【導讀】焦爐生產焦炭的副產品是焦爐煤氣，現代焦爐生產工藝殘留于煤氣中的氨，更重要的是，氨進入大氣造成了環(huán)境污染，所造成的危害相當嚴重，既不利于環(huán)保，也不符合國家關于可持續(xù)發(fā)展的要求。收中能使油和水形成穩(wěn)定的乳化液，妨礙油水分離。為此，煤氣中氨的含量不允許超過。純態(tài)的硫酸銨為無色長菱形晶體，焦化廠生產的硫酸銨，因混有雜質而呈。現淺的藍色、灰色，多為片狀、針狀甚至粉末狀結晶。既可以作為肥料直接使用，也可以作為生產其他肥料的原料使用。工業(yè)的重要組成部分。煉焦化學產品在國民經濟中占有重要的地位，煉焦化學工。氨是很有意義的。此外，煤氣中的氨在燃燒時會生成有毒的、有腐蝕性的氧化氮，硫酸銨生產按采用的設備不同，有飽和器法和酸洗塔法。硫酸銨易吸潮結塊，易溶于水，其。硫酸銨吸收熱量約63kJ。反應熱值約小10%。在硫酸小于19%時，析出的固體結晶為硫酸銨；當酸度大于19%而小于34%時，飽和器中被硫酸銨和硫酸氫銨多飽和的硫酸溶液稱為母液。

　　

【正文】 （ 45） 式中 cpd 固體顆粒平均直徑， m。 g? 氣體密度， 3kg/m 。 s? 固體密度， 3kg/m 。 u氣體黏度， Pas? 。 上式適用的條件是雷諾數 cp g1dvuRe 10???，若 Re10? ，則必須對計算進行校正。其中各項數據計算如下： ①固體顆粒平均直徑 cpd 的確定： cp 1xdd ?? （ 46） 根據設計計算要求，硫酸銨的篩分組分如表 所示： 表 硫酸銨的篩分組分 各顆粒直徑 d/mm 篩分組成 x/% 42 34 22 則 cp 1 1 0 0 0 . 5 4 2 m m0 . 1 4 2 3 4 2 2 1 . 0 0 . 92 . 0 1 . 0 0 . 5 0 . 3 0 . 2 0 . 1d ???? ? ? ? ? ②氣體密度 g? 的確定 在干燥器內氣體的 平均溫度為 140 70 1052? ? ℃ ，設氣流操作壓力為 ，則空氣流在實際操作狀態(tài)下的密度為： 3g 273 kg / m273 105 ? ?? ? ? ?? ③硫酸銨結晶真密度 s? 為 31770kg/m 27 ④空氣黏度 u 為 5Pa 10? ?? 將上述各值帶入式 （ 45） 得： ? ? 513 1 . 8 2 0 . 9 40 . 0 62 .1 1 00 .1 5 7 m / s0 . 0 0 9 2 3 ( 0 . 5 4 2 1 0 ) ( 1 7 7 0 0 . 9 8 )( 0 . 9 8 )v????? ? ? ? ?? 35c p g1 3 . 9 70 . 5 1 4 1 0 0 . 1 4 0 . 9 82 . 1 1 0dV uRe ??? ?? ? ???? 因為 Re10，故計算結果不必校正。 干燥器直徑的確定 干燥器內徑氣流實際操作速度： 1 1 0 0 . 1 5 7 1 . 5 7 m / sv 1 0 V ? ? ??? 干燥器內平均操作溫度及壓力下的濕空氣體積：按設計定額，干燥器每處理1t 硫酸銨（干基）需溫度為 10℃ ，相對濕度為 84%的空氣 1911kg。 干燥器的處理負荷（按 15h/d）為： 24 23 65 .4kg / ?? 原料含水量： 2 3 6 5 . 4 2 % 4 7 . 3 k g / h?? 干燥后殘留在 硫酸銨中的水量： 2 3 6 5 . 4 0 . 1 % 2 . 3 7 k g / h?? 則需蒸發(fā)的水量： 4 7 .3 2 .3 7 4 5 k g / h?? 因此，在干燥器內濕空氣的體積為： 347 64m / h2365 .4 501500 18 27 3 10 5 10 327 3 10 3 5V () ?? ? ? ? ?? ? ? 