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[24]王兆雄 ,高晉生 .焦化產(chǎn)品的精制與利用 [J].煤化工應(yīng)用 ,2020,25（ 5） :1725. 。煤氣預(yù)熱溫度 ℃ ，飽和器出口煤氣中水蒸氣分壓 ，母液最低溫度 ℃ ，得到硫酸銨產(chǎn)量，而硫酸的消耗量為 。將焦?fàn)t煤氣首先冷卻至 25～ 35℃ ，經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)和經(jīng)電捕焦油器除去煤焦油霧，然后進(jìn)入硫酸銨飽和器內(nèi) 與硫酸母液充分接觸生成硫酸銨，同時(shí)將初冷時(shí)生產(chǎn)的剩余氨水進(jìn)行蒸餾，蒸出的氨也通如飽和器與硫酸接觸，氨被硫酸吸收生成硫酸銨。選粒截面上的上升流速度是懸浮液中古 香含量小于 30%的流體計(jì)算確定的，約為5cm/s。杯形件內(nèi)裝有向下擴(kuò)寬的供料管，供料管通入固定在杯形件下端的漏斗。 篩網(wǎng)是用不銹鋼棒條編成的，是離心機(jī)最易損壞的部件，篩網(wǎng)損壞后可以調(diào)換和再生 。連續(xù)離心機(jī)有單級和雙級兩種，其生產(chǎn)能力分別為 2～ 3t/h 和 5～ 7t/h。查閱 文獻(xiàn) [22,23]有關(guān)換熱器的標(biāo)準(zhǔn)，再根據(jù)該工藝設(shè)計(jì)定額，煤氣通過速度 12～15m/s，需加熱蒸汽量 22kg，煤氣通過預(yù)熱器阻力一般為 294～ 490Pa，選定采用單程列管式換熱器，加熱管直徑 50mm。其中各項(xiàng)數(shù)據(jù)計(jì)算如下： ①固體顆粒平均直徑 cpd 的確定： cp 1xdd ?? （ 46） 根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算要求，硫酸銨的篩分組分如表 所示： 表 硫酸銨的篩分組分 各顆粒直徑 d/mm 篩分組成 x/% 42 34 22 則 cp 1 1 0 0 0 . 5 4 2 m m0 . 1 4 2 3 4 2 2 1 . 0 0 . 92 . 0 1 . 0 0 . 5 0 . 3 0 . 2 0 . 1d ???? ? ? ? ? ②氣體密度 g? 的確定 在干燥器內(nèi)氣體的 平均溫度為 140 70 1052? ? ℃ ，設(shè)氣流操作壓力為 ，則空氣流在實(shí)際操作狀態(tài)下的密度為： 3g 2 7 3 1 0 1 . 3 3 51 . 2 9 0 . 9 8 k g / m2 7 3 1 0 5 1 0 1 . 3 3? ?? ? ? ?? ③硫酸銨結(jié)晶真密度 s? 為 31770kg/m 27 ④空氣黏度 u 為 5Pa 10? ?? 將上述各值帶入式 （ 45） 得： ? ? 0 . 8 8513 1 . 8 2 0 . 9 40 . 0 62 . 1 1 00 . 1 5 7 m / s0 . 0 0 9 2 3 ( 0 . 5 4 2 1 0 ) ( 1 7 7 0 0 . 9 8 )( 0 . 9 8 )v????? ? ? ? ?? 35c p g1 3 . 9 70 . 5 1 4 1 0 0 . 1 4 0 . 9 82 . 1 1 0dV uRe ??? ?? ? ???? 因?yàn)?Re10，故計(jì)算結(jié)果不必校正。 g? 氣體密度， 3kg/m 。h；溢流出口高度 400～ 500mm；沸騰層上部空氣流速（顆粒平均直徑 ～ ）～ ；每處理 1t硫酸銨需要空氣量（空氣溫度 5℃ ，相對濕度 84%，硫酸銨含水分 2%，溫度不低于 15℃ ） 1900kg/h。前室的物料在沸騰分散過程中不斷被拋入后室，在后室中進(jìn)一步沸騰干燥。器內(nèi)有帶孔眼的氣體分布板，在氣體分布板上部裝有六角形風(fēng)帽，在風(fēng)帽間隙中鋪有一層直徑約為20mm 的 石英板，其厚度與風(fēng)帽同高。 23 除酸器的設(shè)計(jì)定額：煤氣進(jìn)口速度不小于 25m/s；煤氣在環(huán)形空間旋轉(zhuǎn)運(yùn)動速度為進(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 。 飽和器的結(jié)構(gòu)圖見圖 。 表 計(jì)算 原始數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 數(shù)值 煤氣流量 44200m3/h 飽和器前煤氣壓力 飽和器阻力 煤氣預(yù)熱器后煤氣溫度 65℃ 飽和器后煤氣溫度露點(diǎn)溫度 50℃ 飽和器后煤氣溫度 60℃ 除冷器后煤氣溫度 30℃ 20 ①預(yù)熱器后煤氣實(shí)際體積 流量 ： 31 m45 03 4130273 20 0V ???????? 式中 — 1m3 煤 氣（標(biāo)態(tài)）在 30℃ 時(shí)為水蒸氣飽和后的體積。 