【導讀】未定義書簽。未定義書簽。未定義書簽。未定義書簽。

　　

【正文】 J / 7 3 2 5 5 9 2 7554 6 5 04 9 6 8 9 ???? hkJ / 8 42 95 58) 9 1( 4 58 8 ???? hkJQ / 5 1 6 8 5 4 8 7 8 4 2 9 5 5 7 3 2 5 5 9 2 739。1 ??? 2）結晶母液帶出的熱量 2Q? ，設母液溫度為 55℃ ，則 ? ? hkJQ / 0 9 1 3 5 8 0 4 1 2 2 3 339。2 ?????? 3）循環(huán)母液帶出的熱量 3Q? hkJQ /1 1 4 0 7 4 0 7 4 4 1 2 2 3 339。3 ????? 4）飽和器散失的熱量 4Q? ，設相當于循環(huán)母液損失量的 25％，（按循環(huán)母液降低 5℃ 考慮） hkJQ /2 5 9 2 5 9 2 4 1 2 2 3 339。4 ?????? 總輸出熱量 hkJQ /2 1 2 7 4 8 7 9 2 02 5 9 2 5 9 2 61 1 4 0 7 4 0 7 4 5 0 9 1 3 5 8 0 5 1 6 8 5 4 8 639。39。39。39。 4321 ??? ??????出 根據(jù)熱平衡關系得： Q 入 =Q 出 2 1 2 7 4 8 7 9 2 2 4 0 6 8 61 7 9 0 9 6 2 2 1 1 ?? t 22 得 ?t ℃ 實際操作中煤氣 預熱溫度控制在 60~70℃ 以上的熱平衡計算數(shù)據(jù)如表 所列 表 熱平衡計算 熱 收 入 熱 支 出 項 目 數(shù)值 kJ/h 項 目 數(shù)值 kJ/h 煤 氣 帶入熱量 1Q 297362136+ 煤 氣 帶出熱量 1Q? 氨 氣 帶入熱量 2Q 結 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? 1140740745 洗 滌 水帶入熱量 4Q 1739049 飽 和 器散失熱量 4Q? 25925926 結晶 槽回流母液帶 入熱量 5Q —— —— 循 環(huán) 母液帶入熱量 6Q 1037037041 —— —— 化 學 反應熱 7Q —— —— 合計 Q入 1790962211+ 合計 Q出 2127487920 23 第 四 章 硫酸銨生產(chǎn)的主設備的計算 噴淋式飽和器 噴淋式飽和器全部采用耐酸不銹鋼制作，無襯里，其結構上有如下特點： 體、外套筒和內(nèi)套筒組成。外套筒與內(nèi)套筒間形成旋風式分離器，除去煤氣中夾帶的酸霧液滴，起到除酸器的作用； ，在箱內(nèi)配置噴嘴，噴嘴的方向均朝向煤氣流，形成良好的氣流接觸面； 槽，噴淋室以降液管與結晶分級槽連通，循環(huán)母液通過降液管從結晶分級槽的底部向上返，不斷生成硫酸銨晶體，穿過向上運動的 懸浮硫酸銨母液，促使晶體長大，并引起顆粒分級；，控制噴淋室下部的液面，促使煤氣由入口向出口在環(huán)形室內(nèi)流動 [13]。 飽和器結構基本已定，通過計算主要確定直徑，取飽和器前煤氣壓力為，飽和器阻力為 ，煤氣預熱溫度為 ℃ ，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℃ 。 ： hm / 7 6 1 1 5 135273 6 8 9 3??????? 式中 —— 1Nm3煤氣在 35℃ 時，為水汽飽和后體積 取中央煤氣管內(nèi)煤氣流速為 [14] ，中央煤氣管內(nèi)斷面面積為： 7 6 1 1 5 1 m?? ： hm / 3???????? 