【正文】 65孔的 米焦?fàn)t，年設(shè)計能力 200 萬噸，主要尺寸如下： (單位 mm) 炭化室有效容積 (m3) 全長 有效長 全高 有效高 平均寬 錐度 結(jié)焦時 間 約18800 18000 7． 63 7180 590 50 25 焦?fàn)t生產(chǎn)能力的計算 焦干τ MkKhl bnNG ????? 124365 ? 式中 365179。近幾年來，有用石棉酚酞玻璃鋼制作的。一般情況下，為使飽和器后煤氣含氨量小于３０ＭＧ／標(biāo)Ｍ３，泡沸傘的侵沒深度不應(yīng)小于２００ＭＭ。 飽和器是用鋼板焊制的，具有頂蓋和錐底的圓形設(shè)備，內(nèi)壁襯以防酸層。但濃硫酸價高，且冬季易凍，還會使煤氣中的不飽和組分聚合，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。此外，還會使飽和器的母液生成泡沫影響安全生產(chǎn)。 一、原料來源 進(jìn)入硫銨工段的原料有煤氣，剩余氨水和硫酸，其中煤氣來自于冷凝鼓風(fēng)工段，剩余氨水來自于溶劑脫酚工段，硫酸來自酸堿庫。因而增加了硫銨分子向晶體表面擴(kuò)散的阻力，阻礙了晶體正常的生長。同時，由于體積生長的速度隨結(jié)晶的溫度的提高有很大的增長，因而在適當(dāng)?shù)奶岣邷囟鹊那闆r下，可把溶液的過飽和程度控制在教小的范圍內(nèi)，從而大大減少針形晶核的形成，但是不是把 溫度提高的太高，否則會適得其反，飽和器母液的酸度對硫銨結(jié)晶的成長也有一定的影響。晶核的成長速度和溶液的潔凈程度，溶液的酸度以溶質(zhì)由液相向固相的傳質(zhì)速率有關(guān)，在純凈的母液中，硫銨晶體的生長速度最快，母液中的可溶性雜質(zhì)對結(jié)晶的成長速度和晶核均有不利的影響。即在一定的條件下結(jié)晶，若晶核形成的速率大于晶體成長的速率，得到的是小粒結(jié)晶。在飽和器內(nèi)的酸度控制在 12%時，生成的硫銨產(chǎn)品主要為正鹽當(dāng)酸度升高時，隨酸度的提高而酸式鹽含量則提高，飽和器內(nèi)酸度控制（指母液的酸度）在 48%時飽和器和母液中同時存在著正鹽又存在著酸式鹽。 此法的優(yōu)點是能回收焦油，其缺點是氨水帶人母液系統(tǒng)的雜質(zhì)影響硫銨的質(zhì)量。而在兩次大量加酸之間的正常生產(chǎn)過程中，再將儲存的母液用母液泵打回飽和器中。分離出來的母液返回飽和器。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 19 頁 飽和器母液中不斷有硫酸氨生成，當(dāng)其呈飽和狀態(tài)時，就析出硫銨晶體，沉積至飽和器底部。同時，有了外加的攪拌，還可以減少飽和器內(nèi)部各部位溫度和濃度不均勻的程度，易于增大硫銨分子的顆粒，加大母液循環(huán)也有利于制取大顆粒的硫銨結(jié)晶。 如圖 23所示 ，母液中含有的金屬離子不同，硫銨晶體的晶形也不同，純凈的母液形成的晶形是扁六方形棱面和錐面 復(fù)合組成的，強(qiáng)度較高，當(dāng)母液中含有ＡＬ和ＦＥ時，則生成細(xì)長片狀的晶體，在生產(chǎn)中這種晶體會被大量粉碎，導(dǎo)致硫銨粒度大為減少。為保持酸度穩(wěn)定，可采用飽和器連續(xù)加酸制度，同時用水和蒸氣沖洗，以消除飽和器內(nèi)沉積的結(jié)晶。提高母液的酸度和其中硫銨的含量以及降低母液的溫度都會降低母液上的水蒸氣分壓。一般要求進(jìn)入飽和器的煤氣必須預(yù)熱到６０ ７０度。但母液過高時，雖然由于母液黏度降低而增加了硫銨分子間晶體表面的擴(kuò)散速度，有利于晶體長大。因此在實際生產(chǎn)中為了得到較大顆粒的硫酸銨結(jié)晶，必須使母液處于介穩(wěn)區(qū)和適宜的過飽和度。只有冷到Ｇ， 才有大量晶核急劇形成。 晶核形成和其成長取決于溶液的過飽和度，使溶液結(jié)晶中的物質(zhì)的濃度維持在過飽和狀態(tài) ，以便在溶液和晶體表面之間建立濃度差，使溶液中的結(jié)晶中的物質(zhì)向晶體表面轉(zhuǎn)移，溶液的過飽和度既為結(jié)晶的推動力，推動力越大，則結(jié)晶過程速率也越快。