【正文】 溫度應(yīng)高于47℃（母液酸度為6%時），預(yù)熱后煤氣溫度應(yīng)為75℃，這些計算結(jié)果與實際情況較為接近。5 硫酸銨生產(chǎn)的主設(shè)備的計算噴淋式飽和器全部采用不銹鋼制作，噴淋式飽和器有上部的噴淋（吸收）室與除酸器和下部的潔晶室組成，體外有整體的保溫層。吸收室由本體、環(huán)形室、母液噴淋管組成。煤氣進入吸收室后分兩股，在本體與內(nèi)筒體間形成的環(huán)形室內(nèi)流動，與噴淋管噴出的母液接觸，然后兩股匯成一股進到飽和器的后室，被噴灑管噴出的二次母液噴淋，進一步吸收煤氣中的氨，再沿切線方向進入內(nèi)筒體——內(nèi)置除酸器，旋轉(zhuǎn)向下進入內(nèi)套筒，由頂部煤氣出口排出。煤氣阻力2—。外筒體與內(nèi)筒體間形成旋風式除酸器，起到除去煤氣中夾帶的液滴的作用。在煤氣入口和煤氣出口分割成兩個弧形分配箱，其內(nèi)設(shè)置噴嘴數(shù)個，朝向煤氣流。在吸收室的下部設(shè)有母液滿流管，控制吸收室下部的液面，促使煤氣由入口向出口在環(huán)形室內(nèi)流動。吸收室以降液管與結(jié)晶室連通，循環(huán)母液通過降液管從結(jié)晶室的底部向上返，攪拌母液，硫酸銨晶核不斷生成和長大，同時顆粒分級，最小顆粒升向頂部，從結(jié)晶室上部出口接到循環(huán)泵，大顆粒結(jié)晶從結(jié)晶室下部抽出。在煤氣入口和煤氣出口、結(jié)晶室上部設(shè)有溫水噴淋裝置，以清洗吸收室和結(jié)晶室。飽和器的設(shè)計定額：煤氣進口速度12—15m/s；中央管內(nèi)煤氣速度7—8m/s；—。泡沸傘煤氣出口速度7—8m/s；根據(jù)上述設(shè)計定額，針對一定的煤氣處理量便可以確定飽和器尺寸：原始數(shù)據(jù)：煤氣流量 飽和器前煤氣壓力 飽和器阻力 煤氣預(yù)熱器后煤氣溫度 75℃飽和器后煤氣溫度露點溫度 50℃飽和器后煤氣溫度 60℃除冷器后煤氣溫度 30℃1 煤氣進口管直徑： 取煤氣進口速度為15m/s由公式：式中煤氣進口管直徑，m實際煤氣流量，選用的煤氣速度，m/s2 預(yù)熱器后煤氣實際體積：（標態(tài)）在30℃時為水蒸氣飽和后的體積。3 中央煤氣管直徑：取中央煤氣管道內(nèi)煤氣流速為u=。，故中央煤氣管在飽和器中的長度 則：4 飽和器后煤氣的實際體積：（標態(tài)）在50℃為水蒸氣飽和后的體積。5 飽和器直徑：，則環(huán)形面積為：飽和器的總截面積為：飽和器的內(nèi)直徑為：，則環(huán)形面積為：飽和器的總截面積為：飽和器的外直徑為：6 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7 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 ， 8 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 ， 9 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 結(jié)晶槽 結(jié)晶槽的作用是對含有硫酸銨的母液進行水力選粒。飽和器制取硫酸銨采用的結(jié)晶槽型式見圖：結(jié)晶槽用鋼板焊制，內(nèi)壁襯以防酸層。結(jié)晶槽設(shè)有伸入設(shè)備的選料裝置，它由杯形件構(gòu)成。