫脱氰效率(脱硫率99%,脱氰效率80%),而且流程短,不需外加碱,催化剂用量少,脱硫废液处理简单,操作费用低。

一次性投资省。

②脱硫塔中可填充聚丙烯填料(或波纹钢板网填料),不易堵塞,脱硫塔操作阻力较小。

③脱硫塔、再生塔、反应槽、泡沫槽、废液槽、事故槽等易腐蚀设备材质可用碳钢,内壁涂防腐涂料;输送脱硫液的泵类、管道、管件及阀门为耐腐蚀不锈钢。

④脱硫废液送往配煤,工艺简单,对周边环境无污染。

⑤再生塔采用空气与脱硫液预混再生,节省压缩空气,从而使再生过程排放的尾气量少,排放的尾气含氮量远远低于国家有关标准。

2.2工艺流程简介焦炉煤气经捕除焦油雾后,先进入中间煤气冷却器由约50℃冷却到36℃。

中间煤气冷却器由预冷段、洗气由约50℃被冷却到不析出萘的温度。

即约38℃。

在塔中部的洗萘段,用含萘约5%的洗油喷洒,使煤气中萘段,终冷段三段空喷塔组成。

在塔下部的预冷段,煤的含萘量降至约0.36g/m³,这一含量可保证煤气在终冷段无奈析出。

洗萘富油的一部分送往粗苯工序处理。

煤气最后在塔上部的终冷段被冷却至36℃,然后进入脱硫塔。

因中间煤气冷却器循环喷洒的氨水中含有萘、焦油雾及渣子等,所以需将其中一部分送至氨水澄清槽,再从氨水储槽送来补充氨水。

脱硫塔为填料塔,焦炉煤气从塔的下部进入,与从塔顶喷洒的吸收液对流接触,煤气中的32NH HCN S H 、、即被吸收液吸收。

出塔的焦炉煤气送往硫酸铵工序。

从塔底排出的吸收液用循环泵送入再生塔底部。

再生塔为鼓泡塔、吸收液与空气并流流动,液中的硫氢根离子在催化剂作用下氧化而生成前述的各种铵盐和硫磺。

经过氧化再生的溶液具有吸收S H 2的能力,使之从再生塔顶部自流返回脱硫塔顶部循环使用。

为了保持各种铵盐及硫磺在吸收液中不大于一定的浓度,部分吸收液需自再生塔顶部自流至希罗哈克斯装置,将硫磺及含硫胺盐湿式氧化为硫酸铵。

从再生塔顶部排出的空气送入第一洗净塔,用硫胺工序来的硫酸铵母液洗涤以吸收废气中的氨,吸氨后的母液再送回硫酸铵工序。

自第一洗净塔出来的废气再进入第二洗净塔,以此用来过滤水喷洒除去母液酸雾,放入大气中。

洗涤水自塔底排出送往活性污泥装置进行处理。

3. 工艺流程中主要发生的化学反应在脱硫塔内的主要反应 OH NH O H NH 423→+ O H HS NH S H OH NH 2424+→+ O H CN NH HCN OH NH 244+→+在再生塔内的主要反应 S +→+OH NH O 21HS NH 424 CNS NH S CN NH 44→+OH SO NH OH NH O 25HS NH OH O S NH O 2HS NH 224244242322424+→+++→+)()( 4. 脱硫塔设计 4.1 物料衡算4.1.1入塔的煤气质量(1)干煤气量其中因为煤气中烃类的分子量一般都比较小,所以把C m H n 当成C 2H 6来计算。

干煤气的平均分子质量为:molg M /98.10008.032025.03003.044050.2806.02828.016547.02=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=干煤气入口干煤气量为h Nm /400003,其质量流量为h kg /1.196071098.104.22104000033=⨯⨯⨯-(2)煤气中杂质的质量 ○1焦油:微量,忽略不计。

○2苯:h kg Nm kg h Nm m /1138/1045.28/4000033-3=⨯⨯=苯 查表得3/83.3m kg =苯ρ h m h m m V /13.297/83.3113833===苯苯苯ρ ○3H 2S :h kg Nm kg h Nm m S H /6.239/1099.5/400003332=⨯⨯=-查表得3/52.12m kg S H =ρ h m h m m V SH SH S H /63.157/52.16.23933222===ρ ○4HCN:h m h m m V m kg L g mol L molg hkg Nm kg h Nm m HCN HCN HCNHCN HCN /90.51/21.18.62/21.1/21.1/4.22/27/8.62/1057.1/40000333333=======⨯⨯=-ρρ⑤:NH 3h kg Nm kg h Nm m NH /8.334/1037.8/400003333=⨯⨯=-3/76.0/76.0/4.22/173m kg L g molL molg NH ===ρh m h m m V NHNH NH /53.440/76.08.33433333===ρ ○6萘:h kg Nm kg h Nm m /16/104.0/4000033-3=⨯⨯=萘 3/714.5/714.5/4.22/128m kg L g molL molg ===萘ρh m h m m V /80.2/714.51633===萘萘萘ρ ○7水汽:h kg Nm kg h Nm m /8.958/1097.23/4000033-3=⨯⨯=水汽 3/80.0/80.0/4.22/18m kg L g molL molg ===水汽ρh m h m m V /5.1198/80.08.95833===水汽水汽水汽ρ 列表如下:(3)入塔煤气的总质量1mhkg m m m m m m m m NH HCN S H /1.223578.958168.3348.626.23911381.19607321=++++++=++++++=水汽萘苯干煤气hm V V V V V V V V NH HCN S H /49N .421485.119880.253.44090.5163.15713.297400003132=++++++=++++++=水汽萘苯干煤气体积在34℃,压力KPa KPa P 4.113)174.96(1=+=得实际煤气体积: h m V T P T P V /42348.1949.4214815.2734.11315.307325.101310220=⨯⨯⨯==煤气实际进入 密度311/528.019.423481.22357m kg V m ===煤气实际进入ρ4.1.2出塔煤气的变化量 (1)干煤气量保持不变,h kg m /1.19607=干煤气 h Nm V /400003=干煤气 (2)煤气中杂质的质量 ① 焦油:微量,忽略不计。

