飽和器法生產(chǎn)硫酸銨回收氨全解

1、煤化工利用生產(chǎn)技術(shù)中，煉焦是應(yīng)用最早的工藝，并且至今仍然是煤化 工工業(yè)的重要組成部分。煉焦主要產(chǎn)品是生產(chǎn)煉鐵用焦炭，同時生產(chǎn)焦?fàn)t煤 氣、苯、蔡、慈、瀝青以及碳素材料等產(chǎn)品。在煉焦過程中，煤中的氮有1.2%1.5%與芳香姓發(fā)生化合反應(yīng)生產(chǎn)叱噬鹽 基。其生成量主要取決于煤中氮含量及煉焦溫度。一般在煤氣初冷器后煤氣 含叱噬鹽基約為0.40.6 g/m3,其中輕叱噬鹽基約占 75%85%?；貭t煤氣中叱 噬鹽基含量約0.020.05 g/m3,即回收率達(dá)90%95%。本設(shè)計分別采用飽和器法生產(chǎn)硫酸俊回收氨，中和器法提取粗輕叱噬。對于飽和器法生產(chǎn)硫酸俊的工藝，煤氣經(jīng)鼓風(fēng)機和電捕焦油器之后進(jìn)入預(yù)熱器， 然后

2、進(jìn)入飽和器。煤氣穿過飽和器在除酸器分離出液滴后，去脫硫或粗苯回 收段。結(jié)晶母液用泵從飽和器底部送至結(jié)晶槽，沉淀出結(jié)晶后滿流母液回到 飽和器。結(jié)晶經(jīng)分離器，干燥器成為硫酸俊成品。對于中和器法提取粗輕叱 呢，母液從結(jié)晶槽回流入沉淀槽，同蒸氨分凝器來的氨氣一起進(jìn)入中和器。 分解出的叱噬蒸汽等進(jìn)入冷卻器,經(jīng)油水分離器后上層粗叱噬進(jìn)入計量槽, 放入儲槽。下層的分離水返回中和器。硫酸俊產(chǎn)量1362.6kg/h硫酸消耗量1367.1kg/h氨損失率0.54%;帶入飽和 器總水量1408kg/h;飽和器出口煤氣中水蒸氣分壓7.75kPq母液最低溫度54C ； 煤氣預(yù)熱溫度69.6C；飽和器中央煤氣管直徑153

3、0 mm；煤氣進(jìn)口管直徑1090 mm； 飽和器直徑5000mm；飽和器高度7740 mm；除酸器進(jìn)口管外徑1660 mm；除酸器 直徑2720 mm；除酸器出口管在器內(nèi)部分高度4150 mm；干燥器的沸騰床面積0.778 m2;干燥器直徑1000 mm；干燥器溢流口高度388 mm；從反應(yīng)器回收的口比噬鹽基 量18.355kg/h;母液處理量1087.29l/h;氨氣的分配給中和器的質(zhì)量分?jǐn)?shù)95.7%;中 和器直徑1220 mm；中和器筒體高度1220 mm；中和器總高1775 mm；保溫面積 7.97 m2 ；設(shè)備質(zhì)量 756.03kg關(guān)鍵詞：氮；氨；硫酸；飽和器；母液；硫酸?。航Y(jié)晶：中和

4、器；粗輕叱 噬目錄 TOC o 1-5 h z 第一章 總 論 6 HYPERLINK l bookmark0 o Current Document 概述 6文獻(xiàn)綜述 6用硫酸回收氨的生產(chǎn)工藝原理 7從硫酸鏤母液中制取粗輕咄咤工藝原理 8設(shè)計條件及要求 10工藝流程的確定 11第二章回收氨的工藝流程 12第三章 硫酸鏤生產(chǎn)的影響因素及其控制 14母液酸度 14 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 母液溫度 15母液攪拌 16離心分離和水洗 16 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 雜質(zhì) 18 HYP

5、ERLINK l bookmark21 o Current Document 晶比 19第四章 回收氨時物料平衡和熱量平衡的計算 20物料衡算 20氨的平衡及硫酸用量的計算和硫酸鏤產(chǎn)量的計算 .20 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 水平衡及母液溫度的確定 21熱量衡算 23 HYPERLINK l bookmark75 o Current Document 輸入熱量 23 HYPERLINK l bookmark101 o Current Document 輸出熱量 26第五章硫酸鏤生產(chǎn)的主設(shè)備計算 28 HYPERLINK l bookma

6、rk103 o Current Document 飽和器 28 HYPERLINK l bookmark142 o Current Document 除酸器 30 HYPERLINK l bookmark170 o Current Document 干燥器 32 HYPERLINK l bookmark187 o Current Document 結(jié)晶梢 37第六章中和器法提取粗輕咄咤工藝流程 39第七章影響粗輕咄咤生產(chǎn)的因素及其控制 41吸收階段 41 HYPERLINK l bookmark189 o Current Document 中和及粗輕咄咤分離階段 42第八章中和器的物料平衡工藝

