【正文】 少但由于其水溶液具有腐蝕設(shè)備和管路，生成的銨鹽會(huì)引起堵塞，燃燒產(chǎn)生的氮氨化物污染大氣，所以有必要將其回收，并加以利用。中國(guó)焦炭供給和需求大致呈現(xiàn)總體平衡、略有富余的態(tài)勢(shì)。在2002年以前，產(chǎn)能100萬(wàn)噸以上的獨(dú)立焦化企業(yè)只有寥寥數(shù)家。首要問(wèn)題是產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩。 如何實(shí)現(xiàn)焦炭產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，不僅關(guān)系到資源、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同時(shí)關(guān)系到國(guó)家能源戰(zhàn)略和能源安全問(wèn)題。 目前我國(guó)馬鋼、。 。硫酸銨的制取是用合成氨或煉焦、煉油、有機(jī)合成等工業(yè)生產(chǎn)中的副產(chǎn)品回收氨，再用硫酸中和，反應(yīng)式為： 2NH3+H2SO4→(NH4)2SO4 硫銨產(chǎn)品一般為白色產(chǎn)品，若產(chǎn)品中混有雜質(zhì)時(shí)帶黃色或灰色，物理性質(zhì)穩(wěn)定，分解溫度高(大于280℃)，不易吸濕，但結(jié)塊后很難打碎。硫銨在富含碳酸鈣的石灰性土壤上施用，與CaCO3形成難溶的硫酸鈣，不會(huì)明顯的影響土壤的PH值。 硫銨可做基肥、追肥和種肥。 硫銨的生產(chǎn)方法有：飽和器法和非飽和器法。因此，在工業(yè)上應(yīng)用比較困難，所以此法在工業(yè)上得不到廣泛應(yīng)用，難以推廣。 半直接法： 由焦?fàn)t出來(lái)的煤氣經(jīng)過(guò)冷卻，所得的冷凝氨水通過(guò)氨蒸餾柱蒸出氨水并和煤氣中的氨共同進(jìn)入飽和器，穿過(guò)母液層和硫酸溶液相互作用生成酸式硫酸銨。因此半直接法生產(chǎn)硫銨的工業(yè)等有待進(jìn)一步改進(jìn)，以適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需要，盡管如此，由于它的生產(chǎn)工藝管理等方面均較直接法和間接法先進(jìn)，因此工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用較廣。當(dāng)酸度為本1%～2%時(shí)，主要生成中式鹽。飽和器中被硫酸銨和硫酸氫銨所飽和的硫酸溶液稱為母液。在一定的結(jié)晶條件下，若晶核形成速率大于晶體成長(zhǎng)速率，當(dāng)達(dá)到固液平衡時(shí)，得到的硫酸銨晶體粒度較??；反之，則可得到大顆粒結(jié)晶體。當(dāng)過(guò)飽和度過(guò)大時(shí)，這的是小顆粒硫酸銨。在AB曲線的右下側(cè)，因溶液未達(dá)到飽和，在此區(qū)域內(nèi)不會(huì)有硫酸銨晶核形成，稱之為穩(wěn)定區(qū)或不飽和區(qū)。如母液原濃度為E，由于連續(xù)進(jìn)行的中和反應(yīng)，母液中硫酸銨分子不斷增多，其濃度逐漸增致F，硫酸銨達(dá)到飽和。在上述過(guò)程中，晶核的生成速率遠(yuǎn)比其成長(zhǎng)速率大，因而所得晶體很小。 硫酸銨晶體長(zhǎng)大的過(guò)程屬于硫酸銨分子由液相向固相擴(kuò)散的過(guò)程，其長(zhǎng)大的推動(dòng)力由溶液的過(guò)飽和度決定，擴(kuò)散阻力主要是晶體表面上的液膜阻力。對(duì)酸度為5%的硫酸銨溶液的過(guò)飽和度，在攪拌情況下所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖解42所示。也就是說(shuō)，在母液內(nèi)結(jié)晶的生成區(qū)域（即介穩(wěn)區(qū)）是很小的。