【正文】 = ㎏ /h 式中 —— 進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）： /h㎏8 9 9 . 0 0=1721 3 22 3 1 . 5 6=M ? 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： /h㎏6 6 7 . 4 4=172 982 3 1 . 5 6=M ? 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㎏7 2 1 .5 6=0 .9 2 56 6 7 .4 4=M 、氨的損失率： 0 .3 5 %或0 .0 0 3 5=2 3 2 .3 80 .8 2 式中 —— 出飽和器的煤氣含氨量（㎏ /h） —— 進飽和器的煤氣含氨量（㎏ /h） 依上述各項列出氨的物料平衡，如下表所示 輸 入 輸 出 項 目 ㎏ /h % 項 目 ㎏ /h % 煤氣帶 入的氨 100 硫酸吸收的氨 煤氣帶走的氨 合 計 100 合 計 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、飽和器和課程設計說明書 8 除酸器的洗滌水等。 、帶入飽和器的總水量： ① 煤氣帶入的水量： /h㎏9 6 1 . 8 0=1 0 0 03 5 . 22 7 3 2 4=M 式中 27324—— 煤氣發(fā)生量（ Nm3/h） —— 30℃時，煤氣中飽和水蒸汽含量（ g/ Nm3）。 則帶入飽和器的總水量為以上四項的總和，即： M=＋ ＋ ＋ 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，均應有煤氣帶走，則由飽和器出去的每標方煤氣應帶走的水量為： 33 4 6 . 3 3 g / N m或 / N m㎏0 . 0 4 6 3 3=2 7 3 2 41 2 6 5 . 8 0=M 式中 27324—— 煤氣發(fā)生量（ Nm3/h） 相應的每標方煤氣中水汽的體積為： 30 . 0 5 7 6 6 m=100018 2 2 . 44 6 . 3 3=V ? 式中 18—— 水的摩爾質(zhì)量（ g/mol） 課程設計說明書 9 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： %= ? 取飽和器后煤氣表壓為 1200mmH2O，則絕對 為： 8 4 8 m m H ??? 式中 760—— 1標準大氣壓的毫米汞柱 —— 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衡偏移系數(shù)來確定。 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，可按下式計算（出自《煉焦化學產(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 當母液中硫銨總含量為 46%，可得相應的υ = g/100g 母液，s= g/100g 母液。 實際上飽和器母液溫度應比最低高，因母液內(nèi)水的蒸發(fā)需要蒸發(fā)推動力，即△ P=PL－ Pg。所以實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 K= 時，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)實際情況的。 飽和器內(nèi)的熱平衡： 為了確定是否需要向飽和器補充熱量和煤氣的預熱溫度，必須對飽和器進行熱量平衡計算（假設吡啶未生產(chǎn)）。℃） t—— 煤氣預熱溫度 ② 水汽帶入的熱量（煤氣中的水分）： Q=（ 595＋ ） =572271＋ kcal/h 式中 —— 水煤氣中帶入的水量（㎏ /h） —— 水汽比熱（ kcal/㎏℃） t—— 煤氣預熱溫度（℃） 煤氣中的苯族烴、硫化氫及其它組分，在飽和器雖未被吸收，但由于含課程設計說明書 11 量少，在飽和器前后引起的熱量變化甚微，可忽略 不記。 