式中 —— 1Nm3煤氣在 50℃ 時，為水汽飽和后體積 取飽和器內(nèi)環(huán)形截面積上煤氣流速為 [15] 則飽和器內(nèi)環(huán)形截面積為： 3 2 0 4 5 0 m?? 飽和器內(nèi)總截面積為： 272 8247 3325 9 m?? 直徑： mD 70 7 2 4 8 24 ??? 24 4. 煤氣進口管直徑 查閱文獻得知公式： 11 u36004Vd ??? ? (41) 式中 d1— 煤氣進口管直徑， m； V— 煤氣流量， m3/h； 取煤氣進口速度為 u1=13m/s [16] 則： 00 35 049 894d 1 ???? ??? 1）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)煤氣的體積為： 6 0 070 3 2 0 4 5 0 mv ???? msvh 70 7 2 4 8 24 4 7 11 ??? 飽和器內(nèi)的母液高度始終保持的高度 h2= 2)降液管的高度： 硫酸銨液體在降液管中的下降速度，以勻速 ，沒有進入結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 1 0 0 08 0 0 0 0 0 mv ???? ?? mV ??? mvd 4 ??????? ? 22 ms ??? mSVh ??? mh ??? 飽和器總高度 mhhhhH ????????? 25 表 飽和器尺寸 項目 數(shù)值 /mm 飽和器直徑 5200 煤氣進口管直徑 1150 飽和器高度 14400 所以本設計采用噴淋式飽和器共 80 臺。工作 70 臺， 10 臺備用。 表 飽和器 主要參數(shù) 項目 數(shù)值 設計壓力 MPa 工作壓力 MPa 設計溫度 ℃ 100 工作溫度 ℃ 5060 操作壓力 MPa 操作溫度 ℃ 5065 物料名稱 煤氣、硫酸銨母液 主要材料 OCr18Ni9 焊縫系數(shù) 腐蝕、裕度 2 大小循環(huán)母液 m3/h 86050 根據(jù) 硫酸和煤氣的化學、物理特性選用高合金鋼 OCr18Ni9 為 188 型奧氏體不銹鋼，采用 GB 4237 鋼板標準，其屈服強度為 ≥205Mpa,抗拉強度為 ≥520Mpa，在 ≤150℃ 時的許用應力為 137 Mpa[17]。 ： 飽和器為內(nèi)壓反應器，計算壁厚的公式為： σ=PcDi/（ 2[σ]tФPc） (42) 式中 Ф— 焊縫接頭系數(shù)，采用單面焊的對接接頭， 100%無損檢測，取 。由公式 PV=nRT (43) 得：飽和器前的壓力為： P= k p )( ??? 26 飽和器后的壓力為： P= k p a8 8 1 3 1 )2 7 350( ??? 其平均壓力為： k p a5 3 8 2 22 8 8 1 91 9 2 5 ?? 飽和器的設計壓力，內(nèi)壓容器可取工作壓力的 倍。則： Pc= k pa792 ?? 飽和器的計算厚度： σ= ???? ? 設計厚度 mmCd ????? ?? C1= 圓整后取圓筒名義厚度為 σe=。 ：根據(jù) δt= Pt(Di+ δe)/2δe≤ (44) 得： δt= M p ak p a ??? ??? = M ??? δt≤ 則可以看出，設計的厚度完全滿足要求。 式中 δt— 圓筒壁在試驗壓力下的計算應力， Mpa； Di — 圓筒內(nèi)直徑， mm； Pt— 試驗壓力， Mpa； δe— 圓筒的有效厚度， mm； δs— 圓筒在試驗溫度下的屈服點， Mpa. 除酸器的計算 除酸器的作用是捕集飽和器后煤氣中夾帶的酸滴。查閱文獻，可知除酸器可選用旋風式除酸器，該設備用鋼板焊制，內(nèi)襯以防酸層 [18]。 