母液酸度對(duì)硫酸銨結(jié)晶成長(zhǎng)有一定的影響，隨著母液酸度的提高，結(jié)晶平均粒度下降，晶形也從多面顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)橛心z結(jié)趨勢(shì)的細(xì)長(zhǎng)六角棱柱形甚至成針壯。否則，除使氨和吡啶的吸收率下降外，還易造成飽和器堵塞。由圖42可見(jiàn)，在一定的酸度下，“介穩(wěn)區(qū)”隨溫度和濃度的變化而變化，若溫度升高介穩(wěn)區(qū)所對(duì)應(yīng)的母液中硫酸銨也相應(yīng)升高，反之亦然。因此，母液溫度過(guò)高或過(guò)低都不利于硫酸銨晶體成長(zhǎng)。 母液的攪拌對(duì)硫酸銨結(jié)晶的影響 攪拌的目的在于使母液的酸度、濃度、溫度均勻，使硫酸銨結(jié)晶在母液中呈懸浮狀態(tài)，延長(zhǎng)在母液中的停留時(shí)間，這樣有利于硫酸銨分子向結(jié)晶表面擴(kuò)散，對(duì)生產(chǎn)大顆粒硫酸銨是有利的，另外也起到減輕氨吸收設(shè)備堵塞的作用。晶比太小則不利于結(jié)晶的長(zhǎng)大。酸洗塔法結(jié)晶器中平均母液結(jié)晶質(zhì)量濃度在45%～50%。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)。 煤氣預(yù)熱后，進(jìn)入噴淋式飽和器2的上段，分成兩股沿飽和器水平方向沿環(huán)形室做環(huán)形流動(dòng)，%～4%的循環(huán)母液噴灑，以吸收幕液中的氨，然后兩股煤氣匯成一股進(jìn)入飽和器的后室，用來(lái)自小母液泵6（也稱二次噴灑泵）的母液進(jìn)行二次噴灑，以進(jìn)一步除去煤氣中的氨。用結(jié)晶泵將其底部的漿液送至結(jié)晶槽14。飽和器滿流口溢出的母液流入滿流槽內(nèi)的液封槽，再溢流到滿流槽，然后用小母液泵送至飽和器的后室噴灑。然后稱量、包裝送入成品庫(kù)。 由油庫(kù)送來(lái)的硫酸送至硫酸儲(chǔ)槽，再經(jīng)硫酸泵抽出送到硫酸高置槽內(nèi)，然后自流到滿流槽。= 飽和器的有關(guān)計(jì)算及選型 原始數(shù)據(jù)焦?fàn)t干煤裝入量 t/h煤氣發(fā)生量Mg (干煤)360氨的產(chǎn)率（揮發(fā)氨） %初冷器后煤氣溫度t ℃32剩余氨水量 t/h蒸氨廢水中含氨量 g/l剩余氨水中含氨量 g/l直接用蒸汽量（每蒸餾1稀氨水）kg/ 250分縮器后氨氣溫度t ℃98飽和器后煤氣含氨量 g/硫酸濃度 Wt %78煉焦煤含水量 %12 飽和器的平衡 N總氨飽 和 器N1煤氣帶入氨N2剩余氨水帶入氨N5飽和器耗氨N3飽和器帶出氨N4蒸氨廢水帶出氨 煤氣量 Q=360=63958m3/h 由平衡知 N = + N++ 則總氨量 N = % = % = kg/h 剩余氨水中總氨量 N2 = 煤氣帶入的氨量 N1 = N－N2= －= 煤氣帶出的氨量 N= = kg/h 蒸氨廢水量 L=+= 蒸氨廢水帶出氨 N= 1000 = ㎏/h 由蒸氨帶入飽和器的氨量 N2N4=㎏/h 飽和器耗氨量 N5=N－－ = – – = 由反應(yīng)原理 硫酸吸收氨反應(yīng)式：217 98 132 y x 硫氨產(chǎn)量 x=132/(217)=2060kg/h 硫酸理論耗量 y=98/(217) =1530kg/h 換算成 78% 硫酸耗量 =1530/ 78% = 1962kg/h 氨的損失量 水平衡及母液溫度的確定 飽和器內(nèi)的水分主要是煤氣和氫氣帶來(lái)的。(3) 飽和器母液溫度的確定 1）母液最低溫度的確定 由飽和器內(nèi)母液液面上的水蒸汽分壓P1和母液液面上的煤氣中的水蒸汽分壓Pg的平衡關(guān)系來(lái)確定母液最低溫度。 