【導(dǎo)讀】工工業(yè)的重要組成部分。煉焦主要產(chǎn)品是生產(chǎn)煉鐵用焦炭，同時(shí)生產(chǎn)焦?fàn)t煤。氣、苯、萘、蒽、瀝青以及碳素材料等產(chǎn)品。其生成量主要取決于煤中氮含量及煉焦溫度。含吡啶鹽基約為~g/m3，其中輕吡啶鹽基約占75%~85%。啶鹽基含量約~g/m3，即回收率達(dá)90%~95%。本設(shè)計(jì)分別采用飽和器法生產(chǎn)硫酸銨回收氨，中和器法提取粗輕吡啶。于飽和器法生產(chǎn)硫酸銨的工藝，煤氣經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)和電捕焦油器之后進(jìn)入預(yù)熱器，煤氣穿過(guò)飽和器在除酸器分離出液滴后，去脫硫或粗苯回。結(jié)晶母液用泵從飽和器底部送至結(jié)晶槽，沉淀出結(jié)晶后滿流母液回到。結(jié)晶經(jīng)分離器，干燥器成為硫酸銨成品。啶，母液從結(jié)晶槽回流入沉淀槽，同蒸氨分凝器來(lái)的氨氣一起進(jìn)入中和器。分解出的吡啶蒸汽等進(jìn)入冷卻器，經(jīng)油水分離器后上層粗吡啶進(jìn)入計(jì)量槽，下層的分離水返回中和器。器總水量1408kg/h；飽和器出口煤氣中水蒸氣分壓；母液最低溫度54℃；煤氣預(yù)熱溫度℃；飽和器中央煤氣管直徑1530mm；煤氣進(jìn)口管直徑1090mm；

　　

【正文】 v— 選用的煤氣溫度， sm/ 則： 11 V 46219d 3 m36 00 u 36 00 744 ???? ? ? ?π π 3) 煤氣進(jìn)口管直徑 d2 取煤氣進(jìn)口速度為 v=12m/s 由公式： v2 4qd 3600 v? π（出自 — 《煤焦化化學(xué)產(chǎn)品回收與加工》） 式中 2d 煤氣進(jìn)口管直徑， m； vq 實(shí)際煤氣流量， 3m/h v選用的煤氣速度， m/s v2 4q 4 4 0 0 0 0d 1 . 0 9m3 6 0 0 v 3 6 0 0 3 . 1 4 1 2?? ? ???π 4) 飽和器后煤氣的實(shí)際體積 V2 2 31 0 1 . 3 3 2 7 3 6 5V 4 0 0 0 0 1 . 3 4 8 5 0 5 5 2 m1 0 1 . 3 3 1 7 . 3 5 . 5 3 2 7 3 5 0? ?? ? ? ?? ? ? 式中 m3 煤氣（標(biāo)態(tài)）在 50℃ 為水蒸氣飽和后的體積。 5) 飽和器 直徑 d3 取飽和器的內(nèi)環(huán)截面上煤氣流速為 ， 則環(huán)形面積為： 250552 1 7 .5 5 m3 6 0 0 0 .8 ?? 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 飽和器的總截面積為： 22 5 ( ) 94 ???π 飽和器的直徑為： 3 4 19 .39 md ? ?? π 6) 飽和器的高度： 由 《 煤氣規(guī)劃設(shè)計(jì)手冊(cè) 》 可知：煤氣在飽和器內(nèi)的停留時(shí)間大約為 10S 飽和器內(nèi)的煤氣的體積為： 350552V 1 0 1 4 0 .4 2 m3600? ? ?； 1 V 1 4 0 .4 2H 7 .2 4 mS 1 9 .3 9? ? ? 飽和器內(nèi)的母液高度始終保持的高度 2H ? 飽和器的總高度為： 1 2H H H 7 . 2 4 0 . 5 7 . 7 4 m?? ? ? ? 7）飽和器的壁厚 d? ： 設(shè)計(jì)壁厚 d? 按下式計(jì)算 ： 采用 單 面對(duì)接焊縫 100%探傷 ?? ? ?cid2t cPD c2P? ????? ? ?? ? 