年產(chǎn)68萬噸焦化廠硫銨工段的初步設(shè)計(jì)

1、課程設(shè)計(jì)說明書專業(yè)班級(jí)學(xué)生姓名課程名稱化工設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)名稱年產(chǎn)68萬噸焦化廠硫銨工段的初步設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)周數(shù)指導(dǎo)教師設(shè)計(jì)任務(wù)主要設(shè)計(jì)參數(shù)剩余氨水含氨量 g/L 3.5焦?fàn)t濕煤裝入量 t/h 102（68萬噸時(shí)為102） 配煤水分 % 8.0化合水 % 2.0煤氣發(fā)生量 Nm3/t干煤 330初冷器后煤氣溫度 30剩余氨水含氨量 g/L 3.5氨的產(chǎn)率（揮發(fā)氨） % 0.29（按部分混合氨水系統(tǒng)計(jì)）飽和器后煤氣含氨量 g/Nm3 0.03硫酸濃度 % 92.5預(yù)熱器前煤氣溫度 55預(yù)熱器后煤氣溫度 67預(yù)熱器內(nèi)煤氣平均壓力 mmHg 872飽和器前煤氣壓力 H2O 1800飽和器阻力 H2O 600飽和器

2、后煤氣露點(diǎn)溫度 45飽和器煤氣溫度 55每天操作時(shí)間 h/d 15進(jìn)干燥器的硫銨含水 % 2出干燥器的硫銨含水 % 0.1進(jìn)干燥器的硫銨溫度 15出干燥器的硫銨溫度 68大氣溫度 5相對(duì)濕度 % 84出干燥器的空氣溫度 70空氣加熱器后空氣溫度 104設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)要求1. 緒論。其中包括：煤炭的潔凈利用、脫氨簡(jiǎn)介、硫銨方法概述、硫銨方法的選擇標(biāo)準(zhǔn)等。文獻(xiàn)綜述 包括課題來源、項(xiàng)目名稱、本課題研究領(lǐng)域的歷史及現(xiàn)狀、前沿發(fā)展情況分析、已有研究成果及文獻(xiàn)清單。2. 化工技術(shù)部分。主要包括：硫銨工藝的比較與選擇、設(shè)備的選擇、設(shè)備的平立面布置、整個(gè)工段的平面布置、有關(guān)專業(yè)要求等。3. 計(jì)算部分。主要包括物

3、料衡算、熱量衡算、主要設(shè)備的計(jì)算等。4. 綜合技術(shù)部分5. 經(jīng)濟(jì)技術(shù)部分6. 其它主要參考資 料1.煤化工工藝學(xué) 化學(xué)工業(yè)出版社 1992.52.化工原理（上、下冊(cè)） 天津科學(xué)出版社 1983.113.煤氣設(shè)計(jì)手冊(cè)（中） 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 1986.124.煤炭氣化工程 機(jī)械工業(yè)出版社 1992. 75.化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)（上） 化學(xué)工業(yè)出版社 1989.126.焦化廠化產(chǎn)生產(chǎn)問答 冶金工業(yè)出版社 1992.57.貴州化肥廠技術(shù)可行性報(bào)告 貴州省化工設(shè)計(jì)院編 1992.128.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) 華東化工學(xué)院出版社 1991.129.化工過程設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì) 上海科學(xué)技術(shù)出版社 1989.4學(xué)生提交歸

4、檔文件年產(chǎn)68萬噸焦化廠硫銨工段的初步設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書一本硫銨工段生產(chǎn)工藝流程圖一套（手工繪制）2#圖紙主要設(shè)備結(jié)構(gòu)圖噴淋式飽和器裝配圖一套（CAD繪制）2#圖紙課程設(shè)計(jì)任務(wù)書注：1.課程設(shè)計(jì)完成后，學(xué)生提交的歸檔文件應(yīng)按照：封面任務(wù)書說明書圖紙的順序進(jìn)行裝訂上交（大張圖紙不必裝訂） 2.可根據(jù)實(shí)際內(nèi)容需要續(xù)表，但應(yīng)保持原格式不變。指導(dǎo)教師簽名： 日期： II目 錄 任務(wù)說明書-一、緒 論- 1 - 1、關(guān)于產(chǎn)品硫酸銨 - 2 - 1.1；硫酸銨- 2 - 1.2、產(chǎn)品用途- 2 - 1.3、儲(chǔ)存運(yùn)輸注意事項(xiàng)- 2 - 2、回收氨簡(jiǎn)介及氨的危害- 3 - 3、焦化廠氨回收工藝- 3

5、 - 3.1、水洗氨法- 3 - 3.2硫酸吸氨法- 4 - 3.3磷酸吸氨法- 4 -二、化 工 技 術(shù) 部 分- 4 - 1、硫銨工段流程簡(jiǎn)介- 4 - 3、飽和器的物料平衡和熱平衡- 5 -三、硫銨工段的設(shè)備計(jì)算及選型- 6 -四、硫銨工段的設(shè)備計(jì)算及選型- 16 -五、硫銨工段工藝布置- 25 -六、對(duì)其他專業(yè)要求- 27 -七、經(jīng) 濟(jì) 技 術(shù) 部 分- 27 -八、綜 合 技 術(shù) 部 分- 28 - 1、廠址選擇- 28 - 2、外部條件- 31 - 2.1、交通運(yùn)輸現(xiàn)狀- 31 - 2.2、水、電、汽設(shè)施- 31 - 2.3、地理地形- 32 - 2.4、環(huán)境保護(hù)- 32 -九、硫

