【正文】 ?? 令 4 12561702 ?????? th lbnNG 干? 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁 其為裝煤干煤量，取煤氣發(fā)生量 Mg=340 tNm/3 (干煤 ) 則煤氣發(fā)生量 Q=G? 179。 179。 飽和器 [平衡如下： 輸入方 輸出方 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 第 18 頁 1） 輸入熱量 煤氣帶入的飽和器的熱量 煤氣帶入飽和器的熱量，由于煤氣帶入熱量，水汽帶入熱量和氨帶入熱量三部分組成。 98 =()179。 K) 5）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。 mol） 621 79213 2 54 ?? KJ/h 化學(xué)反應(yīng)熱共計 7Q =＋ ＋ = KJ/h 飽和器總的輸出熱量為 入Q = 1Q ＋ 2Q ＋ 3Q ＋ 4Q ＋ 5Q ＋ 6Q ＋ 7Q = ＋ ＋ ＋ 141520 ＋ ＋ 4768922＋ 26494011 ＋ =＋ KJ/h 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 第 21 頁 8) 輸出熱量 煤氣飽和器帶出由于干煤氣和水汽所組成飽和器后煤氣溫度為60℃則 a) 干煤氣帶出的熱量 179。 179。 55=50179。 50179。 179。 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(dāng) 吡啶裝置未生產(chǎn)時，在飽和器中被吸收的量極少，也不予考慮。當(dāng)母液液面上的水汽分壓與母液液面上煤氣中的水汽分壓 Pg 相平衡時，即 Pl = Pg = . 取母液酸度為 6%，由《焦化工藝學(xué)》（中國礦業(yè)大學(xué)出版社）圖 93 可得， 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 第 17 頁 飽和器的最低溫度為 40℃。 = kg/h 干餾煤氣帶入氨 N1 = N－ N1=－ = 干餾煤氣帶出氨 N3 = 179。 當(dāng)回收氨與吡啶同時進行時，由于硫酸吸收氨的反應(yīng)速度快的多，故在飽和器中同時回收吡啶時，為保證吡啶的回收率，應(yīng)適當(dāng)加大液封高度，以增加氣液接觸和反應(yīng)時間。 濃硫酸具有含雜質(zhì)少，帶人飽和器的水分也少，且加入飽和器有較高的稀釋熱。母液內(nèi)晶體的生長速度隨著溫度的提高而顯著增大。在洗滌器內(nèi)用來 自蒸氨塔前的剩余氨水進行洗滌，然后靜止分離。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(chǎn)工藝上，必須采取有效措施，減少母液中的雜質(zhì)，才能生成晶形較好、粒度較大的硫銨晶體。飽和器中的水分是由煤氣、氨氣和硫酸帶人的。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(chǎn)品硫酸銨顆粒粒度。但是，從生產(chǎn)的操作來看，母液的酸度過低也是不允許的。 在飽和器內(nèi)硫銨從母液中形成晶體要經(jīng)歷兩個階段：首先是細小的結(jié)晶中心 晶核的形成，而后是晶核（或晶體）的長大。直接法由于對電捕焦油器等凈化裝置要求較高以保硫酸銨產(chǎn)品質(zhì)量。 焦?fàn)t煤氣中的氨可以用于制取硫銨，無水氨和濃氨水，硫酸銨是重要的農(nóng)用肥料，市場有較大的需求量，所以現(xiàn)今大部分焦化廠都采用硫銨工段來回收煤 氣中的氨。現(xiàn)已建成的獨立焦炭生產(chǎn)企業(yè)中，只有少數(shù)焦?fàn)t的煤氣得到了全部或部分利用。 同時，根據(jù)設(shè)計規(guī)模，對工藝布置和操作流程做了簡要說明，對非工藝部分提出了一些具體要求。 工藝計算主要依據(jù) 高 爐組孔數(shù)為 2179。 隨著國家經(jīng)濟的飛速發(fā)展，近幾年來焦化工業(yè)呈快速增長的勢頭，中國的焦炭產(chǎn)量已多年居世界第一，目前已達世界總產(chǎn)量的 50%以上。 （２）結(jié)晶熱 ／ mol，結(jié)晶區(qū)位于硫銨含量較低區(qū)域。 半直接法： 由焦?fàn)t出來的煤氣經(jīng)過冷卻，所得的冷凝氨水通過氨蒸餾柱 蒸出氨水并和煤氣中的氨共同進入飽和器，穿過母液層和硫酸溶液相互作用生成酸式硫酸銨。由于飽和器內(nèi)氨和硫銨不斷的反應(yīng)生成硫銨，當(dāng)硫銨與硫酸達到一定的過飽和程度時，即形成晶核。氮的氧化物在操作過程中會轉(zhuǎn)入煤氣中，其他雜質(zhì)會影響硫銨的晶體和顏色，同時不利于獲得大顆粒的結(jié)晶。只有冷到Ｇ，才有大量晶核急劇形成。母液酸度、溫度與母液液面上的水蒸氣的關(guān)系見圖 12。 二、飽和器法生產(chǎn)硫銨的工藝流程 來自冷凝鼓風(fēng) 工段的去焦油霧的煤氣首先進入煤氣預(yù)熱器，在此煤氣被預(yù)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(jīng)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(shè)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(biāo) m3。 由上述反應(yīng)方程式可以看出產(chǎn)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(chǎn)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(shù)量多少來調(diào)節(jié)。