【正文】 溫度應(yīng)高于47℃（母液酸度為6%時(shí)），預(yù)熱后煤氣溫度應(yīng)為75℃，這些計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況較為接近。5 硫酸銨生產(chǎn)的主設(shè)備的計(jì)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(jìn)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(dòng)，與噴淋管噴出的母液接觸，然后兩股匯成一股進(jìn)到飽和器的后室，被噴灑管噴出的二次母液噴淋，進(jìn)一步吸收煤氣中的氨，再沿切線方向進(jìn)入內(nèi)筒體——內(nèi)置除酸器，旋轉(zhuǎn)向下進(jìn)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(fēng)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(gè)弧形分配箱，其內(nèi)設(shè)置噴嘴數(shù)個(gè)，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(dòng)。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(zhǎng)大，同時(shí)顆粒分級(jí)，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(jì)定額：煤氣進(jìn)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(jì)定額，針對(duì)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(diǎn)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(jìn)口管直徑： 取煤氣進(jìn)口速度為15m/s由公式：式中煤氣進(jìn)口管直徑，m實(shí)際煤氣流量，選用的煤氣速度，m/s2 預(yù)熱器后煤氣實(shí)際體積：（標(biāo)態(tài)）在30℃時(shí)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(zhǎng)度 則：4 飽和器后煤氣的實(shí)際體積：（標(biāo)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(shí)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(shí)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(jìn)入結(jié)晶室下部時(shí)停留時(shí)間為6s，進(jìn)入下部后停留時(shí)間1s。則硫酸銨的液體體積為 ， 8 下筒體計(jì)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(zhǎng)大，同時(shí)顆粒分級(jí)。，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(jì)：1）筒體的設(shè)計(jì)壁厚： 式中 －圓筒設(shè)計(jì)厚度，mm －容器設(shè)計(jì)壓力，Mpa －圓筒內(nèi)徑，mm －設(shè)計(jì)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(fù)偏差=，圓整后，取圓筒名義厚度4mm。封頭高h(yuǎn)=飽和器總高度H=+++=。6 硫酸銨附屬設(shè)備的計(jì)算 結(jié)晶槽 結(jié)晶槽的作用是對(duì)含有硫酸銨的母液進(jìn)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(kuò)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(jìn)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(jìn)入離心機(jī)。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(zhǎng)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(jì)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(jī)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(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)，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，立即沸騰分散開開，同時(shí)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(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)沸騰干燥器過程可用于25—30s內(nèi)完成，干燥效率達(dá)95%，%。沸騰干燥器的設(shè)計(jì)定額：床面生產(chǎn)強(qiáng)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(duì)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(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 10℃空氣相對(duì)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(dāng)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(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：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(duì)計(jì)算進(jìn)行校正。上式中各項(xiàng)數(shù)據(jù)計(jì)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(shí)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?yàn)镽e10，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：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1500。干燥器的處理負(fù)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(jì)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(shí)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(fēng)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(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——；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)在環(huán)形空間停留時(shí)間，根據(jù)理論計(jì)算需 除酸器煤氣進(jìn)口尺寸取進(jìn)口煤氣速度為30m/s，則煤氣進(jìn)口截面積為：煤氣進(jìn)口長(zhǎng)為b對(duì)短邊a之比為2，則，將F值代入得： 出口管直徑進(jìn)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(jìn)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(zhǎng)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(jì)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(jìn)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(jìn)入母液中和器。同時(shí)從蒸氨分凝器來的10%~12%的氨汽，進(jìn)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(jìn)入冷凝冷卻器，冷卻至30左右℃。冷凝液進(jìn)入油水分離器，上層粗吡啶流入計(jì)量槽，然后放入儲(chǔ)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?yàn)檫拎さ娜芙舛缺绕渫滴锎蟮枚啵史蛛x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(fù)壓下進(jìn)行。吡啶鹽基易溶于水，其所以能與分離水分開，是因?yàn)榉蛛x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?fàn)t煤氣中硫化氫和氰化氫的脫除實(shí)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(jìn)入煤氣，其中主要的是以無機(jī)化合物存在的硫化氫和以有機(jī)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(jiǎn)單，成熟可靠，能夠完全的脫除有機(jī)硫和硫化氫，脫硫化氫的同時(shí)還能脫除氰化氫、氧化氮及煤焦油霧等雜質(zhì)，使煤氣達(dá)到很高的凈化度。但設(shè)備笨重，更換脫硫劑時(shí)勞動(dòng)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(jìn)行，勞動(dòng)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(jiǎn)單，脫硫效率高，并能回收硫磺等。故本設(shè)計(jì)采用栲膠脫硫法。栲膠法脫硫所需要的藥品價(jià)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?fàn)t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(shí)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(shí)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(jìn)入再生槽中，HS在被氧化成單質(zhì)的同時(shí)，還有被空氣氧化成，進(jìn)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(shí)間（當(dāng)硫含量為200，約半小時(shí)），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(dá)科斯法是將含有氰化氫的焦?fàn)t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?；瘜W(xué)機(jī)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(dá)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?fàn)t煤氣中回收苯族烴具有重要的意義。故在這里對(duì)其的回收做一些簡(jiǎn)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(dāng)煤氣中粗苯蒸氣的分壓大于洗油表面上粗苯蒸氣時(shí)，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(dòng)力，故差值越大，則吸收過程進(jìn)行的越容易，吸收的速率也越快。此外吸收過程的進(jìn)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