【正文】 c) 預(yù)熱器造型平均溫度: t=(47+70)/2= ℃進(jìn)預(yù)熱器時(shí)煤氣壓力取 2000 ㎜H2O(表壓)出預(yù)熱器時(shí)煤氣壓力取 1800 ㎜H2O(表壓)則平均壓力為:1900 ㎜H2O(表壓)而實(shí)際條件下,煤氣流量為: = Nm3 式中 433——30℃是水蒸氣分壓 ㎜H2O 按設(shè)計(jì)要求,每小時(shí)處理1000Nm3煤氣需加熱面積3 m3,則需加熱面積為: F=3/1000= ㎡ 由于計(jì)算假設(shè)出煤氣預(yù)熱器煤氣溫度為70℃,而實(shí)際生產(chǎn)中只要加熱到60～70℃℃之間即可. ∴根據(jù)《焦化設(shè)計(jì)參考資料》可選用 F=202 ㎡的換熱器其參數(shù)如下: 直徑 2020 ㎜ 長2110 ㎜ 加熱管直徑厚度 ㎜3㎜ 加熱管長度管數(shù) 2110㎜611 煤氣流通截面積 ㎡ 保溫面積 ㎡ 蒸氨塔的計(jì)算1) 基本數(shù)據(jù)的確定原始數(shù)據(jù)：進(jìn)料溫度 50℃ 分凝器后產(chǎn)品濃度 10% 塔頂溫度 102℃ 塔頂壓力 塔底溫度105℃ 塔底壓力 回流溫度90℃ 進(jìn)料量 廢水濃度 進(jìn)料量F及濃度XF F= t/h XF=100%=%參考《煉焦化學(xué)品回收與加工》附表5，得氨水在水溶液里及液面上蒸汽內(nèi)的含量為Y1=%2) 氨分縮器后成品氨氣溫度的確定XD=10%,設(shè)在蒸氨塔里的氨回收率為99%,則氨為: 99%10/1000≈氨氣混合物 D=247。k)QH2S=6843545= kJ/h式中 ——0～80℃水汽平均比熱 kJ/(㎏s)將重量換算成線速度 V0=G/Pg=1) 在沸騰干燥器內(nèi)氣流實(shí)際操作速度,根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐,可取最底流態(tài)化速度V0的10倍,即 V=10V0=10= m/s2) 干燥器內(nèi)平均操作溫度及壓力下濕空氣體積計(jì)算如下干燥器處理負(fù)荷 24/25= kg/h原料含水量 = kg/h干燥器后殘留在硫銨中的水量為 = kg/h需蒸發(fā)水分為 = kg/h干燥器每處理1t硫銨(干基)需溫度50℃,相對濕度84%的干空氣1900 kg,則濕空氣體積為: = m3/h3) 所需干燥器沸騰床面積 F== ㎡根據(jù)《焦化設(shè)計(jì)參考資料》選用DN1740㎜定型沸騰干燥器一臺,㎡ 進(jìn)煤氣預(yù)熱器內(nèi)煤氣氣量 Nm3/h 68435 進(jìn)煤氣預(yù)熱器內(nèi)煤氣溫度 ℃ 45 出煤氣預(yù)熱器內(nèi)煤氣溫度 ℃ 70 加熱蒸汽壓力(絕熱) MPa 加熱蒸汽溫度 ℃ 1201) 輸入熱量Q入a) 煤氣帶入熱量Q1Q干煤氣=6843545= kJ/h式中 ——干燥氣化熱kJ/(m3㎡) 式中 dp——固體顆粒平均直徑 ㎜ Pq——固體密度kg/m Pg——?dú)怏w密度kg/m3 Z——?dú)怏w粘度 原油 上式中各項(xiàng)數(shù)值計(jì)算如下1) dp的確定 dp= ㎜ 式中 X——篩分組成 % D——每級顆粒直徑 ㎜ 硫銨篩分分組 d1 (㎜) 2 X1 (%) 42 34 22 dp== ㎜2) Pg的確定在沸騰干燥器內(nèi)氣體溫度為105℃并假設(shè)操作壓力3500Mpa,則空氣流在實(shí)際操作狀態(tài)下密度 Pg= = kg/m3式中 ——空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下密度kg/m33) Pg為硫銨結(jié)晶比重取1770 kg/m34) Z為空氣粘度, 厘泊 綜上,將上述各值帶入公式得 G=510 = kg/(m3mol的硫銨但是結(jié)晶熱為10886 KJ/h） KJ/h3. 硫酸的稀釋熱（100% KJ/Kg則=5050=10840064 KJ/hg) 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 Kg一般為45℃，回流母液量為硫銨產(chǎn)量的10倍，則=4510= KJ/h 式中 ——45℃時(shí)母液的比熱 KJ/(KgK)b) 水汽帶入的熱量=(＋98) =(＋98) =942362 KJ/h則氨汽帶入的熱量= ＋ = KJ/hc) 硫酸帶入的熱量=E=20= KJ/h式中 ——濃度為98%硫酸的比熱 E——硫酸的平均溫度，取20℃d) 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℃）=（＋）60 =(＋100)60 = KJ/h式中 ——60℃時(shí)水的比熱 KJ/(Kg則煤氣帶入飽和器的總熱量為= ＋ ＋=＋＋ ＋= ＋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。K)c) 氨帶入的熱量 ===式中 ——氨帶入的熱量 KJ/h 2．11——氨的比熱 KJ/(Kg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： 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)品帶出水輸入方 輸出方煤氣帶入水量 = 360 = kg/h氨汽帶入水量 由N2－N4=（W2＋N2－ N4）10% 得 kg/h硫酸帶入水 =(198%)= kg/h洗滌硫銨用水量(扣除硫銨產(chǎn)品帶出水量)W4=6%= kg/h沖洗水量 Ws=100 kg/h則帶入飽和器總水量 Wt=W1+W2+W3+W4+WS =2339 kg/h 以上求得帶入飽和器的總水量應(yīng)均由煤氣帶走,則由飽和器出去的1Nm煤氣應(yīng)帶走水量為 kg/ Nm 相應(yīng)1 Nm煤氣中水汽體積為 Nm 故混合氣體中水汽所占體積百分比為 % MPa ,其絕對壓力為 MPa. 