【文章內(nèi)容簡介】 啶吸收不完全外，還同時易使飽和器堵塞，此外，%時，因母液比重的下降，還易于使泡沫產(chǎn)生，導(dǎo)致操作條件惡化。其流程見圖31。圖31噴淋式飽和器法生產(chǎn)硫銨工藝噴淋式飽和器的結(jié)構(gòu)有如下特點：。第一，噴淋式飽和器除氨，充分吸收煤氣中氨氣，明顯解決了氨氣對環(huán)境污染問題。由于在噴淋室上部沒有多個螺旋扇面噴頭，形成一定噴角，使噴灑出的硫氨母液均朝向煤氣流動方向，通過良好的氣液接觸，充分吸收煤氣中的氨，大大減少了煤氣中的氨的含量，明顯降低了氨氣向自然界的排放，從而收到了保護自然環(huán)境的良好效果。第二，設(shè)備阻力小，大大降低了風(fēng)機能耗，明顯地增加了經(jīng)濟效益。有效地降低了煤氣鼓風(fēng)機的系統(tǒng)阻力，不僅使風(fēng)機的運行更加可靠平穩(wěn)，而且大大降低了風(fēng)機的能耗，明顯增加經(jīng)濟效益。第三。噴淋式飽和器將吸氨和除酸巧妙地結(jié)合在一起，使設(shè)備結(jié)構(gòu)更加緊湊，減少了設(shè)備重量及占地面積，給基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備安裝檢修提供了極大方便。第四，噴淋式飽和器底部帶結(jié)晶室，有利于硫銨結(jié)晶的解決，增大了結(jié)晶顆粒，提高了硫銨產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，增加了經(jīng)濟效益。第五，噴淋式飽和器采用SUS316L耐酸不銹鋼材料制作，設(shè)備防腐性能好，使用壽命長，大大延長設(shè)備更換周期，減少停產(chǎn)次數(shù)，從而明顯提高了經(jīng)濟效益。第六，提高了硫銨產(chǎn)品的質(zhì)量，降低了成本，增加經(jīng)濟效益。下面列舉某焦化廠2001年硫銨工段的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，可明顯看出質(zhì)量顯著提高。噴淋式飽和器結(jié)構(gòu)見圖32。圖32噴淋式飽和器結(jié)構(gòu)圖從上述可以看出，噴淋式飽和器的技術(shù)性能遠遠優(yōu)于其它形式飽和器技術(shù)性能。因此，應(yīng)該加大其開發(fā)研制的資金投入，進一步加快研制的進度，盡快投入批量生產(chǎn)，滿足國際國內(nèi)市場的需求4 硫酸銨工藝計算原始數(shù)據(jù)焦爐干煤裝入量 t/h煤氣發(fā)生量Mg (干煤)25氨的產(chǎn)率（揮發(fā)氨） %初冷器后煤氣溫度t ℃30剩余氨水量 t/h蒸氨廢水中含氨量 g/l剩余氨水中含氨量 g/l直接用蒸汽量（每蒸餾1稀氨水） kg/250分縮器后氨氣溫度 t ℃98飽和器后煤氣含氨量 g/硫酸濃度 Wt %78煉焦煤含水量 %12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蒸氨廢水帶出氨由平衡知 N = N1＋N2 = N3＋N4＋N5則總氨量 N =%=%= t/h=剩余氨水帶入氨 N2 = = =干餾煤氣帶入氨 N1 = N－N1==干餾煤氣帶出氨 N3 = 25蒸氨廢水帶出氨L = +=N4 = 1000 =飽和器耗氨量 N5 = N－N3－N4 = －－= kg/h由反應(yīng)原理 硫酸吸收氨反映式：217 98 132 y x硫氨產(chǎn)量 kg/h硫酸理論耗量 kg/h換算成 98% 硫酸耗量 =飽和器內(nèi)的水分主要是煤氣和氫氣帶來的。其余有硫酸帶入的水分以洗滌水氨分縮器后氨汽濃度為10%.。