1、二氧化硫吸收二氧化硫吸收學號：2009243615姓名： 張紅娟摘要： 在化工生產中，氣體吸收過程是利用氣體混合物中，各組分在液體中溶解度或化學反應活性的差異，在氣液兩相接觸是發生傳質，實現氣液混合物的分離。在化學工業中，經常需將氣體混合物中的各個組分加以分離，其目的是： 回收或捕獲氣體混合物中的有用物質，以制取產品； 除去工藝氣體中的有害成分，使氣體凈化，以便進一步加工處理；或除去工業放空尾氣中的有害物，以免污染大氣。 實際過程往往同時兼有凈化和回收雙重目的。 氣體混合物的分離，總是根據混合物中各組分間某種物理和化學性質的差異而進行的。根據不同性質上的差異，可以開發出不同的分離方法。吸收操作

2、僅為其中之一，它利用混合物中各組分在液體中溶解度或化學反應活性的差異，在氣液兩相接觸時發生傳質，實現氣液混合物的分離。一般說來，完整的吸收過程應包括吸收和解吸兩部分。在化工生產過程中，原料氣的凈化，氣體產品的精制，治理有害氣體，保護環境等方面都要用到氣體吸收過程。填料塔作為主要設備之一，越來越受到青睞。二氧化硫填料吸收塔，以水為溶劑，經濟合理，凈化度高，污染小。此外，由于水和二氧化硫反應生成硫酸，具有很大的利用。關鍵詞：二氧化硫：二塔二電：物料衡算：熱量衡算：工藝設計 硫酸中二氧化硫吸收工藝流程包括二氧化硫氣體的制取，爐氣的凈化，二氧化硫氣體的轉化，主要包括工藝流程的選定，工藝過程計算，主要設

3、備工藝計算及選型，以及繪制部分設備的平面布置。一、系統組成一、系統組成脫硫系統主要由煙氣系統、吸收塔系統、吸收劑制備系統、濃縮塔系統、副產品處理系統、廢水處理系統、公用系統（工藝水、壓縮空氣、事故漿液罐系統等）、電氣控制系統等幾部分組成。二、工藝流程二、工藝流程鍋爐/窯爐除塵器引風機濃縮塔 吸收塔煙囪來自于鍋爐或窯爐的煙氣經過除塵后在引風機作用下進入濃縮塔、吸收塔，吸收塔為逆流噴淋空塔結構，集吸收、氧化功能于一體，上部為吸收區，下部為氧化區，經過除塵后的煙氣與吸收塔內的循環漿液逆向接觸。系統一般裝 2-3 臺漿液循環泵，每臺循環泵對應一層霧化噴淋層。當只有一臺機組運行時或負荷較小時，可以停運

4、1 層噴淋層，此時系統仍保持較高的液氣比，從而可達到所需的脫硫效果。吸收區上部裝二級除霧器，除霧器出口煙氣中的游離水份不超過75mg/Nm3。吸收 SO2后的漿液進入循環氧化區，在循環氧化區中，亞硫酸氨被鼓入的空氣氧化成硫酸氨晶體。同時，由吸收劑制備系統向吸收氧化系統供給新鮮的氨水或液氨（利用液氨蒸發通過氧化風管進入吸收塔），用于補充被消耗掉的氨水，使吸收溶液保持一定的 pH 值。反應生成物溶液達到一定密度時先排至吸收塔前的濃縮塔，經濃縮后進入脫硫副產品系統，經過脫水形成硫酸氨晶體，進一步干燥、包裝成袋后商業化利用。三、爐氣的凈化爐氣的凈化進入凈化系統的爐氣含有 0.530g/Nm3的礦塵。礦