飽和器的設(shè)計(jì)定額：煤氣進(jìn)口速度 12～ 15m/s；中央管內(nèi)煤氣速度 7～ 8m/s；環(huán)形空間煤氣速度 ～ 。泡沸傘可用硬鉛（ 85%鉛和 15%銻合金）澆鑄，也可用用鎳鉻鈦不銹鋼焊制， 或用石棉酚醛樹脂制作。 在中央煤氣管下端裝有煤氣泡沸傘，沿泡沸傘整個(gè)圓周焊有彎成一定弧度的導(dǎo)向葉片，構(gòu)成了弧形管道，使煤氣均勻分布而出并泡沸穿過母液，以增大氣液相接觸面積，并使飽和器內(nèi)上層母液劇烈旋轉(zhuǎn)。當(dāng)使用硫酸質(zhì)量濃度為 92%～93%時(shí)，由于稀釋熱增大，而帶入的水分減少，故有時(shí)煤氣不經(jīng)預(yù)熱仍可維持飽和器水平衡。 煤氣帶入飽和器的總量為： 1Q 6 4 7 5 3 t 3 8 7 5 5 9 7 4 4 2 8 5 3 . 4 t 7 2 4 . 4 9 t? ? ? ? kJ/ h?? 氨氣帶入2Q 水蒸氣帶入熱： ? ?3 4 2 . 9 5 4 2 4 9 1 1 . 8 4 9 8 9 1 6 1 4 0 k J / h? ? ? ? 3 8 . 1 0 6 2 . 1 2 7 9 8 7 9 4 3 k J /h? ? ? 則 2Q924083kJ/h? =916140+7943=924083kJ/h 硫酸帶入熱量3Q 3 1 4 0 7 . 1 4 1 . 8 8 2 2 0 5 2 9 6 4 . 7 k J / hQ ? ? ? ? 式中 — 質(zhì)量濃度為 78%硫酸在 20℃ 時(shí)的比熱容 ? ?kJ/ kg k? 洗滌水帶入熱量4Q 4 ( 2 0 0 8 8 . 7 ) 4 . 1 7 7 6 0 7 2 3 5 4 k J / hQ ? ? ? ? ? 式中 — 60℃ 時(shí)水的比熱容， ? ?kJ/ kg k? 。當(dāng)酸度為 6%時(shí)， 可取平均值 ℃ 。如圖 所示就是離心分離和水洗效果對產(chǎn)品的游離酸和水分含量的影響。 查閱文獻(xiàn) [10,12]可知 ,洗水溫度對產(chǎn)品游離酸含量有影響。晶比太小，則不利于晶體長大。這些雜質(zhì)既阻礙硫酸銨結(jié)晶的長大，又使硫酸銨著色。查閱文獻(xiàn) [10]可知，母液中雜質(zhì)對晶體成長的速率的影響如圖 所示。我國大部分焦化廠廣泛采用母液循環(huán)進(jìn)行攪拌。由該曲線可知，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)，均會使母液液面上水蒸氣壓降低。因此在飽 9 20 30 40 50 60 70 80 903. 336. 6713 .316 .720 .023 .326 .730 .033 .336 .740 .043 .31046 .7 溫 度 / ℃1母 液 的 酸 度 為 4 %2 母 液 的 酸 度 為 8 %12水蒸氣分壓/k Pa10 .0和器內(nèi)母液適宜溫度應(yīng)比最低溫度高。如果初冷器后煤氣溫度較高，硫酸銨洗滌用水量偏大等，為保持器內(nèi)水平衡，必將提高母液溫度。通常晶體的成長速度隨母液溫度的升高而增大，且由于晶體各棱面的平均速度比晶體沿長向成長速度增大較快，故提高溫度有助于降低長寬比而形成較好晶體。另外，酸度過低容易產(chǎn)生泡沫，使操作條件惡化。同時(shí)，隨著酸度提高，母液黏度增大，增加了硫酸銨分子的擴(kuò)散阻力，阻礙了晶體的正常成長。 查閱文獻(xiàn) [7]可知，母液酸度對硫酸銨結(jié)晶成長有一定影響，如圖 所示。在正常生產(chǎn)時(shí)又將這些母液抽回飽和器以做補(bǔ)充。 飽和器內(nèi)所需補(bǔ)充的硫酸，由硫酸倉庫送至高置槽，再自流入飽和器，正常生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)保持母液酸度為 4%～ 6%，硫酸加入量為中和煤氣中氨的需要量；當(dāng)不生產(chǎn)粗輕吡啶時(shí)，硫酸加入量要大一些，還要中和隨氨氣進(jìn)入飽和器的氨。滿流槽下部與循環(huán)泵 14 連接，將母液不斷地抽送到飽和器底部的噴射器。結(jié)晶槽底部硫酸銨結(jié)晶排放到離心機(jī) 5 進(jìn)行離心分離，濾除母液，并用熱水洗滌結(jié)晶，以減少硫酸銨表面 上的游離酸和雜質(zhì)。預(yù)熱后的煤氣沿飽和器中央煤氣管進(jìn)入飽和器，經(jīng)泡沸傘從酸性母液中鼓泡而出，同時(shí)煤氣中的氨被硫酸所吸收，煤氣出飽和器進(jìn)入除酸器 3，捕集其夾帶的酸霧后，被送往粗苯工段。 6 第 2 章 飽和器法回收氨的工藝流程 回收氨的工藝流程 本設(shè)計(jì)采用飽和器法回收氨，進(jìn)而生產(chǎn)硫酸銨，查閱文獻(xiàn) [5,6]得知，該工藝過程簡單，生產(chǎn)成本低，在國內(nèi)焦化廠已得到廣泛應(yīng)用。查閱文獻(xiàn) [4]得知，正常生產(chǎn)情況下母液的大致規(guī)格如表 所示： 表 母液的大致規(guī)格 項(xiàng)目 數(shù)值 密度 /（ kg/l） ～ w（ NH4） 2SO4 /%