7、計算 43母液處理量 43 HYPERLINK l bookmark193 o Current Document 分凝器后氨氣分配給中和器的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 44第九章回收粗輕咄咤的主要設(shè)備計算 45 HYPERLINK l bookmark201 o Current Document 中和器 45 HYPERLINK l bookmark209 o Current Document 冷凝冷卻器 46 HYPERLINK l bookmark211 o Current Document 沉淀梢 46第十章設(shè)計一覽表 47參考文獻(xiàn) 48設(shè)計體會與收獲 49致謝 50第一章總論概述煉焦化學(xué)產(chǎn)品在國民經(jīng)濟中

8、占有重要的地位，煉焦化學(xué)工業(yè)是國民經(jīng)濟的一個重要部門，是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的主要組成部分之一， 是煤炭的綜合利用工業(yè)。煤 在煉焦時，除有75%左右變成焦炭外，還有25%左右生成多種化學(xué)產(chǎn)品及煤氣。在高溫?zé)捊惯^程中，煉焦煤中所含的氮有 10%12%轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨猓s60%殘 留于焦炭中，有15%20%生成氨，有1.2%1.5%轉(zhuǎn)變?yōu)檫呈甥}基。所生成的氨 與赤熱的焦炭反應(yīng)則生成氟化氫。在煤氣經(jīng)過集氣管和初冷氣冷卻后， 叱噬鹽基發(fā)生重新分配，一部分高沸點 的叱噬鹽基溶于煤焦油氨水，沸點較低的叱噬鹽基幾乎全部留在煤氣中。 氨則分 配在煤氣和剩余氨水中，初冷器后煤氣中含氨約 46 g/m3。純態(tài)的硫酸俊為無色長菱

9、形晶體，焦化廠生產(chǎn)的硫酸俊，因混有雜質(zhì)而呈現(xiàn) 淺的綠色、藍(lán)色、灰色，多為片狀、針狀甚至粉末狀結(jié)晶。硫酸俊的密度 1766kg/cm3(20oC),其結(jié)晶熱為10.87kJ/mol。硫酸俊易吸潮結(jié)塊，易溶于水，其 水溶液呈弱酸性，1%的溶液pH為5.7。粗煤氣中氨氮占煤種氮的15%20%, 叱噬鹽基氮占煤中氮的1.2%1.5%。無水氨主要用于制造氮肥和復(fù)合肥料，還 可用于制造硝酸，各種含氮的無機鹽，磺胺藥，聚氨酯，聚酰胺纖維及丁青橡膠 等，此外還常用做制冷劑。粗輕叱噬是一種具有特殊氣味的黃色油狀液體，沸點范圍為115160 C,輕叱噬鹽基易溶于水。粗輕叱呢組成為：叱噬 40%45%; a-甲基叱

10、噬12%15%;伊甲基叱噬和 下甲基叱噬10%15%; 2.4-二甲基口比噬5%10%;中性油15%20%。粗輕叱 呢的質(zhì)量規(guī)格為：粗叱噬鹽基含量不小于 60%;水分不大于于15%;含酚類為 4%5%; 20c時相對密度不大于1.102 g/cm3。文獻(xiàn)綜述在氨及粗輕叱噬的回收工藝中，用硫酸吸收焦?fàn)t煤氣中的氨生產(chǎn)硫酸俊按煤 氣中氨與硫酸母液接觸的方式不同，分有三種：半直接法、間接法和直接法，其 中應(yīng)用最廣泛的是半直接法。半直接法：將焦?fàn)t煤氣首先冷卻至 2535C,經(jīng)鼓風(fēng)機加壓后，再經(jīng)電捕 焦油器除去煤焦油霧，然后進(jìn)入硫酸俊飽和器內(nèi)與硫酸母液充分接觸生成硫酸 錢，同時將初冷時生產(chǎn)的剩余氨水進(jìn)行蒸

11、儲， 蒸出的氨也通如飽和器內(nèi)與硫酸接 觸，氨被硫酸吸收生成硫酸俊。間接法：經(jīng)初冷器后的煤氣在洗氨塔內(nèi)用水洗氨， 將得到的稀氨水與冷凝工 段來的剩余氨水一起送入蒸氨塔蒸儲，蒸出的氨氣全部進(jìn)入飽和器被硫酸吸收生 成硫酸俊。此法消耗大量的蒸汽，而且蒸儲設(shè)備較龐大，生產(chǎn)上應(yīng)用受到一定的 限制。直接法：由集氣管來的焦?fàn)t煤氣經(jīng)初冷器冷卻到6070C,進(jìn)入電捕焦油器除去煤焦油霧。然后進(jìn)入飽和器，煤氣中的氨被硫酸吸收而生成硫酸俊。煤氣 離開飽和器后，再冷卻到適宜的溫度進(jìn)入鼓風(fēng)機。硫酸俊生產(chǎn)按采用的設(shè)備不同有飽和器法和酸洗塔法。飽和器法是生產(chǎn)硫酸 錢的主要方法，過去多采用鼓泡式飽和器，現(xiàn)在新建和改建焦化廠多采用

