【正文】 確定塔徑 第 30 頁 G= 10527318 ?? ??? = m3/h 原料 汽化熱取 水的熱量 為 1500kJ/kg 平 均溫 度(98+50)/2=74℃ ρ l= ㎏ /m3 ρ V= ㎏ /m3 查《化工原理》天大版 附表 7 水的比熱為 kJ/(㎏℃ 則其換熱面積 F= tKQ? = ?? ? = ㎡ V=20890/= m3/h 式中 992,2—— 30～ 50℃時水的密度 ㎏ /m3 根據《化工工藝設計手冊》第二版選用螺旋板式換熱 。 k) —— 1Nm3煤氣中含苯族烴的量 kg/m3 Q 氨 =459..86 45= kJ/h ∴ Q 入 = Q 干煤氣 + Q 水蒸汽 + QH2S+Q 苯族烴 + Q 氨 = =X 熱蒸汽放出熱量為 :Q2 Q 出 =Q1+Q2=X+Q2 第 26 頁 輸出熱量 Q 出 煤氣帶出熱量 1?Q Q? 干煤氣 =68435 70= KJ/h Q? 水蒸氣 = (+ 70)= KJ/h Q? H2S=68435 70= KJ/h Q? 苯族烴 =68435 70= KJ/h Q? 氨 = 70= KJ/h Q? 1=Q? 干煤氣 +Q? 水蒸氣 +Q? H2S +Q? 苯族烴 +Q? 氨 = KJ/h 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Q? 2= Q2 換熱器的熱量即為飽和水蒸氣放出的熱量 ,即 Q 出 =Q? 1+Q? 2=+ Q2 令 Q 出 =Q 入 即 10521298+Q2=+ Q2 ∴ Q2= KJ/h ∴水蒸氣的耗量 : = ㎏ /h 式中 —— 飽和水蒸氣冷凝潛熱 KJ/㎏ 預熱器造型 平均溫度 : t=(47+70)/2= ℃ 進預熱器時煤氣壓力取 20xx ㎜ H2O(表壓 ) 出預熱器時煤氣壓力取 1800 ㎜ H2O(表壓 ) 則平均壓力為 :1900 ㎜ H2O(表壓 ) 而實際條件下 ,煤氣流量為 : )433190010330(273 10330)(68435 ??? ??? = Nm3 式中 433—— 30℃是水蒸氣分壓 ㎜ H2O 按設計要求 ,每小 時處理 1000Nm3 煤氣需加熱面積 3 m3,則需加熱面積為 : F= 3/1000= ㎡ 由于計算假設出煤氣預熱器煤氣溫度為 70℃ ,而實際生產中只要加熱到 60～ 70℃℃之間即可 . 第 27 頁 ∴根據《焦化設計參考資料》可選用 F=202 ㎡的換熱器其參數如下 : 直徑 2020 ㎜ 長 2110 ㎜ 加熱管直徑厚度 ㎜ 3㎜ 加熱管長度管數 2110 ㎜ 611 煤氣流通截面 積 ㎡ 保溫面積 ㎡ 蒸氨塔的計算 基本數據的確定 原始數據：進料溫度 50℃ 分凝器后產品濃度 10% 塔頂溫度 102℃ 塔頂壓力 塔底溫度 105℃ 塔底壓力 回流溫度 90℃ 進料量 廢水濃度 進料量 F 及濃度 XF F= t/h XF= 3??? 100%=% 參考《煉焦化學品回收與加工》附表 5，得氨水在水溶液里及液面上蒸汽內的含量為 Y1=% 氨分縮器后成品氨氣溫度的確定 XD=10%,設在蒸氨塔里的氨回收率為 99%,則氨為 : 99% 103? /1000≈ 或 氨氣混 合物 D=247。 mol 的硫銨但是結晶熱為 10886 KJ/h） 13342910886132 ?? KJ/h 硫酸的 稀釋熱（ 100%硫酸的稀釋熱為 KJ/Kg則煤氣帶入飽和器的總熱量為 1Q = 干煤氣Q ＋ 水蒸氣Q ＋ 氨Q = ＋ ＋ ＋ 第 18 頁 = ＋ 氨汽帶入的熱量 氨汽帶入的熱量由氨帶入的熱量和水汽帶入的熱量兩部分組成。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。錯誤 !未指定書簽。錯誤 !未指定書簽。錯誤 !未指定書簽。錯誤 !未指定書簽。煤氣帶出熱量 錯誤 !未指定書簽。錯誤 !未指定書簽。錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 回流母液熱量 錯誤 !未指定書簽。錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。錯誤 !未指定書簽。錯誤 !未指定書簽。錯誤!未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。錯誤 !未指定書簽。硫銨帶入水 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。洗滌硫銨水 書簽。錯誤!未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 l一般情況下，為使飽和器后煤氣含氨量小于３０ＭＧ／標Ｍ３，泡沸傘的侵沒深度不應小于２００ＭＭ。洗滌器下層經中和的焦油放入焦油槽，并用液下泵送往冷凝工段的機械化澄清槽，分離槽在中上層的氨水則放人母液儲槽中。