【文章內(nèi)容簡介】 5 g / m3 4 0 1 3 0 ??? 相應(yīng)的， 31m 煤氣中水蒸氣體積為： 35 6 .5 2 2 .4 0 .0 7 0 31 8 1 0 0 0 m? ?? 混合氣體中水汽所占體積為： % ?? 取飽和器后煤氣表壓為 ，則水蒸氣分壓為 ( 1 0 1 .3 3 1 1 .7 7 ) 6 .5 7 % 7 .4 3 k Pa? ? ? ③ 母液最低溫度的確定 母液液面上的水蒸氣分壓等于煤氣中的水蒸氣分壓，查圖 可得：若使煤氣 帶 14 走這些水分，必須使用母液液面分壓大于煤氣中蒸汽分壓，使之產(chǎn)生推動力，即：1 2p p p??? 。由于煤氣在飽和器中停留的時間短，不可能達(dá)到平衡，所以，實際上母液液面上的水蒸氣分壓為： 1 gp Kp? （ 31） 式中 K— 平衡偏離系數(shù)，其值為 ～ ，取 ； 則 1 1 . 5 7 . 4 3 1 1 . 1 4 5 k P ap ? ? ? 由圖 得：當(dāng)母液酸度為 4%和 8%時，與 1 ? 相對應(yīng)的母液適宜溫度分別 50℃ 及 55℃ 。當(dāng)酸度為 6%時， 可取平均值 ℃ 。 以上的物料平衡計算數(shù)據(jù)如表 所列： 表 物料平衡數(shù)據(jù)表 項 目 數(shù) 值 單位 硫酸銨產(chǎn)量 kg/h 硫酸消耗量 kg/h 氨損失率 % 帶入飽和器總水量 2497 kg/h 飽和器出口煤氣中水蒸氣分壓 kPa 母液最低溫度 ℃ 煤氣預(yù)熱溫度 T ℃ 熱量衡算 熱平衡以 0℃ 為基準(zhǔn)。 輸入熱量 Q入 煤氣帶入的熱量1Q ①干煤氣帶入熱量： 3 4 0 1 3 0 1 .4 6 5 6 4 7 5 3 tk J /h? ? ?t 式中 — 干煤氣比熱容 kmKJ 3/ ； t— 煤氣預(yù)熱 溫度 /℃ ； ②水蒸氣帶入熱量： 1 5 5 5 . 8 4 ( 2 4 9 1 1 . 8 3 4 t ) 3 8 7 5 5 9 7 . 4 4 2 8 5 3 . 4 t k J / h? ? ? ? 15 式中 — 0~80℃ 時水蒸氣的比熱 ? ?kJ/kg k? ； 2491— 水在 0℃ 的蒸汽熱， kJ/kg ； ③氨帶入的熱量： 3 4 4 . 0 1 2 . 1 0 6 t 7 2 4 . 4 9 tk J /h?? 式中 — 氨的比熱 ? ?kJ/ kg k? ； 煤氣中所含的苯族烴，硫化氫等組分含量少，在飽和器的前后引起的熱量變化甚微，故可忽略不計。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。 煤氣帶入飽和器的總量為： 1Q 6 4 7 5 3 t 3 8 7 5 5 9 7 4 4 2 8 5 3 . 4 t 7 2 4 . 4 9 t? ? ? ? kJ/ h?? 氨氣帶入2Q 水蒸氣帶入熱： ? ?3 4 2 . 9 5 4 2 4 9 1 1 . 8 4 9 8 9 1 6 1 4 0 k J / h? ? ? ? 3 8 . 1 0 6 2 . 1 2 7 9 8 7 9 4 3 k J /h? ? ? 則 2Q924083kJ/h? =916140+7943=924083kJ/h 硫酸帶入熱量3Q 3 1 4 0 7 . 1 4 1 . 8 8 2 2 0 5 2 9 6 4 . 7 k J / hQ ? ? ? ? 式中 — 質(zhì)量濃度為 78%硫酸在 20℃ 時的比熱容 ? ?kJ/ kg k? 洗滌水帶入熱量4Q 4 ( 2 0 0 8 8 . 7 ) 4 . 1 7 7 6 0 7 2 3 5 4 k J / hQ ? ? ? ? ? 式中 — 60℃ 時水的比熱容， ? ?kJ/ kg k? 。 結(jié)晶槽回流母液帶入熱量5Q 取回流母液溫度 45℃ ，母液量為硫酸銨的產(chǎn)量的 10 倍， 則 : 5 1 4 7 8 . 3 6 1 0 2 . 6 7 6 4 5 1 7 8 0 2 4 1 k J / hQ ? ? ? ? ? 式中 — 母液的比熱容， ? ?kJ/ kg k? 16 循環(huán)母液帶入熱量6Q 取循環(huán)母液溫度為 50℃ ，母液量為硫酸銨產(chǎn)量的 60 倍 則 : 6 1 4 7 8 . 3 6 6 0 2 . 6 7 6 5 0 1 1 8 6 8 2 7 4 k J / hQ ? ? ? ? ? 式中 — 母液的比熱容， ? ?kJ/ kg k? 化學(xué)反應(yīng)熱7Q 這部分熱量包括硫酸稀釋熱氨與硫酸的反應(yīng)熱、硫酸銨結(jié)晶熱的總和。 ①硫酸稀釋熱 1q （由 78%→6% ）： 每 1mol 硫酸 稀釋熱計算公式：12112 n n74776q ( )???? （ 32） 式中 1n ， 2n — 分別為稀釋后和稀釋前水與酸的物質(zhì)的量之比： 194 18 6 98n ??(硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù) 6%)122 18 78 98n ??(硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù) 78%) 則 1 8 5 . 3 9 6 3 1 . 5 3 5 6 1 4 0 7 . 1 4 7 8 %7 4 7 7 6 ( )1 . 7 9 8 3 8 5 . 3 9 6 3 1 . 7 9 8 3 1 . 5 3 5 6 9 8q ?? ? ??? 434478kJ/h? ②稀 硫酸 與氨氣反應(yīng)生成 硫酸銨 水溶液的反應(yīng)熱 2q ： 2 1955 24= 2189 809. 55132q kJ/h?? 式中 195524— 稀硫酸與氨氣反應(yīng)生成硫酸銨水溶液的反應(yīng)熱 ③硫酸銨結(jié)晶熱 3q ： 314 78 .3 6q 10 88 6= 12 19 19 .9 kJ/h132 ?? 式中 10886— 硫酸銨結(jié)晶熱 J/mol 則 7 1 2 3Q q q q 2 7 4 6 2 0 8 k J / h? ? ? ? ? 總?cè)霟崃?Q入： 1 2 3 4 5 6 7Q Q Q Q Q Q Q Q21319722. 1 4 68330. 9t kJ / h? ? ? ? ? ? ???入 =+ 輸出熱量 Q出 17 ①煤氣帶出熱 1Q? ： 3 4 0 1 3 0 1 . 4 6 5 5 5 3 5 6 1 4 1 5 k J /h? ? ? ? ： ? ?2 4 9 7 2 4 9 1 1 . 8 3 4 5 5 6 4 7 1 8 9 9 k J / h? ? ? ? 則 1Q = 1 0 0 3 3 3 1 4 .4 k J /h? ②結(jié)晶母液帶出熱 2Q? ? ?2Q 1 3 6 2 . 6 1 1 0 2 . 6 7 6 5 5 2 2 0 6 0 2 2 k J / h? ? ? ? ? ? ? ③循環(huán)母液帶出熱 3Q? 3Q 1 4 7 8 . 3 6 6 0 2 . 6 7 6 5 5 1 3 0 5 5 1 0 1 . 5 k J / h? ? ? ? ? ? ④飽和器散失熱量 4Q? 4 12Q aF(t t )? ?? （ 33） 式中 a— 結(jié)晶系數(shù)，取 ? ?3m h kkJ/ ??。 F— 飽和器表面積，（當(dāng)直徑為 5m時， F≈200 2m ）； 1t — 飽和器壁溫度，取 45℃ ； 2t — 大氣溫度，取 20℃ 4 12Q aF(t t )? ?? = 2 0 . 9 2 0 0 ( 4 5 2 0 ) 2 7 1 7 0 0 K J / h? ? ? ? ? 輸出熱總量 Q出： 1 2 3 4Q Q Q Q Q 2 5 7 5 3 5 5 1 . 2 k J / h? ? ? ?? ? ? ? ?出 以上的熱量平衡計算數(shù)據(jù)如表 所列： 表 熱平衡數(shù)據(jù)表 （ 熱平衡以 0℃ 為基準(zhǔn)） 熱輸入項目 數(shù)值 kJ/h 熱輸出項目 數(shù)值 kJ/h 煤氣帶入熱量 1Q + 煤氣帶出熱量 1Q? 氨氣帶入熱量 2Q 924083 結(jié)晶母液帶出熱量 2Q? 硫酸帶入熱量 3Q 循環(huán)母液帶出熱量 3Q? 18 熱輸入項目 數(shù)值 kJ/h 熱輸出項目 數(shù)值 kJ/h 洗滌水帶入熱量 4Q 72354 飽和器散失熱量 4Q? 271700 結(jié)晶槽回流母液 帶入熱量 5Q 1780241 —— —— 循環(huán)母液帶入熱量 6Q 11868274 —— —— 化學(xué)反應(yīng)熱 7Q 2746208 —— —— 合計 + 合計 由熱平衡關(guān)系，得： 5 7 5 3 5 5 8 3 3 1 3 1 9 7 2 2 ?? t t≈℃ 實際操作中煤氣預(yù)熱溫度控制在 60～ 70℃ 。當(dāng)使用硫酸質(zhì)量濃度為 92%～93%時，由于稀釋熱增大，而帶入的水分減少，故有時煤氣不經(jīng)預(yù)熱仍可維持飽和器水平衡。 19 第 4 章 飽和器法回收氨的主設(shè)備計算 飽和器 飽和器用鋼板焊制，具有可拆卸的頂蓋和錐底，材質(zhì)最好采用耐酸不銹鋼，否則內(nèi)壁需襯以防酸層。查閱文獻(xiàn) [14,15]得知，防酸層可用石油瀝青、油氈紙，耐酸瓷磚等要求砌襯。 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。 在中央煤氣管下端裝有煤氣泡沸傘，沿泡沸傘整個圓周焊有彎成一定弧度的導(dǎo)向葉片，構(gòu)成了弧形管道，使煤氣均勻分布而出并泡沸穿過母液，以增大氣液相接觸面積，并使飽和器內(nèi)上層母液劇烈旋轉(zhuǎn)。泡沸傘浸入母液深層（或稱浸沒深度）是指泡沸傘煤氣出口上緣至飽和器滿流口下緣的垂直距離。煤氣通過飽和器的阻力主要與浸沒深度有關(guān)。一般情況下，泡沸傘的浸沒深度不小于 200mm。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。 為了增大結(jié)