【正文】 340179。 179。 55=50179。 179。 (+179。 mol） 621 79213 2 54 ?? KJ/h 化學(xué)反應(yīng)熱共計(jì) 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(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 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。 50179。則 6Q =179。 45179。 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(jī)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。 179。 179。 (＋ 179。 98 =()179。 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(shí)，在飽和器中被吸收的量極少，也不予考慮。 K) ③氨帶入的熱量 氨Q = 1N 179。 340 179。 飽和器 [平衡如下： 輸入方 輸出方 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 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。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(shí)，即 Pl = Pg = . 取母液酸度為 6%，由《焦化工藝學(xué)》（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社）圖 93 可得， 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 飽和器的最低溫度為 40℃。 (178%)= kg/h 硫酸洗滌用水（扣除硫銨產(chǎn)品帶出水）： 4W = 179。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。 179。 = kg/h 干餾煤氣帶入氨 N1 = N－ N1=－ = 干餾煤氣帶出氨 N3 = 179。 = Kg/h=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 煤氣發(fā)生量 Mg tNm/3 (干煤 ) 340 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 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。 340 = hNm/3 —— 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/(%)101/( ????? 配煤水分 10% 化合水 2% 煤氣發(fā)生量 340 tNm/3 (干煤 ) 煤氣初冷器后煤氣溫度 30℃ 30℃時(shí) 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。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%） % atG /2 2 68 1 8 ????????? 令 4 12561702 ?????? th lbnNG 干? 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 其為裝煤干煤量，取煤氣發(fā)生量 Mg=340 tNm/3 (干煤 ) 則煤氣發(fā)生量 Q=G? 179。 當(dāng)回收氨與吡啶同時(shí)進(jìn)行時(shí)，由于硫酸吸收氨的反應(yīng)速度快的多，故在飽和器中同時(shí)回收吡啶時(shí)，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(shí)間。為了減少阻力，煤氣通過泡沸傘鼓泡處的速度?。?８ m/s。 在中央煤氣管下端裝有煤氣泡沸傘，沿泡沸傘整個(gè)圓周，焊有一定數(shù)量的彎成一定弧度的導(dǎo)向葉片，構(gòu)成了２８?jìng)€(gè)弧形通道，煤氣均勻的分布，并泡沸穿過母液，同時(shí)還促使飽和器中的上層母液劇烈地旋轉(zhuǎn)，從而使母液中的硫酸銨晶體保持一定的懸浮狀態(tài)，這對(duì)于晶體的長(zhǎng)大是有利的。