6、銨工段設(shè)備一覽表- 32 -十、結(jié) 束 語- 34 -十一、主要參考資料- 34 - 一、緒 論煉焦化學(xué)品種類很多，如來自煉焦車間的荒煤氣，經(jīng)冷卻和用各種吸收劑處理，可以提取出焦油、氨、萘、硫化氫及粗苯等產(chǎn)品，并得到凈爐煤氣。其中，焦?fàn)t煤氣中所含的氨可用于制取硫酸銨、無水氨或濃氨水；其中含的氫可用于制造合成氨，進(jìn)一步制造尿素、硝酸銨和碳酸氫銨等化肥。由于硫酸銨是重要的農(nóng)用化肥，在市場(chǎng)上具有較大的需求量，所以現(xiàn)今大部分焦化廠都采用硫胺工段來回收煤氣中的氨。氨的用途、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及各類生產(chǎn)方法 1、關(guān)于產(chǎn)品硫酸銨 1.1；硫酸銨硫酸銨俗稱肥田粉，分子式為（NH4）2SO4，相對(duì)分子

7、質(zhì)量：132.141（根據(jù)1989年國(guó)際相對(duì)原子質(zhì)量），白色粉狀結(jié)晶，密度1.769（20），熔點(diǎn)為531±2，235分解。硫銨的水溶液為酸性，1%溶液的PH值為5.7。硫酸銨的結(jié)晶熱為82.5KJ/Kg，溶解熱為62.8KJ/Kg。 硫酸銨與堿類（燒堿、石灰）作用放出氨，通常不穩(wěn)定，在100時(shí)開始分解。純品是無色斜方晶體，水溶液帶有辛辣的堿味。工業(yè)用硫酸銨為白色結(jié)晶。農(nóng)業(yè)用硫酸銨晶體因生產(chǎn)中帶入雜質(zhì)的原因帶黃色或棕色，硫酸銨帶有堿味。易溶于水，是酸性肥料。 純態(tài)硫酸銨為無色菱形晶體，含一定水分的硫酸銨堆積重度隨結(jié)晶顆粒的大小波動(dòng)于780830kg/m³

8、之間。化學(xué)純的硫酸銨含氮量為21.2%。 硫酸銨結(jié)晶能吸收空氣中的水分而結(jié)成塊狀，在空氣濕度大，結(jié)晶顆粒小和含水量高時(shí)尤甚。潮濕的硫酸銨對(duì)鋼鐵水泥和麻袋等有腐蝕性。 焦化廠生產(chǎn)的硫酸銨，由于雜質(zhì)的影響往往帶有綠色、藍(lán)色或灰色，結(jié)晶多為針狀、片狀或粉末狀，成型的顆粒小。 1.2、產(chǎn)品用途：農(nóng)業(yè)作為化肥，工業(yè)可作印染劑、食品催化劑、緩沖劑，皮革脫灰劑，是化工、印染、醫(yī)藥工業(yè)的原料。 1.3、儲(chǔ)存運(yùn)輸注意事項(xiàng)：防潮，儲(chǔ)存于通風(fēng)、干燥處。 1.4、硫酸銨是一種比較常用的農(nóng)用化肥，由于我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，需用大量的農(nóng)用化肥，因此硫酸銨作為一種有效的氮肥以及化

9、工生產(chǎn)原料具有很大的市場(chǎng)空間。2、回收氨簡(jiǎn)介及氨的危害煉焦煤料在焦?fàn)t中干餾時(shí)，煤中所含的一部分氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物進(jìn)入粗煤氣中，其中最主要的是氨。粗煤氣含氨量為69g/m3。氨既是化工原料，又是腐蝕性介質(zhì)，因此必須從粗煤氣中回收氨。焦?fàn)t煤氣回收氨主要有水洗氨法、硫酸吸氨法和磷酸吸氨法三種。除去煤氣中的氨有三方面的原因：氨是一種較好的肥料；氨對(duì)吸收煤氣中粗苯的洗油質(zhì)量有嚴(yán)重影響，易使洗油乳化變質(zhì)；氨對(duì)生產(chǎn)設(shè)備及煤氣管道有腐蝕作用。3、焦化廠氨回收工藝焦化廠煉焦生成的煤氣中的氨是一種較好的農(nóng)業(yè)肥料。氨存在于煤氣之中，不僅對(duì)吸收煤氣中粗苯的洗油質(zhì)量有嚴(yán)重影響，易使洗油乳化變質(zhì)，而且對(duì)粗苯的生產(chǎn)設(shè)備、煤