杯形件內(nèi)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(jié)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(jīng)環(huán)形件和漏斗之間的環(huán)形縫隙排入結(jié)晶槽的下部，由此進入離心機。含小粒結(jié)晶的母液環(huán)形杯件上升，經(jīng)溢流管排入飽和器，使結(jié)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沿小于30%的流體計算確定的，約為5cm/s。 沸騰干燥器沸騰干燥器的作用是將離心機出來的含水質(zhì)量約2%%以下，以防結(jié)塊，給包裝和施肥帶來困難。沸騰干燥器如下圖，其上部是擴大的圓筒形裝置，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帽，在風帽間隙中鋪有一層直徑約為20mm的石英石，其厚度與風帽平。風帽數(shù)量因設(shè)備大小而異，需能保持熱風均勻噴出并形成良好的沸騰狀態(tài)。對處理能力為3t/h硫酸銨的沸騰干燥器，前室裝有39各風帽，后室裝有228個，每個風帽上鉆有直徑為6mm的孔眼6個。濕硫酸銨由螺旋輸送機經(jīng)加料斗送入前室，受到由風帽噴出的熱空氣作用，立即沸騰分散開開，同時被快速加熱干燥。前室的物料在沸騰分散過程中不斷被拋入后室，在后室中進一步沸騰干燥。所蒸發(fā)的水分的水分混同空氣進入上部擴大部分后減速，以減少所夾帶的細粒結(jié)晶，再由抽風機抽出，經(jīng)旋風分離，將細粒結(jié)晶回收，濕空氣排入大氣。整個沸騰干燥器過程可用于25—30s內(nèi)完成，干燥效率達95%，%。沸騰干燥器的設(shè)計定額：床面生產(chǎn)強度2—；溢流出口高400—500mm；沸騰層上部空氣流速（—）—；每處理1t硫酸銨需要空氣量（空氣溫度5℃，相對濕度84%，硫酸銨含水分2%，溫度不低于15℃）1500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)：硫酸銨產(chǎn)量 1389kg/h每天操作時間 15h/d進干燥器的硫酸銨含水 2%出干燥器的硫酸銨含水 %進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 10℃空氣相對濕度 84%加熱器后空氣溫度 140℃出干燥器的空氣溫度 70℃ 沸騰床最低流態(tài)化速度的確定當熱空氣通過干燥器硫酸銨顆粒床層的流速大到使全部顆粒剛進入懸浮狀態(tài)時，顆粒與氣體間的摩擦力與其質(zhì)量相平衡，且通過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。此時最低流態(tài)化速度可按下列通用方程式計算：式中固體顆粒平均直徑，m。氣體密度，固體密度，氣體黏度，上式適用的條件是雷諾數(shù)，若，則必須對計算進行校正。上式中各項數(shù)據(jù)計算如下：、的確定 設(shè)硫酸銨的篩分組分如下表：各顆粒直徑d/mm篩分組成x/%4234222)、的確定在干燥器內(nèi)氣體的平均溫度為℃，則空氣流在實際操作狀態(tài)下的密度為：3）、硫酸銨結(jié)晶真密度為17704）、空氣黏度為將上述各值帶入上式得：因為Re10，故計算結(jié)果不必校正。 