干燥器的沸騰床面積： 24764 m3600 ??? 干燥器溢流口高度的確定 根據參考文獻 [21]可知，固定床物料層高度 0H 取值為 200mm，則沸騰床層高度（即溢流口高度）為： 001HH1 ???? ? （ 47） 28 式中 0? 為固定床空隙率： duiz h e n08581 1 0 . 5 1 51770??? ? ? ? ? ? ? 為沸騰床空隙率 ,取 則 1 200 388 m m1 ?? ? ?? 溢流口高度是控制沸騰床層高度及物料停留時間的重要參數。 根據以上設備計算，得出主要設備結構尺寸設計數據，見表 表 主要設備結構尺寸設計匯總 表 項 目 數 值 單位 煤氣進口管直徑 d1 1100 mm 飽和器中央煤氣管直徑 d2 1540 mm 飽和器直徑 D1 5200 mm 飽和器高度 H1 7790 mm 除酸器進口管內徑 d3 1560 mm 除酸器直徑 D2 2790 mm 除酸器高度 H2 4200 mm 干燥器直徑 D3 1040 mm 干燥器溢流口高度 H3 388 mm 29 第 5 章 飽和器法回收氨工藝附屬設備的選型 預熱器 煤氣在進入設備前要經過預熱，現有工藝一般常用換熱器對煤氣進行預熱。查閱 文獻 [22,23]有關換熱器的標準，再根據該工藝設計定額，煤氣通過速度 12～15m/s，需加熱蒸汽量 22kg，煤氣通過預熱器阻力一般為 294～ 490Pa，選定采用單程列管式換熱器，加熱管直徑 50mm。單位面積每小時可處理 1000 m3 煤氣，加熱面積為 3 m2。煤氣走管內，管外通蒸汽 。 離心機 查閱文獻 [23]得知，我國國內各廠多采用連續(xù)式離心機來分離母液中的硫酸銨結晶。連續(xù)離心機有單級和雙級兩種，其生產能力分別為 2～ 3t/h 和 5～ 7t/h。因為硫酸銨晶漿酸性強，離心機與硫酸銨晶漿接觸的各種零部件均用不 銹鋼耐酸鋼制成 。 常用的單級臥式活塞推料離心機在轉鼓上留有許多孔眼，內裝有長縫篩網固定于由電動機帶動的主軸上，硫酸銨料漿經加料管進入布料圓錐。由于它與轉鼓同時轉動，使料漿均勻分布在篩網上，在離心力作用下，母液經篩網進入濾液收集室，在篩網上形成硫酸銨濾餅，被推料機推到轉鼓邊緣時，用洗水管噴出熱水加以洗滌，從而除去顆粒間殘留的母液，硫酸銨再進入干燥器，洗水和濾液一起返回飽和器 。 篩網是用不銹鋼棒條編成的，是離心機最易損壞的部件，篩網損壞后可以調換和再生 。 結晶槽 結晶槽的作用是對含有硫酸銨的母液進行水力選 粒。由參考文獻 [24]可知，飽和器制取硫酸銨采用的結晶槽有多種型式，本設計選用型式見圖 。該結晶槽用鋼板焊制，內壁襯以防酸層，并設有伸入設備的選料裝置，它由杯形件構成。杯形件內裝有向下擴寬的供料管，供料管通入固定在杯形件下端的漏斗。含有結晶的懸浮液沿供料管進入，從漏斗折回，上升到選粒截面。較大的晶粒，其沉降速度大于升向選粒截面的液流速度，使經環(huán)形件和漏斗之間的環(huán)形縫隙排入結晶槽的下部，由此進入離心機 。 30 含小粒結晶的母液沿環(huán)形杯件上升，經溢流管排入飽和器，使結晶繼續(xù)長大。選粒截面上的上升流速度是懸浮液中古 香含量小于 30%的流體計算確定的，約為5cm/s。 1環(huán)形件； 2供料管； 3漏斗； 4溢流管； 5出料口 圖 結晶槽 結晶槽1環(huán)形件；2 供料管；3漏斗；4 溢流管；5 出口晶漿 31 結 論 本設計采用的硫酸回收氨生成硫酸銨工藝是化學吸收，其反應速率快，反應不可逆，故用該方法回收氨效果較好?？墒姑簹夂绷?≤30mg/含氨 ≤100mg/m3即可有效防止粗苯系統(tǒng)的設備腐蝕、堵塞。 