則 水蒸汽分壓為 %= 6MPa 飽和器內(nèi)母液適宜溫度可按最低溫度乘以偏離系數(shù)來確定,當(dāng)母液液面上水汽分壓PL與母液液面煤氣中水汽分壓Pg相平衡時(shí), 即 PL=Pg= ㎜H2O 取母液酸度為6%參考《化工工藝學(xué)》(礦大版)查圖可得: 飽和器母液溫度最底41℃,因?yàn)槟敢簝?nèi)水的蒸發(fā)還需要推動力(△P=PLPg),還由于煤氣在飽和器中停留時(shí)間短,蒸汽兩相水汽分壓不可能得到平衡,所以實(shí)際上母液液面上的水蒸氣分壓應(yīng)為: PL=KPg 式中 K——平衡偏離系數(shù)(～)當(dāng)K=,PL== ㎜H2O 由圖93《化工工藝學(xué)》(礦大版) 知: 當(dāng)酸度為8%時(shí),適宜操作溫度52℃,實(shí)際生產(chǎn)中母液溫度一般在50～55℃. 本設(shè)計(jì)未考慮對吡啶的回收. 為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. 飽和器熱平衡如下圖輸入方 輸出方飽 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 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。g/ 《焦化工藝學(xué)》P82表422) 計(jì)算根據(jù)煤氣初冷系統(tǒng)中的水平衡，可得剩余氨水 t/h=— 式中 ——煤氣帶入集氣管中水量 t/h ——初冷器后煤氣帶走的水量 t/h =1507% ＋2% = t/h =Q=53793=1888 Kg/h= t/h=—= t/h 即剩余氨水量 G3= t/h、熱平衡和結(jié)構(gòu)尺寸的確定焦?fàn)t干煤裝入量 t/h煤氣發(fā)生量Mg (干煤)360氨的產(chǎn)率（揮發(fā)氨） %初冷器后煤氣溫度t ℃30剩余氨水量 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稀氨水） kg/250分縮器后氨氣溫度 t ℃98飽和器后煤氣含氨量 g/硫酸濃度 Wt %98煉焦煤含水量 %12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蒸氨廢水帶出氨由平衡知 N = N1 ＋ N2 = N3 ＋ N4 ＋ N5則總氨量 N = % = % = t/h = kg/h剩余氨水帶入氨 N2 = = = kg/h干餾煤氣帶入氨 N1 = N－N1=－ = kg/h干餾煤氣帶出氨 N3 = 360蒸氨廢水帶出氨L = ＋= t/hN4 = 1000 = kg/h飽和器耗氨量 N5 = N－N3－N4 =－－= kg/h 由反應(yīng)原理 硫酸吸收氨反映式：217 98 132 y x硫氨產(chǎn)量 kg/h硫酸理論耗量 kg/h換算成 98% 硫酸耗量 =飽和器內(nèi)的水分主要是煤氣和氫氣帶來的。l　　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。近幾年來，有用石棉酚酞玻璃鋼制作的。為了減少阻力，煤氣通過泡沸傘鼓泡處的速度取７８Ｍ／Ｓ。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?！　≡谥醒朊簹夤芟露搜b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個(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)，這對于晶體的長大是有利的?！　★柡推魇怯娩摪搴钢频?，具有頂蓋和錐底的圓形設(shè)備，內(nèi)壁襯以防酸層。1)預(yù)熱器后煤氣溫度 6070度2)飽和器后煤氣溫度 5565度3)飽和器內(nèi)母液溫度 5055度4)預(yù)熱器內(nèi)煤氣阻力 500PA5)飽和器內(nèi)煤氣阻力 5000PA6)除酸器內(nèi)煤氣阻力 1000PA 7)飽和器后煤氣含氮=8)空氣預(yù)熱器后溫度 130140度9)質(zhì)量指標(biāo)(二級品) 含N(干基)　游離酸 水10)蒸氨塔頂溫度 101103度11)分縮器后氨氣溫度 9798度12)廢水冷卻器后廢水溫度4045度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。洗滌器下層經(jīng)中和的焦油放入焦油槽，并用液下泵送往冷凝工段的機(jī)械化澄清槽，分離槽在中上層的氨水則放人母液儲槽中?！　≡陲柡推鲀?nèi)生產(chǎn)的酸焦油可用氨水中和法回收，由滿流槽溢出來的酸焦油和母液進(jìn)入分離槽，在此再壓入酸焦油洗滌器。當(dāng)定期大量加酸，補(bǔ)水并用水沖洗飽和器和除酸器時(shí)，所形成的大量母液由滿溜槽流至母液儲槽暫時(shí)儲存。離心機(jī)卸出的硫銨晶體經(jīng)干燥后既為產(chǎn)品。沉積在結(jié)晶槽底部的硫銨晶體送到離心機(jī)內(nèi)離心分離，濾除母液，并用熱水洗滌晶體，以減少晶體表面上的游離酸和雜質(zhì)。因此，飽和器還起著結(jié)晶設(shè)備的作用。