干燥器直徑的確定干燥器內(nèi)徑氣流實際操作速度：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1500。干燥器的處理負荷（按15h/d）為：原料含水量：干燥后殘留在硫酸銨中的水量：則需蒸發(fā)的水量：因此：在干燥器內(nèi)濕空氣的體積為：干燥器的沸騰床面積： 干燥器溢流口高度的確定根據(jù)計算，固定床物料層高度可取為200mm，則沸騰床層高度（即溢流口高度）為：式中為固定床空隙率：為沸騰床空隙率,則：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(shù)。 除酸器除酸器的作用是捕集飽和器后煤氣中挾帶的酸滴。旋風式除酸器用鋼板焊制，內(nèi)襯以防酸層。結(jié)構(gòu)如右圖：除酸器的設(shè)計定額：煤氣進口速度不小于25m/s；煤氣在環(huán)形空間旋轉(zhuǎn)運動速度為進口速度的——；煤氣進口長邊與短邊之比為2；環(huán)形空間寬度等于煤氣進口寬度；酸霧顆粒直徑為時在環(huán)形空間停留時間，根據(jù)理論計算需 除酸器煤氣進口尺寸取進口煤氣速度為30m/s，則煤氣進口截面積為：煤氣進口長為b對短邊a之比為2，則，將F值代入得： 出口管直徑進口的、管的煤氣速度可取48m/s，現(xiàn)取6m/s，則出口管直徑為：外徑： 除酸器的內(nèi)徑除酸器環(huán)形空間寬度與煤氣出口寬度相等，則除酸器的內(nèi)徑為： 出口管在器內(nèi)部分的高度取煤氣在環(huán)形空間的平均旋轉(zhuǎn)速度為煤氣進口速度的，則得：煤氣中酸霧最小顆粒的直徑取為，為將其捕集下來，煤氣在酸內(nèi)流過的長度為：則煤氣在器內(nèi)的回轉(zhuǎn)周數(shù)為：，則煤氣通路的高度為：出口管在器內(nèi)部的高度為：7 后續(xù)工序的設(shè)計說明 中和器法提取粗輕吡啶工藝流程母液從飽和器結(jié)晶槽連續(xù)不斷流至母液沉淀槽中，在此母液進一步析出硫酸銨結(jié)晶，并除去浮在母液液面上的煤焦油，然后進入母液中和器。同時從蒸氨分凝器來的10%~12%的氨汽，進行中和器泡沸穿過母液層，與母液接觸而分解出吡啶。由于大量化學(xué)反應(yīng)放熱以及氨氣冷凝的冷凝熱、氨熔解熱等，使中和器內(nèi)母液溫度升高至95~99℃。在此溫度下，吡啶蒸汽、氨氣、硫化氫、氰化氫、二氧化碳、水汽以及少量油氣和酚等從中和器逸出，進入冷凝冷卻器，冷卻至30左右℃。冷凝液進入油水分離器，上層粗吡啶流入計量槽，然后放入儲槽，下層的分離水則返回中和器。中和器所消耗的氨并未損失，而以硫酸銨的形式隨脫吡啶母液由中和器滿流而出，經(jīng)母液凈化裝置凈化后回到飽和器母液系統(tǒng)。因為吡啶的溶解度比其同系物大得多，故分離水中主要含的是吡啶。分離水返回反應(yīng)器，既可增大水溶液中銨鹽濃度，又可減少吡啶損失。吡啶蒸汽有毒，并含有硫化氫、氰化氫等有毒物質(zhì)，故提取吡啶系統(tǒng)要在負壓下進行。吡啶鹽基易溶于水，其所以能與分離水分開，是因為分離水中溶有大量的硫酸銨使分離水呈堿性，具有使吡啶鹽基從水中鹽析出來的作用，并使分離水與粗輕吡啶的密度差增大。因此，分離水必須返回中和器。 焦爐煤氣中硫化氫和氰化氫的脫除實踐證明，在煉焦過程中大約有30%40%的硫化物以氣態(tài)的形式進入煤氣，其中主要的是以無機化合物存在的硫化氫和以有機化合物存在的二硫化碳、硫氧化碳和噻吩等。