【正文】 760—— 1 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的毫米汞柱 1800—— 飽和器前煤氣壓力（ mmH2O） —— 毫米汞柱與毫米水柱的換算系數(shù) 273—— 冰水混合物的絕對(duì)溫度（ K） 70—— 預(yù)熱器后煤氣溫度（℃） 30—— 初冷器后煤氣溫度（℃） 、中央煤氣管斷面積 取中央煤氣管道內(nèi)煤氣流速 ，則其斷面為： 31878/3600/= 、飽和器后煤氣的實(shí)際體積 ： 31878 760/[760＋ 1200/]（ 273＋ 55） /（ 273＋45） =37886 m3/h 式中 —— 1Nm3 煤氣在 35℃水汽飽和后的體積。對(duì)飽和器的計(jì)算 主要是針對(duì)一定的煤氣處理量確定其直徑。 應(yīng)設(shè)置除塵、粉塵捕集裝置。 硫銨干燥宜采用沸騰干燥器。 硫銨結(jié)晶槽應(yīng)采用選擇分離式，也可用重力沉降式。 為了維持生產(chǎn)及檢修飽和器，設(shè)置兩個(gè)母液貯槽。 飽和器內(nèi)的泡沸傘分左、右兩種導(dǎo)流形式，應(yīng)根據(jù)回流母液在器內(nèi)有較長(zhǎng)的流動(dòng)路 線而定。℃） 5℃ —— 進(jìn)入相比降低 5℃ 輸出熱量 Q出總計(jì)為： Q 出 = Q1*＋ Q2 *＋ Q3*＋ Q4* = kcal/h 飽和器的熱平衡，列表如下： 根據(jù)熱平衡關(guān)系，則 Q入 = Q 出 += t=70℃ 與我們廠操作溫度比較接近?！妫? 、飽和器散失的熱量 Q4*： 設(shè)其相當(dāng)于循環(huán)母液熱損失的 25%?！妫? Q1*=613652＋ = kcal/h 、結(jié)晶母液帶出的熱量 Q2*： 設(shè)結(jié)晶母液溫度為 55℃ Q2*=（ 1＋ 10） 55= kcal/h 式中 —— 硫銨產(chǎn)量（㎏ /h） 10—— 結(jié)晶母液中水與硫銨的質(zhì)量比 —— 結(jié)晶母液的比熱（ kcal/㎏℃） 、化學(xué)反應(yīng)熱 Q6： ① 中和熱 q1 2NH3+H2SO4 （ NH4） 2SO4 已知 ： NH3 的生成熱 11000 kcal/kmol H2SO4 的生成熱 210800 kcal/kmol （ NH4） 2SO4 的生成熱 279500kcal/kmol 則中和熱為 ： q1=－（ 2 11000＋ ） =46700 kcal/kmol 46700= kcal/h 式中 —— 硫銨的產(chǎn)量 （ kg/h） 132—— 硫銨摩爾的質(zhì)量 （ kg/kmol） ② 結(jié)晶熱 q2 硫銨的結(jié)晶熱為 kcal/㎏，則每 kmol 的結(jié)晶熱為： q2= =18971 kcal/kmol 式中 —— 硫銨的質(zhì)量（ kg/h） 輸出熱量： 、飽和器中煤氣帶出的熱量 Q1*： 設(shè)飽和器后煤氣溫度為 55℃，則 ① 干煤氣帶出的熱量 105（ 1－ 8%） 330 55=613652 kcal/h 課程設(shè)計(jì)說明書 14 式中 105—— 焦?fàn)t濕煤裝入量（ t/h） 8%—— 配煤水分 330—— 干煤的煤氣發(fā)生量（ Nm3/t） —— 干煤氣比熱（ kcal/m3℃） 60—— 洗滌水溫度（℃） 、結(jié)晶槽回流母液帶入的熱量 Q4： 回流母液溫度約低于飽和器內(nèi)溫度 9～ 10℃，可取 45℃，回流母液量為硫銨產(chǎn)量的 10 倍，則 Q4= 10 45= kcal/h 式中 —— 硫銨產(chǎn)量（㎏ /h） —— 母液的比熱（ kcal/㎏ 則煤氣帶入飽和器的總熱量以上 3 項(xiàng)之和，即： Q1=＋（ ＋ ）＋ =＋ kcal/h 、硫酸帶入的熱量 Q2： Q2= 20= kcal/h 式中 —— 硫酸消耗量（㎏ /h） —— 濃度為 %硫酸的比熱（ kcal/kg℃） t—— 煤氣預(yù)熱溫度（℃） 煤氣中的苯族烴、硫化氫及其它組分，在飽和器雖未被吸收，但由于含量少，在飽和器前后引起的熱量變化甚微，可忽略不記?！