10、氣管道及后續(xù)設(shè)備有嚴(yán)重的腐蝕作用，并且煤氣中的氨在燃燒時(shí)會(huì)生成有毒有腐蝕性的氨氧化物，大量的氨進(jìn)入洗油中，還會(huì)使油和水形成穩(wěn)定的乳化液妨礙油水分離，為此煤氣中的氨必須進(jìn)行脫除，一般出廠煤氣中的氨含量規(guī)定在0.03g/m3以下。3.1、水洗氨法是以軟水為吸收液回收煤氣中的氨，同時(shí)使焦?fàn)t氣得到凈化?；厥盏陌焙铣傻驶蜻M(jìn)行分解。這類方法有：制濃氨水法、間接法、聯(lián)堿法和氨分解法。制濃氨水法以軟水為吸收液回收焦?fàn)t氣中的氨，氨水經(jīng)蒸餾得到濃氨水。間接法以軟水為吸收液回收煤氣中的氨，氨再經(jīng)蒸氨制取硫銨。聯(lián)堿法是以焦化廠生產(chǎn)的濃氨水為原料，用氯化銨與堿的聯(lián)合生產(chǎn)的方法將濃氨水加工成氯化銨。氨分解法是以軟水為吸

11、收液回收煤氣中的氨，并在高溫和催化劑等作用下將氨分解為氮和氫。水洗氨法的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品可按市場(chǎng)需要調(diào)整，適應(yīng)性大；缺點(diǎn)是，流程長(zhǎng)，設(shè)備多，占地面積大。3.2硫酸吸氨法以硫酸為吸收液回收煤氣中的氨，同時(shí)制成硫酸銨。硫酸吸氨法回收氨有飽和器法和酸洗塔法。飽和器法以硫酸為吸收液，在飽和器中吸收煤氣中的氨，生成硫酸銨。酸洗塔法以硫酸為吸收液，在噴淋式酸洗塔中吸收煤氣中的氨，再將母液移入蒸發(fā)結(jié)晶器中濃縮結(jié)晶，生產(chǎn)大顆粒結(jié)晶硫酸銨。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)硫酸銨的經(jīng)濟(jì)效益低，設(shè)備腐蝕比較嚴(yán)重，漏酸、漏母液不易解決，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，此法逐步被淘汰。根據(jù)我廠情

12、況，本設(shè)計(jì)將對(duì)此法進(jìn)行計(jì)算。 3.3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。此法目前在國(guó)際上被認(rèn)為是回收氨的最佳方法。二、化 工 技 術(shù) 部 分1、硫銨工段流程簡(jiǎn)介自冷鼓工段來的焦?fàn)t氣，經(jīng)預(yù)熱，從飽和器中央煤氣管進(jìn)入，經(jīng)分配傘穿過母液層鼓泡而出，焦?fàn)t氣中的氨即被硫酸吸收生成硫酸銨。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。飽和器中的硫酸銨呈過飽和狀態(tài)時(shí)就有結(jié)晶析出，沉積于飽和器底部，由結(jié)晶泵連同一部分母液送至結(jié)晶槽，較大顆粒的結(jié)晶沉淀下來，放入離心機(jī)洗滌，離心分離，最后經(jīng)沸騰

13、干燥器干燥后，裝袋入庫(kù)即為產(chǎn)品。結(jié)晶澄清的母液及離心機(jī)洗滌液一起返回飽和器。飽和器所需硫酸由硫酸高位槽加入飽和器內(nèi)。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。3、飽和器的物料平衡和熱平衡進(jìn)行飽和器的物料平衡和熱平衡的計(jì)算，對(duì)分析飽和器的操作及制定硫銨工段的正常操作有重要意義。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。通過熱平衡計(jì)算則可以確定飽和器操作過程中是否需要補(bǔ)充熱量，從而確定煤氣的預(yù)熱溫度?，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。原始數(shù)據(jù)：焦?fàn)t濕煤裝入量 t/h 102煤氣發(fā)生量 Nm3/t干

14、煤 330初冷器后煤氣溫度 30剩余氨水含氨量 g/L 3.5氨的產(chǎn)率（揮發(fā)氨） % 0.29（按部分混合氨水系統(tǒng)計(jì)）飽和器后煤氣含氨量 g/Nm3 0.03硫酸濃度 % 92.5配煤水分 % 8.0化合水分 % 2.0預(yù)熱器前煤氣溫度 55預(yù)熱器后煤氣溫度 60預(yù)熱器內(nèi)煤氣平均壓力 mmHg 872飽和器前煤氣壓力 mmH2O 1800飽和器阻力 mmH2O 600飽和器后煤氣露點(diǎn)溫度 45飽和器煤氣溫度 55每天操作時(shí)間 h/d 15進(jìn)干燥器的硫銨含水 % 2出干燥器的硫銨含水 % 0.1進(jìn)干燥器的硫銨溫度 15出干燥器的硫銨溫度 68大氣溫度 5相對(duì)濕度 % 84出干燥器的空氣溫度 70

