【導(dǎo)讀】焦化廠硫銨工段的生產(chǎn)進(jìn)行工藝論證，確定工藝流程；平衡計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行設(shè)備選型；面圖，繪制一張主要設(shè)備的裝配圖；要求，根據(jù)崗位設(shè)置與崗位操作編制崗位人員編制；能力；③研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；化廠擬建于徐州市西北郊區(qū)。本設(shè)計(jì)采用技術(shù)較成熟的飽和器法中的半直接法來回收煤氣中的氨，器，在飽和器內(nèi)，煤氣中的氨與硫酸反應(yīng)生成硫銨，硫銨經(jīng)后續(xù)操作分離，從飽和器出來的煤氣送往粗苯工段。樣可以確定本設(shè)計(jì)所需的三臺飽和器及其它設(shè)備。藝部分提出了一些具體要求。此外還給出了圖紙目錄說明和設(shè)備一覽表。由本廠提供，剩余氨水來自本廠的溶劑脫酚工段。它設(shè)立在回收車間的冷凝鼓風(fēng)工。段和粗笨工段之間。假設(shè)年產(chǎn)60萬噸的焦化廠用的是58型2³42孔的焦?fàn)t。

　　

【正文】 故在飽和器中同時回收吡啶時，為保證吡啶的回收率，應(yīng)適當(dāng)加大液封高度，以增加氣液接觸和反應(yīng)時間。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁 1 、焦?fàn)t選型及計(jì)算 焦?fàn)t選型及計(jì)算 選用 58 型 2179。 42孔的 米焦?fàn)t，年設(shè)計(jì)能力 60 萬噸，主要尺寸如下：(單位 MM) 炭化室有效容積 全長 有效長 全高 有效高 平均寬 錐度 結(jié)焦時 間 噸 14080 13280 4300 4800 450 50 17小時 焦?fàn)t生產(chǎn)能力的計(jì)算 焦干 MkKTh l bnNG ????? 1243 6 5 ? 式中 365179。 24—— 全年工作時間 n—— 每個焦?fàn)t組的焦?fàn)t個數(shù) N—— 每座焦?fàn)t的炭化室個數(shù) h—— 炭化室的有效裝煤高度 m l—— 炭化室的有效裝煤長度 m b—— 炭化室的有效裝煤寬度 m 干? —— 裝煤煤干基堆密度 t(干煤 )/ 3m 一般 ~,本設(shè)計(jì)取 T—— 運(yùn)轉(zhuǎn)周期 取設(shè)計(jì)結(jié)焦時間 25h K—— 干煤全焦率， %。一般 ~，本設(shè)計(jì)取 K—— 考慮到炭化室檢修等原因的減產(chǎn)系數(shù)，取 焦M —— 全焦含水量（取 6% ）tG ???????????裝爐干煤 量： htnN hl bG 39。 ???????? ? ? 煤氣發(fā)生量 Q=G? 179。 179。 Mg 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 1 =179。 179。 360 = hNm/3 Mg焦?fàn)t煤氣產(chǎn)率，取 360 tNm/3 干煤 —— 焦?fàn)t緊張操作系數(shù) 剩余氨水量 1）原始數(shù)據(jù) 裝入濕煤量 htG %)101/( ??? 配煤水分 10% 化合水 3% 煤氣發(fā)生量 360 tNm/3 (干煤 ) 煤氣初冷器后煤氣溫度 30℃ 30℃時 1 3Nm 煤氣經(jīng)過蒸汽飽和后水汽含量 g/ 3Nm 2)計(jì)算 根據(jù)煤氣初冷系統(tǒng)中的水平衡，可得剩余氨水 3G t/h 3G = 1G — 2G 式中 1G —— 煤氣帶入集氣管中水量 t/h 2G —— 初冷器后煤氣帶走的熱量 t/h 1G =179。 