33 3 5000 10 42 113 3 10 3 m m??? ? ?? ? ? ?? 考慮鋼板厚度負(fù)偏差及沖壓減薄量，圓整后取 n 5mm? ? 厚的 235QA? 鋼板作封頭，所以塔體壁厚和封頭壁厚均取 n 5mm? ? 校核罐體與封頭水壓試驗(yàn)強(qiáng)度的計(jì)算由下式 ? ?T i eTSePD 0 . 9 12??????? 式中 Tp 1 . 2 5 p 1 . 2 5 0 . 0 1 1 7 7 0 . 0 1 4 5 M P a? ? ? ? en c 5 4 . 5 0 . 5 m m??? ? ? ? ? 12c c c 0 . 5 4 4 . 5? ? ? ? ?mm 徑向應(yīng)力 s 235? ? MPa 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 1煤氣入口；2煤氣出口；3放散口；4酸液出口；5入孔煤氣煤氣酸液則 ? ?2T i eT ePD ?? ??? ? ?0 . 0 1 4 5 5 0 0 0 0 . 5 M P a2 0 . 5 7 2 . 5 1????? S0 . 9 1 0 . 9 1 2 3 5 2 1 3 . 8 5 M P a? ? ? ? T ??? 所以水壓試驗(yàn)滿足強(qiáng)度要求 。 除酸器 除酸器的作用是捕集飽和器后煤氣中挾帶的酸滴。旋風(fēng)式除酸器用鋼板焊制，內(nèi)襯以防酸層。結(jié)構(gòu)圖 如圖 。 除酸器的設(shè)計(jì)定額： 煤氣進(jìn)口速度不小于25m/s；煤氣在環(huán)形空間旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)速度為進(jìn)口速度的 57 ～ 87 ；煤氣進(jìn)口長(zhǎng)邊與短邊之比為 2；環(huán)形空間寬度等于煤氣進(jìn)口寬度； 酸霧顆粒直徑為時(shí) 16 mμ 在環(huán)形空間停留時(shí)間，根據(jù)理論計(jì)算需 t ? 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 圖 除酸器 除酸器煤氣進(jìn)口尺寸： 取進(jìn)口煤氣速度為 25m/s， 則煤氣進(jìn)口截面積為： 250552F 0 .5 6 2 m3 6 0 0 2 5??? 煤氣進(jìn)口長(zhǎng)為 b 對(duì)短邊之比為 1： 2 則 2F 2a? ，將 F 值代入得： F 0 .5 6 2a 0 .5 3 m22b 2 a 2 0 .5 3 1 .0 6 m???? ? ? ? 進(jìn)口管直徑： 進(jìn)口的、管的煤氣速度可取 4～ 8m/s，現(xiàn)取 8m/s， 則出口管直徑為： 1 50552D 84????π 出口管 外徑 為 ： 1D 1 . 4 9 0 . 0 8 2 0 . 0 0 5 21 . 4 9 0 . 1 6 0 . 0 11 . 6 6 m? ? ? ? ??? ? ?? 式中 — 壁厚 mm — 防腐層 厚度 mm 除酸器的內(nèi)徑： 除酸器環(huán)形空間寬度與煤氣進(jìn)口寬度相等，則除酸器的內(nèi)徑為： 2D 1 . 6 6 0 . 5 3 2 2 . 7 2 m? ? ? ? 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 出口管在器內(nèi)部分的高度： 煤氣在環(huán)形空間旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)速度為進(jìn)口速度的 57 ～ 58 ，現(xiàn) 取 57 則得： m 52 5 1 7 . 8 6 m / s7u ? ? ? 