通常兩個過程同時進(jìn)行的。因此可減少煤氣預(yù)熱器的負(fù)荷等優(yōu)點。氮的氧化物在操作過程中會轉(zhuǎn)入煤氣中，其他雜質(zhì)會影響硫銨的晶體和顏色，同時不利于獲得大顆粒的結(jié)晶。這是因為除了使氨和吡啶吸收不完全外，還同時易使飽和器堵塞，此外，當(dāng)酸度低于%時，因母液比重的下降，還易于使泡沫產(chǎn)生，導(dǎo)致操作條件惡化。同時，隨著酸度的提高，母液的黏度將增大。由于晶體各棱面的平均生長速度比晶體沿生長長向速度增長的速度較快，溫度的提高還有助于降低晶體的長寬比和形成較好的晶形。由于飽和器內(nèi)氨 和硫銨不斷的反應(yīng)生成硫銨，當(dāng)硫銨與硫酸達(dá)到一定的過飽和程度時，即形成晶核。通常兩個過程同時進(jìn)行的。 由上述反應(yīng)方程式可以看出產(chǎn)品硫銨既存在著正鹽又存在著酸式鹽，它們分別以各自的形式存在于生產(chǎn)硫銨的溶液中，而溶液中酸式鹽還是正鹽各自所占的比主要由溶液的酸度決定，溶液的酸度可以用加入硫酸的數(shù)量多少來調(diào)節(jié)。 因此半直接法生產(chǎn)硫銨的工業(yè)等有待進(jìn)一步改進(jìn)，以適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需要，盡管如 此，由于它的生產(chǎn)工藝管理等方面均較直接法和間接法先進(jìn)，因此工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用較廣。 半直接法： 由焦?fàn)t出來的煤氣經(jīng)過冷卻，所得的冷凝氨水通過氨蒸餾柱蒸出氨水并和煤氣中的氨共同進(jìn)入飽和器，穿過母液層和硫酸溶液相互作用生成酸式硫酸銨。因此，在工業(yè)上應(yīng)用比較困難，所以此法在工業(yè)上得不到廣泛應(yīng)用，難以推廣。 用硫酸吸收煤氣中的氨是快速不可逆的化學(xué)反應(yīng)，所以可在飽和器或酸洗塔內(nèi)，使焦?fàn)t煤氣與適量濃度的硫酸接觸以用來回收煤氣中的氨。用做食品添加劑，做面團(tuán)調(diào)解劑、酵母養(yǎng)料等。 （２）結(jié)晶熱１０ .８７ＫＧ／ＭＯＬ，結(jié)晶區(qū)位于硫銨含量較低區(qū)域。因而降低產(chǎn)品成本增加了經(jīng)濟(jì)效益。 第六，提高了硫銨產(chǎn)品的質(zhì)量，降低了成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。噴淋式飽和器采用 SUS316L材料制作，其噴頭亦采用 SUS316L材料。由于硫銨顆粒大，質(zhì)量好， 因而提高了其價格，增加了經(jīng)濟(jì)效益。噴淋式飽和器將吸氨和除酸巧妙地結(jié)合在一 起，使設(shè)備結(jié)構(gòu)更加緊湊，減少了設(shè)備重量及占地面積，給基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備安裝檢修提供了極大方便。該飽和器的設(shè)計阻力不大于 2Kpa，經(jīng)實測，僅為 1Kpa，與其它形式的飽和器中國礦業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 相比，降低 ～ 6Kpa，有效地降低了煤氣鼓風(fēng)機(jī)的系統(tǒng)阻力，不僅使風(fēng)機(jī)的運行更加可靠平穩(wěn)，而且大大降低了風(fēng)機(jī)的能耗，明顯增加經(jīng)濟(jì)效益。 第一，噴淋式飽和器除氨，充分吸收煤氣中氨氣，明顯解決了氨氣對環(huán)境污染問題。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。煤氣進(jìn)入吸氣室后分成兩股，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(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。