取母液酸度為6%，由《焦化工藝學(xué)》（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社）圖93可得，飽和器的最低溫度為40℃。 熱平衡及煤氣預(yù)熱器出口溫度的計(jì)算 為了確定是否需要向飽和器補(bǔ)充熱量和煤氣的預(yù)熱溫度，須對(duì)飽和器進(jìn)行熱平衡計(jì)算。K) 煤氣中所含的苯族烴，硫化氫及其它組成所帶入的熱量，可忽略不計(jì)，至于吡啶堿類，當(dāng)吡啶裝置未生產(chǎn)時(shí)，在飽和器中被吸收的量極少，也不予考慮。K) ⑤結(jié)晶槽回流母液帶入的熱量 回流母液帶入的熱量即結(jié)晶槽和離心機(jī)返回母液帶入的熱量，回流母液溫度應(yīng)不低于飽和器內(nèi)溫度10℃左右。X = 50502060=13781400 kJ/h ⑦化學(xué)反應(yīng)熱 化學(xué)反應(yīng)熱包括中和熱、結(jié)晶熱和稀釋熱⑴硫酸的中和熱（1 kg= 36060= 水汽帶走熱量 q2180。X55=(1+10)206055= kJ/h（3）循環(huán)母液帶出熱量 = 50 氣流的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)比進(jìn)口流速小2/7～3/8 據(jù)此可求： =27(12/7)=此時(shí)，煤氣流過(guò)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)=t==煤氣的回轉(zhuǎn)數(shù)為n=，則煤氣流通路的高度為： 所以，出口在器內(nèi)部分的高度為:H=nh==根據(jù)以上計(jì)算，選用的旋風(fēng)式除酸器的尺寸如下： 外殼（mm）： D=3520 H=4500 內(nèi)殼（mm）： D=2200 H=3800 H型活塞式離心機(jī)，用于分離固體顆?！?，固體顆粒≥30%的結(jié)晶塊懸浮物，該機(jī)加料分離洗滌等操作同時(shí)連續(xù)進(jìn)行濾渣由一個(gè)反復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞推動(dòng)脈動(dòng)的推送出去，這種離心機(jī)具有處理量大，單位產(chǎn)量耗電量少等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在大量應(yīng)用于化肥，化工等工業(yè)部分，尤其是用在，和尿素生產(chǎn)。 熱量恒算原始數(shù)據(jù)進(jìn)煤氣預(yù)熱器內(nèi)煤氣氣量 Nm3/h 63958 進(jìn)煤氣預(yù)熱器內(nèi)煤氣溫度 ℃ 45 出煤氣預(yù)熱器內(nèi)煤氣溫度 ℃ 70 加熱蒸汽壓力(絕熱) MPa 加熱蒸汽溫度 ℃ 120 ①煤氣帶入熱量 = 6395845 = 421643 kJ/h 式中 ——干燥氣化熱kJ/(m3k) ——1Nm3煤氣中含苯族烴的量 =N145= 45 = 48615 kJ/h ∴= + + ++ = 4216431+5777991+43172+118578+48615 = 10204787 kJ/h 熱蒸汽放出熱量為: Q2 =+=10204787+kJ/h ①煤氣帶出熱量 =6395870 = 6558893 kJ/h = W1(2491+70) = (2491+70) = 5880246 kJ/h = 6398570 = 67156 kJ/h = 6398570 = 184455 kJ/h = N170= 70= 75624 kJ/h = ++ ++ = 6558893+5880246+67156+184455+75624 =12766374 kJ/h ②散熱損失熱量 一般取散熱器損失熱量為換熱器熱量的5%左右，即= 換熱器的熱量即為飽和水蒸氣放出的熱量，即 =+= 12766374+ 令= 即 10204787 += 12766374+ ∴ = 2696407 kJ/h 水蒸氣的耗量: 2696407/= 