【文章內容簡介】 —— 30℃時，煤氣中飽和水蒸汽含量（ g/ Nm3）。 ② 硫酸帶入的水量： M=（ 1－ %） = ㎏ /h 式中 —— 硫酸消耗量（㎏ /h） %—— 硫酸濃度 ③ 洗滌硫銨的水量：取硫銨重量的 8%，而出離心機的硫銨帶走相當硫銨量 2%的水分，故帶入的洗滌水量為： /h㎏5 3 . 9 4=1 0 02－88 9 9 . 0 0=M ? 式中 —— 硫銨產量（㎏ /h） ④ 沖洗飽和器和除酸器帶入的水量：飽和器的酸洗和水洗是定期進行的，可取洗水量為平均 200 ㎏ /h。 則帶入飽和器的總水量為以上四項的總和，即： M=＋ ＋ ＋ 200= ㎏ /h 、飽和器出口煤氣中的水蒸氣分壓 Pg： 帶入飽和器的總水量，均應有煤氣帶走，則由飽和器出去的每標方煤氣應帶走的水量為： 33 4 6 . 3 3 g / N m或 / N m㎏0 . 0 4 6 3 3=2 7 3 2 41 2 6 5 . 8 0=M 式中 27324—— 煤氣發(fā)生量（ Nm3/h） 相應的每標方煤氣中水汽的體積為： 30 . 0 5 7 6 6 m=100018 2 2 . 44 6 . 3 3=V ? 式中 18—— 水的摩爾質量（ g/mol） 課程設計說明書 9 則： 1 Nm3混合氣體中所另外攜帶的水汽所占的體積百分比為： %= ? 取飽和器后煤氣表壓為 1200mmH2O，則絕對 為： 8 4 8 m m H ??? 式中 760—— 1標準大氣壓的毫米汞柱 —— 毫米汞柱與毫米水柱的換算系數(shù) 則混合氣體中水蒸氣分壓 Pg： Pg=848 %= 、 飽和器內母液適宜溫度的確定： 飽和器內母液的適宜溫度，可按飽和器內母液的最低溫度乘以平衡偏移系數(shù)來確定。 飽和器內母液的最低溫 度，是根據(jù)飽和器母液面上的水蒸汽分壓 PL和母液面上煤氣中的水蒸汽分壓 Pg的大小關系來確定。 母液上面水蒸氣分壓 PL取決于母液溫度和母液中游離酸及硫銨的含量，可按下式計算（出自《煉焦化學產品回收與加工》）： PL=P0（ 1－ － ） mmHg 式中 P0—— 在規(guī)定溫度下水的飽和蒸汽壓， mmHg υ —— 母液中硫銨的含量， g/100g 母液 s—— 游離酸含量， g/100g 母液 當母液中硫銨總含量為 46%，可得相應的υ = g/100g 母液，s= g/100g 母液。（出自《煉焦化學產品回收與加工》） 則 PL=P0（ 1－ － ） mmHg= P0 P0與母液溫度有關，此最低溫度應使 PL=Pg，則求得： 6 1 . 2 2 m m H g=0 . 7 5 54 6 . 2 2=0 . 7 5 5Pg=0 . 7 5 5PL=P0 查飽和水蒸汽表得其溫度為 ℃，這就是飽和器母液所需的最低溫度。 實際上飽和器母液溫度應比最低高，因母液內水的蒸發(fā)需要蒸發(fā)推動力，即△ P=PL－ Pg。此外，還由于煤氣在飽和器中停留時間短，不可能達到課程設計說明書 10 平衡。所以實際上母液面上的水蒸氣分壓： PL=K Pg 式中 K—— 平衡偏離系數(shù)，其值約為 ～ 當 K= 時，則 PL= Pg= = mmHg 查飽和水蒸汽表得其溫度為 52℃，此即飽和器母液的適宜溫度，此值是符合生產實際情況的。 實際操作中，吡啶裝置不生產時，母液溫度為 5055℃，生產時，母液溫度為 5560℃ 。 飽和器內的熱平衡： 為了確定是否需要向飽和器補充熱量和煤氣的預熱溫度，必須對飽和器進行熱量平衡計算（假設吡啶未生產）。 輸入熱量： 、煤氣帶入的熱量 Q1： ① 干煤氣帶入的熱量 Q=27324 = 式中 27324—— 煤氣發(fā)生量（ Nm3/h） —— 干煤氣比熱（ kcal/m3℃） t—— 煤氣預熱溫度 ② 水汽帶入的熱量（煤氣中的水分）： Q=（ 595＋ ） =572271＋ kcal/h 式中 —— 水煤氣中帶入的水量（㎏ /h） —— 水汽比熱（ kcal/㎏℃） 595—— 水在 0℃時的蒸發(fā)熱（ kcal/㎏） t—— 煤氣預熱溫度（℃） ③ 氨帶入的熱量： Q= = kcal/h 式中 —— 進飽和器的煤氣含氨量（㎏ /h） —— 氨的比熱（ kcal/kg℃） t—— 煤氣預熱溫度（℃） 煤氣中的苯族烴、硫化氫及其它組分，在飽和器雖未被吸收，但由于含課程設計說明書 11 量少，在飽和器前后引起的熱量變化甚微，可忽略 不記。至于吡啶堿類，由于吡啶裝置未生產，在飽和器內吸收的極少，也不予考慮。 