12、噴淋式 飽和器。用硫酸回收氨的生產(chǎn)工藝原理硫酸俊生成的化學(xué)原理，硫酸吸收煤氣中的氨是迅速的不可逆的化學(xué)反應(yīng)，2NH+h2S8 (N4H2) SO r-H27501 4J/ mo l實際熱效應(yīng)與母液酸度和溫度有關(guān)，其值較上述值約小于10%。如氨與酸度為7.8%溫度/C47.766.676.1硫酸俊熱效應(yīng) / (J/mol)240883245878249208硫酸過量時，則生成酸式鹽：NH3+H2sy NH HS4O ,=H 1 650 1 7 J / mo l用適量被氨飽和的程度，酸式鹽又可轉(zhuǎn)變?yōu)橹惺禁}N H4 H SONH( N4H )SO溶液中酸式鹽和中式鹽的比例取決與母液中游離硫酸的含量，

13、這種含量以 質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，稱之為酸度。當(dāng)酸度為1%2%時，主要時中式鹽。酸度升高時, 酸式鹽的含量也隨之提高。飽和器中同時存在兩種鹽時，由于酸式鹽較中式鹽易溶于水或稀硫酸中， 故在酸度不大的情況下，從飽和溶液中析出的只有硫酸俊結(jié)晶。由硫酸俊和硫酸氫錢在不同含量的硫酸溶液(60C)內(nèi)的溶解度比較可知， 在硫酸小于19%時，析出的固體結(jié)晶為硫酸俊；當(dāng)酸度大于 19%而小于34%時, 則析出的是硫酸俊和硫酸氫錢兩種鹽的混合物；當(dāng)酸度大于34%時，得到的固體結(jié)晶全為硫酸氫錢。粗輕叱噬經(jīng)精致可得到純叱噬，a-甲基叱噬，&甲基叱噬和叱噬溶劑等產(chǎn)品。 這些產(chǎn)品是有機合成工業(yè)(如醫(yī)藥，農(nóng)藥)的重要原料，如生產(chǎn)

14、磺胺藥類、維生 素、雷米封等。止匕外，粗輕叱噬類產(chǎn)品也是一種優(yōu)良的溶劑，可以作合成纖維 的高級溶劑。從硫酸鏤母液中制取粗輕咄咤工藝原理叱噬是粗輕叱噬中含量最多，沸點最低的組分，故以叱噬為例來闡述回收的 基本原理。叱噬具有弱堿性，與酸發(fā)生中和反應(yīng)生成相應(yīng)的鹽。在飽和器或酸洗塔中， 叱噬與母液中的硫酸作用生成酸式鹽或中式鹽，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)分別為：生成酸式鹽 C5 H5MH2 s Q ，C H NH HSO生成中式鹽 2GH5 N H SQ (5C5H NH) SO當(dāng)提高母液酸度時，有利于生成硫酸叱噬的反應(yīng)，會有更多的叱噬被吸收下 來。硫酸叱噬叱噬不穩(wěn)定，在母液中主要以酸式硫酸叱噬形式存在， 此鹽在

15、溫度 升高時極易離解，并與硫酸俊反應(yīng)而生成游離叱噬，化學(xué)反應(yīng)如下：C5 H 5 N H H S4Q ( N H ) 4S Qz N H 4H S Q C H N當(dāng)母液溫度提高或母液中硫酸俊含量增多，均能促使酸式硫酸叱噬發(fā)生離 解，使叱噬游離出來。在一定溫度下母液液面上總有相應(yīng)壓力的叱噬蒸汽，使叱呢被煤氣帶走而形成損失。只有當(dāng)母液面上的叱噬蒸汽壓小于煤氣中叱噬分壓 時，煤氣中的叱噬才會被母液吸收下來。 這兩個分壓之差越大，吸收反應(yīng)就進(jìn)行 得越好，則隨煤氣損失的叱噬就越少。因此，只有連續(xù)提取母液中的叱噬，使母 液中叱噬含量低于煤氣中叱噬分壓相平衡的含量，才能使吸收過程不斷進(jìn)行。由以上分析可知，吸收