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2021 屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) 1)預(yù)熱器后煤氣溫度 6070度 2)飽和器后煤氣溫度 5565℃ 3)飽和器內(nèi)母液溫度 5055℃ 4)預(yù)熱器內(nèi)煤氣阻力 500pa 5)飽和器內(nèi)煤氣阻力 5000 pa 6)除酸器內(nèi)煤氣阻力 1000 pa 7)飽和器 后煤氣含氮 =8)空氣預(yù)熱器后溫度 130140℃ 9)質(zhì)量指標(biāo) (二級(jí)品 ) 含 N(干基 ) 游離酸 水 10)蒸氨塔頂溫度 101103℃ 11)分縮器后氨氣溫度 9798℃ 12)廢水冷卻器后廢水溫度 4045℃ 13)廢水含量 主要設(shè)備硫銨工段的主要設(shè)備 硫銨工段的主要設(shè)備有煤氣預(yù)熱器、飽和器、離心機(jī)、干燥機(jī)、除酸器等。 濃硫酸具有含雜質(zhì)少，帶人飽和器的水分也少，且加入飽和器有較高的稀釋熱。 其中塔式酸一般含有鉛、砷及氮的氧化物等雜質(zhì)。但是，從生產(chǎn)的操作來(lái)看，母液的酸度過低也是不允許的。這是因?yàn)楫?dāng)其他條件不變的時(shí)候母液的介穩(wěn)區(qū)隨著酸度的增加而減少，因而不保持有利于晶體成長(zhǎng)所必須的過飽和程度。母液內(nèi)晶體的生長(zhǎng)速度隨著溫度的提高而顯著增大。顯然，如控制好此速率，便可控制晶體顆粒的大小，從而可以得到較滿意的產(chǎn)品硫酸銨顆粒粒度。 在飽和器內(nèi)硫銨從母液中形成晶體要經(jīng)歷兩個(gè)階段：首先是細(xì)小的結(jié)晶中心 晶核的形成，而后是晶核（或晶體）的長(zhǎng)大。反應(yīng)方程式： H2SO4+NH3（ NH4） 2SO4 （硫酸適量） H2SO4+NH3 NH4HSO4 （硫酸過量） NH4HSO4+NH3（ NH4） 2SO4 上述反應(yīng)是防熱反應(yīng) ,當(dāng)用硫酸吸收煉焦煤氣中的氨時(shí) ,當(dāng)用硫銨吸收煉焦煤氣中的氨時(shí) ,實(shí)際所得的熱效應(yīng)和硫銨母液的酸度及溫度有關(guān)，其值約比理論反應(yīng)放出的熱量少 10%左右。在洗滌器內(nèi)用來(lái) 自蒸氨塔前的剩余氨水進(jìn)行洗滌，然后靜止分離。 飽和器溢出的母液不斷通過液封內(nèi)的滿流管流人滿流槽，而由循環(huán)泵連續(xù)送回飽和器。用結(jié)晶泵將晶體連同一部分母液送至結(jié)晶槽。為有利于氨和吡啶的吸收，減少攪拌阻力和有利于結(jié)晶的長(zhǎng)大，晶比不宜過大，而晶比太小，則不利于結(jié)晶的長(zhǎng)大，因此一般控制晶比在 40－50％。這不僅會(huì)使晶體形狀發(fā)生變化，降低強(qiáng)度，同時(shí)還會(huì)形成大量的針狀晶核，很快充滿溶液的全部體積，因而破壞了正常操作，因此在硫銨生產(chǎn)工藝上，必須采取有效措施，減少母液中的雜質(zhì)，才能生成晶形較好、粒度較大的硫銨晶體。 ３）雜質(zhì)的影響 在純凈的母液中，硫銨結(jié)晶的生長(zhǎng)速度最快。母液酸度與硫銨結(jié)晶的顆粒大小的關(guān)系如圖 13。 飽和器內(nèi)的母液液面上的水蒸氣分壓與煤氣的水汽分壓相平衡時(shí)的母液溫度為最低溫度，根據(jù)水平衡可求出煤氣的露點(diǎn)及煤氣中的水汽分壓，母液液面上的水汽分壓一般為煤氣 6中的水汽分壓的 ~，與此相應(yīng)的母液溫度即為母液的適宜溫度。飽和器中的水分是由煤氣、氨氣和硫酸帶人的。但飽和器 內(nèi)母液溫度的高低，是取決于飽和器的水平衡。過飽和度急劇降低時(shí)，則生成新晶核的速度小，而晶核成長(zhǎng)速度大， 過飽和度大，則反之。若濃度為Ｅ的未加晶種的溶液冷至Ｆ，達(dá)到飽和，理論上可以結(jié)晶，但實(shí)際上過飽和程度還不夠，由Ｆ到冷到Ｇ，溶液經(jīng)介穩(wěn)區(qū)已處于過飽和狀態(tài)，但仍無(wú)結(jié)晶形成。顯然，如控制好此速率，便可控制晶體顆粒的大小，從而可以得到較滿意的產(chǎn)品硫酸銨顆粒粒度。 某種物質(zhì)在溶液中結(jié)晶時(shí)，每一個(gè)晶體均經(jīng)歷兩個(gè)階段， 在飽和器內(nèi)硫銨從 母液中形成晶體要經(jīng)歷兩個(gè)階段：首先是細(xì)小的結(jié)晶中心 晶核的形成，而后是晶核（或晶體）的長(zhǎng)大。 