【正文】 頁 泵工 42 頁 離心機工 42 頁 沸騰干燥器工 42 頁 包裝工 42 頁 ７ .勞動定員 43 頁 土建部分 43 頁 供排水 43 頁 供水 43 頁 排水 43 頁 供電 44 頁 采暖通風 44 頁 儀表 ,電氣連鎖及檢化驗項目 44 頁 儀表項目 44 頁 電氣連鎖項目 45 頁 檢化項目 46 頁 設備維修 46 頁 其他部分 47 頁 供氣 47 頁 放火防爆等級 47 頁 中國礦業(yè)大學 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計 其他 47 頁 48 頁 49 頁 綜合概算 49 頁 編制依據 49 頁 概算過程 50 頁 工程概算表 53 頁 成本估算與經濟分析 53 頁 生產成本估算 54 頁 經濟分析 55 頁 57 頁 58 頁 中國礦業(yè)大學 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計 第 1 頁 \ 1． 緒論 １ .１我國焦炭行業(yè)現狀及發(fā)展 煉焦化學工業(yè)是煤炭的綜合利用工業(yè)，煤在煉焦時有 75%左右變成焦炭外，還有約 5%生成各種化學產品及煤氣產品。 本設計采用技術較成熟的飽和器法中的半直接法來回收煤氣中的氨，工藝流程如下：從冷凝工段來的煤氣首先進入煤氣預熱器，然后進入飽和器，在飽和器內，煤氣中的氨與硫酸反應生成硫銨，硫銨經后續(xù)操作分離，從飽和器出來的煤氣送往粗苯工段。 計算部分包括物料衡算和熱量衡算，通過對主要設備如飽和器、煤氣預熱器、沸騰干燥器等的計算來確定適宜的母液溫度和煤 氣預熱溫度，同樣可以確定本設計所需的三臺飽和器及其它設備。回收這些化學產品對煤炭的綜合利用和我國社會主義經濟建設有著重要的意義。 —— 環(huán)境污染仍然嚴重。 中國礦業(yè)大學 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計 第 2 頁 爐是德國伍德公司開發(fā)的一種較成熟的 分段加熱的復熱式大容積焦爐。 煉焦化學品種類很多，如煉焦車間的荒煤氣，經冷卻和吸收處理，可以提取出焦油，氨、萘、硫化氫及粗苯等產品，并且得到凈焦爐煤氣。 中國礦業(yè)大學 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計 第 3 頁 ２ .２硫 銨 用途 長期以來，主要用來做肥料，適用多種土壤和多種作物，還可用于紡織、皮革、醫(yī)藥等方面。 直接法 熱的煤氣從焦爐中出來經過煤氣冷凝器冷卻再經電捕焦油器清潔凈化后進入飽和器，在飽和器內，煤氣中的氨同硫酸結合生成硫銨。 中國礦業(yè)大學 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計 第 4 頁 （ 2）結晶顆粒較小。但酸式鹽比正鹽更容易溶于水和稀硫酸，因此，在溶解度達到極限時，在飽和器的酸度范圍內從溶 液中首先析出的是（ NH4） 2SO4，而 則次出或不出。傳質速率是由硫銨分子從晶體表面上移走晶體熱的速率所決定的，而在飽和器內充分攪拌使使母液受到充分的混合，以提高傳質速率，同時還可以使飽和器內的母液的酸度和溫度均勻，且使洗粒晶體的母液中呈懸浮狀態(tài)和延長其在母液中的停留時間，均有利于結晶長大?？梢?，硫銨晶體的平均粒度是隨著母液酸度的提高而減少的。 精苯車間的再生酸對鋼材有著強烈的腐蝕作用，其中有的焦油酸和磺酸，在硫銨結晶時嚴重污染 環(huán)境，因此應于新酸混合均勻使用。 中國礦業(yè)大學 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計 第 6 頁 反之，則得到大粒結晶。為 了控制晶體數目和大小，可在結晶前，溶液中加入晶種，降低晶核形成所需的過飽和度。但母液溫度過高時，硫銨在母液中的溶解度很大，當溫度波動時，造成局部過飽和現象，促使大量晶核形成，這樣就得不到大顆粒晶體。 ２）酸度的影響 母液酸度對硫銨結晶影響較大，酸度過大使溶解在母液中的硫銨數量增加，難以獲得大顆粒結晶，反之，則可能使氨和吡啶的吸收不完 全。 另外，雜質不僅影響晶體的成長和晶形，而且還由于在單位時間內晶體體積的總增長量小于同時間內在飽和器中形成的硫銨量，因而使母液的過飽和程度增加。因此，飽和器還起著結晶設備的作用。 在飽和器內生產的酸焦油可用氨水中和法回收，由滿流槽溢出來的酸焦油和母液進入分離槽，在此再壓入酸焦油洗滌器。但酸式鹽比正鹽更容易溶于水和稀硫酸，因此，在溶解度達到極限時，在飽和器的酸度范圍內從溶液中首先析出的是（ NH4） 2SO4，而 則次出或不出。傳質速率是 中國礦業(yè)大學 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計 第 10 頁 由硫銨分子從晶體表面上移走晶體熱的速率所決定的，而在飽和器內充分攪拌使使母液受到充分的混合 ，以提高傳質速率，同時還可以使飽和器內的母液的酸度和溫度均勻，且使洗粒晶體的母液中呈懸浮狀態(tài)和延長其在母液中的停留時間，均有利于結晶長大?？