5、塵積累起來不僅堵塞管道設備，而且其中的氧化鐵能與酸霧形成硫酸鐵，覆蓋在二氧化硫催化劑的表面，既降低催化劑的活性，又增加了床層的阻力。此外， 硫鐵礦中所含的砷，硒，氟等雜質，分別以不同的形式進入到爐氣中，其中的一部分或大部分隨爐氣帶入凈化系統。砷能使催化劑中毒，氟能腐蝕設備。進入轉化器后，還能侵蝕催化劑載體，引起粉化，使催化床阻力上漲。隨同爐氣帶入凈化系統的還有水蒸汽和少量三氧化硫氣體，二者結合可形成酸霧。酸霧在洗滌塔中較難吸收，帶入轉化系統會降低二氧化硫的轉化率，腐蝕系統設備和管道。因此，爐氣必須進行進一部的凈化和干燥，方可進行二氧化硫的催化氧化。爐氣的凈化可用干法或濕法進行，目前普遍采用的是

6、濕法凈化。爐氣凈化技術隨著凈化設備的進步而提高。初始，由簡單的重力沉降室和慣性除塵室、旋風除塵器等所組成，凈化效率低下。自 1960年 美國科學家 F.G.科特雷爾發明了高壓靜電除塵、除霧設備后，加快了爐氣凈化技術的發展步伐。高效旋風除塵器、文式管、泡沫塔、新型填料塔、星形鉛間冷器、板式冷卻器、沖擊波洗滌器、高密度聚乙烯泵、耐稀酸合金泵等高效耐磨蝕設備的出現，使凈化設備的選型范圍擴大了，壽命延長了，促進了爐氣凈化工藝方法更加合理、完善。SO2氣體的轉化氣體的轉化二次轉化二次吸收兩次轉化兩次吸收工藝與一次轉化一次吸收工藝相比，所以能用較少的催化劑而獲得很高的最終轉化率，關鍵在于將整個轉化過程分為

7、兩次進行。第一次使大部分 SO2得到轉化，一般控制轉化率在 90左右，然后進入第一吸收塔（或稱中間吸收塔）將 SO2吸收，再進行第二次轉化。此時由于反應混合物中不含 SO3，而且 SO2濃度很低，O2/SO2比值較一次轉化要高得多，在這種情況下，平衡轉化率高，反應速度快，用較少的催化劑就能保證轉化率達到 95左右11。兩次轉化的最終轉化率因工藝條件而異，一般在 99.599.8范圍內。沸騰轉化傳統上，二氧化硫的催化氧化過程都是采用固定床轉化器。這種轉化器的生產強度受到多種因素的限制：催化劑顆粒不能太小，否則反應氣體通過催化床的流體阻力太大；釩催化劑的導熱系數小，不能采用換熱管將固定床中的熱量除

8、去；不能采用高濃度的二氧化硫氣體。為了克服這些缺點，可采用沸騰轉化。沸騰轉化能從催化床中非常有效地除去熱量，能夠使用小顆粒催化劑和采用高濃度二氧化硫氣體。而且，采用沸騰床轉化器可以降低工廠投資，提高蒸汽回收量。硫酸廠使用這種轉化器的主要障礙是催化劑的磨損問題。1.設計題目：水吸收二氧化硫過程填料吸收塔的設計？礦石焙燒爐送出的氣體冷卻到 25后送入填料塔中，用 20清水洗滌除去其中的 SO2。入塔的爐氣流量為 650m3/h，其中進塔 SO2 的摩爾分數為 005，要求 SO2 的吸收率為 95。吸收塔為常壓操作，因該過程液氣比很大，吸收溫度基本不變，可近似取為清水的溫度。吸收劑的用量為最小量的

9、 15 倍。2.工藝操作條件：(1) 操作平均壓力常壓(2) 操作溫度t=20(3) 每年生產時間：7200。(4) 所用填料為 DN38 聚丙烯階梯環形填料。一、設計題目：處理量為一、設計題目：處理量為 2500m3/h 水吸收二氧化硫過程填料吸收塔水吸收二氧化硫過程填料吸收塔的設計。？的設計。？反應過程反應過程1、吸收SO2 + (NH4)2SO3+H2O2NH4HSO32、中和NH3+NH4HSO3 (NH4)2SO33、氧化2(NH4)SO3+O22(NH4)2SO4原料： 二氧化硫含量為 5%（摩爾分率，下同）的常溫氣體。 分離要求：塔頂二氧化硫含量不高于 0.26%。塔底二氧化硫含