焦化廠生產(chǎn)硫酸銨需要大量的硫酸，而通過設(shè)置脫硫裝置并回收硫化氫制造硫酸，可以節(jié)省所需硫酸量的一半左右，并使資源得到合理的利用，故脫除硫化氫和氰化氫必須重視，這也符合以人為本的理念和科學(xué)發(fā)展觀的思想。脫除方法主要有干法和濕法兩大類，干法脫硫是根據(jù)煤氣的用途不同而采取不同的脫硫劑，主要的脫硫劑有氫氧化鐵、活性炭、氧化鋅等，工藝簡單，成熟可靠，能夠完全的脫除有機硫和硫化氫，脫硫化氫的同時還能脫除氰化氫、氧化氮及煤焦油霧等雜質(zhì)，使煤氣達到很高的凈化度。但設(shè)備笨重，更換脫硫劑時勞動力度大，設(shè)備占地面積大以及脫硫劑再生較困難等。濕法脫硫處理能力大，脫硫和脫硫劑再生均能連續(xù)進行，勞動力小等。脫硫劑主要是堿性溶液，又可以分為中和法和濕式氧化法。濕式氧化法流程簡單，脫硫效率高，并能回收硫磺等。故本設(shè)計采用栲膠脫硫法。栲膠法脫硫所需要的藥品價格低，栲膠是由植物的稈、葉、皮及果的水萃取液熬制而成，主要成分為丹寧。栲膠法脫硫原理：在脫硫塔中脫硫液吸收焦爐煤氣中的,生成NaHS。在脫硫塔底及富液槽中，NaHS被氧化成單質(zhì)硫，而本身還原為；部分又被醌態(tài)（氧化態(tài)）的栲膠及其降解物氧化成，該部分栲膠變成酚態(tài)（還原態(tài)）：，同時醌態(tài)栲膠氧化HS亦析出硫磺，醌態(tài)栲膠被還原成酚態(tài)栲膠：。在再生槽中，酚態(tài)栲膠被空氣氧化成醌態(tài)，同時生產(chǎn)H2O2，并把V4+氧化成V5+；由于空氣的鼓泡作用，把硫微粒凝聚成硫泡沫，并在液面上富集、分離：H2O2氧化V4+和HS:如有NaHS進入再生槽中，HS在被氧化成單質(zhì)的同時，還有被空氣氧化成，進而氧化成。除要求脫硫液中的栲膠和釩離子濃度較高外，還要求富液在富液槽中有足夠的停留時間（當硫含量為200，約半小時），以保證HS在此盡可能被氧化成單質(zhì)硫，使生成、的副反應(yīng)生成率控制在3%左右。洛達科斯法是將含有氰化氫的焦爐煤氣用懸浮硫磺的堿性水溶液洗滌，使氰化氫以無毒的硫氰酸銨的形式固定下來被除去。化學(xué)機理如下：多硫化銨的生成反應(yīng)：吸收氰化氫的反應(yīng)：硫氰酸銨的生成反應(yīng)：分子式的x值為1～4，x值越高則反應(yīng)活性越高，使硫氰酸銨的生成反應(yīng)速率越快。 洗油吸收煤氣中的苯族烴粗苯和煤焦油是煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收中最重要的兩類產(chǎn)品，目前中國年產(chǎn)焦炭達到兩億多噸，可回收的粗苯資源大200多萬噸。雖然從石油化工可生產(chǎn)這些產(chǎn)品，但焦化工業(yè)仍是苯類產(chǎn)品的重要來源，因此，從焦爐煤氣中回收苯族烴具有重要的意義。故在這里對其的回收做一些簡要的說明。洗油吸收煤氣中粗苯蒸氣的過程是物理吸收過程，當煤氣中粗苯蒸氣的分壓大于洗油表面上粗苯蒸氣時，煤氣中的粗苯就被洗油吸收。而兩者之間的差值就是吸收粗苯過程的推動力，故差值越大，則吸收過程進行的越容易，吸收的速率也越快。此外吸收過程的進行還與洗油和煤氣的物理性質(zhì)（黏度、密度）及吸收過程的條件（溫度、洗苯塔形式、氣體流速和噴灑密度等）有關(guān)。用洗油吸收煤氣中的苯族烴所采用的洗苯塔雖有多種形式，但工藝流程基本相同。富油脫苯按其加熱方式分為預(yù)熱器加熱富油的脫苯法和管式爐加熱富油的脫苯法。前者是利用列管式換熱器用