煤氣中酸霧最小顆粒的直徑取為 16 mμ ，為將其捕集下來(lái)，煤氣在酸內(nèi)流過(guò)的長(zhǎng)度為： m tL u 1 7 .8 6 0 .9 4 5 1 6 .8 8 m?? ? ? ? 則煤氣在器內(nèi)的回轉(zhuǎn)周數(shù)為： npL 1 6 . 8 8 2 . 4 51 . 6 6 2 . 7 2nD2n ????? π 當(dāng)煤氣通路寬為 ， mu為 20m/s 時(shí)，則煤氣通路的高度為： 50552 1 . 6 9 m3 6 0 0 0 . 4 6 4 1 7 . 8 6h ???? 出口管在器內(nèi)部的高度為： H h n 1 . 6 9 2 . 4 5 4 . 1 5 m? ? ? ? ? 干燥器 沸騰干燥器的作用是將離心機(jī)出來(lái)的含水質(zhì)量約 2%的硫酸銨水分降至%以下，以防結(jié)塊，給包裝和施肥帶來(lái)困難。沸騰干燥器如下圖，其上部是擴(kuò)大的圓筒形裝置，下部是由隔板分成的加熱室。 各室均由帶孔眼的氣體 分布板分為為上下兩部分。在氣體分布板上裝有六角形排列的風(fēng)帽，在風(fēng)帽間隙中鋪有一層直徑約為 20mm 的石英石，其厚度與風(fēng)帽平。風(fēng)帽數(shù)量因設(shè)備大小而異，需能保持熱風(fēng)均勻噴出并形成良好的沸騰狀態(tài)。對(duì)處理能力為 3t/h 硫酸銨的沸騰干燥器，前室裝有 39 各風(fēng)帽，后室裝有 228 個(gè)， 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 1 加熱前室下部； 9 溫度計(jì)套筒。3 加 熱前室上部；4 加料斗；5 錐形胴體；6 上部胴體；7 氣體出口；8 擋氣板；10 入 孔附胴體；11 風(fēng) 帽；12 花 板；13 出 料斗；14 熱 空氣進(jìn)口；15 加 熱后室每個(gè)風(fēng)帽上鉆有直徑為 6mm 的孔眼 6 個(gè)。濕硫酸銨由螺旋輸送機(jī)經(jīng)加料斗送入前室，受到由風(fēng)帽噴出的熱空氣作用，立即沸騰分散開(kāi)開(kāi)，同時(shí)被快速加熱干燥。前室的物料在沸騰分散過(guò)程中不斷被拋入后室，在后室中進(jìn)一步沸騰干燥。所蒸發(fā)的水分的水分混同空氣進(jìn)入上部擴(kuò) 大部分后減速，以減少所夾帶的細(xì)粒結(jié)晶，再由抽風(fēng)機(jī)抽出，經(jīng)旋風(fēng)分離，將細(xì)粒結(jié)晶回收，濕空氣排入大氣。 整個(gè)沸騰干燥器過(guò)程可用于 25～ 30s 內(nèi)完成，干燥效率達(dá) 95%，產(chǎn)品水分可降至 %。沸騰干燥器的設(shè)計(jì)定額： 床面生產(chǎn)強(qiáng)度 2～ 2 ht(m )? ；溢流出口高度 400～ 500mm；沸騰層上部空氣流速（顆粒平均直徑 ～ ） ～ ；每處理 1t 硫酸銨需要空氣量（空氣溫度 5℃ ，相對(duì)濕度 84%，硫酸銨含水分 2%，溫度不低于 15℃ ） 1900kg/h。 圖 沸騰干燥器 干燥器的主要尺寸按流態(tài)化原理在密相流化床上的應(yīng)用加以確定 。 原始數(shù)據(jù)： 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 硫酸銨產(chǎn)量 每天操作時(shí)間 15h/d 進(jìn)干燥器的硫酸銨含水 2% 出干燥器的硫酸銨含水 % 進(jìn)干燥器的硫酸銨溫度 15℃ 出干燥器的硫酸銨溫度 68℃ 空氣溫度 5℃ 空氣相對(duì)濕度 84% 加熱器后空氣溫度 140℃ （ 130~140℃ ） 出干燥器的空氣溫度 70℃ （ 70~80℃ ） 沸騰床最低流態(tài)化速度的確定： 當(dāng)熱空氣通過(guò)干燥器硫酸銨 顆粒床層的流速大到使全部顆粒剛好進(jìn)入懸浮狀態(tài)時(shí)，顆粒與氣體間的摩擦力與其質(zhì)量相平衡，且通過(guò)此床的任一截面的壓降大致等于在該截面上顆粒和流體的質(zhì)量，則可認(rèn)為床層剛剛流化，并稱之為處于臨界流化狀態(tài)的床層。