【正文】 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）的長大。但濃硫酸價(jià)高，且冬季易凍，還會(huì)使煤氣中的不飽和組分聚合，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。 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。此外，還會(huì)使飽和器的母液生成泡沫影響安全生產(chǎn)。 其中塔式酸一般含有鉛、砷及氮的氧化物等雜質(zhì)。 原料來源及其選擇 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中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁 1 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。但是，從生產(chǎn)的操作來看，母液的酸度過低也是不允許的。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。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所必須的過 飽和程度。同時(shí)，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(huì)適得其反，飽和器母液的酸度對(duì)硫銨結(jié)晶的成長也有一定的影響。母液內(nèi)晶體的生長速度隨著溫度的提高而顯著增大。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(duì)結(jié)晶的成長速度和晶核均有不利的影響。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。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)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）的長大。在飽和器內(nèi)的酸度控制在 12%時(shí)，生成的硫銨產(chǎn)品主要為正鹽當(dāng)酸度升高時(shí)，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(shí)飽和器和母液中同時(shí)存在著正鹽又存在著酸式鹽。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。 本設(shè)計(jì)選擇半直接法。 （ 3）煤氣通過飽和器阻力較大，因而能量消耗大。半直接法生產(chǎn)硫酸銨由于生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單，產(chǎn)品成本較低，工藝技術(shù)及管理較成熟，因此在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用較廣，但它也不是十全十美，也有它的缺點(diǎn)，主要有下列幾點(diǎn)： （ 1）需處理一定量的氨水。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。 間接法 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 1 煤氣中的氨在氨洗塔中用冷水吸收，所得氨水從蒸餾柱進(jìn)入飽和器同濃硫酸反應(yīng)制成硫酸銨。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。其中生產(chǎn)方法有三種：直接法、間接法、和半直接法。所以硫酸銨仍是目前焦化廠生產(chǎn)的主要產(chǎn)品之一。 生產(chǎn)的工藝流程 制 定生產(chǎn)流程的原理 一、流程選擇 目前，我國大部分焦化廠均用飽和器法生產(chǎn)硫酸銨，來回收煤氣中的氨。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。 （３）易溶與水，其水溶液呈弱酸性，易吸潮結(jié)塊。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 1 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 為無色長棱形結(jié)晶體，工業(yè)為白色或淺灰色黃色晶體顆粒，晶體密度１ .７７６ＫＧ／Ｍ３。隨著我國的改革開放，先進(jìn)的氨處理工藝逐步被引進(jìn)，寶鋼的空噴塔法（又叫無飽和器法）生產(chǎn)硫銨工藝，石家莊焦化廠的氨焚燒工藝，攀鋼的無水氨 — 尿素工藝等，但引進(jìn)投資太大，工藝復(fù)雜而未廣泛采用。 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(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回收煤氣中的氨。但我國是煤炭利用大國，焦炭仍然是重要的工業(yè)產(chǎn)品，隨著 能源危機(jī)的近一步擴(kuò)展以及環(huán)境保護(hù)的壓力，煉焦化學(xué)品的回收成為煤炭工業(yè)關(guān)注的重要對(duì)象，為了獲得實(shí)際的經(jīng)濟(jì)回報(bào)，各企業(yè)不斷優(yōu)化設(shè)備，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，提倡能源充分利用，使煉焦產(chǎn)品的回收與加工水平迅速提高，更快的實(shí)現(xiàn)了煤的高效利用。 6M焦?fàn)t少。 ，焦炭水分小于 3%。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。 目前我國馬鋼、太鋼等正建設(shè)從德國引進(jìn)技術(shù)的 。 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。 問題的產(chǎn)生是多方面的，但源頭抓起，總量控制，狠抓環(huán)保，加大煉焦行業(yè)技術(shù)改造是解決問題的根源?，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。因而焦炭價(jià)格很難出現(xiàn)大幅下降的情況。 —— 成本成為決定價(jià)格的主因 目前來看，一些限制焦炭供給的瓶頸因素（無論是煉焦煤供應(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。 —— 煉焦煤資源充足，但價(jià)格上升幅度較大 盡管出現(xiàn)過短期的供應(yīng)緊張，但憑借相對(duì)豐富的煉焦煤資源，我國還是有能力保證焦炭生產(chǎn)的原料煤供應(yīng)。 2021年以后，中國焦化行業(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)椋阂环矫妫糠纸固宽?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。中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 目 錄 １ .緒論 1 頁 １ .１我國焦炭行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展 1 頁 １ .２焦化產(chǎn)品的回收與加工 2 頁 ２ .飽和器法生產(chǎn)硫銨原理 2 頁 ２ .1 物理性質(zhì) 3 頁 ２ .2 硫銨用途 3 頁 生產(chǎn)的工藝流程 3 頁 制定生產(chǎn)流程的原理 3 頁 原料來源及其選擇 5 頁 硫酸氨的結(jié)晶過程 6 頁 硫氨結(jié)晶影響因素 7 頁 ３ .飽和器法生產(chǎn)硫銨工藝流程及主要設(shè)備 9 頁 9 頁 11 頁 主要設(shè)備硫銨工段的主要設(shè)備 12 頁 13 頁 13 頁 飽和器的物料平衡、熱平衡和結(jié)構(gòu)尺寸的確定 14 頁 18 頁 飽和器的基本尺寸 22 頁 離心機(jī) 23頁 沸騰干燥器 24 頁 原始數(shù)據(jù) 24 頁 沸騰床最底流態(tài)化速度 G 計(jì)算 24 頁 干燥器直徑的確定 25頁 4． 煤氣預(yù)熱器的計(jì)算與選 型 26 頁 原始數(shù)據(jù) 26頁 熱 量恒算 26頁 蒸氨塔及附屬設(shè)備的計(jì)算 28頁 蒸氨塔的計(jì)算 28頁 氨分凝器 31頁 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 氨水換熱器 32頁 干燥系統(tǒng)有關(guān)設(shè)備 33頁 旋風(fēng)分離器計(jì)算選型 33 頁 通風(fēng)機(jī)的計(jì)算與選型 34頁 其他設(shè)備 35頁 結(jié)晶槽 35頁 硫銨高位槽 35頁 廢氨水槽 35頁 母液槽 36頁 泵的選型 36頁 5 .工藝布置 37 頁 工段布置 37頁 飽和器機(jī)組設(shè)置布置 37 頁 離心干燥系統(tǒng)設(shè)備布置 37頁 蒸氨系統(tǒng)設(shè)備的布置 38頁 其他 38頁 布置說明 38頁 工段布 38頁 樓體前包和器機(jī)組的布置 38頁 離心干燥系統(tǒng)布置 38 頁 蒸氨系統(tǒng)及其它 39 頁６ .硫銨工段生產(chǎn)主要操作 39 頁 硫酸銨工段主要控制指標(biāo) 39 頁 設(shè)計(jì)指標(biāo) 39頁 操作條件 3