【正文】 機(jī)排放至大氣。流程圖如下： 回收氨的影響因素及控制 母液酸度 氨吸收設(shè)備內(nèi) 母液的酸度，主要影響硫酸銨結(jié)晶的粒度和氨與吡啶鹽基的回收率。 另外，母液酸度對(duì)黏度也有影響，其關(guān)系圖如 所示。特別是當(dāng)母液攪拌不充分或酸度波動(dòng)時(shí)，可能在母液中出現(xiàn)局部中性區(qū)甚至堿性區(qū)，從而導(dǎo)致母液中的鐵、鋁離子形成及等沉淀，進(jìn)而生成亞鐵氰化物，使晶體著色并阻礙晶體成長(zhǎng)。 母液溫度 母液溫度影響晶體成長(zhǎng)速度。 實(shí)際上，母液溫度是根據(jù)器內(nèi)的水平衡確 定的。酸度為 4%和 8%的母液溫度與母液液面上水蒸氣壓的關(guān)系曲線如圖 所示，提高母液酸度和母液中硫酸銨的含量以及降低母液的溫度時(shí)，均會(huì)使母液液面上水蒸氣壓降低。一般母液液面上水蒸氣分壓相當(dāng)于煤氣中水蒸氣分壓的 ～ 倍，此值稱為偏離平衡系數(shù)，于此相適應(yīng)的母液溫度即為母液的適宜溫度。我國(guó)大部分焦化廠廣泛采用母液循環(huán)進(jìn)行攪拌。用熱 水洗滌能更好地從結(jié)晶表面去油類(lèi)雜質(zhì)，并能防止離心機(jī)篩網(wǎng)被細(xì)小油珠堵塞。 12 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 24 26 2 4 6 8 0 2 4 6 8 02. 02. 22. 42. 62. 83. 03. 23. 63. 84. 0離心機(jī)吸水量（對(duì)硫酸銨質(zhì)量的影響）/ %硫酸銨中游離酸質(zhì)量含量/%3. 41 游離酸；2 水分 圖 離心分離和水洗效果對(duì)產(chǎn)品的游離酸和水分含量的影響 雜質(zhì) 母液中含有可溶性和不溶性雜質(zhì)。在一定的過(guò)飽和度下，雜質(zhì)較多地對(duì)生長(zhǎng)起抑制作用；在極端的情況下，可完全抑制晶面的生長(zhǎng)。此外，隨煤氣帶入的煤焦油霧，有時(shí)也會(huì)與母液形成穩(wěn)定的乳濁液附著在晶體表面，阻止晶體的成長(zhǎng)。 晶比 晶比系統(tǒng)指懸浮于母液中 的硫酸銨結(jié)晶的體積對(duì)母液與結(jié)晶總體積的百分比。噴淋式飽和器晶比控制在 35%～ 40%，在正常操作條件下，晶比達(dá)到 25%，即啟動(dòng)結(jié)晶泵，晶比降至 4%停止抽??；酸洗塔結(jié)晶器中平均母液結(jié)晶質(zhì)量濃度在 45%～ 50%[11]。初冷器后煤氣帶走的水量為 w4， (w3w4)即為冷凝水量 w5，從冷凝水量 w5中減去需補(bǔ)充的循環(huán)氨水量 w6，既得剩余氨水量 w7。煤氣帶入飽和器的氨量等于煉焦生成的總氨量與剩余氨水中總氨量 差 : xxx 6 2 9 0 0 0 0 ???? 飽和器后隨煤氣帶走的氨量： xx 0 1 0 0 0 5 0 ?? 由蒸氨塔帶入飽和器的氨量： xxx ???? 16 式中 。 由蒸氨塔帶入飽和器的氨量： 。 帶入飽和器的水量 煤氣帶入飽和器的水量： hkg /6 0 1 9 3 7 41 0 0 0 5 04 9 6 8 9 ??? 式中 30℃ 時(shí)， 1nm3干煤氣的 飽和含水量。 母液適宜溫度的確定 實(shí)際上飽和器內(nèi)母 液溫度應(yīng)比最低溫度高，因要使煤氣帶走這些水分，必須使母液液面上的水蒸氣分壓大于煤氣中的水蒸氣分壓，使之產(chǎn)生蒸發(fā)推動(dòng)力，即 gl ppp ??? 。 2491— 水在 0℃ 時(shí)的蒸發(fā)熱， kJ/kg 。 煤氣帶入飽和器的總熱量為： t tttQ 2 4 0 6 8 62 9 7 3 6 2 1 3 6 5 3 4 6 42 1 8 9 3 32 9 7 3 6 2 1 3 9 6 8 2 8 91 ?? ???? 2）氨蒸氣帶入的熱量 Q2 氨氣帶入熱： hkJ /6 2 5 5 3 8 1981 2 7 6 2 3 ??? 式中 —— 98℃ 時(shí)氨的比熱容， k J/(kg.℃ )。 5）結(jié)晶槽回流母液帶入的熱量 Q5 取回流母液溫度為 45℃ ，母液量為硫酸銨產(chǎn)量的 10 倍，則： 20 hkJQ / 5 5 5 5 5 5 5 4 1 2 2 3 35 ????? 