16、過程好壞主要取決于母液液面上叱噬蒸汽壓的大小，母液的酸度，溫度及其中叱噬含量等。由表 1.1所列數(shù)據(jù)分析可知，當(dāng)母液中叱 噬含量和母液酸度一定時，母液面上的叱噬蒸汽壓隨溫度升高而增大。 當(dāng)母液溫 度高于60c時，叱噬蒸汽壓急劇上升；當(dāng)母液酸度增加時，叱噬蒸汽壓則降低； 當(dāng)母液中叱噬含量增加時，叱噬蒸汽壓顯著增加。還應(yīng)指出的是，在分析粗輕叱 呢回收時，不要忘記粗輕叱噬是與硫酸俊工藝凈化煤氣中的氨同時進(jìn)行的，而硫酸俊工藝中必須考慮溫度對水平衡的影響。因此，溫度、酸度等的可調(diào)范圍不是很大。表1.1 口比咤蒸汽壓與溫度等因素的關(guān)系母液酸度/%溫度/C量/(g/i)叱fj蒸汽壓/pa氣中的叱此含 量/(

17、g/m3)440100.5870.010450100.6930.024460101.8800.065470105.7990.2104801017.7420.617540100.1470.005550100.4270.015560101.2260.043570103.5320.1235801010.5440.336根據(jù)表1.1數(shù)據(jù)，經(jīng)整理后飽和器母液中粗輕叱噬的最大濃度Ppmax可按下式估算:1.85- PP pmax08，csgmax 0.915 10一18t6.8式中 Cs-母液酸度，取為6%;Pg max飽和器后煤氣中叱噬鹽基最大含量。按設(shè)計要求，：gmax取為0.04 g/m3 ；t-飽

18、和期內(nèi)母液溫度，取t=55 C .將有關(guān)數(shù)據(jù)帶入上式，即可求得皿 60.04?pmax = 0.1868 = 36.1(g/l)p 0.915 1055為了保證吸收過程的推動力，需按飽和器后煤氣中叱噬鹽基的實際含量為Pgmax的50%來計算，則母液中叱噬允許含量為6巴0.02Pp 7M/h152g/l)當(dāng)上述計算中其他條件不變時，在不同母液溫度下，母液中粗輕叱呢允許含量見表1.2表1.2不同溫度下母液中粗輕口比咤允許含量50556065母液中粗輕口比噬含量g/l32.115.29.84.0上述母液溫度及酸度主要是考慮了硫酸俊生產(chǎn)的需要，在此條件下，氨的回收率可達(dá)90%以上，而叱噬的回收率僅為

19、70%-80%。為了提高叱噬的回收率， 應(yīng)使母液中粗輕叱噬含量低于16g/l。為了從母液中提取粗輕叱噬鹽基，將氨氣通入中和器中，中和母液中的游離 酸，使酸式硫酸俊變?yōu)橹惺禁}，然后再反應(yīng)分解硫酸叱噬，反應(yīng)式如下2NH 3 H2sO4 (NH 4)2SO4NH3 NH4HSO4 ，(NH 4)2SO42NH 3 C5H5NH HSO4 (NH 4)2SO4 C5H5N2NH 3 (C5H5NH) 2sO4 (NH 4)2SO4 C5H5N因此，當(dāng)需回收的粗輕叱噬的數(shù)量一定時， 母液中粗輕叱噬含量愈高，則需 中和的母液量愈少，可有較多的氨用于分解硫酸叱噬。 但如前所述，母液溫度高 時，母液中叱噬鹽基

20、含量不能過高，否則回收率將降低。設(shè)計條件及要求設(shè)計任務(wù)：回收焦?fàn)t煤氣中氨及粗輕叱呢工藝參數(shù)：氨回收：焦?fàn)t氣處理量m3/h40000氨的產(chǎn)率/%0.3 TOC o 1-5 h z 初冷器后煤氣溫度/C30剩余氨水量（t/h）12剩余氨水含氨量（g/L）3.0蒸氨塔廢水含氨量（g/L）0.05每蒸儲1m3稀氨水用直接蒸汽/kg100分凝后氨氣溫度/C95硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%74設(shè)計目標(biāo)：飽和器后煤氣含氨量0.03g/ m口比噬回收：焦?fàn)t氣處理量（m3/h）40000煤氣中叱噬鹽基含量飽和器前（g/ m3）0.45飽和器后（g/ m3）0.03剩余氨水量（m3/h）12剩余氨水中叱噬鹽基含量（g/l）0

21、.3蒸氨廢水中叱噬鹽基含量（g/l）0.1硫酸錢中叱噬鹽基含量/%0.04設(shè)計目標(biāo)：飽和器后煤氣中叱噬鹽基含量 0.03g/m工藝流程的確定用硫酸吸收焦?fàn)t煤氣中氨生產(chǎn)硫酸俊的方法有半直接法、間接法和直接法， 結(jié)合這三種方法的優(yōu)點和缺點，經(jīng)和老師討論，我確定了利用半直接法即飽和器 法生產(chǎn)硫酸俊的方法回收氨。飽和器法生產(chǎn)硫酸俊的方法有鼓泡式飽和器和噴淋式飽和器，鑒于鼓泡式飽 和器法比較成熟，老師建議我選用鼓泡式飽和器法生產(chǎn)硫酸俊。從飽和器中回收叱呢制取粗輕叱噬的工藝流程常用的有兩種形式，即文氏管反應(yīng)器法和中和器法。由于文獻(xiàn)上介紹文氏管反應(yīng)器提取粗輕叱噬的內(nèi)容比較 少，設(shè)計的難度過大。因此我選擇了中