15、空氣加熱器后空氣溫度 104三、硫銨工段的設(shè)備計(jì)算及選型1、飽和器內(nèi)氨的平衡及硫酸用量的計(jì)算：1.1、煤氣發(fā)生量 1.5×68=102V=102×（18%）×330=30967.2Nm3/h式中 102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）1.2、氨產(chǎn)量： M=102×（18%）×0.29%=0.272/h或272/h式中 0.29%氨的產(chǎn)率（揮發(fā)氨） （按部分混合氨水系統(tǒng)計(jì)） 1.3、 剩余氨水揮發(fā)氨量：先計(jì)算生產(chǎn)剩余氨水量 式中 2%化合水分 35.2/10630時(shí)，煤氣中飽和水蒸汽含量（g/ Nm3）

16、。 30967.2煤氣發(fā)生量（Nm3/h）剩余氨水中的揮發(fā)氨總量： 式中3.5單位體積剩余氨水含氨量（g/L）1.4、煤氣帶入飽和器的氨量： M=27231.314=240.686/h式中 272單位時(shí)間氨總產(chǎn)量（/h） 31.314剩余氨水中揮發(fā)氨總量（/h）1.5、飽和器后隨煤氣帶走的氨量： M=30967.2×0.03/1000=0.929/h 式中 30967.2煤氣發(fā)生量（Nm3/h） 0.03飽和器后煤氣含氨量（g/Nm3）1.6、飽和器內(nèi)被硫酸吸收的氨量： M=240.6860.929=239.757/h 式中 240.686進(jìn)飽和器的煤氣含氨量（/h） 0.929出飽

17、和器的煤氣含氨量（/h）1.7、 硫銨產(chǎn)量（干重）：式中 132硫銨的摩爾質(zhì)量(g/mol) 17氨的摩爾質(zhì)量(g/mol)1.8、硫酸（100%）的消耗量：式中 98硫酸的摩爾質(zhì)量(g/mol) 21mol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92.5%的硫酸為 1.9、氨的損失率：式中 0.929出飽和器的煤氣含氨量（/h） 240.686進(jìn)飽和器的煤氣含氨量（/h）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240.686100硫酸吸收的氨239.75799.61煤氣帶走的氨0.9290.39合 計(jì)240

18、.686100合 計(jì)240.6861002、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。為了保持飽和器的水平衡，防止母液被稀釋，破壞正常操作，這些水分應(yīng)全部呈蒸汽狀態(tài)被煤氣帶走。 2.1、帶入飽和器的總水量：煤氣帶入的水量：式中 30967.2煤氣發(fā)生量（Nm3/h） 35.230時(shí)，煤氣中飽和水蒸汽含量（g/ Nm3）。硫酸帶入的水量：M=691.06×（192.5%）=51.83/h式中 691.06硫酸消耗量（/h） 92.5%硫酸濃度洗滌硫銨的水量：取硫銨重量的8%，而出離心機(jī)的硫銨帶走相當(dāng)硫銨量2%的水分

19、，故帶入的洗滌水量為：式中 930.82硫銨產(chǎn)量（/h）沖洗飽和器和除酸器帶入的水量：飽和器的酸洗和水洗是定期進(jìn)行的，可取洗水量為平均200/h。則帶入飽和器的總水量為以上四項(xiàng)的總和，即：M=1090.0551.8355.85200=1397.73/h 2.2、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：式中 30967.2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：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： 取飽和器后煤氣表壓為1200mmH2O，則絕對(duì)

20、為： 式中 7601標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的毫米汞柱 13.6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=848×5.32%=45.11mmHg2.3、 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。飽和器內(nèi)母液的最低溫度，是根據(jù)飽和器母液面上的水蒸汽分壓PL和母液面上煤氣中的水蒸汽分壓Pg的大小關(guān)系來確定。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(jì)算（出自煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收與加工）：PL=P0（10.002350.004s）mmHg式中 P0在規(guī)定溫度下水的飽和蒸汽壓，mmHg 母液中硫

21、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=85.2 g/100g母液，s=11.1 g/100g母液。（出自煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收與加工） 則PL=P0（10.00235×85.20.004×11.1）mmHg=0.755 P0P0與母液溫度有關(guān)，此最低溫度應(yīng)使PL=Pg，則求得： 查飽和水蒸汽表得其溫度為43.3，這就是飽和器母液所需的最低溫度。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=PLPg。此外，還由于煤氣在飽和器中停留時(shí)間短，不可能達(dá)到平衡。所以實(shí)際上母液面上的水蒸氣分壓：PL=K Pg

22、 式中K平衡偏離系數(shù)，其值約為1.31.5當(dāng)K=1.5時(shí)，則PL=1.5 Pg=1.5×45.11=67.665 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)際操作中，吡啶裝置不生產(chǎn)時(shí)，母液溫度為50-55，生產(chǎn)時(shí)，母液溫度為55-60 。3、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)）。輸入熱量：3.1、煤氣帶入的熱量 Q1：干煤氣帶入的熱量Q=30967.2×0.35t=10838.52tkcal/h 式中 30967.2煤氣發(fā)生量（Nm3/h） 0.3