式中 — 母液的比熱容 ,k J/(kg.℃ )。2 ?????? 3）循環(huán)母液帶出的熱量 3Q? hkJQ /1 1 4 0 7 4 0 7 4 4 1 2 2 3 339。39。 飽和器結(jié)構(gòu)基本已定，通過(guò)計(jì)算主要確定直徑，取飽和器前煤氣壓力為，飽和器阻力為 ，煤氣預(yù)熱溫度為 ℃ ，飽和器后煤氣露點(diǎn)溫度為50℃ ，飽和器后煤氣溫度為 60℃ 。工作 70 臺(tái)， 10 臺(tái)備用。則： Pc= k pa792 ?? 飽和器的計(jì)算厚度： σ= ???? ? 設(shè)計(jì)厚度 mmCd ????? ?? C1= 圓整后取圓筒名義厚度為 σe=。 除酸器的設(shè)計(jì)定額：煤氣進(jìn)口速度不小于 25m/s[19]；煤氣 在環(huán)形空間旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)速度為進(jìn)口速度的 58~77，煤氣進(jìn)口寬度與高度之比為 12 ，環(huán)形空間寬度等于煤氣進(jìn)口寬度，霧酸顆粒直徑為 16 m? 時(shí)在環(huán)形空間停留時(shí)間 。 則煤氣在除酸器內(nèi)的回轉(zhuǎn)周數(shù)為： 4 7 2 9 1 6 ?????? npdln 28 當(dāng)煤氣通路寬為 ， mu 為 20m/s 時(shí)，則煤氣通路的高度為： mh 3 2 0 4 5 0 ????? 出口管在除酸器內(nèi)部的高度為： mnhH 2 2 7 0 ????? 29 結(jié) 論 焦?fàn)t煤氣中含有大量氨直接排放浪費(fèi)資源，還會(huì)污染環(huán)境 。 本課題通過(guò)對(duì)噴淋式飽和器法生產(chǎn)硫酸銨工藝流程的設(shè)計(jì)，確定了噴淋式飽和器法生產(chǎn)硫酸銨所需要的工藝物料參數(shù)。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算，共 80 臺(tái)設(shè)備， 70 臺(tái)工作， 10 臺(tái)備用。并且通過(guò)結(jié)晶分離所得的硫酸銨晶體，顆粒較大，含雜質(zhì)較少，可作為肥料使用，也可以作為化工原料加以利用。該設(shè)計(jì)工藝基本可完成既定設(shè)計(jì)任務(wù)，即完成年產(chǎn) 80萬(wàn)噸硫酸銨的工藝目標(biāo)和水平。并對(duì)噴淋式飽和器法生產(chǎn)硫酸銨工藝流程圖進(jìn)行確定， 該流程圖能夠比較全面、準(zhǔn)確的展示出該工段的生產(chǎn)工藝流程。生產(chǎn)硫酸銨的方法主要有四種：老式飽和器法、酸洗法、間接飽和器法和噴淋式飽和器法。 則出口管內(nèi)徑為： md 3 2 0 4 5 041 ?????? 出口管外徑為： md 7 9 0 0 6 39。 式中 δt— 圓筒壁在試驗(yàn)壓力下的計(jì)算應(yīng)力， Mpa； Di — 圓筒內(nèi)直徑， mm； Pt— 試驗(yàn)壓力， Mpa； δe— 圓筒的有效厚度， mm； δs— 圓筒在試驗(yàn)溫度下的屈服點(diǎn)， Mpa. 除酸器的計(jì)算 除酸器的作用是捕集飽和器后煤氣中夾帶的酸滴。 ： 飽和器為內(nèi)壓反應(yīng)器，計(jì)算壁厚的公式為： σ=PcDi/（ 2[σ]tФPc） (42) 式中 Ф— 焊縫接頭系數(shù)，采用單面焊的對(duì)接接頭， 100%無(wú)損檢測(cè)，取 。 ： hm / 7 6 1 1 5 135273 6 8 9 3??????? 式中 —— 1Nm3煤氣在 35℃ 時(shí)，為水汽飽和后體積 取中央煤氣管內(nèi)煤氣流速為 [14] ，中央煤氣管內(nèi)斷面面積為： 7 6 1 1 5 1 m?? ： hm / 3???????? 式中 —— 1Nm3煤氣在 50℃ 時(shí)，為水汽飽和后體積 取飽和器內(nèi)環(huán)形截面積上煤氣流速為 [15] 則飽和器內(nèi)環(huán)形截面積為： 3 2 0 4 5 0 m?? 飽和器內(nèi)總截面積為： 272 8247 3325 9 m?? 直徑： mD 70 7 2 4 8 24 ??? 24 4. 