22、和器法提取粗輕叱呢。第二章 飽和器法回收氨的工藝流程鼓泡式飽和器法硫酸俊生產(chǎn)工藝流程如圖 2.1所示。煤氣經(jīng)鼓風(fēng)機和電補焦油之后進(jìn)入煤氣預(yù)熱器，預(yù)熱到60-70 C ,目的是蒸出飽和器中水分，防止母液稀釋。煤氣由飽和氣的中央管經(jīng)泡沸傘穿過母液層鼓 泡而出，其中的氨被硫酸吸收，形成硫酸氫俊和硫酸俊，在母液中含量分別為 40%45%和6%8%。在吸收錢的同時叱呢堿也被吸收下來。煤氣穿過飽和器，在除酸器分理出攜帶的液滴后，去脫硫或粗苯回收工段。 飽和器后煤氣含氨量一般要求小于 0.03g/m3。飽和器中母液經(jīng)水管入滿溜槽，由此用泵打回到飽和器的底部，這樣構(gòu)成 母液循環(huán)系統(tǒng)，并在器內(nèi)形成上升的母液流，

23、進(jìn)行攪拌。硫酸俊結(jié)晶沉于飽和器的錐底部，用泵將漿液送到結(jié)晶槽，在此從漿液中 沉淀出硫酸俊結(jié)晶，結(jié)晶槽滿流母液回到飽和器，部分母液送去回收叱呢裝置。含量為72%78%的硫酸自高位槽加入飽和器。除酸器液滴經(jīng)滿流槽泵送至 飽和器。硫酸俊結(jié)晶漿液在離心機分出結(jié)晶，結(jié)晶含水分1%2%,于干燥器中脫水 后送去倉庫。飽和器的壁上會沉結(jié)細(xì)的晶鹽，增加煤氣流動阻力。為此，飽和器需定期 用熱水和借助于大加酸進(jìn)行洗滌。10酸庫來硫酸一 4C一去口比咤裝置、11圖2.1硫酸錢生產(chǎn)工藝流程圖11第三章飽和器法回收氨的影響因素及控制母液酸度氨吸收設(shè)備內(nèi)母液的酸度，主要影響硫酸俊結(jié)晶的粒度和氨與叱噬鹽基的回 收率。母液酸度

24、對硫酸俊結(jié)晶成長有影響，隨著母液酸度的提高，結(jié)晶平均粒度下降，晶形也從長寬比小的多面顆粒變?yōu)橛心z結(jié)趨勢的細(xì)長六角棱柱形，甚至稱針形狀。這是因為當(dāng)其他條件不變時，母液的介穩(wěn)區(qū)隨著酸度增加而減少，不能保持有利于晶體成長所必須的過飽和度所致。其中介穩(wěn)區(qū)是指晶核在溶液中的溶解度曲線和超溶解度曲線之間的區(qū)域。另外，母液酸度對黏度也有影響，其關(guān)系圖如 3.1所示。由該關(guān)系圖可知， 隨著酸度的提高，母液黏度增大，增加了硫酸俊分子擴散阻力，阻礙來晶體正常 成長。0.003605101520253035酸度/%圖3.1母液酸度和黏度的關(guān)系0.0034液 0.0032 黏度 0.0030 /Pa. s 0.002

25、80.00260.0024但是，母液酸度也不宜過低。否則，除了氨和叱噬的吸收率下降外，還易造 成飽和器堵塞。特別是當(dāng)母液攪拌不充分或酸度波動時，可能在母液中出現(xiàn)局部中性區(qū)甚至堿性區(qū)，從而導(dǎo)致母液中的鐵、鋁離子形成及等沉淀，進(jìn)而生成亞鐵氟化物，使晶體著色并阻礙晶體成長。另外，酸度過低容易產(chǎn)生泡沫，使操作條 件惡化。母液酸度的控制，依所采用的工藝不同而異。飽和器正常操作時的母液 酸度為4%6%;噴淋式飽和器正常操作是的母液酸度為 3%4%;酸洗塔正常 操作的母液酸度為2.5%3%。12母液溫度母液溫度影響晶體成長速度。通常晶體的成長速度隨母液溫度的升高而增大，且由于晶體各棱面的平均速度比晶體沿長向