23、5干煤氣比熱（kcal/m3·） t煤氣預(yù)熱溫度水汽帶入的熱量（煤氣中的水分）：Q=1090.05×（5950.438t）=648579.75477.442t kcal/h 式中 1090.05水煤氣中帶入的水量（/h） 0.438水汽比熱（kcal/·） 595水在0時(shí)的蒸發(fā)熱（kcal/） t煤氣預(yù)熱溫度（）氨帶入的熱量：Q=240.686×0.503t=121.065t kcal/h 式中 240.686進(jìn)飽和器的煤氣含氨量（/h） 0.503氨的比熱（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

24、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。至于吡啶堿類，由于吡啶裝置未生產(chǎn)，在飽和器內(nèi)吸收的極少，也不予考慮。則煤氣帶入飽和器的總熱量以上3項(xiàng)之和，即：Q1=10838.52t（648579.75477.442t）121.065t =648579.7511437.027t kcal/h3.2、硫酸帶入的熱量Q2：Q2=747.09×0.35×20=5229.63 kcal/h 式中 747.09硫酸消耗量（/h） 0.35濃度為92.5%硫酸的比熱（kcal/kg· ） 20硫酸的溫度（）3.3、洗滌水帶入的熱量（包括洗滌結(jié)晶和沖洗設(shè)備的水）

25、Q3：Q3=（20055.85）×0.999×60=15335.649kcal/h式中 200沖洗設(shè)備的平均水量（/h） 55.85洗滌硫銨結(jié)晶的水量（/h） 0.99960水的比熱（kcal/kg·） 60洗滌水溫度（）3.4、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910，可取45，回流母液量為硫銨產(chǎn)量的10倍，則Q4=930.82×10×0.64×45=268076.16kcal/h式中 930.82硫銨產(chǎn)量（/h） 0.64母液的比熱（kcal/·）3.5、循環(huán)母液帶入的熱量Q5：循環(huán)母液量取硫銨

26、產(chǎn)量的60倍，其溫度約低于飽和器內(nèi)溫度57，可取為50，則Q5=930.82×60×0.64×50=1787174.4 kcal/h式中 930.82硫銨產(chǎn)量（/h） 0.64母液的比熱（kcal/·）3.6、化學(xué)反應(yīng)熱Q6： 中和熱q12NH3+H2SO4 （NH4）2SO4已知：NH3的生成熱11000 kcal/kmolH2SO4的生成熱210800 kcal/kmol（NH4）2SO4的生成熱279500kcal/kmol則中和熱為：q1=279500（2×11000210800）=46700 kcal/kmol930.82/132&#

27、215;46700=329312.833 kcal/h式中 930.82硫銨的產(chǎn)量（kg/h） 132硫銨摩爾的質(zhì)量（kg/kmol） 結(jié)晶熱q2硫銨的結(jié)晶熱為19.7 kcal/，則每kmol的結(jié)晶熱為：q2=19.7×930.82=18337.154 kcal/kmol式中 930.82硫銨的質(zhì)量（kg/h）輸出熱量：1、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 干煤氣帶出的熱量Q=102×（18%）×330×0.35×55=596118.6 kcal/h 式中 102焦?fàn)t濕煤裝入量（t/h） 8%配煤水分 330干煤的

28、煤氣發(fā)生量（Nm3/t） 0.35干煤氣比熱（kcal/m3·） 水汽帶出的熱量 Q=1397.73×（5950.438×55）=865320.67 kcal/h 式中 1344.89輸出煤氣的總含水量（kg/h） 595水在0時(shí)的蒸發(fā)熱（kcal/） 0.438水汽比熱（kcal/·）Q1*=596118.6865320.67=1461439.27 kcal/h 2、結(jié)晶母液帶出的熱量Q2*： 設(shè)結(jié)晶母液溫度為55Q2*=930.82×（110）×0.64×55=360413.50kcal/h 式中 930.82硫銨產(chǎn)量（

29、/h） 10結(jié)晶母液中水與硫銨的質(zhì)量比 0.64結(jié)晶母液的比熱（kcal/·） 3、循環(huán)母液帶出的熱量Q3*：設(shè)循環(huán)母液溫度為55Q3*=930.82×60×0.64×55=1965891.84 kcal/h式中 930.82硫銨產(chǎn)量（/h） 60循環(huán)母液與硫銨的質(zhì)量比 0.64結(jié)晶母液的比熱（kcal/·）4、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%。循環(huán)母液溫度在循環(huán)過程中降低5，則Q4*=930.82×60×0.64×5×25%=44679.36 kcal/h式中 930.82硫銨產(chǎn)

30、量（/h） 60循環(huán)母液與硫銨的質(zhì)量比 0.64結(jié)晶母液的比熱（kcal/·） 5進(jìn)入相比降低5輸 入輸 出項(xiàng)目Q1648579.711437.027t項(xiàng)目Q1*1461439.27Q25229.63Q2*360413.50Q315335.649Q3*1965891.84Q4268076.16Q4*44679.36Q51787174.4Q6329312.833合 計(jì) 3053708.422+11437.027t合 計(jì)3832423.97輸出熱量Q出總計(jì)為： Q出= Q1* Q2 *Q3*Q4*=3832423.97 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

