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：
① 回收或捕获气体混合物中的有用物质，以制取产品；
②  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0.5~30g/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99.5～99.8％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：
①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；
②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；
③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0．05，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1．5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：7200ｈ。
(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+H2O—>2NH4HSO3
2、中和
NH3+NH4HSO3—> (NH4)2SO3
3、氧化
2(NH4)SO3+O2—>2(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
SO2
SO3
O2
N2
合 计
气体量（kmol/h）
158.438
4.033
90.743
1187.142
1440.357
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7~14时，脱硫效率50~98.5%。
2、 除尘效率:94~99.5%。
3、 林格曼黑度<1级。
4、 锅炉旋流烟气净化器阻力损失：当初始含尘浓度分别为：≤8000mg/Nm3，≤24000mg/Nm3，>24000mg/Nm3但是<30000mg/Nm3，阻力损失分别为：≤120mmH2O，≤150mmH2O， 160～200mmH2O。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》

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