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1、 . 化工原理课程设计 设计题目：氨法脱硫工艺路线设计 指导教师：爱兵 班 级：制药112班 组 长：晓庆 小组成员：利华、思佳、圆圆、 齐贺军、石阔、樊世昊 完成日期：2014年6月4日 / 人员分工学号负责领域利华110102219产品后处理、经济预算、制图思佳110102220烟囱与人梯的设置、制图、文字排版圆圆110102221经济预算、吸收塔尺寸与有关计算、设计说明齐贺军110102222封头与裙座设计计算、制图、设计说明石阔110102223管道的选型与其计算、保温层设计晓庆110102224吸收塔尺寸与有关计算、制图、设计说明樊世昊110303103风机与泵计算与选型前 言随着含
2、硫燃料燃烧产生的SO2对环境的危害增大，氨法烟气脱硫工艺越来越受重视。本设计是采用氨做吸收剂除去烟气中的SO2，属于气液相反应，反应速率快，吸收剂利用率高，能保持脱硫效率95-99%，且无二次污染。氨在水中的溶解度超过20%。1995年氨法技术作为国家重点科技攻关项目列入“十五”863计划。氨法脱硫副产品硫胺是一种性能优良的氮肥，适合我国农业大国的国情。氨回收法脱硫技术是拥有我国自主知识产权的脱硫技术，因而投资更少、从长远角度更有利于在我国长期和全面的推广。With ulfur fuel combustions increase resulting in SO2 harm to the env
3、ironent serious, ammonia flue gas desulfurization process is being payed more and more attention,.the process uses ammonia in the flue gas to absorb SO2, belongs to the gas phase reaction, the reaction rate is fast and the absorbent utilization is high, 95-99% desulfurization efficiency can be maint
4、ained, and no secondary pollution. Ammonia solubility in water is more than 20%. 1995 ammonia technology as a key national scientific and technological project is contained in the 15th 863 plan. Thiamine ammonia desulfurization byproduct is an excellent nitrogen fertilizer, suitable for Chinas natio
5、nal conditions of agricultural country. Ammonia Recovery Act desulfurization technology is to have our own intellectual property, and therefore factories can pay less investment andin long-term perspective, it is more conducive and worth comprehensive promotion.目 录前 言I目 录II第一章 设计概论11.1产品现状11.2设计概况11
6、.3 编制依据11.4 可行性分析2第二章 脱硫技术介绍42.1脱硫技术原理与工艺路线42.1.1 技术原理42.1.2 工艺路线52.2 喷淋塔概况62.2.1 喷淋塔基本结构62.2.2 流向选择72.2.3 吸收剂的选择72.3 副产品后处理过程8第三章 塔设备计算说明93.1 物料衡算93.2 塔烟气流速113.3 塔标准状态下烟气量113.4 喷淋塔设计123.4.1 喷淋塔塔高123.4.2 喷淋塔的壁厚173.4.3 喷淋塔的塔径183.4.4 喷淋塔喷淋层193.5 保温层的设计203.6 手孔、人孔的设计223.7 吸收塔封头的选择跟计算22第四章 工艺附属设备计算与选型24
7、4.1 烟囱的计算与选型244.2 管道管径的计算与选型264.3 增压风机的计算与选型264.4 氧化风机的计算与选型294.5 氨水输送泵的计算与选型294.6 浆液循环泵的计算与选型304.7 侧进式搅拌器314.8 翅式换热器314.9 操作平台和梯子的设计32第五章硫酸铵的后处理设备355.1 离心泵的设计355.1.1 离心泵的结构355.1.2 气缚现象365.1.3 离心泵的选型365.2 旋流器375.3 喷雾干燥器395.4 脱硫塔贮存罐40第六章 副产品的处理416.1 生产硫酸铵的结晶原理416.2 影响硫酸铵结晶颗粒大小的因素416.3 硫酸铵的相关计算42第七章 成