則煤氣帶入飽和器的總熱量以上 3項之和，即： Q1=＋（ 572271＋ ）＋ =572271＋ kcal/h 、硫酸帶入的熱量 Q2： Q2= 20= kcal/h 式中 —— 硫酸消耗量 （ ㎏ /h） —— 濃度為 %硫酸的比熱（ kcal/kg℃ ） 20—— 硫酸的溫度（℃） 、洗滌水帶入的熱量（包括洗滌結晶和沖洗設備的水） Q3： Q3=（ 200＋ ） 60=15221kcal/h 式中 200—— 沖洗設備的平均水量（㎏ /h） —— 洗滌硫銨結晶的水量（㎏ /h） —— 60℃水的比熱（ kcal/kg℃） 60—— 洗滌水溫度（℃） 、結晶槽回流母液帶入的熱量 Q4： 回流母液溫度約低于飽和器內溫度 9～ 10℃，可取 45℃，回流母液量為硫銨產量的 10 倍，則 Q4= 10 45=258912kcal/h 式中 —— 硫銨產量（㎏ /h） —— 母液的比熱（ kcal/㎏℃） 、循環(huán)母液帶入的熱量 Q5： 循環(huán)母液量取硫銨產量的 60 倍，其溫度約低于飽和器內溫度 5～ 7℃，可取為 50℃，則 Q5= 60 50=1726080 kcal/h 式中 —— 硫銨產量（㎏ /h） —— 母液的比熱（ kcal/㎏℃） 、化學反應熱 Q6： 課程設計說明書 12 ① 中和熱 q1 2NH3+H2SO4 （ NH4） 2SO4 已知 ： NH3的生成熱 11000 kcal/kmol H2SO4的生成熱 210800 kcal/kmol （ NH4） 2SO4的生成熱 279500kcal/kmol 則中和熱為 ： q1=279500－（ 2 11000＋ 210800） =46700 kcal/kmol 46700= kcal/h 式中 —— 硫銨的產量 （ kg/h） 132—— 硫銨摩爾的質量 （ kg/kmol） ② 結晶熱 q2 硫銨的結晶熱為 kcal/㎏，則每 kmol 的結晶熱為： q2= =17710 kcal/kmol 式中 —— 硫銨的質量（ kg/h） 輸出熱量： 飽和器中煤氣帶出的熱量 Q1*： 設飽和器后煤氣溫度為 55℃，則 ① 干煤氣帶出的熱量 Q=90（ 1－ 8%） 330 55=525987 kcal/h 式中 90— — 焦爐濕煤裝入量（ t/h） 8%—— 配煤水分 330—— 干煤的煤氣發(fā)生量（ Nm3/t） —— 干煤氣比熱（ kcal/m3℃） ② 水汽帶出的熱量 Q=（ 595＋ 55） = kcal/h 式中 —— 輸出煤氣的總含水量（ kg/h） 595—— 水在 0℃時的蒸發(fā)熱（ kcal/㎏） — — 水汽比熱（ kcal/㎏℃） Q1*=525987＋ = kcal/h 課程設計說明書 13 結晶母液帶出的熱量 Q2*： 設結晶母液溫度為 55℃ Q2*=（ 1＋ 10） 55= 式中 —— 硫銨產量（㎏ /h） 10—— 結晶母液中水與硫銨的質量比 —— 結晶母液的比熱（ kcal/㎏℃） 循環(huán)母液帶出的熱量 Q3*： 設循環(huán)母液溫度為 55℃ Q3*= 60 55=1898688 kcal/h 式中 —— 硫銨產量（㎏ /h） 60—— 循環(huán)母液與硫銨的質量比 —— 結晶母液的比熱（ kcal/㎏℃） 飽和器散失的熱量 Q4*： 設其相當于循環(huán)母液熱損失的 25%。循環(huán)母液溫度在循環(huán)過程中降低5℃，則 Q4*= 60 5 25%=43152 kcal/h 式中 —— 硫銨產量（㎏ /h） 60—— 循環(huán)母液與硫銨的質量比 —— 結晶母液的比熱（ kcal/㎏℃） 5℃ —— 進入相比降低 5℃ 課程設計說明書 14 輸出熱量 Q 出 總計為： Q 出 = Q1*＋ Q2 *＋ Q3*＋ Q4*= kcal/h 飽和器的熱平衡，列表如下： 根據(jù)熱平衡關系，則 Q 入 = Q 出 ＋ = t=66℃ 與我們廠操作溫度比較接近。 四、硫銨工段的設備計算及選型 設備選用原則 飽和器機組設置備機，備用率 10%～ 100%。 飽和器內的泡沸傘分左、右兩種導流形式，應根據(jù)回流母液 在器內有較長的流動路線而定。 滿流槽內液封的高度應大于鼓風機全壓。 為了維持生產及檢修飽和器，設置兩個母液貯槽。 除酸器宜用旋流板除酸器，也可選用旋風除酸器。 硫銨結晶槽應采用選擇分離式，也可用重力沉降式。 硫銨結晶的分離應采用耐腐蝕的連續(xù)離心機，并設置備機。 硫銨干燥宜采用沸騰干燥器。 預熱器宜采用立式，以利于焦油流動。 輸 入 輸 出 項 目 Q1 572271＋ 項 目 Q1* Q2 Q2* Q3 15221 Q3* 1898688 Q4 258912 Q4* 43152 Q5 1726080 Q6 合 計 + 合 計 課程設計說明書 15 應設置除塵、粉塵捕集裝置。 飽和器 飽和器是硫銨工段的主體設備，大型焦化常用 的是外部除酸式飽 和器。對飽和器的計算主要是針對一定的煤氣處理量確定其直徑。 原始數(shù)據(jù)： 煤氣流量 Nm3/h 27324 飽和器前煤氣壓力 mmH2O 1800 飽和器阻力 mmH2O 600 預熱器后煤氣溫度 ℃ 67 飽和器后煤氣露點溫度 ℃ 45 飽和器煤氣溫度 ℃ 55 初冷器后煤氣溫度 ℃ 30