梢姡蜾@晶體的平均粒度是隨著母液酸度的提高而減少的。 精苯車間的再生酸對鋼材有著強烈的腐蝕作用，其中有的焦油酸和磺酸，在硫銨結晶時嚴重污染環(huán)境， 因此應于新酸混合均勻使用。此外，飽和器頂蓋內表面及中央煤氣管的外表面，由于經常與酸霧接觸，均需焊鉛扳襯層，近年來，采用環(huán)氧玻璃鋼襯飽和器頂蓋的內表面及中央煤氣管表面，也取得了良好的效果。較經濟耐用。 179。 = 179。其余有硫酸帶入的水分以及洗滌水等。 % = MPa = mmHg 3）飽和器母液溫度的確定 飽和器內母液的適宜溫度可按母液的最低溫度乘以平衡偏離系數來確定。 1,47t = 179。 = 式中 氨Q —— 氨帶入的熱量 KJ/h 2． 11—— 氨的比熱 KJ/(Kg178。 K) ② 水汽帶入的熱量 水汽Q = 2W 179。 20=141520 KJ/h 式中 —— 濃度為 78%硫酸的比熱 中國礦業(yè)大學 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計 第 20 頁 E—— 硫酸的平均溫度，取 20℃ 4）洗滌水帶入的熱量（包括洗滌結晶和沖洗設備的水，水溫為 60℃） 4Q =（ 4W ＋ 5W ）179。 10X=179。 50179。 60= KJ/h b) 水汽帶走熱量 Wt179。 179。 6= KJ/h 總上 Q出 = 1?Q + 2?Q + 3?Q + 4?Q = KJ/h 由能量守恒得 Q 入 =Q 出 + t= 則 t=℃ 即煤氣預熱器后的煤氣溫度為 ℃ 飽和器的基本尺寸 飽和器結構基本已定 ,通過計算主要確定直徑 ,取飽和器前煤氣壓力為,飽和器阻力為 Mpa,(約 600 ㎜ H2O)煤氣預熱器溫度為 70℃ ,飽和器后煤氣露點溫度為 50℃ ,飽和器后煤氣溫度為 60℃ .煤氣初冷器后煤氣溫度為 35℃ a) 預熱器后煤氣實際體積 179。 179。 179。 340179。 50179。一般為 45℃，回流母液量為硫銨產量的 10倍，則 5Q =179。 E=179。 179。 2。 ① 干煤氣帶入的熱量 干煤氣Q =G? 179。 6% = kg/h 沖洗水量 5W = 200kg/h 則帶入飽和器總水量為 Wt= 1W ＋ 2W ＋ 3W ＋ 4W ＋ 5W = ＋ ＋ ＋ ＋ 200 = kg/h 2)飽和器出口的煤氣分壓 以上求得的帶入飽和器的總水量均應由煤氣帶走，則由飽和器出去的1 3Nm 煤氣應帶走的水量為： 340300 ??總總VW = 相應的 1 3Nm 的煤氣中的水汽的體積為 179。 1000 = 飽和器耗氨量 N5 = N － N3 － N4 = － － = kg/h 總氨 N 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 中國礦業(yè)大學 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計 第 15 頁 由反應原理 硫酸吸收氨反映式： 424423 )(2 SONHSOHNH ?? 2179。 % = 179。 179。泡沸傘可用硬鉛（８５％鉛和１５％合金）澆鑄，也有用鎳鉻鈦不銹鋼制成。而其中飽和器是該工段的主要設備。 氮的氧化物在操作過程中會轉入煤氣中，其他雜質會影響硫銨的晶體和顏色，同時不利于獲得大顆粒的結晶。同時，隨著酸度的提高，母液的黏度將增大。由于飽和器內氨和硫銨不斷的反應生成硫銨，當硫銨與硫酸達到一定的過飽和程度時，即形成晶核。 由上述反應方程式可以看出產品硫銨既存在著正鹽又存在著酸式鹽，它們分別以各自的形式存在于生產硫銨的溶液中，而溶液中酸式鹽還是正鹽各自所占的比主要由溶液的酸度決定，溶液的酸度可以用加入硫酸的數量多少來調節(jié)。當定期大量加酸，補水并用水沖洗飽和器和除酸器時，所形 中國礦業(yè)大學 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設計 第 9 頁 成的大量母液由滿溜槽流至母液儲槽暫時儲存。 二、飽和器法生產硫銨的工藝流程 來自冷凝鼓風 工段的去焦油霧的煤氣首先進入煤氣預熱器，在此煤氣被預熱到 65度左右，然后，熱煤氣與蒸氨塔來得氨氣一起進入飽和器的中央煤氣管，經分配傘穿過母液層鼓泡而出，其中氨被硫銨吸收，因此飽和器起著吸收設備的作用，煤氣出飽和器后進入除酸器，除去所夾帶的酸霧，然后送往粗笨車間，在飽和器后煤氣的含氨量一般要求低于 30mg/標 m3。母液中的雜質對結晶的成長和晶形均有不利影響。母液酸度、溫度與母液液面上的水蒸氣的關系見圖 12。母液溫度過高過低都不利于晶體的成長。只有冷到Ｇ，才有大量晶核急劇形成。通常兩個過程同時進行的。氮的氧化物在操作過程中會轉入煤氣中，其他雜質會影響硫銨的晶體和顏色，同時不利于獲得大顆粒的結晶。同時，隨著酸度的提高，母液的黏度將增大。由于飽和器內氨和硫銨不斷的反應生成硫銨，當硫