10、量不低于 0.1%。凈化工段總平衡凈化工段總平衡H2SO4每小時的產量：hkmol/896.15598720010101134進入凈化工段爐氣中硫的含量：hkmol/471.162%99%97%92.99896.155依次可得爐氣中各組分的流量：SO2：hkmol/438.158%10028. 01111471.162SO3 ：hkmol/033. 4%10028. 01128. 0471.162O2：hkmol/743.903 . 628. 0033. 4N2：hkmol/142.118742.8228. 0033. 4即有：表 3.1 進料爐氣量物 料SO2SO3 O2N2合 計氣體量（k

11、mol/h）158.4384.03390.7431187.1421440.357爐氣含塵量：hkgmolghkmol/404.14/01. 0/357.1440爐氣含 H2O 量：hkmolmolmolhkmol/0357.144/1 . 0/357.1440硫平衡進入凈化工段總硫量：hkmol/471.162033. 4438.158按凈化率 97%進算損失硫量：hkmol/874. 4%)971 (471.162進入轉化工段的硫量：162.471- 4.874=157.597kmol/h副產硫酸量：（按照來計算）hkg /234.39598033. 442SO100%H折合 30%H2SO

12、4：hkg /447.1317%30234.395其中：322.64kg/h :SO3h994.807kg/ :OH2 注意事項：1、脫硫效率：當原煤含硫量3.5%時，洗滌液 PH 值 714 時，脫硫效率 5098.5%。2、 除塵效率:9499.5%。3、 林格曼黑度24000mg/Nm3 但是30000mg/Nm3，阻力損失分別為：120mmH2O，150mmH2O， 160200mmH2O。當初始含塵濃度30,000mg/Nm3 或更高時，應選用低阻中效的廉價干式除塵器進行予處理，然后再用鍋爐旋流煙氣凈化器治理。5、溫度：該設備適宜治理的廢氣溫度為 240OC 以下。大于 300OC

13、時，用戶應特別聲明，以便設計制造時一并考慮。下面的圖是什么意思？從網上直接下載的嗎？下面的圖是什么意思？從網上直接下載的嗎？五、工藝特點五、工藝特點1、脫硫效率高，可保證 98%以上；2、系統能耗低；3、對煤種變化、負荷變化的適應性強，適用于高硫煤；4、副產品回收的經濟效益高；5、具有一定的脫硝功能。六、應用領域六、應用領域燃煤發電鍋爐、熱電聯產鍋爐、集中供熱鍋爐、燒結機、球團窯爐、焦化爐、玻璃窯爐等煙氣脫硫。凈化工段物料流程圖見圖所示凈化工段物料流程圖見圖所示 H2O-3618.472冷卻塔 H2O+4066.258洗滌塔一電二電H2O 696.365SO3 225.848H2O6211.1

14、12H2O 2144.854SO3 25.811H2O 606.559SO3 129.056H2O3032.816SO3322.64H2O 2592.64SO3322.64H2O 994.807SO3225.848H2O5309.641H2O 547.0184SO396.792SO370.981參考文獻參考文獻1 湯桂華,趙增泰,鄭沖,等.化肥工學叢書硫酸M.北京:化學工業出版社,1999.2 劉少武,劉東,等.硫酸工作手冊M.南京:東南大學出版社,2001.3 （日）硫酸協會編輯委員會編,張鉉,等,譯.硫酸手冊M.北京:化學工業出版社.4 陳五平.無機化工工藝學,硫酸與硝酸M.北京:化學工業出版社,1989.5 Matros Y S, Bunivomich G A. Sulphur 1991. New Orleans: 1991.6 婁愛