31、3053708.42211437.027t=3832423.97t=68 與我們廠操作溫度比較接近。四、硫銨工段的設(shè)備計(jì)算及選型設(shè)備選用原則1、飽和器機(jī)組設(shè)置備機(jī)，備用率10%100%。2、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。3、滿流槽內(nèi)液封的高度應(yīng)大于鼓風(fēng)機(jī)全壓。4、為了維持生產(chǎn)及檢修飽和器，設(shè)置兩個(gè)母液貯槽。5、除酸器宜用旋流板除酸器，也可選用旋風(fēng)除酸器。6、硫銨結(jié)晶槽應(yīng)采用選擇分離式，也可用重力沉降式。7、硫銨結(jié)晶的分離應(yīng)采用耐腐蝕的連續(xù)離心機(jī)，并設(shè)置備機(jī)。8、硫銨干燥宜采用沸騰干燥器。9、預(yù)熱器宜采用立式，以利于焦油流動(dòng)。10、應(yīng)設(shè)置除塵、粉

32、塵捕集裝置。 1、飽和器飽和器是硫銨工段的主體設(shè)備，大型焦化常用的是外部除酸式飽和器。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。原始數(shù)據(jù)：煤氣流量 Nm3/h30967.2飽和器前煤氣壓力 mmH2O1800飽和器阻力 mmH2O600預(yù)熱器后煤氣溫度67飽和器后煤氣露點(diǎn)溫度 45飽和器煤氣溫度 55初冷器后煤氣溫度301.1、預(yù)熱器后煤氣實(shí)際體積式中 30967.2煤氣流量（Nm3/h） 1.1581Nm3煤氣在30時(shí)水汽飽和后的體積。 7601標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的毫米汞柱 1800飽和器前煤氣壓力（mmH2O） 13.6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） 67

33、預(yù)熱器后煤氣溫度（） 30初冷器后煤氣溫度（）1.2、中央煤氣管斷面積 取中央煤氣管道內(nèi)煤氣流速7.0m/s，則其斷面為： 1.3、飽和器后煤氣的實(shí)際體積 ：式中 1.2861Nm3煤氣在35水汽飽和后的體積。 1200飽和器后煤氣表壓（mmH2O） 55飽和器煤氣溫度（） 45飽和器后煤氣露點(diǎn)溫度（）1.4、飽和器內(nèi)環(huán)形截面積取飽和器內(nèi)環(huán)形截面上煤氣流速為0.75 m/s。 1.5、飽和器直徑 飽和器的總截面積 13.631.23=14.86 m2 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(fēng)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

34、均需做防腐處理。旋風(fēng)除酸器的尺寸可按下述計(jì)算確定：原始數(shù)據(jù)出飽和器煤氣實(shí)際體積 36803.31m3/h煤氣中酸霧最小顆粒 16m2.1、除酸器進(jìn)口的尺寸 進(jìn)口煤氣速度不得低于25m/s，現(xiàn)取為26 m/s，則煤氣進(jìn)口截面積為： 煤氣進(jìn)口采用矩形，長(zhǎng)邊a對(duì)短邊b之比取為a/b=1.94，則F=1.94b2=0.39 b=0.4502m a=0.87m2.2、出口管的直徑： 出口管的煤氣流速可取為48m/s，現(xiàn)取為4m/s。則出口管內(nèi)徑為： 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*=1.80（0.0080.005×2）×2=1.836m2

35、.3、除酸器的內(nèi)徑： 除酸器內(nèi)環(huán)形截面寬度與煤氣進(jìn)口寬度相等，則內(nèi)徑為：D2=1.8360.4502×2=2.7364mDm= D1*D2=1.836+2.7364=4.5724m 2.4、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。煤氣在器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)速度為進(jìn)口煤氣線速度的6270%，現(xiàn)在取70%則W=26×70%=18.2m/s當(dāng)煤氣中酸霧最小顆粒的直徑為16m，為將其捕集下來，煤氣在環(huán)形空間停留的時(shí)間T應(yīng)為0.945s，這樣煤氣流過的長(zhǎng)度：L=W×T=18.2×0.945=17.2m煤氣在器內(nèi)的回轉(zhuǎn)周數(shù)為： 當(dāng)環(huán)形通道寬b=0.45

36、02m，旋轉(zhuǎn)速度為W=18.2m/s時(shí)，則煤氣通路的高度為：出口管在器內(nèi)部分的高度為：H=h×n=1.248×2.396=2.99m3、煤氣預(yù)熱器 煤氣預(yù)熱器為單層列管式換熱器，用法蘭聯(lián)接在煤氣管道上，煤氣走管程，加熱用的低壓蒸汽走殼程。其總傳熱系數(shù)為90100Kcal/m2.h.，對(duì)每1000Nm3/h煤氣需加熱面積3m2。原始數(shù)據(jù)煤氣流量 Nm3/h 30967.2預(yù)熱器前煤氣溫度 55預(yù)熱器后煤氣溫度 67預(yù)熱器內(nèi)煤氣平均壓力 mmHg872（絕壓）3.1、進(jìn)入預(yù)熱器的煤氣體積 煤氣的平均溫度，平均壓力為872 mmHg，故實(shí)際體積為：式中 7601標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的毫米汞

