【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 結(jié)晶顆粒大，硫酸氨質(zhì)量好，工藝流程短，易操作等特點(diǎn)。 飽和器法的工藝流程1－煤氣預(yù)熱器；2－飽和器；3－除酸器；4－結(jié)晶槽；5－離心機(jī)；6－螺旋輸送機(jī)；7－沸騰干燥器；8－送風(fēng)機(jī)；9－熱風(fēng)器；10－旋風(fēng)分離器；11－排風(fēng)機(jī)；12－溢流槽；13－母液貯槽；14－硫酸銨貯斗；15－細(xì)粒硫酸銨貯斗；16－硫酸銨包裝機(jī)；17－皮帶機(jī)；18－硫酸高置槽4 工藝計(jì)算與設(shè)備選型 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的計(jì)算 裝煤量的計(jì)算 選用JN606型260孔焦?fàn)t，主要尺寸如下：炭化室有效容積／全長(zhǎng)（mm）全高(mm)平均寬(mm) 結(jié)焦時(shí)間(h)159806000450焦?fàn)t生產(chǎn)能力的核算式中 36524——全年工作時(shí)間n——每個(gè)焦?fàn)t組的焦?fàn)t個(gè)數(shù)N——每座焦?fàn)t的炭化室個(gè)數(shù)h——炭化室的有效裝煤高度 ml——炭化室的有效裝煤長(zhǎng)度 mb——炭化室的有效裝煤寬度 m——裝煤煤干基堆密度 t(干煤)/~, T——運(yùn)轉(zhuǎn)周期 取設(shè)計(jì)結(jié)焦時(shí)間25hK——干煤全焦率，%。~，k——考慮到炭化室檢修等原因的減產(chǎn)系數(shù)， ——全焦含水量（取6%）G= 煤氣發(fā)生量Qt∕h其為裝煤干煤量，取煤氣發(fā)生量Mg=360(干煤),則煤氣發(fā)生量Q=Mg =360 =68435 剩余氨水量(1) 原始數(shù)據(jù) 裝入濕煤量 G180。/(110%)=(110%)= 配煤水分 10% 化合水 2% 煤氣發(fā)生量 360(干煤) 煤氣初冷器后煤氣溫度 30℃ 30℃g/(2)計(jì)算 根據(jù)煤氣初冷系統(tǒng)中的水平衡，可得剩余氨水t/h= —式中 ——煤氣帶入集氣管中水量t/h ——初冷器后煤氣帶走的熱量t/h = 10% ＋(110%)2% = t/h = 68435 = Kg/h = t/h則剩余氨水量為： = —=－= 飽和器的有關(guān)計(jì)算及選型 原始數(shù)據(jù)焦?fàn)t干煤裝入量 t/h煤氣發(fā)生量Mg (干煤)360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 飽和器的平衡 N總氨飽 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 = + N++ 則總氨量 N = % = % = kg/h 剩余氨水帶入氨 N = = = kg/h 干餾煤氣帶入氨 N1 = N－N2= － = 干餾煤氣帶出氨 N= 360 蒸氨廢水帶出氨 L = ＋ = t/h N= 1000 = ㎏/h 飽和器耗氨量 N =N－－ = – – = 由反應(yīng)原理 硫酸吸收氨反映式：217 98 132 y x 硫氨產(chǎn)量 x=132/(217)= kg/h 硫酸理論耗量 y=98/(217) = 換算成 78% 硫酸耗量 = 水平衡及母液溫度的確定 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及洗滌水等。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120kg/h，氨分縮器后氨汽濃度為10%. 飽和器水平衡如下： 飽 和 器洗滌硫銨水煤氣帶入水氨氣帶入水硫酸帶入水沖洗水煤氣帶出水Wt硫銨產(chǎn)品帶出水Wp(1) 帶入飽和器的總水量 初冷后的煤氣溫度為30℃，㎏/所以： 1）煤氣帶入水量 = 360 = 2）氨汽帶入水量 又N2－N4=（＋N2－ N4）10% 得kg/h 3)硫酸帶入水 = (178%) = 4)硫銨洗滌用水（扣除硫銨產(chǎn)品帶出水）：= 6% = kg/h 5)沖洗水量 = 120kg/h 則帶入飽和器總水量為W= ＋＋＋＋ = ++++120 = kg/h(2) 飽和器出口的煤氣中水蒸氣分壓 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100%= %， Mpa。則水蒸氣分壓為: % = 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。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(shí)，即Pl = Pg = mmHg. 取母液酸度為6%，由《焦化工藝學(xué)》（中國(guó)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(dòng)力（ΔP=PlPg），還由于煤氣飽和器中停留時(shí)間短，氣液兩相的水汽分壓不可能達(dá)到平衡，所以實(shí)際上母液液面上的水蒸汽分壓為 Pl = KPg式中 K——平衡偏離系數(shù)（~）當(dāng)K= Pl = = 由Pl=《焦化工藝學(xué)》（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社）圖93可知， 當(dāng)酸度為5% ，其適宜的操作溫度為51℃。 