由此而引起的阻力約為 ~。噴淋吸收裝置由 16組噴淋母液管和噴頭組成，分上下兩層均布在圓筒體的上部。飽和器主體用鋼板焊制成帶有頂蓋和底的圓筒體，并襯有防酸層。 （ 4）隨著生產(chǎn)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大及先進(jìn)技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，基于半飽和器法生產(chǎn)硫銨工藝在實踐中存在的問題，越來越不適合現(xiàn)代化大生產(chǎn)的需要。 泡沸傘式飽和器 煤氣經(jīng)其中央管進(jìn)入母液中，經(jīng)分配傘穿過母液層鼓泡而出，其中的氨即被母液吸收。 較傳統(tǒng)的飽和器 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 傳統(tǒng)飽和器法生產(chǎn)工藝存在的問題 （ 1） 煤氣系統(tǒng)阻力較大，一般在 5000Pa～ 6000Pa；晶比較高或加酸加水時，系統(tǒng)阻力將高達(dá) 8000Pa左右。 各類飽和器 焦?fàn)t煤氣先后通過硫銨工序的煤氣預(yù)熱器、飽幾器和除酸器時，由于預(yù)熱器和除酸器的結(jié)構(gòu)比較簡單，產(chǎn)生的阻力相對較?。s ），且較為穩(wěn)定。用洗滌液蒸出的氣體生產(chǎn)硫銨，故稱間接法。 噴淋式飽和器生產(chǎn)硫銨工藝，具有煤氣系統(tǒng)阻力小，結(jié)晶顆粒較大、硫銨質(zhì)量好。帶有小顆粒的母液上升至結(jié)晶室上部，大部分至母液循環(huán)泵，少部分至母液加熱器，用蒸汽加熱使母液溫度升高。由上個工中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 段來的煤氣進(jìn)入噴淋包和器的上段，分成兩路沿包和器水平方向流動。 酸洗法的特點：吸收和結(jié)晶在不 同設(shè)備中進(jìn)行。出酸洗塔的煤氣經(jīng)除酸器后進(jìn)入下一工段。煤氣要經(jīng)過分配從母液層鼓泡而出，因此煤氣系統(tǒng)阻大，使得煤氣鼓風(fēng)機(jī)要提供較大的壓頭，硫銨的質(zhì)量也差。 其工藝特點是，由上個工段來的煤氣了經(jīng)煤氣預(yù)熱器至飽和器的中央導(dǎo)管，經(jīng)分配傘穿過母液 層鼓泡而出。 本設(shè)計是得用焦化廠剩余氨水及煤氣中的氨來生產(chǎn)硫酸銨，它是當(dāng)今化工業(yè)重要的生產(chǎn)硫酸銨工藝。液體硫酸銨經(jīng)濃縮、冷卻結(jié)晶分離，即可得到固體硫酸銨，此工藝既解決了尾氣二氧化碳的污 染問題，又解決了原亞銨產(chǎn)品的滯銷問題。）硫酸銨質(zhì)量應(yīng)符合下表要求。 儲存運輸注意事項：防潮，儲存于通風(fēng)、干燥處。 硫酸銨結(jié)晶能吸收空氣中的水分而結(jié)成塊狀，在空氣濕度大，結(jié)晶顆粒小和含水量高時尤甚。易溶于水，是酸性肥料。 硫酸銨與堿類（燒堿、石灰）作用放出氨，通常不穩(wěn)定，在 100℃時開始分解。 氨的用途、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及各類生產(chǎn)方法 關(guān)于產(chǎn)品硫酸銨 硫酸銨俗稱肥田粉，分子式為（ NH4） 2SO4，相對分子質(zhì)量： （根據(jù) 1989 年國際相對原子質(zhì)量），白色粉狀結(jié)晶，密度 （ 20℃），熔點為 531177。 焦?fàn)t煤氣中的氨可以用于制取硫銨，無水氨和濃氨水，硫酸銨是重要的農(nóng)用肥料， 市場有較大的需求量，所以現(xiàn)今大部分焦化廠都采用硫銨工段來回收煤氣中的氨。進(jìn)入 2021年以來更是逐月環(huán)比上漲，在漲幅最大的第三季度平均價格達(dá)到了 203美元 /噸，比上年同期 144美元 /噸，累計上漲了近 60美元 /噸。具有諷刺意味的是，歐洲一方面對中國減排和大量出口焦炭不滿，另一方面卻不能明顯降低自身對中國焦炭的依賴。