② 苯:保持不变h kg m /1138='苯, h Nm V /13.2973='苯③ H 2S :h kg Nm kg h Nm m S H /4/101.0/400003332=⨯⨯=-④ 脱硫效率:h kg Nm kg h Nm h kg m S H /6.235/101.0/40000/6.2393332=⨯⨯-='-%33.98%6.2396.23522=⨯='=SH S H m m η h Nm h Nm M m V SH S H S H/22.155/4.22346.23533222=⨯='=' ⑤ HCN :HCN 的吸收率为90%,所以 h kg m m HCN HCN /52.56%908.62%90=⨯=⨯='h Nm h Nm M m V HCN HCNHCN/89.46/4.222752.5633=⨯='=' ⑥ S 产率及耗氨量 a. S 产率反应方程式:HS NH S H NH 423=+O H O S NH O HS NH 2322424)(22+=+设S H 2的消耗量为吸收量的 3.7%(S H 2转化为盐的转化率:3~4%)h kg h kg m m S H S H /717.8/%7.36.235%7.322=⨯=⨯'=''S OH NH O HS NH +→+42421CN NH HCN NH 43=+ CNS NH S CN NH 44=+NH 4CN 完全参加反应,消耗生成的S ,相当于消耗了H 2S 质量流量为:h kg h Nm M M m m S H HCN HCNS H /17.71/342752.56322=⨯=⨯'='''实际生成S h kg M M m m m m S SH SH S H S H /55.146323417.71717.86.2352222s =⨯--=⨯'''-''-'=S 产率%09.66%10034326.23555.14622=⨯⨯=⨯'=SH SS H SM m m m Y b.耗氨量:除H 2S 和HCN 的反应为:O H CN NH HCN OH NH OH HS NH S H OH NH 2442424+→++→+H 2S 和NH 4OH 反应按1:1的物质的量比来反应,消耗3NH 的量:mol 331093.634106.235⨯=⨯ 按质量流量算为h kg /81.11710171093.633=⨯⨯⨯-HCN 和NH 4OH 反应按1:1的物质的量比来反应,消耗3NH 的量:h kg /59.351017271052.5633=⨯⨯⨯- 因此消耗的氨量为h kg /4.15381.11759.35=+h m M m V NH NH NH/N 13.2024.22174.1534.223333=⨯=⨯'='c. 补氨量:h kg m NH/48.399.01897.0243+⨯+⨯='' h m M m V NH NH NH/N 021.524.221748.394.223333=⨯=⨯''='' ⑦萘:保持不变h kg m /16='萘,h m V /80N .23='萘 ⑧水汽:出塔时煤气中的水达到饱和,查表得30℃时水的饱和蒸汽压kPa P 2474.41= 40℃时水的饱和蒸汽压kPa P 2766.72= 36℃时kPa P 12492.62474.4-2766.71062474.4=⨯+=)(水 出塔后除水蒸气外气体总体积Vhm V V V V V V V O H NH NH HCN S H/N 77.405975.1198021.5213.20289.4622.15549.42148312332=-+---=-''+'-'-'-=h m P P P V V O H/98N .236112492.6-15400.9612492.677.40597-32=+⨯=⨯=')(水总水h kg m OH /94.934184.225.119898.23612=⨯-='计算结果列表如下:(3)出塔煤气的总质量2mhkg m m m m m m m NH NH HCN S H O H /2288648.394.15352.566.23594.9341.22357332212=+---+=''+'-'-'-''+'=体积h m V V V O H/75.4295998.236177.40597322=+='+'= h m V T P T P V /44224.33m /h 75.4295915.2734.11115.309325.1013310220=⨯⨯⨯==煤气实际进入其密度为3322/517.0/33.4422422886m kg m kg V m ===煤气实际进入ρ4.1.3 3m 的计算脱硫液的硫容取0.203/m kg h m m V S H /N 117820.06.23520.0332=='=3/10002m kg O H L ==ρρh kg V m L /11780001178100033=⨯==ρ 4.1.4 4m 的计算 由全塔物料衡算得:h kg m m m m /1.11774712288611780001.223572314=-+=-+= 4.1.5脱硫塔的液气比333313/16/95.27/49.42148101178m L m L m L V V >=⨯=,符合液气比要求。

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