洗滌硫氨用水占硫氨質(zhì)量總重的6%，沖洗飽和器和除酸器帶入的水量平均取200kg/h， 飽和器水平衡如下：輸入方 輸出方 飽 和 器洗滌硫銨水煤氣帶入水氨氣帶入水硫銨帶入水沖洗水煤氣帶出水Wt硫銨產(chǎn)品帶出水1)帶入飽和器的總水量初冷后煤氣溫度是30℃煤氣帶入水量 =25=氨汽帶入水量 又N2－N4=（＋N2－ N4）10% 得kg/h硫酸帶入水 =(178%)=硫酸洗滌用水（扣除硫銨產(chǎn)品帶出水）：=6%=沖洗水量 =50kg/h則帶入飽和器總水量為Wt= ＋ ＋ ＋ ＋ =＋＋＋＋50 =2)飽和器煤氣分壓以上求得的帶入飽和器的總水量均應(yīng)由煤氣帶走，則由飽和器出去的1煤氣應(yīng)帶走的水量為：=相應(yīng)的1的煤氣中的水汽的體積為=故混合氣中水汽所占的體積比為= % MPa， MPa則水蒸氣分壓為 %==273mmHg （注：1mmHg=）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。當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，飽和器的最低溫度為40℃。因母液內(nèi)水的蒸發(fā)需要推動力（ΔP=PlPg），還由于煤氣飽和器中停留時間短，氣液兩相的水汽分壓不可能達到平衡，所以實際上母液液面上的蒸汽分壓為 PL = KPg式中 K——平衡偏離系數(shù)（～） 當K= PL = 273=409mmHg由PL=81 mmHg由《焦化工藝學(xué)》（中國礦業(yè)大學(xué)出版社）圖93可知，酸度為9 %，其適宜的操作溫度為54℃。在實際生產(chǎn)中，母液溫度為50～55℃為了確定是否需要向飽和器補充熱量和煤氣的預(yù)熱溫度，須對飽和器進行熱平衡計算。 飽和器[平衡如下：輸入方 輸出方飽 和 器循環(huán)母液帶入熱量反應(yīng)熱回流母液熱量洗滌水帶入母液硫酸帶入熱量氨汽帶入熱量煤氣帶入熱量煤氣帶出熱量結(jié)晶母液帶出熱量循環(huán)母液帶出熱量熱損失1)輸入熱量煤氣帶入飽和器的熱量，由煤氣帶入熱量，水汽帶入熱量和氨帶入熱量三部分組成。①干煤氣帶入的熱量= Mg =25=式中 ——干煤氣帶入熱量 KJ/h ——干煤氣的比熱 KJ/h t ——煤氣的預(yù)熱溫度 ℃②水汽帶入熱量=（＋） =(＋) =＋式中 ——水汽帶入的熱量 KJ/h 2491．3——水在0℃時蒸汽潛熱 KJ/Kg 1．83——0～8℃間的比熱 KJ/(KgK)③氨帶入熱量 ===式中 ——氨帶入的熱量 KJ/h 2．11——氨的比熱 KJ/(KgK)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(chǎn)時，在飽和器中被吸收的量極少，也不予考慮。則煤氣帶入飽和器的總熱量為= ＋ ＋=＋＋＋=+2)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。①氨帶入的熱量=（N2N4）98 =()98 =式中 ——98℃時氨的比熱 KJ/(KgK)②水汽帶入的熱量=(＋98) =(＋98) =則氨汽帶入的熱量= ＋ =3)硫酸帶入的熱量=E=20=式中 ——濃度為78%硫酸的比熱E—硫酸的平均溫度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℃） =(＋50)60=式中 ——60℃時水的比熱 KJ/(KgK)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。一般為45℃，回流母液量為硫銨產(chǎn)量的10倍，則=4510X=4510=(KgK)6)循環(huán)母液帶入的熱量取硫酸銨產(chǎn)量的50倍母液溫度取50℃。