妫? t—— 煤氣預(yù)熱溫度 ② 水汽帶入的熱量（煤氣中的水分）： （ 595＋ ） =＋ kcal/h 式中 —— 水煤氣中帶入的水量（㎏ /h） —— 水汽比熱（ kcal/㎏ 飽和器內(nèi)的熱平衡： 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，必須對(duì)飽和器進(jìn)行熱量平衡計(jì)算（假設(shè)吡啶未生產(chǎn)）。所以實(shí)際上母液面上的水蒸氣分壓： PL=K Pg 式中 K—— 平 衡偏離系數(shù)，其值約為 ～ 當(dāng) K= 時(shí)，則 PL= Pg= = mmHg 查飽和水蒸汽表得其溫度為 52℃，此即飽和器母液的適宜溫度，此值是符合生產(chǎn)實(shí)際情況的。 實(shí)際上飽和器母液溫度應(yīng)比最低高，因母液內(nèi)水的蒸發(fā)需要蒸發(fā)推動(dòng)力，即△ P=PL－ Pg。 母液上面水蒸氣分壓 PL 取決于母液溫度和母液中游離酸及硫銨的含量，可按下式計(jì)算（出自《煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收與加工》）： PL=P0（ 1－ － ） mmHg 式中 P0—— 在規(guī)定溫度下水的飽和蒸汽壓， mmHg υ —— 母液中硫銨的含量， g/100g 母液 s—— 游離酸含量， g/100g 母液 當(dāng)母液中硫銨總含量為 46%，可得相應(yīng)的υ = g/100g母液，s= g/100g 母液。 則帶入飽和器的總水量為以上四項(xiàng)的總和，即： +++200= ㎏ /h 、飽和器出口煤氣中的水蒸氣分壓 Pg： 帶入飽和器的總水量，均應(yīng)有煤氣帶走，則由飽和器出去的每標(biāo)方煤氣應(yīng)帶走的水量為： ㎏ /Nm3 或 式中 31878—— 煤氣發(fā)生量（ Nm3/h） 相應(yīng)的每標(biāo)方煤氣中水汽的體積為： （ 18 1000） = 式中 18—— 水的摩爾質(zhì)量（ g/mol） 則： 1 Nm3 混合氣體中所另外攜帶的水汽所占的體積百分比為： 05594/（ 1＋ ） =% 取飽和器后煤氣表壓為 1200mmH2O，則絕對(duì)壓力為： 760＋1200/=848mmHg 式中 760—— 1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的毫米汞柱 —— 毫米汞柱與毫米水柱的換算系數(shù) 則混合氣體中水蒸氣分壓 Pg： Pg=848 %= 、 飽和器內(nèi)母液適宜溫度的確定： 飽和器內(nèi)母液的適宜溫度，可按飽和器內(nèi)母液的最低溫度乘以平課程設(shè)計(jì)說明書 10 衡偏移系數(shù)來確定。 、 帶入飽和器的總水量： ① 煤氣帶入的水量： 31878 ㎏ /h 式中 31878—— 煤氣發(fā)生量（ Nm3/h） —— 30℃時(shí)，煤氣中飽和水蒸汽含量（ g/ Nm3）。 