煤氣進(jìn)口管直徑 查閱文獻(xiàn)得知公式： 11 u36004Vd ??? ? (41) 式中 d1— 煤氣進(jìn)口管直徑， m； V— 煤氣流量， m3/h； 取煤氣進(jìn)口速度為 u1=13m/s [16] 則： 00 35 049 894d 1 ???? ??? 1）內(nèi)徑的高度 煤氣在飽和器內(nèi)的停留時(shí)間大約為 10s 飽和器內(nèi)煤氣的體積為： 6 0 070 3 2 0 4 5 0 mv ???? msvh 70 7 2 4 8 24 4 7 11 ??? 飽和器內(nèi)的母液高度始終保持的高度 h2= 2)降液管的高度： 硫酸銨液體在降液管中的下降速度，以勻速 ，沒(méi)有進(jìn)入結(jié)晶室下部時(shí)停留時(shí)間為 6s，進(jìn)入下部后停留時(shí)間 1s。 4321 ??? ??????出 根據(jù)熱平衡關(guān)系得： Q 入 =Q 出 2 1 2 7 4 8 7 9 2 2 4 0 6 8 61 7 9 0 9 6 2 2 1 1 ?? t 22 得 ?t ℃ 實(shí)際操作中煤氣 預(yù)熱溫度控制在 60~70℃ 以上的熱平衡計(jì)算數(shù)據(jù)如表 所列 表 熱平衡計(jì)算 熱 收 入 熱 支 出 項(xiàng) 目 數(shù)值 kJ/h 項(xiàng) 目 數(shù)值 kJ/h 煤 氣 帶入熱量 1Q 297362136+ 煤 氣 帶出熱量 1Q? 氨 氣 帶入熱量 2Q 結(jié) 晶 母液帶出熱量 2Q? 硫 酸 帶入熱量 3Q 循 環(huán) 母液帶出熱量 3Q? 1140740745 洗 滌 水帶入熱量 4Q 1739049 飽 和 器散失熱量 4Q? 25925926 結(jié)晶 槽回流母液帶 入熱量 5Q —— —— 循 環(huán) 母液帶入熱量 6Q 1037037041 —— —— 化 學(xué) 反應(yīng)熱 7Q —— —— 合計(jì) Q入 1790962211+ 合計(jì) Q出 2127487920 23 第 四 章 硫酸銨生產(chǎn)的主設(shè)備的計(jì)算 噴淋式飽和器 噴淋式飽和器全部采用耐酸不銹鋼制作，無(wú)襯里，其結(jié)構(gòu)上有如下特點(diǎn)： 體、外套筒和內(nèi)套筒組成。4 ?????? 總輸出熱量 hkJQ /2 1 2 7 4 8 7 9 2 02 5 9 2 5 9 2 61 1 4 0 7 4 0 7 4 5 0 9 1 3 5 8 0 5 1 6 8 5 4 8 639。 7）化學(xué)反應(yīng)熱 Q7 q1（由 76%稀釋到 4%） 每 1mol 硫酸 稀釋熱計(jì) 算公式： ???????? ?????22111 7 9 8 9 8 4 7 8 0 nnnnq (33) 式中 1n ， 2n — 分別為稀釋后和稀釋前水與酸的物質(zhì)的量之比： 3 0984:18961 ??n (硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 4%) :18242 ??n (硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 76%) 則 k m o lkJq / ??????? ????? q2 424423 )(2 SONHSOHNH ?? 查資料得： NH3的生成熱為 46057kJ/kmol,H2SO4的生成熱為 882620kJ/kmol，（ NH4)2SO4的生成熱為 1170270kJ/k m o lkJq /1 9 5 5 3 6)8 8 2 6 2 04 6 0 5 72(1 1 7 0 2 7 02 ????? 3q 由資料查得，硫酸銨的結(jié)晶熱為 ，則硫酸銨的每 1kmol 的結(jié)晶熱為： k m o lkJq /1 0 8 9 01 3 ??? 化學(xué)反應(yīng)熱共計(jì)為： k m o lkJqqqq / 4 3 6 3 31 0 8 9 01 9 5 5 3 7 2 0 7321 ??????? 21 對(duì)每小時(shí)生產(chǎn) 硫酸銨的化學(xué)反應(yīng)熱為 ： hkJQ / 0 7 1 4 9 9 3 41 3 2 4 3 6 3 34 4 1 2 2 3 37 ??? 綜上 總輸入熱量 Q 入 （ k J/h) 7654321 ???????入 0 7 1 4 9 9 3 41 0 3 7 0 3 7 0 4 2