26、成長速度增大較快， 故提高溫度 有助于降低長寬比而形成較好晶體。同時， 由于晶體增長速度葉變快，故可將溶 液的過飽和程度控制在較小范圍內(nèi)，減小了晶核生成。但是溫度也不易過高， 溫 度過高時，雖然因母液黏度降低而增加了硫酸俊分子向晶體表面的擴散速率， 有 利于晶體長大，但也易因溫度波動而形成局部過飽和程度過高現(xiàn)象， 促使大量品 核形成。實際上，母液溫度是根據(jù)器內(nèi)的水平衡確定的。如果初冷器后煤氣溫度較高， 硫酸俊洗滌用水量偏大等，為保持器內(nèi)水平衡， 必將提高母液溫度。這樣不僅影 響氨和叱噬鹽基的回收率，而且設(shè)備的腐蝕加劇，同時影響硫酸俊質(zhì)量。母液液面上的水蒸氣分壓取決于母液的酸度、硫酸俊的濃度和溫

27、度等因素。酸度為4%和8%的母液溫度與母液液面上水蒸氣壓的關(guān)系曲線如圖 3.2所示，提 高母液酸度和母液中硫酸俊的含量以及降低母液的溫度時，均會使母液液面上水溫度/ c1-母液的酸度為4 % ;2-母液的酸度為8 %圖3.2酸度4%和8%的母液溫度與母液液面上水蒸氣壓的關(guān)系曲線13飽和器內(nèi)母液液面上水蒸氣分壓與煤氣中水蒸氣分壓相平衡時的母液溫度 為母液最低溫度。但由于煤氣在飽和器中停留時間短不可能達(dá)到平衡。因此在飽和器內(nèi)母液適宜溫度應(yīng)比最低溫度高。 一般母液液面上水蒸氣分壓相當(dāng)于煤氣中 水蒸氣分壓的1.31.5倍，此值稱為偏離平衡系數(shù)，于此相適應(yīng)的母液溫度即為 母液的適宜溫度。適宜的母液溫度是

28、在保持在保證母液不被稀釋的條件下，采用較低的操作溫 度，并使其保持穩(wěn)定均勻。一般母液溫度控制在5055c .母液攪拌 TOC o 1-5 h z 母液攪拌的目的在于使母液酸度、 濃度、溫度均勻，并硫酸俊結(jié)晶在母液中 呈現(xiàn)懸浮狀態(tài)，以延長其在母液中的停留時間，這有利于硫酸俊分子向結(jié)晶便面 擴散，對生產(chǎn)大顆粒硫酸俊是有利的，另外也起到了減輕設(shè)備內(nèi)堵塞的作用。我國大部分焦化廠廣泛采用木業(yè)循環(huán)進(jìn)行攪拌。鼓泡式飽和器用循環(huán)泵將滿流口排出的木業(yè)打入飽和器內(nèi)的噴射器從而實現(xiàn)攪拌，木業(yè)循環(huán)量應(yīng)不小于鼓泡式飽和器內(nèi)母液容積的23倍。幾種方法的母液循環(huán)量見表 3.1.指標(biāo)鼓泡型飽和器噴淋式飽和器酸洗塔對煤氣的液器

29、比/(l/m 3)23.8156對結(jié)晶系統(tǒng)的循環(huán)量/結(jié)晶抽約8出(或供給)量41.6145表3.1幾種方法的母液循環(huán)離心分離和水洗離心分離和水洗效果對產(chǎn)品的游離酸和水分含量影響很大。 要求放入離心機 的料漿和料漿的結(jié)晶濃度保持穩(wěn)定，否則離心機轉(zhuǎn)鼓內(nèi)料層厚度不容易均勻，否 則將影響分離效果。洗水溫度對產(chǎn)品游離酸含量有影響，見圖 3.3所示，有圖可見，提高離心機 的洗水溫度，可以提高離心分離效率。用熱水洗滌能更好地從結(jié)晶表面去油類雜 質(zhì)，并能防止離心機篩網(wǎng)被細(xì)小油珠堵塞。因此洗水溫度在 70c以上為宜。140.34硫 酸 鏤 中 游 離 酸 質(zhì) 量 含 量 /%0.320.300.280.260.

30、240.22304050 6o 70洗水溫度/C圖3.3洗水溫度對產(chǎn)品游離酸含量的影響離心機的洗水量對產(chǎn)品質(zhì)量也有顯著影響，影響情況見圖 見，洗水量應(yīng)不大于硫酸俊量的12%。80903.4所示。有圖可1-游離酸；2-水分圖3.4離心分離和水洗效果對產(chǎn)品的游離酸和水分含量的影響15雜質(zhì)母液中含有可溶性和不溶性雜質(zhì)。 硫酸俊母液內(nèi)的雜質(zhì)得種類和含量， 取決 于硫酸俊生產(chǎn)工藝流程、硫酸質(zhì)量、工業(yè)用水質(zhì)量、脫叱噬母液得處理程度、設(shè) 備腐蝕情況及操作條件等。母液中的雜質(zhì)不僅影響硫酸俊警惕的成長和晶型，而且還使在單位時間內(nèi)晶體體積總增長量小于同一時間內(nèi)在飽和器中形成的硫酸俊量，引起母液的過飽和程度增加，這