31878—— 煤氣發(fā)生量（ Nm3/h） 剩余氨水中的揮發(fā)氨總量： 1000/1000= ㎏ /h 式中 —— 單位體積剩余氨水含氨量（ g/L） 、 煤氣帶入飽和器 的氨量： 280－ = ㎏ /h 式中 280—— 單位時(shí)間氨總產(chǎn)量（㎏ /h） 課程設(shè)計(jì)說明書 7 —— 剩余氨水中揮發(fā)氨總量（㎏ /h） 、 飽和器后隨煤氣帶走的氨量： 31878 ㎏ /h 式中 31878—— 煤氣發(fā)生量（ Nm3/h） — 飽和器后煤氣含氨量（ g/Nm3） 、 飽和器內(nèi)被硫酸吸收的氨量： － = ㎏ /h 式中 —— 進(jìn)飽和器的煤氣含氨量（㎏ /h） —— 出飽和器的煤氣含氨量（㎏ /h） 、 硫銨產(chǎn)量（干重）： 132/（ 2 17） = ㎏ /h 式中 132—— 硫銨的摩爾質(zhì)量 (g/mol) 17—— 氨的摩爾質(zhì)量 (g/mol) 、 硫酸（ 100%）的消耗量： 98/（ 2 17） = ㎏ /h 式中 98—— 硫酸的摩爾質(zhì)量 (g/mol) 2—— 1mol 的硫酸可吸收 2mol 的氨 17—— 氨的摩爾質(zhì)量 (g/mol) 100%的硫酸換算成 %的硫酸為 ㎏ /h 、 氨的損失率： 式中 —— 出飽和器的煤氣含氨量（㎏ /h） —— 進(jìn)飽和器的煤氣含氨量（㎏ /h） 課程設(shè)計(jì)說明書 8 依上述各項(xiàng)列出氨的物料平衡，如下表所示 輸 入 輸 出 項(xiàng) 目 ㎏ /h % 項(xiàng) 目 ㎏ /h % 煤氣帶入的氨 100 硫酸吸收的氨 煤氣帶走的氨 合 計(jì) 100 合 計(jì) 100 飽和器內(nèi)水的平衡及母液溫度的確定： 飽和器 內(nèi)的水分主要是煤氣和硫酸帶來的水分，以及離心機(jī)、飽和器和除酸器的洗滌水等?，F(xiàn)計(jì)算如下： 其中煉焦按每天出 112 爐計(jì)，平均每小時(shí)裝濕煤量為 102 t/h。 水平衡是飽和器物料平 衡中最主要的一項(xiàng)，可以決定飽和器內(nèi)母液的適宜溫度。母液從溢流口溢出，由循環(huán)泵打入飽和器循環(huán)，以保證器內(nèi)溫度、酸度、粒度均勻。結(jié)晶澄清的母液及離心機(jī)洗滌液一起返回飽和器。焦?fàn)t氣出飽和器后，入除酸器，分離出所夾帶的酸 霧后，被送往兩苯車間。 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。 （ 2） 結(jié)晶顆粒較小。 、 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。由于這方法需要的設(shè)備龐大，投資大，消耗掉大量的蒸汽，耗能大，經(jīng)濟(jì)效果也不好。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。 、 直接法 熱的煤氣從焦?fàn)t中出來經(jīng)過煤氣冷凝器冷卻再經(jīng)電捕焦油器清潔凈化后進(jìn)入飽和器，在飽和器內(nèi)，煤氣中的氨同硫酸結(jié)合生成硫銨。 硫銨的生產(chǎn)方法 硫銨的生產(chǎn)方法有：飽和器法和非飽和器法。 、 磷酸吸氨法 以磷酸溶液為吸收液回收煤氣中的氨，使煤氣凈化同時(shí)回收的氨制成磷肥 的磷酸氫二銨法或是將回收的氨經(jīng)解吸、精餾制取無水氨的弗薩姆法。硫酸吸氨法的優(yōu)點(diǎn)是工藝流程比較簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是，所用原料硫酸消耗量大，成本高，生產(chǎn)硫