在實(shí)際生產(chǎn)中，母液溫度為50～55℃（本設(shè)計(jì)未考慮對(duì)吡啶的回收） 熱平衡及煤氣預(yù)熱器出口溫度的計(jì)算 為了確定是否需要向飽和器補(bǔ)充熱量和煤氣的預(yù)熱溫度，須對(duì)飽和器進(jìn)行熱平衡計(jì)算。 飽和器內(nèi)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) 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。 ①干煤氣帶入的熱量= Mg = 360 = KJ/h 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汽帶入的熱量=（＋） = (＋) = (5592719＋) KJ/h 式中 ——水汽帶入的熱量 KJ/h 2491．3——水在0℃時(shí)蒸汽潛熱 KJ/Kg 1．83——0～8℃間的比熱 KJ/(KgK) ③氨帶入的熱量 === KJ/h 式中 ——氨帶入的熱量 KJ/h ——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(jì)，至于吡啶堿類，當(dāng)吡啶裝置未生產(chǎn)時(shí)，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= ＋ ＋= (5592719＋) KJ/h(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?jī)刹糠纸M成。①氨帶入的熱量=（）98 = ( – ) 98 = KJ/h式中 ——98℃時(shí)氨的比熱 KJ/(KgK) ②水汽帶入的熱量= (＋98) = (＋98) = 則氨汽帶入的熱量= ＋ = += KJ/h ③硫酸帶入的熱量 =E=20= KJ/h 式中 ——濃度為78%硫酸的比熱 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℃）=（＋）60 = (＋120)60 = ——60℃時(shí)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(jī)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= KJ/h ⑥循環(huán)母液帶入的熱量 循環(huán)母液取硫銨產(chǎn)量的50倍，其溫度比飽和器母液溫度約低于5℃，取為50℃。則= 5050X = 5050=13785920 KJ/h ⑦化學(xué)反應(yīng)熱 化學(xué)反應(yīng)熱包括中和熱、結(jié)晶熱和稀釋熱⑴硫酸的中和熱（1 Kgmol的硫酸的中和熱為195533 KJ/h） = ()195533= KJ/h⑵硫銨的結(jié)晶熱 （1 Kgmol的硫銨但是結(jié)晶熱為10886 KJ/h） =() 10886= KJ/h⑶硫酸的稀釋熱（100% KJ/Kgmol） = () = KJ/h 化學(xué)反應(yīng)熱共計(jì)= q1 + q2 + q3 =++= KJ/h飽和器總的輸出熱量為=＋＋＋＋＋＋=( ＋ ) KJ/h (1) 煤氣從飽和器帶出的熱量 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 180。= 36060= 水汽帶走熱量 180。= Wt(+60)=(+60)= KJ/h 煤氣從飽和器帶出熱量= q1180。+ q2180。= += KJ/h（2）結(jié)晶母液帶出熱量 (母液溫度為55℃) = (10+1)X55=(1+10)55= KJ/h（3）循環(huán)母液帶出熱量 = 50X55=5055=15164512 KJ/h（4）飽和器熱損失飽和器熱損失相當(dāng)于循環(huán)母液熱損失的20%～25%,本設(shè)計(jì)取25%,循環(huán)母液循環(huán)過程中降低6℃左右. = 5025%6= KJ/h總上 Q出= +++ =++15164512+= KJ/h 所以：+= 則 t = ℃ 即煤氣預(yù)熱器后的煤氣溫度為70℃ 飽和器的基本尺寸 飽和器結(jié)構(gòu)基本已定,通過計(jì)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(diǎn)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℃ (1)預(yù)熱器后煤氣實(shí)際體積 360= 式中 ——1Nm3煤氣在35℃時(shí),為水汽飽和器后的體積(2)飽和器后煤氣實(shí)際體積360 式中 ——1的煤氣在50℃時(shí)為水汽飽和后的體積(3)中央煤氣管內(nèi)斷面積，： F=㎡(4)飽和器外環(huán)形截面積，取飽和器內(nèi)環(huán)形截面上煤氣流速為5m/s，則環(huán) 形截面積為：F=㎡設(shè)入口為正方形邊長(zhǎng)為a則 F=4=4 a=1(5)飽和器內(nèi)環(huán)形截面積，取飽和器內(nèi)環(huán)形截面上煤氣流速為4m/s，則環(huán)形截面積為：㎡（6）+= 則飽和器內(nèi)筒直徑D== 所以飽和器上部的直徑=+1= 故 圓整后取 D= 根據(jù)計(jì)算選噴淋式飽和器 DN5000/DN3800mm，H=11600mm，共二臺(tái)， 一開一備，其主要參數(shù)如下：DN5000～DN3800（mm） H=11600（mm）設(shè) 計(jì)壓