【正文】 ? ?3m h kkJ/ ??。煤氣通過飽和器的阻力主要與浸沒深度有關(guān)。根據(jù)上述設(shè)計(jì)定額和煤氣處理量便可以確定飽和器尺寸，原始數(shù)據(jù)見表 。查閱文 獻(xiàn) [18]，可知除酸器可選用旋風(fēng)式除酸器，該設(shè)備用鋼板焊制，內(nèi)襯以防酸層。對(duì)處理能力為 3t/h 硫酸銨的沸騰干燥器，前室裝有 39 各風(fēng)帽，后室裝有 228 個(gè)，每個(gè)風(fēng)帽上鉆有直徑為 6mm的孔眼 6 個(gè)。 表 沸騰干燥器原 始數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 數(shù)值 硫酸銨產(chǎn)量 每天操作時(shí)間 15h/d 進(jìn)干燥器的硫酸銨含水 2% 出干燥器的硫酸銨含水 % 進(jìn)干燥器的硫酸銨溫度 15℃ 出干燥器的硫酸銨溫度 68℃ 空氣溫度 5℃ 空氣相對(duì)濕度 84% 加熱器后空氣溫度 140℃ 出干燥器的空氣溫度 70℃ 沸騰床最低流態(tài)化速度的確定 26 當(dāng)熱空氣通過干燥器，硫酸銨顆粒床層的流速大到使全部顆粒剛好進(jìn)入懸浮狀態(tài)時(shí)，顆粒與氣體間的摩擦力與其質(zhì)量相平衡，且通過此床的任一截面的壓降大致等于在該截 面上顆粒和流體的質(zhì)量，則可認(rèn)為床層剛剛流化，并稱之為處于臨界流化狀態(tài)的床層。 干燥器的處理負(fù)荷（按 15h/d）為： 24 2 3 6 5 .4 k g / h151 4 7 8 .3 6 ?? 原料含水量： 2 3 6 5 . 4 2 % 4 7 . 3 k g / h?? 干燥后殘留在 硫酸銨中的水量： 2 3 6 5 . 4 0 . 1 % 2 . 3 7 k g / h?? 則需蒸發(fā)的水量： 4 7 .3 2 .3 7 4 5k g / h?? 因此，在干燥器內(nèi)濕空氣的體積為： 34 7 6 4 m / h2 3 6 5 . 4 5 01 5 0 0 2 2 . 41 0 0 0 1 8 2 7 3 1 0 5 1 0 1 . 3 32 7 3 1 0 1 . 3 3 5V () ?? ? ? ? ?? ? ? 干燥器的沸騰床面積： 24764 0 .8 5 m3 6 0 0 1 .5 7F ??? 干燥器溢流口高度的確定 根據(jù)參考文獻(xiàn) [21]可知，固定床物料層高度 0H 取值為 200mm，則沸騰床層高度（即溢流口高度）為： 001HH1 ???? ? （ 47） 28 式中 0? 為固定床空隙率： duiz h e n08581 1 0 . 5 1 51770??? ? ? ? ? ? ? 為沸騰床空隙率 ,取 則 1 0 .5 1 5H 2 0 0 3 8 8 m m1 0 .7 5?? ? ?? 溢流口高度是控制沸騰床層高度及物料停留時(shí)間的重要參數(shù)。 常用的單級(jí)臥式活塞推料離心機(jī)在轉(zhuǎn)鼓上留有許多孔眼，內(nèi)裝有長(zhǎng)縫篩網(wǎng)固定于由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的主軸上，硫酸銨料漿經(jīng)加料管進(jìn)入布料圓錐。較大的晶粒，其沉降速度大于升向選粒截面的液流速度，使經(jīng)環(huán)形件和漏斗之間的環(huán)形縫隙排入結(jié)晶槽的下部，由此進(jìn)入離心機(jī) 。 經(jīng)過設(shè)計(jì)計(jì)算，該設(shè)計(jì)工藝基本可完成既定設(shè)計(jì)任務(wù)，即完成 44200m3/h焦?fàn)t煤氣中氨回收的工藝目標(biāo)和水平。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 。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。 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 。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。 g? 氣體密度， 3kg/m 。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。 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(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 。 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。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。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。當(dāng)酸度為 6%時(shí)， 可取平均值 ℃ 。 查閱文獻(xiàn) [10,12]可知 ,洗水溫度對(duì)產(chǎn)品游離酸含量有影響。這些雜質(zhì)既阻礙硫酸銨結(jié)晶的長(zhǎng)大，又使硫酸銨著色。我國(guó)大部分焦化廠廣泛采用母液循環(huán)進(jìn)行攪拌。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。通常晶體的成長(zhǎng)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(zhǎng)向成長(zhǎng)速度增大較快，故提高溫度有助于降低長(zhǎng)寬比而形成較好晶體。