同時，隨著酸度的提高，母液的黏度將增大。而其中飽和器是該工段的主要設(shè)備。 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(xué) 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 由反應(yīng)原理 硫酸吸收氨反映式： 424423 )(2 SONHSOHNH ?? 2179。 ① 干煤氣帶入的熱量 干煤氣Q =G? 179。 179。一般為 45℃，回流母液量為硫銨產(chǎn)量的 10倍，則 5Q =179。 340179。 179。 179。 50179。 20=141520 KJ/h 式中 —— 濃度為 78%硫酸的比熱 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)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(jié)晶和沖洗設(shè)備的水，水溫為 60℃） 4Q =（ 4W ＋ 5W ）179。 = 式中 氨Q —— 氨帶入的熱量 KJ/h 2． 11—— 氨的比熱 KJ/(Kg178。 % = MPa = mmHg 3）飽和器母液溫度的確定 飽和器內(nèi)母液的適宜溫度可按母液的最低溫度乘以平衡偏離系數(shù)來確定。 = 179。較經(jīng)濟耐用。 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(jié)晶時嚴(yán)重污染環(huán)境， 因此應(yīng)于新酸混合均勻使用。傳質(zhì)速率是 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)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(nèi)充分?jǐn)嚢枋故鼓敢菏艿匠浞值幕旌?，以提高傳質(zhì)速率，同時還可以使飽和器內(nèi)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(jié)晶長大。 在飽和器內(nèi)生產(chǎn)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。 另外，雜質(zhì)不僅影響晶體的成長和晶形，而且還由于在單位時間內(nèi)晶體體積的總增長量小于同時間內(nèi)在飽和器中形成的硫銨量，因而使母液的過飽和程度增加。但母液溫度過高時，硫銨在母液中的溶解度很大，當(dāng)溫度波動時，造成局部過飽和現(xiàn)象，促使大量晶核形成，這樣就得不到大顆粒晶體。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 反之，則得到大粒結(jié)晶?？梢姡蜾@晶體的平均粒度是隨著母液酸度的提高而減少的。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(nèi)從溶 液中首先析出的是（ NH4） 2SO4，而 則次出或不出。 直接法 熱的煤氣從焦?fàn)t中出來經(jīng)過煤氣冷凝器冷卻再經(jīng)電捕焦油器清潔凈化后進入飽和器，在飽和器內(nèi)，煤氣中的氨同硫酸結(jié)合生成硫銨。 煉焦化學(xué)品種類很多，如煉焦車間的荒煤氣，經(jīng)冷卻和吸收處理，可以提取出焦油，氨、萘、硫化氫及粗苯等產(chǎn)品，并且得到凈焦?fàn)t煤氣。 —— 環(huán)境污染仍然嚴(yán)重。 計算部分包括物料衡算和熱量衡算，通過對主要設(shè)備如飽和器、煤氣預(yù)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(yù)熱溫度，同樣可以確定本設(shè)計所需的三臺飽和器及其它設(shè)備。 70 每有效容積 61 噸 結(jié)焦時間 25 小時 配煤的揮發(fā)份 26% 煤氣產(chǎn)率 340Nm3/t 干煤 氨產(chǎn)率（揮發(fā)氨） % 初冷器后煤氣溫度 30℃ 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 進入硫銨 工段的溫度為 45℃ 剩余氨水中氨含量 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 目 錄 １ .緒論 1 頁 我國焦炭行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展 1 頁 焦化產(chǎn)品的回收與加工 2 頁 ２ .飽和器法生產(chǎn)硫銨原理 2 頁 物理性質(zhì) 2 頁 硫銨用途 3 頁 生產(chǎn)的工藝流程 3 頁 制定生產(chǎn)流程的原理 3 頁 原料來源及其選擇 5 頁 硫酸氨的結(jié)晶過程 5 頁 硫桉結(jié)晶影響因素 6 頁 ３ .飽和器法生產(chǎn)硫銨工藝流程及主要設(shè)備 9 頁 生產(chǎn)工藝流程的原理 9 頁 工段主要控制指標(biāo) 11 頁 主要設(shè)備硫銨工段的主要設(shè)備 11 頁 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 ４ .設(shè)備計算 12 頁 焦?fàn)t選型及計算 12 頁 飽和器的物料平衡、熱平衡和結(jié)構(gòu)尺寸的確定 13 頁 熱平衡及煤氣預(yù)熱器出口溫度的計算 17 頁 飽和器的基本尺寸 21 頁 離心機 23 頁 沸騰干燥器 23 頁 原始數(shù)據(jù) 23 頁 沸騰床最底流態(tài)化速度 G 計算 24 頁 干燥器直徑的確定 24 頁 煤氣預(yù)熱器的計算與選型 25 頁 原始數(shù)據(jù)