37、柱 273冰水混合物的絕對(duì)溫度（K）依經(jīng)驗(yàn)得加熱面積為： 4、干燥器經(jīng)離心機(jī)分離出來的硫銨結(jié)晶含有約2%的水分，須經(jīng)干燥降至0.2%以下。硫銨干燥裝置主要有振動(dòng)式干燥機(jī)和沸騰床式干燥器兩種。沸騰床式干燥器具有體積小、干燥速度快、生產(chǎn)大、容積干燥強(qiáng)度大、工作環(huán)境好、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。本工段用的是沸騰床式干燥器。4.1、干燥器主要尺寸的確定：原始數(shù)據(jù)硫銨產(chǎn)量（干基） /h 930.82每天操作時(shí)間 h/d 15進(jìn)干燥器的硫銨含水 % 2出干燥器的硫銨含水 % 0.1進(jìn)干燥器的硫銨溫度 15出干燥器的硫銨溫度 68大氣溫度 5相對(duì)濕度 %84出干燥器的空氣溫度70空氣加熱器后的空氣溫度 1044.2、

38、沸騰床最低流態(tài)化速度的確定當(dāng)熱空氣流通過沸騰床干燥器硫銨顆粒床層的流速大到使全部顆粒剛好進(jìn)入懸浮狀態(tài)時(shí)，顆粒與氣體間的摩擦力與其重量平衡，且通過此床層的任一截面的壓降大致等于在該截面上顆粒和流體的重量，則可認(rèn)為床層剛剛流化，并稱之為處于臨界流化狀態(tài)的床層。在臨界流化狀態(tài)時(shí)的表現(xiàn)速度即為最低流態(tài)化速度的10倍。最低流態(tài)化速度可按下式計(jì)算（煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收與加工）：G臨流=5.0×10-2×dp1.82×g（sg）0.94/Z0.88/h·m2 式中 dp固體顆粒的平均直徑（mm） 氣體密度（/m3） 固體密度，為硫銨結(jié)晶的真比重（/m3） Z氣體粘度（厘泊

39、，用Cpa表示）上式適用的條件是雷諾數(shù)是Re=0.000278 dp G臨流/Z10，若大于10，則另對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校正。上式各項(xiàng)數(shù)值計(jì)算如下：dp的確定dp=1/x/d式中 x篩分組成，% d每級(jí)顆粒直徑，mm若硫銨的篩分組成為： d，mm 2.0 1.0 0.50.30.20.1 x，%0.1 42 34221.00.9則 g的確定在沸騰床干燥器內(nèi)氣體的平均溫度為（14070）/2=105，取操作壓力為350mmH2O，則空氣在實(shí)際操作狀態(tài)下的密度為：式中 1.29空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的重度，/m3s硫銨結(jié)晶的真比重1770/m3Z為空氣的粘度0.021 Cpa將上述各值代入得 G臨速=485

40、/m2·h或0.135/m2·s將重量流速換算成線速度 因Re10 故計(jì)算結(jié)果不須校正。2、干燥器主要尺寸的確定沸騰床干燥器內(nèi)氣體流速取最低流態(tài)化速度的10倍：=臨速×10=0.141×10=1.41 m/s 在干燥器內(nèi)平均操作溫度及壓力下的濕空氣體積：干燥器的處理負(fù)荷（按一晝夜工作15小時(shí)計(jì)）式中 930.82硫銨產(chǎn)量（干基）/h 15每天操作時(shí)間 h/d原料含水量：式中 2%進(jìn)干燥器的硫銨含水干燥后殘留在硫銨中的水量：式中 0.1%出干燥器的硫銨含水則需蒸發(fā)的水量： M=30.3941.49=28.90/h按設(shè)計(jì)定額，干燥器每處理1t硫銨（干基）需溫

41、度為5，相對(duì)濕度為84%的空氣1500kg，每公斤空氣含水4.63克，則隨熱風(fēng)帶入的水分為因此，在干燥器內(nèi)濕空氣的體積為：式中 1.29空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的重度，/m3 18水的摩爾質(zhì)量，kg/kmol 22.4標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下每摩爾氣體體積，m3/kmol 105干燥器內(nèi)氣體的平均溫度，3、所需干燥器的總截面積及前、后室直徑：干燥器所需的總截面積為： 式中 1.41氣體流速，m/s后室與前室的截面積比取為6.25，則 則前室直徑： 后室直徑： 五、硫銨工段工藝布置1、工藝布置原則 硫銨工段由硫銨、酸堿庫(kù)組成，應(yīng)考慮鐵路和公路運(yùn)輸?shù)姆奖銥橹匾獥l件。 硫銨倉(cāng)庫(kù)宜布置在主廠房一側(cè)。 酸堿庫(kù)宜單獨(dú)布置。2、