10% ＋ 179。 （ ）179。 2% = t/h 2G =179。 =3G = 1G — 2G == 、飽和器的物料平衡、熱平衡和結(jié)構(gòu)尺寸的確定 原始數(shù)據(jù) 焦?fàn)t干煤裝入量 G? t/h 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁 1 煤氣發(fā)生量 Mg tNm/3 (干煤 ) 340 氨的產(chǎn)率（揮發(fā)氨） % 3 初冷器后煤氣溫度 t ℃ 30 剩余氨水量 3G t/h 蒸氨廢水中含氨量 g/l 剩余氨水中含氨量 g/l 直接用蒸汽量（每蒸餾 1 3m 稀氨水） kg/ 3m 250 分縮器后氨氣溫度 t ℃ 98 飽和器后煤氣含氨量 g/ 3Nm 硫酸濃度 Wt % 78 煉焦煤含水量 % 12 氨平衡及硫酸用量的計(jì)算 由平衡知 N = N1 ＋ N 2 = N 3 ＋ N 4 ＋ N 5 則總氨量 N = G? 179。 % = 179。 % = t/h = kg/h 剩余氨水帶入氨 N2 = 3G 179。 =179。 = kg/h 干餾煤氣帶入氨 N1 = N－ N1= = 干餾煤氣帶出氨 N3 = 179。 360179。 蒸氨廢水帶出氨 L = ＋ 179。 = 總氨 N 飽 和 器 N1 煤氣帶入氨 N2 剩余氨水帶入氨 N5 飽和器耗氨 N3 飽和器帶出氨 N4 蒸氨廢水帶出氨 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁 1 N4 = 179。179。 1000 = 飽和器耗氨量 N5 = N － N3 － N4 == 由反應(yīng)原理 硫酸吸收氨反映式： 424423 )(2 SONHSOHNH ?? 2179。 17 98 132 y x 硫氨產(chǎn)量 87 93172 13 275 1 ?? ??x kg/h 硫酸理論耗量 1 04 1172 987 55 81 ?? ??y kg/h 水平衡及母液溫度的確定 飽和器內(nèi)的水分主要是煤氣和氫氣帶來的。其余有硫酸帶入的水分以及洗滌水等。洗滌硫氨用水占硫氨質(zhì)量總重的 6%，沖洗飽和器和除酸器帶入的水量平均取 100kg/h，氨分縮器后氨汽濃度為 10%. 飽和器水平衡如下： 輸入方 輸出方 1） 帶入飽和器的總水量 4W 1W 2W 3W3W 5W 飽 和 器 洗滌硫銨水 煤氣帶入水 氨氣帶入水 硫銨帶入水 沖洗水 煤氣帶出水 Wt 硫銨產(chǎn)品帶出水 Wp 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁 1 煤氣帶入水量 1W =179。 360 179。 =氨汽帶入水量 又 N2－ N4=（ 2W ＋ N2－ N4）179。 10% 得 %10 %)101()6 9 4 4 8 7 4 (%10 %)101)(( 422 ???????? NNW kg/h 硫酸帶入水 3W =179。 (178%)= kg/h 硫酸洗滌用水（扣除硫銨產(chǎn)品帶出水）： 4W = 179。 6% = kg/h 沖洗水量 5W = 200kg/h 則帶入飽和器總水量為 Wt= 1W ＋ 2W ＋ 3W ＋ 4W ＋ 5W = ＋ ＋ ＋ ＋ 200 = kg/h 2)飽和器出口的煤氣分壓 以上求得的帶入飽和器的總水量均應(yīng)由煤氣帶走，則由飽和器出去的1 3Nm 煤氣應(yīng)帶走的水量為： ??總總VW = 相應(yīng)的 1 3Nm 的煤氣中的水 汽的體積為 179。 = 3Nm 故混合氣中水汽所占的體積比為 ? = % 取飽和器后煤氣表壓為 MPa，其絕對壓力為 MPa 則水蒸氣分壓為 1． 12 179。 % = = mmHg 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁 1 3）飽和器母液溫度的確定 飽和器內(nèi)母液的適宜溫度可按母液的最低溫度乘以平衡 偏離系數(shù)來確定。當(dāng)母液液面上的水汽分壓與母液液面上煤氣中的水汽分壓 Pg相平衡時，即 Pl = Pg = . 取母液酸度為 6%，由《焦化工藝學(xué)》（中國礦業(yè)大學(xué)出版社）圖 93 可得，飽和器的最低溫度為 40℃。 因母液內(nèi)水的蒸發(fā)需要推動力（Δ P=PlPg） ，還由于煤氣飽和器中停留時間短，氣液兩相的水汽分壓不可能達(dá)到平衡，所以實(shí)際上母液液面上的水蒸汽分壓為 Pl = KPg 式中 K—— 平衡偏離系數(shù)（其值為 ~） 當(dāng) K= 時 Pl = 179。 = mmHg 由 Pl= mmHg 由《焦化工藝學(xué)》（中國礦業(yè)大學(xué)出版社）圖 93可知， 當(dāng)酸度為 4%，其適宜的操作溫度為 48℃ 酸度為 8 %，其適宜的操作溫度為 51℃。 酸度為 6%，取其平均值 52℃♂ 在實(shí)際生產(chǎn)中，母液溫度為 50～ 55℃ （本設(shè)計(jì)未考慮對吡啶的回收） 為了確定是否需要向飽和器補(bǔ)充熱量和煤氣的預(yù)熱溫度，須對飽和器進(jìn)行熱平衡計(jì)算。 飽和器 [平衡如下： 輸入方 輸出方 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁 1 1） 輸入熱量 煤氣帶入的飽和器的熱量 煤氣帶入飽和器的熱量，由于煤氣帶入熱量，水汽帶入熱量和氨帶入熱量三部分組成。 ① 干煤氣帶入的熱量 干煤氣Q =G? 179。 Mg 179。 1,47t = 179。 360 179。 = 50004t KJ/h 式中 干煤氣Q —— 干煤氣帶入熱量 KJ/h —— 干煤氣的比熱 KJ/h T —— 煤氣的預(yù)熱溫度 ℃ 2Q 飽 和 器 循環(huán)母液帶入熱量 反應(yīng)熱 回流母液熱量 洗滌水帶入母液 硫酸帶入熱量 氨汽帶入熱量 煤氣帶入熱量 煤氣帶出熱量 結(jié)晶母液帶出熱量 循環(huán)母液帶出熱量 熱損失 ?4Q ?3Q ?2Q ?1Q 3Q 4Q 5Q 6Q 7Q 1Q 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁 1 ②水汽帶入的熱量 水蒸氣Q = 1W 179。（ ＋ ） =179。 (＋ ) =＋ 式中 水蒸氣Q —— 水汽帶入的熱量 KJ/h 2491． 3—— 水在 0℃時蒸汽潛熱 KJ/Kg 1． 83—— 0～ 8℃間的比熱 KJ/(Kg178。 K) ③氨帶入的熱量 氨Q = 1N 179。 = 式中 氨Q —— 氨帶入的熱量 KJ/h 2． 11—— 氨的比熱 KJ/(Kg178。 K) 煤氣中所含的苯族烴，硫化氫及其它組成所帶入的熱量，可忽略不計(jì)，至于吡啶堿類，當(dāng)吡啶裝置未生產(chǎn)時，在飽和器中被吸收的量極少，也不予考慮。則煤氣帶入飽和器的總熱量為 1Q = 干煤氣Q ＋ 水蒸氣Q ＋ 氨Q =50004t ＋ ＋ ＋ =＋ 2)氨汽帶入的熱量 氨汽帶入的熱量由氨帶入的熱量和水汽帶入的熱量兩部分組成。 ① 氨帶入的熱量 氨Q =（ N2N4）179。 179。 98 =()179。 179。 98 = KJ/h 式中 —— 98℃時氨的比熱 KJ/(Kg178。 K) ② 水汽帶入的熱量 水汽Q = 2W 179。 (＋ 179。 98) = KJ/h 則氨汽帶入的熱量 2Q = 氨Q ＋ 水汽Q =+= KJ/h 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