7）化學(xué)反應(yīng)熱①硫酸的中和熱（1 Kgmol的硫銨但是中和熱為195533 KJ/h）KJ/h②硫酸的結(jié)晶熱（1 Kgmol的硫銨但是結(jié)晶熱為10886 KJ/h）KJ/h③硫酸的稀釋熱（100% KJ/Kgmol） KJ/h 化學(xué)反應(yīng)熱共計 =++ =飽和器總的輸出熱量為=+++ 4+++1757611+ =＋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℃則干煤氣帶出的熱量 2560=①水汽帶走熱量 Wt(+60)=②煤氣從飽和器帶出熱量 =+ ==(10+1)X50=1150=④循環(huán)母液帶出熱量 =50X5O=5050=1860724KJ/h⑤飽和器熱損失飽和器熱損失相當于循環(huán)母液熱損失的20%～25%,本設(shè)計取25%,循環(huán)母液在循環(huán)過程中降低6%左右.=5025%6=總上 Q出=+++ =2940828KJ/h由能量守恒得 Q入=Q出＋= t=℃ ℃5 硫酸銨生產(chǎn)的主設(shè)備的計算 飽和器結(jié)構(gòu)基本已定,通過計算主要確定直徑, Mpa,(約600㎜H2O)煤氣預(yù)熱器溫度為70℃,飽和器后煤氣露點溫度為50℃,飽和器后煤氣溫度為60℃.煤氣初冷器后煤氣溫度為35℃ 000預(yù)熱器后煤氣實際體積 25=式中 ——1Nm3煤氣在35℃時,為水汽飽和器后的體積, m/s 其斷面面積為 = （1）飽和器后煤氣的實際體積25式中 ——1 Nm3煤氣在50℃時,為水汽飽和后體積(2)飽和器內(nèi)環(huán)形截面積, m/s 則 ㎡(3)飽和器直徑 飽和器總截面積為 +=㎡直徑 D= 沒(3)飽和器的高度：內(nèi)徑的高度，煤氣在飽和器內(nèi)的停留時間大約為10S飽和器內(nèi)的煤氣的體積為：。外徑的高度，煤氣在飽和器內(nèi)的停留時間大約為13S飽和器內(nèi)的煤氣的體積為：。飽和器內(nèi)的母液高度始終保持的高度降液管的高度：硫酸銨液體在降液管中的下降速度，沒有進入結(jié)晶室下部時停留時間為6s，進入下部后停留時間1s。則硫酸銨的液體體積為 ， 下筒體計算：循環(huán)母液通過降液管從結(jié)晶室的底部上返，攪拌母液，晶核不斷生成和長大，同時顆粒分級。，再結(jié)晶室底部里停留8s，停留16s則硫酸銨的液體體積為 ， 設(shè)備壁厚設(shè)計：1）筒體的設(shè)計壁厚： 式中 －圓筒設(shè)計厚度，mm －容器設(shè)計壓力，Mpa －圓筒內(nèi)徑，mm －設(shè)計溫度下筒體材料的許用應(yīng)力，MPa －焊接接頭系數(shù)，； －腐蝕裕量，mm依據(jù)上式，塔體材料選用0Cr18Ni9，查 代入得：考慮到鋼板厚度負偏差=，圓整后，取圓筒名義厚度4mm。封頭高h=飽和器總高度H=+++=。6 硫酸銨附屬設(shè)備的計算（1）飽和器后的煤氣流量為 m3/h進口煤氣速度不宜低于25m/s，現(xiàn)取27m/s，則煤氣進口截面積為：F= ㎡煤氣進口采用矩形設(shè)長邊為b,短邊為a，且b=2a則F= ab=2a2= ㎡ a= b=（2）煤氣出口管直徑：出口管的出口管的煤氣速度可采用4～8 m/s ，本設(shè)計采用4m/s，則出口的內(nèi)徑為：（3） 除酸器的內(nèi)徑： 除酸器內(nèi)環(huán)形截面寬度取與煤氣進口寬度相等，則除酸器內(nèi)徑為：+2=（4）出口管內(nèi)部分的高度：為計算此高度，應(yīng)先確定煤氣在環(huán)形空間的旋轉(zhuǎn)運動速度，Wp及其在器內(nèi)的環(huán)形空間內(nèi)的停留時間，氣流的旋轉(zhuǎn)速度應(yīng)比進口速度小2/7～3/8，本設(shè)計取小2/7 據(jù)此可求得：Wp=27（12/7）=此時煤氣流過的長度為L=Wpt==煤氣的回轉(zhuǎn)數(shù)為：n=當煤氣通路寬為a=則煤氣通路的高度為：h=所以，出口管在器內(nèi)部分的高度為H=nh==根據(jù)以上計算，選用除酸器的尺寸如下：DN=3100mm H=5000mm 煤氣出口內(nèi)徑為2700mm，出口氣在除酸器內(nèi)的高度為3500mm因為a= b