出口亞洲地區(qū)的焦炭數(shù)量變化也是如此。 同時，新的出口資質(zhì)規(guī)定，凡 2021年 1月 1日以后注冊登記的企業(yè)，其所屬或關(guān)聯(lián)企業(yè)間的焦炭出口業(yè)績合并將不予認(rèn)定。商務(wù)部 11月初公布的 2021年焦炭出口配額申報條件，進(jìn)一步提高了焦炭出口企業(yè)配額申報的門檻。上述地區(qū)對中國焦炭有所依賴。 9月份平均出口價格比年初累計上升了 77美元 /噸。 0405年均在 50％左右。因此預(yù)計 2021年國家針對焦炭行業(yè)的調(diào)控措施力度還會有所加強(qiáng)。雖然近年來國內(nèi)經(jīng)濟(jì)保持了高速增長態(tài)勢，但也遇到了西方國家工業(yè)化進(jìn) 程中的環(huán)保問題。預(yù)計 2021年全年我國粗鋼產(chǎn)量 ，比上年增長 14％， 2021年增長保持在 10％左右；預(yù)計 2021年焦炭產(chǎn)量將突破 3億噸，同比增長 18％， 2021年焦炭產(chǎn)量將達(dá)到 。生產(chǎn)焦炭的原材料煉焦煤在中國屬稀有煤種，中國目前是煉焦煤的 凈進(jìn)口國，根據(jù)海關(guān)總署統(tǒng)計數(shù)據(jù)，今年前 9個月，國內(nèi)累計凈進(jìn)口煉焦煤 。冶金焦價格自 2021年年初以來至今，基本保持了上漲 的走勢，華北地區(qū)唐山市場和華東地區(qū)上海市場 2021年年度內(nèi)累計漲幅分別在 ％和％，而在 2021年前 11個月中，上述兩個市場的焦炭價格累計漲幅分別達(dá)到了 ％和 ％。預(yù)計 2021年在鋼市高 位運行的態(tài)勢下，焦炭價格將保持平穩(wěn)略降的運行態(tài)勢，但不會出現(xiàn)05年那樣的大幅度下跌走勢。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 目 錄 1 頁 . 2021年焦炭市場形勢預(yù)測分析 1 頁 . 焦化產(chǎn)品的回收與加工 4 頁 . 氨的用途、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及各類生產(chǎn)方法 5 頁 關(guān)于產(chǎn)品硫酸銨 5 頁 硫酸銨質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 5 頁 硫酸銨生產(chǎn)的方法 6 頁 . 四種硫銨生產(chǎn)工藝 7 頁 老式的飽和器法 7 頁 酸洗法 7 頁 噴淋飽和器法生產(chǎn)硫銨 7 頁 間接飽和器法生產(chǎn)硫銨的工藝 8 頁 . 各類飽和器 8 頁 較傳統(tǒng)的飽和器 8 頁 泡沸傘式飽和器 9 頁 噴淋泡費 型飽和器 9 頁 噴淋式飽和器 10 頁 噴淋式飽和器的優(yōu)點 10 頁 ２ .飽和器法生產(chǎn)硫銨原理 12 頁 . 物理性質(zhì) 12 頁 . 硫銨用途 12 頁 . 生產(chǎn)的工藝流程 13 頁 . 硫酸氨的結(jié)晶過程 15 頁 . 原料來源及其選擇 15 頁 . 硫桉結(jié)晶影響因素 16 頁 ３ .飽和器法生產(chǎn)硫銨工藝流程及主要設(shè)備 19 頁 . 硫酸氨的結(jié)晶過程 19 頁 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 . 原料來源及其選擇 21 頁 . 硫桉結(jié)晶影響因素 22 頁 ４ .設(shè)備計算 23 頁 . 焦?fàn)t選型及計算 23 頁 . 飽和器的物料平衡、熱平衡和結(jié)構(gòu)尺寸的確定 24 頁 . 熱平衡 及煤氣預(yù)熱器出口溫度的計算 28 頁 . 飽和器的基本尺寸 32 頁 . 除酸器的計算和選型 33 頁 . 離心機(jī) 34 頁 . 沸騰 床 干燥器 35 頁 原始數(shù)據(jù) 35 頁 沸騰床最底流態(tài)化速度 G 計算 35 頁 干燥器直徑的確定 36 頁 .