【導(dǎo)讀】中國礦業(yè)大學(xué)2021屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計第1頁。設(shè)計題目：220萬噸/年焦化廠硫銨工段。畢業(yè)設(shè)計日期：年3月5日至年6月5日。畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容和要求：。收工段的主要設(shè)計依據(jù)。確定氨回收的工藝流程，并根據(jù)硫銨生。產(chǎn)的工藝，進行設(shè)計的工藝計算、設(shè)備的選型計算、進行工藝布。置，并繪制工藝流程、工藝布置和主要非標設(shè)備的圖紙，對整個。工段的建設(shè)進行投資估算和效益分析。中國礦業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師評閱書。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；⑤工。作態(tài)度及工作量；⑥總體評價及建議成績；⑦存在問題；⑧是否同意答辯等）：。用所學(xué)知識解決實際問題的能力；③工作量的大??；④取得的主要成果及創(chuàng)。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。最大風(fēng)速及風(fēng)向16WSW. 年平均相對濕度71%. 進入硫銨工段的溫度為45℃。生產(chǎn)的工藝流程------------------------------3頁

　　

【正文】 /3 (干煤 ) 340 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 第 14 頁 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。 340179。 蒸氨廢水帶出氨 L = ＋ 179。 = N4 = 179。 179。 1000 = 飽和器耗氨量 N5 = N － N3 － N4 = － － = kg/h 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 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 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 95 4172 1 01 8 ?? ??x kg/h 硫酸理論耗量 35172 18 ?? ??y kg/h 換算成 98% 硫酸耗量 y? = / 78% = 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 200kg/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 煤氣帶入水量 1W =179。 340 179。 =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 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 第 16 頁 氨汽帶入水量 又 N2－ N4=（ 2W ＋ N2－ N4）179。 10% 得 %10 %)101()(%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： 340300 ??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。 % = MPa = mmHg 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， 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 第 17 頁 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到平衡 ，所以實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 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，酸度為 8 %，其適宜的操作溫度為 58℃。 在實際生產(chǎn)中，母液溫度為 50～ 55℃ （本設(shè)計未考慮對吡啶的回收） 熱平衡及煤氣預(yù)熱器出口溫度的計算 為了確定是否需要向飽和器補充熱量和煤氣的預(yù)熱溫度，須對飽和器進行熱平 衡計算。 飽和器 [平衡如下： 輸入方 輸出方 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 第 18 頁 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。 340 179。 = 170732t 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 ℃ ②水汽帶入的熱量 水蒸氣Q = 1W 179。（ ＋ ） 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 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 第 19 頁 =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。 2。 11=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，至于吡啶堿類，當 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 =170732t ＋ ＋ 7460t ＋ =10155784 ＋ 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) =179。 (＋ 179。 98) = KJ/h 則氨汽帶入的熱量 2Q = 氨Q ＋ 水汽Q = KJ/h 3)硫酸帶入的熱量 3Q =y? 179。 179。 E=179。 179。 20=141520 KJ/h 式中 —— 濃度為 78%硫酸的比熱 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 第 20 頁 E—— 硫酸的平均溫度，取 20℃ 4）洗滌水帶入的熱量（包括洗滌結(jié)晶和沖洗設(shè)備的水，水溫為 60℃） 4Q =（ 4W ＋ 5W ）179。 179。 60 =(＋ 200)179。 179。 60 = KJ/h 式中 —— 60℃時水的比熱 KJ/(Kg178。 K) 5）回流母液帶入的熱量 回流母液帶入的熱量即結(jié)晶槽和離心機返回母液帶入的熱量，回流母液溫度應(yīng)不低于飽和器內(nèi)溫度 10℃左右。一般為 45℃，回流母液量為硫銨產(chǎn)量的 10倍，則 5Q =179。 45179。 10X=179。 45179。 10179。 =4768922 KJ/(Kg178。 K) 6)循環(huán)母液帶入的熱量 循環(huán)母液取硫銨產(chǎn)量的 50 倍，其溫度比飽和器母液溫度約低于 5℃，取為 50℃。則 6Q =179。 50179。 50X=179。 50179。 50179。 =26494011 KJ/h 7)化學(xué)反應(yīng)熱 化學(xué)反應(yīng)熱包括中和熱、結(jié)晶熱和稀釋熱 ① 硫酸的中和熱（ 1 Kg178。 mol的硫酸的中和熱為 195533 KJ/h） 51 59 919 55 3313 239 54 .3 3 ?? KJ/h ②硫銨的結(jié)晶熱 （ 1 Kg178。 mol的硫銨但是結(jié)晶熱為 10886 KJ/h） 611 210 88613 2 54 ?? KJ/h ③ 硫酸的稀釋熱（ 100%硫酸的稀釋熱為 KJ/Kg178。 mol） 621 79213 2 54 ?? KJ/h 化學(xué)反應(yīng)熱共計 7Q =＋ ＋ = KJ/h 飽和器總的輸出熱量為 入Q = 1Q ＋ 2Q ＋ 3Q ＋ 4Q ＋ 5Q ＋ 6Q ＋ 7Q = ＋ ＋ ＋ 141520 ＋ ＋ 4768922＋ 26494011 ＋ =＋ KJ/h 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計 第 21 頁 8) 輸出熱量 煤氣飽和器帶出由于干煤氣和水汽所組成飽和器后煤氣溫度為60℃則 a) 干煤氣帶出的熱量 179。 340179。 179。 60= KJ/h b) 水汽帶走熱量 Wt179。 (+179。 60)= KJ/h c) 煤氣從飽和器帶出熱量 1?Q =+ = KJ/h d) 結(jié)晶母液帶出熱量 (母液溫度為 55℃ ) 2?Q =(10+1)X 179。 179。 55=11 179。 179。 179。55=e) 循環(huán)母液帶出熱量 3?Q =50X179。 179。 55=50179。 179。 179。 55= KJ/h f) 飽和器熱損失 飽和器熱損失相當于循環(huán)母液熱損失的 20%～ 25%,本設(shè)計取 25%,循環(huán)母液在循環(huán)過程中降低 6%左右 . 4?Q =50179。 179。 179。 25%179。 6= KJ/h 總上 Q出 = 1?Q + 2?Q + 3?Q + 4?Q = KJ/h 由能量守恒得 Q 入 =Q 出 + t= 則 t=℃ 即煤氣預(yù)熱器后的煤氣溫度為 ℃ 飽和器的基本尺寸 飽和器結(jié)構(gòu)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 Mpa,(約 600 ㎜ H2O)煤氣預(yù)熱器溫度為 70℃ ,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℃ a) 預(yù)熱器后煤氣實際體積 179。 340179。 179。 35273 ??? = m3/h 式中 —— 1Nm3 煤氣在 35℃時 ,為水