8、本结算与利润空间447.1 设备费用447.2 年运行费用44第八章 工艺安全防护与优化488.1 氨泄漏的预防和应急措施488.2 避雷措施488.3 工艺优化49第九章 设计心得50参考文献51附 录52第一章 设计概论1.1产品现状随着我国经济的发展，工业化生产日益增加，SO2的排放也逐渐增多。据统计，我国SO2排放量目前居世界首位。大量二氧化硫的排放，使我国的酸雨污染面积迅速扩大，经济损失严重，每年仅酸雨污染给森林和农作物造成的直接经济损失达几百亿元。为了进一步响应国家“十二五规划”的政策，进一步提升我国环境的整体质量，加快国产脱硫技术和设备的研究、开发、推广和应用，实现酸雨和SO2污
9、染控制目标成为了首要目标。因此研究开发适合我国国情的烟气脱硫技术和装置，吸收消化国外先进的脱硫技术是当前的迫切任务。1.2设计概况本设计中所需处理的二氧化硫来源于铜矿冶炼，由于环保的要求，需要将尾气中二氧化硫脱除。已知烟气排放量20万m3/h；其中二氧化硫含量为3000mg/m3。其中，烟气成分复杂，除含有硫化物以外，还含有大量的电尘、HCl、HF等其他杂质。现采用氨法吸收脱硫的工艺，将二氧化硫的排放量降低到标准要求50mg/m3。1.3 编制依据 设计任务书提供的技术支持GB/T13201-91制定地方大气污染物排放标准的技术方法 HJ462-2009 工业锅炉与窑炉湿法烟气脱硫工程技术规/
10、T1620-1993 锅炉钢结构制造技术条件/T1621-1993 工业锅炉烟箱烟囱制造技术条件 GB50273-1998 工业锅炉安装工程施工与验收规 GB13271-2001 锅炉大气污染物排放标准 GB3095-1996 环境空气质量标准 GB/T5117-1995 碳钢焊条 GB50041-2008 锅炉房设计规 DB65/2154-2004 燃煤锅炉大气污染物排放标准1.4 可行性分析确定设计方案总的原则是在可能的条件下，尽量采用科学技术上的最新成就，使生产达到技术上最先进、经济上最合理、生产可行的要求，符合优质、高产、安全、低消耗的原则。为此，必须具体考虑如下几点：工艺分析氨法脱硫
11、技术优势明显，在脱除烟气中的二氧化硫时，不产生二氧化碳(钙法每脱除1吨二氧化硫的同时产生0.7吨二氧化碳）、废水、废液和废渣。氨法技术脱硫的同时具有脱硝能力，目前很多烟气脱硫装置经检测脱硝率均在30以上，如果今后环保排放标准提高，目前的氨法装置略加改进，脱硝率可达50。氨法脱硫装置可以利用原锅炉引风机的潜力，大多无需新配增压风机；即便原风机无潜力，也可适当进行风机改造或增加小压头的风机即可。因此系统耗电量较常规脱硫技术减少50以上。经济分析应对市场情况作适当的综合分析，估计产品目前和将来的市场需求。设计应符合能量充分有效合理利用和节能原则，符合经常生产费用和设备投资费用的综合核算最经济原则，符
12、合有用物料高回收率、低损耗率原则，也即近代所提出的“优构低耗高效”原则。具体来说，就是设备费用与操作费用应尽量低。设备费用主要包括塔体、附属设备、管材费用与加工、基建费用等，也是初投资的一次性费用。操作费用主要为电能的消耗，以与各种物料、材料的消耗。降低生产成本是各部门的经常性任务，因此在设计时，每种设备型号的选定、零部件的设计，每一个工艺参数的确定，是否合理利用热能，采用哪种加热方式，以与钙硫比和其他操作参数是否选得合适等，都需要进行考虑。而对这两种费用的影响又往往是矛盾的，所以确定设计方案要全面考虑，力求总费用尽可能低一些。因此，在进行选择时要结合具体条件，选定最佳方案。性能分析先进性，应
13、对目前工厂生产上和设备上存在的问题提出改进方案和改进措施，并尽可能采用国外最新技术成果。安全性，对易燃、易爆、有腐蚀的物料，在设计时应格外注意，都应采用相应的设备与操作参数以确保。又如，塔是指定在常压下操作的，塔压力过大或塔骤冷而产生真空，都会使塔受到破坏，因而需要安全装置。可靠性和稳定性，现代化生产应优先考虑运行的安全可靠和操作的稳定易控这一原则。采用可靠性强，易于控制和易保证安全生产的技术和设备。第二章 脱硫技术介绍2.1脱硫技术原理与工艺路线2.1.1技术原理氨法脱硫工艺1是用氨吸收剂吸收烟气中的二氧化硫，吸收液经压缩空气氧化生成硫酸铵，再经加热蒸发结晶析出硫酸铵，过滤干燥后得产品。主要
14、包括吸收、氧化和结晶过程。（1）吸收过程：在吸收塔中，烟气中的SO2与氨吸收剂接触后，发生如下反应:在吸收过程中所生成的酸式盐NH4HSO3对SO2不具有吸收能力，随着吸收过程的进行，吸收液中的NH4HSO3数量增多，吸收液的吸收能力下降，因此需向吸收液中补充氨，使部分NH4HSO3转化为(NH4)2SO3，以保持吸收液的吸收能力。（2）氧化过程氧化过程实际上是用压缩空气将吸收液中的亚硫酸盐转变为硫酸盐，主要的氧化反应如下:氧化过程可在吸收塔进行，也可在吸收塔后设置专门的氧化塔。而在氧化塔中发生的氧化反应仅有上面第二步反应，这是由于吸收液在进氧化塔前已经过加氨中和，使其中的NH4HSO3全部转变为(NH4)2SO3，以防止二氧化硫逸出。（3）结晶过程氧化后的吸收液经加热蒸发，形成过饱和溶液，硫酸铵从溶液中结晶析出，过滤干燥后得副产品硫酸铵。加热蒸发可利用烟气的余热，亦可用蒸汽。2.1.2 工艺路线近年来