濃硫酸具有含雜質(zhì)少，帶人飽和器的水分也少，且加入飽和器有較高的稀釋熱。 其中塔式酸一般含有鉛、砷及氮的氧化物等雜質(zhì)。但是，從生產(chǎn)的操作來(lái)看，母液的酸度過低也是不允許的。這是因?yàn)楫?dāng)其他條件不變的時(shí)候母液的介穩(wěn)區(qū)隨著酸度的增加而減少，因而不保持 有利于晶體成長(zhǎng)所必須的過飽和程度。母液內(nèi)晶體的生長(zhǎng)速度隨著溫度的提高而顯著增大。顯然，如控制好此速率，便可控制晶體顆粒的大小，從而可以得到較滿意的產(chǎn)品硫酸銨顆粒粒度。 在飽和器內(nèi)硫銨從母液中形成晶體要經(jīng)歷兩個(gè)階段：首先是細(xì)小的結(jié)晶中心 晶核的形成，而后是晶核（或晶體）的長(zhǎng)大。反應(yīng)方程式： H2SO4+NH3（ NH4） 2SO4 （硫酸適量） H2SO4+NH3 NH4HSO4 （硫酸過量） NH4HSO4+NH3（ NH4） 2SO4 上述反應(yīng)是防熱反應(yīng) ,當(dāng)用硫酸吸收煉焦煤氣中的氨時(shí) ,當(dāng)用硫銨吸收煉焦煤氣中的氨時(shí) ,實(shí)際所得的熱效應(yīng)和硫銨母液的酸度及溫度有關(guān)，其值約比理論反應(yīng)放 出的熱量少 10%左右。 （ 3）煤氣通過飽和器阻力較大，因而能量消耗大。因此，此法在工業(yè)上應(yīng)用很少，很難推廣，特別是在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用更少。直接法由于對(duì)電捕焦油器等凈化裝置要求較高以保硫酸銨產(chǎn)品質(zhì)量。所以硫酸銨仍是目前焦化廠生產(chǎn)的主要產(chǎn)品之一。食用硫酸銨由工業(yè)硫酸銨加入蒸餾水溶解，加入除砷劑、除重金屬劑進(jìn)行溶液凈化、過濾、蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、離心分離、干燥制得。 ２ .飽和器法生產(chǎn)硫銨原理 ２ .１物 理性質(zhì) （１）純態(tài)硫酸氨為無(wú)色長(zhǎng)棱形結(jié)晶體，工業(yè)為白色或淺灰色黃色晶體顆粒，晶體密度 ／ m３ 。 焦?fàn)t煤氣中的氨可以用于制取硫銨，無(wú)水氨和濃氨水，硫酸銨是重要的農(nóng)用肥料，市場(chǎng)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(lái)回收煤 氣中的氨。 6M焦?fàn)t少。與 6M焦?fàn)t相比有以下優(yōu)點(diǎn)： “單個(gè)炭化室壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)”，可以在不同的結(jié)焦?fàn)顟B(tài)下，保持炭化室壓力恒定。 現(xiàn)代煉焦技術(shù)到 20世紀(jì) 20年代已基本定型，但是各項(xiàng)工藝仍在不斷改進(jìn)和完善，尤其是近幾十年來(lái)又有重要發(fā)展，主要成就有焦?fàn)t容積大型化、干法熄焦及大型化、裝煤預(yù)處理、焦化廠環(huán)境保護(hù)、生產(chǎn)自動(dòng)化等?，F(xiàn)已建成的獨(dú)立焦炭生產(chǎn)企業(yè)中，只有少數(shù)焦?fàn)t的煤氣得到了全部或部分利用。 —— 成本成為決定價(jià)格的主因 目前來(lái)看，一些限制焦炭供給的瓶頸因素（無(wú)論是煉焦煤供應(yīng)或是鐵路運(yùn)輸能力），如果不 考慮價(jià)格因素，都得到了一定程度的緩解。 2021年以后，中國(guó)焦化行業(yè)出現(xiàn)一些新特點(diǎn)： —— 焦炭產(chǎn)能急劇膨脹，產(chǎn)量過剩若隱若現(xiàn) 因?yàn)椋阂环矫?，部分焦炭?xiàng)目仍處于建設(shè)階段，還不能形成實(shí)際的焦炭產(chǎn) 量；同時(shí)，由于國(guó)家在 2021 年底出臺(tái)了新的焦化行業(yè)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)，一大批落后的焦炭產(chǎn)能將被淘汰。 設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)資料 廠址：徐州市西北郊區(qū) 氣象條件 年平均風(fēng)速 最大風(fēng)速及風(fēng)向 16WSW 最多風(fēng)向及頻率