脱硫塔填料高度的计算方法

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1、·44·氮肥设计1994年第32卷—0Z*：翻调本：：塔：謦法耳畚．’薄，．坚增强因子鬟．呜羊彳，n【⋯’ThemethodforcalculatingthepackingheightofsulfurremovaltowerZhangXingfaAbbott1hpaperintroducesthemethod[orclleulatltmthepeckln~hei。lp直ckedtOWel"forsulfur按照等温扩散——反应膜模型，反应过1前售程如图1所示．气相中的H在气膜内通过脱硫是合成氨工业和煤气工业中的重要分子扩散到达相界面，然后在液膜内扩散边工序。由于填料塔具有结构简单、易于适应腐

2、和来自液膜边界的N起反应．H：s和N蚀介质、压降小等优点，在湿法脱硫工艺过程之间的反应是瞬间可逆反应，因此在相界面中常常作为脱硫设备．目前在设计填料脱硫上、液膜内及液流主体内的任一点反应都达塔时，对于填料高度的计算一般采用物理吸到平衡状态。按照反应计量关系，反应在液膜收过程的有关公式，没有考虑化学反应对吸内的扩散——反应方程可表示为：收过程的作用。本文以中小型化肥厂中常用的氨水中和法和氨水液相催化法为例，介绍填辩脱硫塔填辩高度的计算方法。2氨水吸收硫化氢的基础方程用氨水吸收硫化氢的反应式为：H：S+NH3；==HS一+NH4+图1扩散——反应膜模型收精日期1994—09—26第6期张兴法日兑

3、硫培填料高度的计算方法·45·+CHs-,i，。+一．警=。．．d2Cnd2C~一D。．Lr一D．L—；r．~l,。⋯(2)(-L+等cL)]⋯·边界条件：⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(7)z0，cHlscscNH；c_i'Chs一一以物理吸收速率Ⅳ=h(c．．一Cm一．}c一．s．)为基准，则氨水吸收硫化氢的速率为：一，Cs=C．L，C一CN．j．L，CIis一Ⅳs=,SkL(C,~s．；一C．L)⋯⋯⋯⋯(8)=Cm一．L。式中增强因子为：在液相中任一点存在：p=[1+D-．L(Chs一．i-Chs-．L)／KC№一C／cH：s’CaDs。L(cH．s．i—C~S．L)]⋯⋯⋯⋯(9)这是膜模

4、型的氨水吸收硫化氢的基础方程。同理，积分处理H：S和NH。的化学计量关系式(2)后可得：3液相一侧吸收速率和增强因子Ⅳ[(CKr~,L-下面求解方程(1)和(2)，导出液相一侧氨水吸收硫化氢的吸收速率和增强因子。c-rc)]积分方程(1)两次得到：⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(10)DL·C．s+Dm一．L·C№一．Ⅳs=·kL(C~s．L-CH-s．L),一ClX+C2⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(3)p；[1+Dl洲l1L(．L-CN．,．i)／由边界条件可得：D}Ls．L(e~s．{-C．-s_L)]⋯⋯⋯(11)c1一-kL[(cH~十瓦DFIs-．L一．)表示H。S和NH之间的化学反应对物理吸

5、收速率N．s的增强程度；ph为液膜内的一(C．2s．L+等cHr_L)]⋯(4)表观传质系数。C2=t~rs．L·Cars．cbDus一．；·C№一．；⋯⋯4气一液相间的总传质系数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯···(5)对于稳定过程，气一液相间氨水吸收硫由于H：s在界面上反应就达到平衡，因此界化氢的吸收速率在数值上等于硫化氢在气膜面上的反应产物HS一将向液流主体扩散．另内的传质速率和液相一侧的吸收速率，即：外，未反应的H。S继续以溶解状态向液流主Nnts=kG(pu,s．。一户H's．；)体扩散。于是液相一侧H。S的吸收速率等于界面上已反应掉的H2s(以HS一状态存在)和=flkL(Cu2s

6、．；一CH．s．L⋯⋯⋯⋯(12)未反应的HS向液膜中的扩散速率之和，相界面上c{=日H’sp．s⋯“(13)即{清去上两式中的cs．t和PH．s．i，得到气一液相间硫化氢的吸收速率；ⅣH2s：(一警一DdCns-)cH_s_I．N~2s=‰(扎s．。一⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(6)以式(3)对z求导，可得：一(户Hs，g-p~：，s．g)⋯⋯⋯(14)NH．s一-C1ⅣH—KL(HH，sp．，s．g-C．~s．L)·46·氮肥设计1994年第32卷一L(C．s．L-pa,s，L)⋯⋯⋯(15)传质比表面，m／m}为总压，MPa。上两式中传质总系数分别为：按照式(19)进行图解积分，可

7、以计算得KG=1／(1／Kc+1／卢HH-sL)⋯⋯(16)到填料高度，由于气体中H：s含量一般较KL一1／(H~s／K6+1／KL)⋯⋯(17)少，使得在整个塔高的区间内气体流量变化由式(16)和(17)可知，气一液相间总传不大，这样可以对式(19)加以简化。如果(1一质系数‰和在形式上同物理吸收过程H．s和KGa用进出口的平均值，则(19)简化的相同，其中的‰和是在吸收条件下的为：气膜传质分系数和液膜传质