則煤氣帶入飽和器的總熱量以上 3項之和，即： Q1=＋（ 572271＋ ）＋ =572271＋ 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℃） 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=258912kcal/h 式中 —— 硫銨產(chǎn)量（㎏ /h） —— 母液的比熱（ kcal/㎏℃） 、化學反應熱 Q6： 課程設計說明書 12 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=279500－（ 2 11000＋ 210800） =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= =17710 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*： 設飽和器后煤氣溫度為 55℃，則 ① 干煤氣帶出的熱量 Q=90（ 1－ 8%） 330 55=525987 kcal/h 式中 90— — 焦爐濕煤裝入量（ 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℃） Q1*=525987＋ = kcal/h 課程設計說明書 13 結(jié)晶母液帶出的熱量 Q2*： 設結(jié)晶母液溫度為 55℃ Q2*=（ 1＋ 10） 55= 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/㎏℃） 飽和器散失的熱量 Q4*： 設其相當于循環(huán)母液熱損失的 25%?！妫? 5℃ —— 進入相比降低 5℃ 課程設計說明書 14 輸出熱量 Q 出 總計為： Q 出 = Q1*＋ Q2 *＋ Q3*＋ Q4*= kcal/h 飽和器的熱平衡，列表如下： 根據(jù)熱平衡關系，則 Q 入 = Q 出 ＋ = t=66℃ 與我們廠操作溫度比較接近。 飽和器內(nèi)的泡沸傘分左、右兩種導流形式，應根據(jù)回流母液 在器內(nèi)有較長的流動路線而定。 為了維持生產(chǎn)及檢修飽和器，設置兩個母液貯槽。 硫銨結(jié)晶槽應采用選擇分離式，也可用重力沉降式。 硫銨干燥宜采用沸騰干燥器。 輸 入 輸 出 項 目 Q1 572271＋ 項 目 Q1* Q2 Q2* Q3 15221 Q3* 1898688 Q4 258912 Q4* 43152 Q5 1726080 Q6 合 計 + 合 計 課程設計說明書 15 應設置除塵、粉塵捕集裝置。對飽和器的計算主要是針對一定的煤氣處理量確定其直徑。 760—— 1標準大氣壓的毫米汞柱 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—— 冰水混合物的絕對溫度（ K） 67—— 預熱器后煤氣溫度（℃） 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： 8m=27324=S 課程設計說明書 16 、飽和器后煤氣的實 際體積 ： /hm 32474=45273 55＋2731 3 .612021607601 . 2 8 627324=V 3??? 式中 —— 1Nm3煤氣在 35℃水汽飽和后的體積。 2m 1 2 .0 3=0 .7 53 6 0 03 2 4 7 4=S ? 、飽和器直徑 飽和器的總截面積 ＋ = 4 .0 9 m=)3 .1 41 3 .1 14(=D 21 二、除酸器 除酸器的作用是捕集飽和器后煤氣中所夾帶的酸滴，本硫銨工段用的是旋風式除酸器，本體用鋼板焊制，內(nèi)襯以耐酸磚或輝綠巖磚，中央煤氣管內(nèi)外表面均需做防腐處理。則出口管內(nèi)徑為： 1 . 6 9 m=]44π3600 3 2 4 7 4[= D1 21?? 出口管用厚 8mm 的鋼板制成，內(nèi)外壁均做 5mm厚的防腐層，則外緣直徑為： D1*=＋（ ＋ 2） 2= 、除酸器的內(nèi)徑：除酸器內(nèi)環(huán)形截面寬度與煤氣進口寬度相等，則內(nèi)徑為： D2=＋ 2= Dm= D1*＋ D2=+= 、出口管在器內(nèi) 部分高度出口管在器內(nèi)部分的高度為有效分離高度。其總傳熱系數(shù)為 90～ 100Kcal/.℃，對每 1000Nm3/h 煤氣需加熱面積 3m2。硫銨干燥裝置主要有振動式干燥機和沸騰床式干燥器兩種。本工段用的是沸騰床式干燥器。在臨界流化狀態(tài)時的表現(xiàn)速度即為最低流態(tài)化速度的 10 倍。 m2 式中 dp—— 固體顆粒的平均直徑（ mm） g? —— 氣體密度（㎏ /m3） s? —— 固體密度，為硫銨結(jié)晶的真比重（㎏ /m3） Z—— 氣體粘度（厘泊，用 Cpa 表示） 上式適 用的條件是雷諾數(shù)是 Re= dp G 臨流 /Z＜ 10，若大于 10，則另對計算結(jié)果進行校正。 h 或 ㎏ /m2 干燥器主要尺寸的確定 ① 沸騰床 干燥器內(nèi)氣體流速取最低流態(tài)化速度的 10 倍：