1223 kg/h 式中 ——飽和水蒸氣冷凝潛熱 kJ/kg 預(yù)熱器選型 平均溫度: t = (45+70)/2 = ℃ 進(jìn)預(yù)熱器時(shí)煤氣壓力取: 2000mm水柱 (表壓) 出預(yù)熱器時(shí)煤氣壓力取: 7800mm水柱 (表壓) 則平均壓力為: 1900mm水柱(表壓) 而實(shí)際條件下，煤氣流量為: = 67800N/ m3 式中 433——30℃時(shí)水蒸氣分壓 mm 按設(shè)計(jì)要求，每小時(shí)處理1000Nm3煤氣需加熱面積3 m3，則需加熱面積為: F = = 由于計(jì)算假設(shè)出煤氣預(yù)熱器煤氣溫度為70℃，而實(shí)際生產(chǎn)中只要加熱到60～70℃之間即可。℃) % —— 含氨量 —— 102℃時(shí)水的熱焓 kJ/kg氨解析吸收的熱量 q = %491= kJ/h廢水帶出的熱量 q = (+G)105 = + kJ/h散熱損失 q = q32% = 2738G = kJ/h= q+ q + q+ q=++2140894++=+ kJ/h由 = 得： + 2738G = + 直接蒸汽量G = kg/h1噸氨水所用蒸汽量 g = G/F = 廢水量 W = + G = （1） 塔板層數(shù)的確定作全塔的物料平衡：∵廢水量W=+= kg/h∴廢水含氨量X=直接蒸汽加熱時(shí)，提鎦段的操作線方程為 Y式中：W—廢水量， G—直接蒸汽耗量，即Y 以進(jìn)料含氨量濃度 XF=% 按《煉焦化學(xué)品回收與加工》附表5中數(shù)據(jù)采用逐板計(jì)算法計(jì)算提餾段理論板數(shù).X % Y % ∴提餾段需理論板數(shù)為7 對(duì)于精餾段由于塔頂氣相濃度不高于和進(jìn)料平衡的氣相濃度，所以只需要一塊理論板，則全塔理論板數(shù)為8塊.本設(shè)計(jì)采用浮閥塔，則實(shí)際板數(shù)為8/=16塊（2） 塔徑的計(jì)算∵V＜V ∴用塔底氣體積確定塔徑 Vs= = 原料汽化熱取水的熱量為 1500kJ/kg 平均溫度(98+50)/2 = 74℃ρl= ㎏/m3 ρV= ㎏/m3 kJ/(㎏℃)得 ㎡ 根據(jù)《煉焦設(shè)計(jì)參考資料》選取 F = ㎡ 型分凝器(1) 原始數(shù)據(jù)剩余氨水 5000㎏/h蒸氨廢水 ㎏/h剩余氨水出口溫度 50℃剩余氨水入口溫度 30℃蒸氨廢水入口溫度 105℃（2）剩余氨水定性溫度 t = (30+50)/2 = 40℃查《化工原理》上冊(cè) 40℃時(shí)水的比熱為 (㎏/h 式中 ——30～50℃時(shí)水的密度 ㎏/m3根據(jù)《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》第二版選用I16B不可拆式不銹鋼耐酸鋼制螺旋板式換熱器，其具體參數(shù)換熱面積m28處理量m3/h管道間距mm6接管公稱直徑mm50型號(hào)I6，重量kg215 (1) 出沸騰干燥器氣體溫度 70℃ (2) 計(jì)算氣體流量 （）= m3/h(3)根據(jù)設(shè)計(jì)定額，要求進(jìn)入旋風(fēng)分離器的尾氣速度不小于 20m/s ，本設(shè)計(jì)取25m/s 則所需截面面積為 F = = m2(4)設(shè)入口為矩形，邊長(zhǎng)分別為a和b且a = 2b 則 ab=2b= ∴b = m a = m(5) 筒體直徑 DO = 2a = 2= m(6) 筒體高 H1 = 2DO = 2 = m (7) 全高 H = 4D0 = 4= (8) 出口管直徑 D1 = D1/2 = a = m 根據(jù)《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》（化學(xué)出版社）選用XLP/A— m3/h 外形尺寸φ1060 4545 Y型 。 其他設(shè)備 結(jié)晶槽按硫銨工段定額取每小時(shí)生