31、不僅使硫酸俊晶體強度降低，同時還會形成大量針狀晶核，迅速充 滿溶液中，破壞正常操作。雜質(zhì)對晶體成長速率有明顯影響，其影響曲線如圖 3.5所示。在一定的過飽 和度下，雜質(zhì)較多地對生長起抑制作用； 在極端的情況下，可完全抑制晶面的生 長。雜質(zhì)對晶體生長機制的影響有以下幾種情況：晶面吸附了雜質(zhì)或離子后被毒化，不再是生長的活性點，柱型結(jié)晶變成針型；吸附看雜志后，晶體生長時需要 排除雜質(zhì)，導(dǎo)致速率下降，晶粒??；雜質(zhì)的存在使介穩(wěn)區(qū)縮小，導(dǎo)致生成大量晶 核。圖3.5母液中的雜質(zhì)對晶體成長速率的影響16母液中的可溶性雜質(zhì)主要是由酸和水腐蝕產(chǎn)生的鐵、鋁、銅、銘、鉛、睇及 種等的鹽類。具多半來自硫酸、腐蝕設(shè)備或工

32、業(yè)用水帶入；止匕外，隨煤氣帶入的 煤焦油霧，優(yōu)勢也會與母液形成穩(wěn)定的乳濁液附著在晶體表面， 阻止晶體的成長 不溶性雜質(zhì)主要是由煤氣帶入的焦油霧、煤塵等。這些雜質(zhì)既阻礙硫酸俊結(jié)晶的 長大，又使硫酸俊著色。在生產(chǎn)中必須采取措施，減少母液中的雜質(zhì)，從而才能得到色澤好、粒度 大、晶型好的硫酸俊產(chǎn)品。晶比品比系統(tǒng)指懸浮于母液中的硫酸俊結(jié)晶的體積對母液與結(jié)晶總體積的百分 比。品比太大，相應(yīng)減少氨與硫酸反應(yīng)所需的容積，不利于氨的吸收；母液攪拌 阻力增加，導(dǎo)致攪拌不良；同時晶體間的摩擦機會多，大顆粒結(jié)晶易破裂成小顆 粒；并且晶比太大也會使堵塞情況加劇。品比太小，則不利于晶體長大。一般鼓泡型飽和器晶比控制在 4

33、0%50%,在離心機停車時,晶比也不宜小 于20%。噴淋式飽和器品比控制在 35%40%,在正常操作條件下，品比達(dá)到 25%,即啟動結(jié)晶泵，晶比降至 4%停止抽??；酸洗塔結(jié)晶器中平均母液結(jié)晶質(zhì) 量濃度在45%50%。17第四章回收氨時物料衡算和熱量衡算通過氨平衡計算可以確定硫酸用量和硫酸俊產(chǎn)量；通過水平衡計算可以確定飽和器母液的適宜溫度；通過熱平衡計算可以確定飽和器操作過程是否需要補 充熱量，從而規(guī)定煤氣預(yù)熱溫度或母液預(yù)熱溫度。計算如下：工藝參數(shù)：氨回收：4000034040000/340=117,6480.330焦?fàn)t氣處理量/ (m3/h) 煤氣發(fā)生量/ (m3/t干煤) 焦?fàn)t干煤裝入量/

34、(t/h) 氨的產(chǎn)率/% 初冷器后煤氣溫度/C TOC o 1-5 h z 剩余氨水量(t/h)12剩余氨水含氨量(g/l)3.0蒸氨塔廢水含氨量(g/l)0.05每蒸儲1m3稀氨水用直接蒸汽/kg100分凝后氨氣溫度/C95硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%74設(shè)計目標(biāo)：飽和器后煤氣含氨量(g/ m3) 0.03物料衡算氨的平衡及硫酸用量和硫酸鏤產(chǎn)量的計算煤氣帶入飽和器的氨量：等于煉焦生成的總氨量與剩余氨水中總氨量之差。1000 117.648 0.3% -12 3.0 =316.9kg/h飽和器后隨煤氣帶走的含量：4000010000. 0 3一 二1. 2 k g / h由蒸氨塔帶入飽和器的氨量:1812

35、 3 12 1.2 0. 05 35.28k飽和器內(nèi)被硫酸吸收的氨量:316.9 35.28 -1.2 = 350.98kg/h硫酸俊的產(chǎn)量（干質(zhì)量）350.98 號= 1362.6kg/h式中132-硫酸俊的相對分子質(zhì)量;17-氨的相對分子質(zhì)量含量為74%的硫酸消耗量:350.98982 17 0.74= 1367.1kg/h式中98-硫酸的相對分子質(zhì)量氨損失率1.2 12 1.2 0，050% 0. 54%1 00 0 1 1 7. 64 8 0. 3%水平衡及母液溫度的確定為了使飽和器母液不不被稀釋或濃縮，應(yīng)使進(jìn)入飽和器的水分全部呈蒸汽狀 態(tài)杯煤氣帶走。由于煤氣通過母液時速度太快，接觸時