除酸器的設計定額：煤氣進口速度不小于 25m/s[19]；煤氣 在環(huán)形空間旋轉(zhuǎn)運動速度為進口速度的 58~77，煤氣進口寬度與高度之比為 12 ，環(huán)形空間寬度等于煤氣進口寬度，霧酸顆粒直徑為 16 m? 時在環(huán)形空間停留時間 。 ① 除酸器煤氣進口尺寸： 27 取進口煤氣速度為 27m/s，則煤氣進口截面積為： mF ???? 煤氣進口長為 b 對短邊之比為 2，則 F=2a2，將 F 值代入得： mFa 5 ??? b=2= ② 出口管直徑： 出口管的煤氣速度可取 4～ 8m/s，現(xiàn)取 7m/s。 則出口管內(nèi)徑為： md 3 2 0 4 5 041 ?????? 出口管外徑為： md 7 9 0 0 6 39。1 ?????? 式中 — 壁厚 m — 防腐層厚度 m[20] ③ 除酸器的內(nèi)徑： 除酸器環(huán)形空間寬度與煤氣進口寬度相等，則除酸器的內(nèi)徑為： md ???? ④ 出口管在除酸器內(nèi)部的高度： 取煤氣在環(huán)形空間的平均旋轉(zhuǎn)速度為煤氣進口速度的 57 ，則得： m 527 19 .3 m / s7u ? ? ? 煤氣中酸霧最小顆粒的直徑取 16 m? ，為將其捕集，煤氣在酸內(nèi)流過的長度為： m t 1 9 .3 0 .9 4 5 1 8 .2 mLu ? ? ? ?? 式中 —— 酸霧顆粒直徑為 16 m? 時在環(huán)形空間停留時間，單位秒。 則煤氣在除酸器內(nèi)的回轉(zhuǎn)周數(shù)為： 4 7 2 9 1 6 ?????? npdln 28 當煤氣通路寬為 ， mu 為 20m/s 時，則煤氣通路的高度為： mh 3 2 0 4 5 0 ????? 出口管在除酸器內(nèi)部的高度為： mnhH 2 2 7 0 ????? 29 結 論 焦爐煤氣中含有大量氨直接排放浪費資源，還會污染環(huán)境 ?；厥瞻鄙闪蛩徜@可以作為農(nóng)用化肥和工業(yè)原料，不但使廢棄物得到二次利用，而且保護了環(huán)境。生產(chǎn)硫酸銨的方法主要有四種：老式飽和器法、酸洗法、間接飽和器法和噴淋式飽和器法。經(jīng)比較分析得，采用噴淋式飽和器法生成硫酸銨的工藝回收焦爐煤氣中氨最合理。 本課題通過對噴淋式飽和器法生產(chǎn)硫酸銨工藝流程的設計，確定了噴淋式飽和器法生產(chǎn)硫酸銨所需要的工藝物料參數(shù)。 在實際生產(chǎn)過程中，要控制好每個環(huán)節(jié)的溫度，酸度，晶比，比重，否則會影響硫酸銨是否能夠析出以及晶體顆粒的大小，產(chǎn)品純度。并對噴淋式飽和器法生產(chǎn)硫酸銨工藝流程圖進行確定， 該流程圖能夠比較全面、準確的展示出該工段的生產(chǎn)工藝流程。 同時進行詳細的物料衡算，熱量衡算，設備的校核計算，通過氨的物料衡算確定了硫酸的用量 ，水的物料衡算確定了飽和器母液的適宜溫度 ℃ ，熱量衡算確定飽和器的熱平衡狀態(tài)，并且確定煤氣預熱溫度 ℃ ，最終對該工藝最主要的設備噴淋式飽和器進行了設計。經(jīng)過設計計算，共 80 臺設備， 70 臺工作， 10 臺備用。飽和器直徑為 5200mm，總高度為 14400mm。該設計工藝基本可完成既定設計任務，即完成年產(chǎn) 80萬噸硫酸銨的工藝目標和水平。煤氣 中氨含量為 1%～ %，飽和器后煤氣含氨量為。并且通過結晶分離所得的硫酸銨晶體，顆粒較大，含雜質(zhì)較少，可作為肥料使用，也可以作為化工原料加以利用。 30 參考文獻 [1]王曉琴 .煉焦工藝 [M].北京：化學工業(yè)出版社 ， 2020. [2]楚可嘉 .飽和器法回收焦爐煤氣中的氨 [J].山東冶金， 202