此時(shí)最低流態(tài)化速度可按下列通用方程式計(jì)算： 1 p s g 3 d ( )m / suv????? ? 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(shù) cp g1dvuR e 10???，若 Re10? ，則必須對(duì)計(jì)算進(jìn)行校正。 上式中各項(xiàng)數(shù)據(jù)計(jì)算如下： 1） cpd 的確定 ：cpd1xd?? 設(shè)硫酸銨的篩分組分如下表： 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 36 表 硫酸銨的篩分組分 各顆粒直徑 d/mm 篩分組成 x/% 42 34 22 cpd1 1 0 0 0 . 5 1 4 m m0 . 1 4 2 3 4 2 2 1 . 0 0 . 92 . 0 1 . 0 0 . 5 0 . 3 0 . 2 0 . 1? ? ?? ? ? ? ? 2) g? 的確定 在干燥器內(nèi)氣體的平均溫度為 140 70 1052? ? ℃ ，設(shè)氣流操作壓力為，則空氣流在實(shí)際操作狀態(tài)下的密度為： 3g 2 7 3 1 0 1 . 3 3 51 . 2 9 0 . 9 8 k g / m2 7 3 1 0 5 1 0 1 . 3 3? ?? ? ? ?? 3）硫酸銨結(jié)晶真密度 s? 為 31770kg/m。 4）空氣黏度 u 為 5Pa 10? ?? 。 將上述各值帶入 ?式得： ? ? 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?yàn)?Re10，故計(jì)算結(jié)果不必校正。 干燥器直徑的確定 干燥器內(nèi)徑氣流實(shí)際操作速度： 1 1 0 0 .1 5 7 1 .5 7 m /s1 0 Vv ? ? ??? 干燥器內(nèi)平均操作溫度及壓力下的濕空氣體積： 按設(shè)計(jì)定額，干燥器每處理 1t 硫酸銨（干基）需溫度為 10℃ ，相對(duì)濕度為 84%的空氣 1900kg。 干燥器的處理負(fù)荷（按 15h/d）為： 24 2 1 8 0 .4 8 k g /h151 3 6 2 .8 ?? 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 原料含水量： kg /h2 1 8 0 .4 8 2 % 4 3 .6 1?? 干燥后殘留在硫酸銨中的水量： k g /h2 1 8 0 .4 8 0 .1 % 2 .1 8?? 則需蒸發(fā)的水量： k g /h4 3 .6 1 2 .1 8 4 1 .4 3?? 因此：在干燥器內(nèi)濕空氣的體積為： 2 7 3 1 0 5 1 0 1 . 3 32 7 3 1 0 1 . 3 3 52 1 8 0 . 4 8 5 01 5 0 0 2 2 . 41 0 0 0 1 8V () ? ?? ? ? ??? =4399 3m/h 干燥器的沸騰床面積： 24399 0 .7 7 8 m3 6 0 0 1 .5 7F ??? 干燥器溢流口高度的確定 根據(jù)計(jì)算，固定床物料層高度 0H 可取為 200mm，則沸騰床層高度（即溢流口高度）為： 001HH1 ???? ? 式中