本設計選用的飽和器法的工藝方法回收氨是一項比較成熟的工藝。將焦爐煤氣首先冷卻至 25～ 35℃ ，經鼓風機和經電捕焦油器除去煤焦油霧，然后進入硫酸銨飽和器內 與硫酸母液充分接觸生成硫酸銨，同時將初冷時生產的剩余氨水進行蒸餾，蒸出的氨也通如飽和器與硫酸接觸，氨被硫酸吸收生成硫酸銨。此方法工藝過程簡單，生產成本低，在國內焦化廠已得到廣泛應用。 經過設計計算，該設計工藝基本可完成既定設計任務，即完成 44200m3/h焦爐煤氣中氨回收的工藝目標和水平。 煤氣中氨含量為 1%～ %， 最終核算氨的產率為 %，飽和器后煤氣含氨量為 。煤氣預熱溫度 ℃ ，飽和器出口煤氣中水蒸氣分壓 ，母液最低溫度 ℃ ，得到硫酸銨產量，而硫酸的消耗量為 。并且通過結晶分離所得的硫酸銨晶體，顆粒較大，含雜質較少，可作為肥料使用，也可以作為生產其他肥料的原料加以利用。 32 參考文獻 [1]何建平 .煉焦化學產品回收與加工 [M].北京 :化學工業(yè)出版社， 2020. [2]王五喜 .煉焦化學產品的精制與加工利用 [M].北京 :冶金工業(yè)出版社 ,1989. [3]肖瑞華 .煤化學產品工藝學 [M].北京 :冶金工業(yè)出版社 ,2020. [4]庫咸熙 .煉焦化學產品回收與加工 [M].北京 :冶金工業(yè)出版社 ,1984. [5]郭樹 才 .煤化工工藝學 [M].北京 :化學工業(yè)出版社 ,1995. [6]浙江大學 ,華東理工大學 .黃仲九 ,房鼎業(yè)主編 .化學工藝學 [M].北京 :高等教育出版社 ,2020. [7]肖瑞華 ,白金峰 .煤化學產品工藝學 [M].北京 :冶金工業(yè)出版社 ,2020. [8]張德祥主編 .煤化工工藝學 [M].煤炭工業(yè)出版社 ,1998. [9]庫咸熙 .化產工藝學 [M].北京 :冶金工業(yè)出版社 ,1995. [10]賀永德 .現代煤化工技術手冊 [M].北京 :化學工業(yè)出版社 ,2020. [11]鄧淵 .煤氣規(guī)劃設計手冊 [M].北京 :中國建筑工業(yè)出版社 ,1992. [12]陳國桓 .化工機械基礎 [M].北京 :化學工業(yè)出版社 ,2020. [13]陳英南等編 .常用化工單元設備的設計 [M].華東理工大學出版社 ,2020. [14]刁玉瑋 ,王立業(yè) ,喻健良 .化工設備機械基礎 [M].大連 :大連理工大學出版社 ,2020. [15]潘國昌 ,郭慶豐 .化工設備設計基礎 [M].北京 :清華大學出版社 ,1996. [16]陳聲宗 .化工設計 [M].北京 :化學工業(yè)出版社 ,2020. [17]上海醫(yī)藥設計院編 .化工工藝設計手冊 [M].北京 :化學工業(yè)出版社 ,1996. [18]鄭津洋等編 .過 程設備設計 [M].化學工業(yè)出版社 ,2020. [19]鐘蘊英 ,關夢嬪 ,崔開仁 ,王惠中編 .煤化學 [M].中國礦業(yè)大學出版社 ,1996. [20]孟巖 .合成氨的生產方法以及工藝流程研究 [J].科教文匯 ,2020,41(6):510. [21]沈世華 ,張建國 ,孫晨華 .氮肥造氣爐系統(tǒng)技改與節(jié)能 [J].石油化工應用 ,2020,26（ 4） :3436. [22]孫華田 .合成氨生產造氣工段能耗分析與節(jié)能途徑 [J].化肥設計 ,2020,18（ 4） :1018. [23]沙興中 ,楊南星編 .煤的氣化與應用 [J].煤化工應用 ,2020,19（ 3） :1223. [24]王兆雄 ,高晉生 .焦化產品的精制與利用 [J].煤化工應用 ,2020,25（ 5） :1725.