42、飽和器系統(tǒng)設(shè)備布置原則飽和器中心與主廠房外墻的距離710m。飽和器中心線距離9m。飽和器錐形底距防腐地坪應(yīng)不小于400。滿流槽布置在靠近母液槽一側(cè)。當(dāng)滿流槽基礎(chǔ)標(biāo)高低于防腐地坪標(biāo)高時(shí)，應(yīng)將基礎(chǔ)設(shè)在坑內(nèi)。水封槽的液封高度應(yīng)不小于風(fēng)機(jī)全壓。酸泵應(yīng)成組集中布置。泵基礎(chǔ)周圍應(yīng)設(shè)置帶蓋板的小地溝以引漏液至集液坑。加酸管上應(yīng)設(shè)視鏡和調(diào)節(jié)性能較好的節(jié)流閥，以控制加酸量。3、離心干燥系統(tǒng)設(shè)備布置原則硫銨操作室標(biāo)高，應(yīng)有下列原則確定：由結(jié)晶槽至離心機(jī)的母液能順暢自流；應(yīng)使離心機(jī)分離出來的母液自流入飽和器。兩臺(tái)離心機(jī)的中心距不小于4m。由干燥器至硫銨貯斗的溜槽傾角不小于45°硫銨貯斗的出料口距倉(cāng)庫(kù)地面的

43、距離，用人工包裝時(shí)應(yīng)不小于1900m。4、 其他注意事項(xiàng)設(shè)備的檢修應(yīng)考慮必要的起吊裝置。設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮檢修用地，檢修時(shí)所需空間和平面位置，作業(yè)場(chǎng)地應(yīng)足夠。六、對(duì)其他專業(yè)要求1、 儀表專業(yè)根據(jù)情況應(yīng)設(shè)置流量計(jì)、溫度計(jì)、壓力計(jì)。如上水流量和壓力、蒸汽流量和壓力、預(yù)熱器前、后煤氣溫度和壓力及阻力、飽和器阻力、除酸器阻力及除酸器后煤氣壓力等。根據(jù)要求確定儀表的自動(dòng)化程度及安裝位置。2、 電氣專業(yè)干燥器電氣系統(tǒng)應(yīng)能聯(lián)鎖開、停車，各設(shè)備能單獨(dú)開、停車。3、 化驗(yàn)專業(yè)飽和器前含氨 1次/周 器后含氨1次/班母液酸度 2次/時(shí) 硫銨質(zhì)量 1次/班七、經(jīng) 濟(jì) 技 術(shù) 部 分1、原料價(jià)格煤氣 136元/t硫銨 硫酸

44、 335.2元/t 包裝袋 1.63元/條 水 0.79元/t 電 0.29元/kwh 汽130元/t2、 支出生產(chǎn)1t硫銨需：水1015t 電 63.14 kwh 汽0.75t 袋子20條硫酸786.325 煤氣136元工資福利115.31元制造費(fèi)用（折舊、修理）46.48元合計(jì)710.68元。3、 收入硫銨550元/t4、 盈虧710.68550=160.68元 每生產(chǎn)1t硫銨虧160.68元。5、 評(píng)價(jià) 由上可以看出生產(chǎn)硫銨虧本，但是煤氣中的氨必須除去，原因有二：氨有腐蝕性，且對(duì)粗苯回收工段洗油質(zhì)量有影響；氨是一種肥料。八、綜 合 技 術(shù) 部 分1、廠址選擇選擇原則：必須符合城市建設(shè)總體

45、規(guī)劃的要求，并應(yīng)符合城市煤氣專業(yè)規(guī)劃的要求。建廠用地盡可能選用荒地、貧瘠地、鹽堿地或低產(chǎn)農(nóng)田，如必須選用高產(chǎn)農(nóng)田、菜園、果園等良田時(shí)，則應(yīng)盡可能少占用。在下述地段不宜選擇廠址：正在開采或有價(jià)值開采的礦床；有流砂、淤泥、崩塌、斷層、溶洞、滑坡層和二級(jí)以上大孔土的地段。九級(jí)以上地震區(qū)；鄰近工廠放散有害氣體，危害嚴(yán)重而尚無有效防治措施的地段；大型水庫(kù)下游及受山洪、內(nèi)滯嚴(yán)重威脅的地段；有長(zhǎng)期爆破作業(yè)的地段；地下或地上有遺存文物而又必須原地保留的地段。廠址應(yīng)具備外部向廠供電、供水和交通運(yùn)輸便利的基本條件。山區(qū)建廠的廠址，必須具備可靠的水源地。廠址必須具有避開高壓輸電線路的無建筑物的空隙間隔地段，并應(yīng)取得當(dāng)?shù)仉姌I(yè)部門同意。廠地應(yīng)具備處理和綜合利用廠區(qū)排放的三廢的地帶或區(qū)域。在機(jī)場(chǎng)、名勝古跡、風(fēng)景區(qū)等附近建廠時(shí),應(yīng)達(dá)到機(jī)場(chǎng)的凈空區(qū)、名勝古跡的無污染間隔區(qū)等特殊要求，并應(yīng)取得有關(guān)部門同意。廠址選擇應(yīng)與廠區(qū)住宅選址同時(shí)進(jìn)行，住宅區(qū)應(yīng)有良好的休息環(huán)境和衛(wèi)生條件，并應(yīng)考