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(zhǎng)。在正常生產(chǎn)時(shí)又將這些母液抽回飽和器以做補(bǔ)充。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。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。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 /% 40～ 60 游離硫酸含量 /% 4～ 6 w（ NH4HSO4） /% 10～ 15 NH3 含量 /（ g/l） 150～ 180 母液的密度是隨母液的酸度增加而增大的。 用硫酸回收氨的生產(chǎn)工藝中，氨與硫酸反應(yīng)生成硫酸銨。煤氣 3 離開飽和器后，再冷 卻到適宜的溫度進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)。工藝比較成熟的是用硫酸吸收焦?fàn)t煤氣中的氨生產(chǎn)硫酸銨，這種方法按煤氣中氨與硫酸母液接觸的方式不同，分有三種：半直接法、間接法和直接法，其中應(yīng)用最廣泛的是半直接法。煉焦化學(xué)產(chǎn)品在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的地位，煉焦化學(xué)工業(yè)是國(guó) 民經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重要部門，是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的主要組成部分之一，是煤炭的綜合利用工業(yè)。因此從焦?fàn)t煤氣中回收氨是很有意義的。為此，煤氣中氨的含 量不允許超過 。因此從焦?fàn)t煤氣中回收氨是很有意義的。該方法就 是人們所說的飽和器法生產(chǎn)硫酸銨的方法。飽和器法是生產(chǎn)硫酸銨的主要方法，過去多采用鼓泡式飽和器，現(xiàn)在新建和改建焦化廠多采用噴淋式飽和器。當(dāng)酸度為 1%～ 2%時(shí)，主要生成中式鹽。所以本設(shè)計(jì)選用鼓泡式飽和器法生產(chǎn)硫酸銨 。飽和器底部的結(jié)晶被抽到結(jié)晶槽 4，在結(jié)晶槽內(nèi)使結(jié)晶長(zhǎng)大并沉降于槽底部。漂浮于滿流槽液面上的酸煤焦油應(yīng)及時(shí)撈出，或引入一分離裝置與母液分離，以回收母液。 母液酸度 母液酸度在氨吸收設(shè)備內(nèi)主要影響硫酸銨結(jié)晶的粒度和氨與吡啶鹽基的回收率。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)。 實(shí)際上，母液溫度是根據(jù)器內(nèi)的水平衡確定的。圖 所示為酸度是 4%和 8%的母液溫度與母液液面上水蒸氣壓的關(guān)系曲線。 雜質(zhì)對(duì)晶體生長(zhǎng)機(jī)制的影響有以下幾種情況：晶面吸附了雜質(zhì)或離子后被毒化，不再是生長(zhǎng)的活性點(diǎn)，柱型結(jié)晶變成針型；吸附雜質(zhì)后，晶體生長(zhǎng)時(shí)需要排除雜質(zhì)，導(dǎo)致速率下降，晶粒小；雜質(zhì)的存在使介穩(wěn)區(qū)縮小，導(dǎo)致生成大量晶核。晶比太大，相應(yīng)減少氨與硫酸反應(yīng)所需的容積，不利于氨的吸收；母液攪拌阻力增加，導(dǎo)致攪拌不良 ；同時(shí)晶體間的摩擦機(jī)會(huì)多，大顆粒結(jié)晶易破裂成小顆粒；并且晶比太大也會(huì)使堵塞情況加劇。因此洗水溫度在 70℃ 以上為宜。由因吡啶裝置未生產(chǎn)，吡啶基在飽和器中被吸收的極少，也不予考慮。 飽和器頂蓋內(nèi)表面及中央煤氣管外表面及下段內(nèi)表面，由于經(jīng)常接觸酸霧和酸液，均需焊鉛板襯層。飽和器的工作介質(zhì)是由泵通過液體攪拌器壓送的。 校核罐體與封頭水壓試驗(yàn)強(qiáng)度按 文獻(xiàn) [17]查得公式計(jì)算： ? ?T i eTSePD 0 .9 12 ???? ??? （ 44） 式中 Tp 1 . 2 5 p 1 . 2 5 0 . 0 1 1 7 7 0 . 0 1 4 5 M P a? ? ? ? en c 5 4 .5 0 .5 m m??? ? ? ? ? 12c c c 0 .5 4 4 .5? ? ? ? ?mm 徑向應(yīng)力 s 235? ? MPa 則 ? ?2T i eT ePD ?? ??? ? ?0 . 0 1 4 5 5 0 0 0 0 . 5 M P a2 0 . 5 7 2 . 5 1????? S0 . 9 1 0 . 9 1 2 3 5 2 1 3 . 8 5 M P a? ? ? ? T ??? 所以水壓試驗(yàn)滿足強(qiáng)度要求。 25 沸騰床干燥器是擴(kuò)大圓筒形裝置，上部位擴(kuò)大部分。 文獻(xiàn) [19,20]中對(duì)沸騰干燥器的設(shè)計(jì)定額都有規(guī)定：床面生產(chǎn)強(qiáng)度 2～ t/m2 上式適用的條件是雷諾數(shù) cp g1dvuRe 10???，若 Re 10? ，則必須對(duì)計(jì)算進(jìn)行校正。 離心機(jī) 查閱文獻(xiàn) [23]得知，我國(guó)國(guó)內(nèi)各廠多采用連續(xù)式離心機(jī)來分離母液中的硫酸銨結(jié)晶。該結(jié)晶槽用鋼板焊制，內(nèi)壁襯以防酸層，并設(shè)有伸入設(shè)備的選料裝置，它由杯形件構(gòu)成。 本設(shè)計(jì)選用的飽和器法的工藝方法回收氨是一項(xiàng)比較成熟的工