沉積在結晶槽底部的硫銨晶體送到離心機內離心分離，濾除母液，并用熱水洗滌晶體，以減少晶體表面上的游離酸和雜質。 ４）攪拌對結晶的影響 由結晶理論可知晶核的成長 是基于晶核界面上的濃度差，使溶液中溶質分子擴散到晶核表面上，由于晶核表面常有液膜生成，溶質分子不易擴散到晶核表面。 一般情況下，母液酸度維持在４％～６％比較合適。為了蒸發(fā)飽和器的多余水分，保持飽和器內的水平衡以防止母液被稀釋。過飽和度急劇降低時，則生成新晶核的速度小，而晶核成長速度大， 過飽和度大，則反之。顯然，如控制好此速率，便 可控制晶體顆粒的大小，從而可以得到較滿意的產品硫酸銨顆粒粒度。 濃硫酸具有含雜質少，帶人飽和器的水分也少，且加入飽和器有較高的稀釋熱。但是，從生產的操作來看，母液的酸 度過低也是不允許的。母液內晶體的生長速度隨著溫度的提高而顯著增大。 在飽和器內硫銨從母液中形成晶體要經歷兩個階段：首先是細小的結晶中心 晶核的形成，而后是晶核（或晶體）的長大。所以硫酸銨仍是目前焦化廠生產的主要產品之一。 ２ .飽和器法生產硫銨原理 （１）純態(tài)硫酸氨為無色長棱形結晶體，工業(yè)為白色或淺灰色黃色晶體顆粒，晶體密 度１ .７７６ＫＧ／Ｍ３。由于這方法需要的設備龐大，投資大，消耗掉大量的蒸汽，耗能大，經濟效果也不好。由于煤炭的自身組成特殊性，在煉焦同時產生的煤氣中，含有多種可供回收利用的成分，其中氨作為生產過程中的有害成分之一，其含量雖少但由于其水溶液具有腐蝕設備和 管路，生成的銨鹽會引起堵塞，燃燒產生的氮氨化物污染大氣，所以有必要將其回收，并加以利用。 第 1 頁 設計任務書 一、設計任務 為年產 80萬噸冶金焦的焦化廠設立硫銨工段。 高溫煉焦化學工業(yè)是煤炭的綜合利用中歷史最久，工業(yè)最完善，技術最成熟，應用最廣泛的行業(yè)。 間接法 煤氣中的氨在氨洗塔中用冷水吸收，所得氨水從蒸餾柱進入飽和器同濃硫酸反應制成硫酸銨。本設計選擇半直接法。國外除趨向于用沸薩姆法生產無水氨外，還有許多焦化廠用飽和器法或酸洗法生產硫酸銨。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。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。飽和器中的水分是由煤氣、氨氣和硫酸帶人的。母液酸度與硫銨結晶的顆粒大小的關系如圖１ ３。這不僅會使晶體形狀發(fā)生變化，降低強度，同時還會形成大量的針狀晶核，很快充滿溶液的全部體積，因而破壞了正常操作，因此在硫銨生產工藝上，必須采取有效措施，減少母液中的雜質，才能生成晶形較好、粒度較大的硫銨晶體。用結晶泵將晶體連同一部分母液送至結晶槽。在洗滌器內用來自蒸氨塔前的剩余氨水進行洗滌，然后靜止分離。 泡沸傘的侵沒深度是指泡沸傘煤氣煤氣出口上緣至 飽和器滿流口下緣的垂直距離。 第 11 頁 選用 TJL4350D型搗鼓焦爐 2 63 孔的，主要尺寸如下： 炭化室有效容積 全長 有效長 全高 有效高 平均寬 錐度 結焦時間 m3 14080 13280 4300 4100 500 10 24 h 式中 365 24—— 全年工作時間 n—— 每個焦爐組的焦爐個數 N—— 每座焦爐的炭化室個數 h—— 炭化室的有效裝煤高度 m l—— 炭化室的有效裝煤長度 m b—— 炭化室的有效裝煤寬度 m 干? —— 裝煤煤干基堆密度 t(干煤 )/ 3m 一般 ～ ,本設計取 1 T—— 運轉周期 取設計結焦時間 24 h K—— 干煤全焦率， % 本設計取 71% k—— 考慮到炭化室檢修等原因的減產系數，取 95% 焦M —— 全焦含水量（取 6%） % 單孔有效容積 h錯誤 !未指定錯誤 !未指定書簽。錯誤!未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。錯誤!未指定書簽。錯誤 !未指定書簽。錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。錯誤 !未指定書簽。錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。錯誤 !未指定書簽。錯誤 !未指定書簽。錯誤 !未指定書簽。錯誤 !未指定書簽。錯誤 !未指定書簽。錯誤 !未指定書簽。熱損失 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 錯誤 !未指定書簽。 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，至于吡啶堿類， 當吡啶裝置未生產時，在飽和器中被吸收的量極少，也不予考慮。 mol的硫酸的中和熱為 195533 KJ/h） 2 3 9 6 6 4 21 9 5 5 3 31 3 6 1 7 ?? KJ/h 硫銨的結晶熱 （ 1 Kg k) —— 1Nm3煤氣含 H2S的量 kg/m3 Q 苯族烴 =68435 45= kJ/h 式中 —— 0～ 80℃苯族烴平均比熱 kJ/(㎏℃ ) 由 Qc=