36、間太短以及接觸表面不足, 所以飽和器蒸發(fā)水分能力很差。這就更加突出飽和器維持水平衡的重要性。1）帶入飽和器的總水量:340 1 1 7. 64810003542)8kg/h式中35.2-在30c時，1 m3干煤氣被水汽飽和后其中水汽的質(zhì)量，g氨分凝器后氨氣帶入的水量:蔻斤1。%）317. 52kg/h式中10%-相當(dāng)于分縮器后溫度為98 C的氨氣濃度硫酸帶入的水量：1 367. 11-74%= 355. 45kg/h洗滌硫酸俊水量：取硫酸俊量的 8%,離心后硫酸俊的含水 2%,故帶入的水量為:191362.68-2700= 81.76kg/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

37、期進(jìn)行的，洗水量因各廠操作制度不同而異，現(xiàn)取平均200kg/h,則帶入飽和器的總水量為:1408 317.52 355.45 81.76 200 2362.73kg/h2)飽和器的出口煤氣中的水蒸汽分壓：帶入飽和器的總水量，均由煤氣帶走，則飽和器的 1m3煤氣應(yīng)帶走的水量2362.7333為:40000 =0.0591kg/m =59.1g/m相應(yīng)地，1 m3煤氣中水蒸氣的體積為:59.1 22.418 1000=0.0735m3混合氣體中水汽所占的體積為:0.07351 0.0735= 6.85%取飽和器后煤氣表壓為11.77kPa則水蒸氣分壓為:(101.33 11.77) 6.85% =

38、 7.75kPa3)母液最低溫度的確定：根據(jù)母液液面上的水蒸氣分壓等于煤氣中的水蒸氣分壓，利用圖可直接查的。若使煤氣帶走這些水分，必須使母液液面上的水蒸氣分壓大于煤氣中的水蒸氣分 壓，使之產(chǎn)生蒸發(fā)推動力，即4P = Pi-p2。止匕外，還由于煤氣在飽和器中停留 的時間短，不可能達(dá)到平衡，所以，實際上母液液面上的水蒸氣分壓應(yīng)為：Pi = K P式中 K為平衡偏離系數(shù)，其值為1.31.5。當(dāng)取1.5時，r=1.5 7.75 = 11.625kPa查圖3.4得,當(dāng)母液酸度為4%和8%時，與p1 =11.385kPa相對應(yīng)的母液適宜溫度分別為51c及57c時，當(dāng)酸度為6%時，可取其平均值為54 C.在

39、實際生產(chǎn)操作中，當(dāng)叱噬裝置不生產(chǎn)時，母液溫度為5055C；當(dāng)叱噬20裝置生產(chǎn)時，母液溫度為 5560 C 0熱量衡算(熱平衡以0 C為基準(zhǔn))輸入熱量Q入熱平衡以0 c為基準(zhǔn)，計算假定叱呢裝置未投入生產(chǎn)1、輸入熱量Q入1)煤氣帶入的熱量Q1a干煤氣帶入的熱量：340 1 41 1. 465t 70232t式中1.465一干煤氣比熱容，kJ/ (m3 k)t煤氣預(yù)熱溫度，Cb水蒸氣帶入的熱量：1408 (2491 1.834t) =3507328 2582.3t式中1.8340-80C間水蒸汽比熱容，kJ/(kg k)02491一水在0c時的蒸發(fā)熱，kJ/kg oc氨帶入的熱量：3 1 6. 9

40、2. 1 06t 6 6 7. 4式中2.106氨的比熱容，kJ/ kg k 。煤氣中所含的苯族姓，硫化氫等組分含量少，在飽和器的前后引起的熱量變化甚微，故可忽略不計。又因叱噬裝置未生產(chǎn)，叱噬基在飽和器中被吸收的極少，也不予考慮。煤氣帶入飽和器的總熱量為：Q1=58600t 3507328 2582.3t 667.4t=3507328 618492）氨氣帶入的熱量Q2 :35.28 2.062 95 = 6911kJ/h21水蒸氣帶入熱：317.52 2491 1.84 98 = 848197.5kJ/h貝 UQ2 = 6911 848197.5 = 855108.5kJ/h3）硫酸帶入的熱量

41、Q3Q3 =1367.1 1.95 9= 20 53 5 63 kJ/h式中1.959質(zhì)量分?jǐn)?shù)為74%硫酸在20c時的比熱容，kJ/（kg，k）0.468kcal/kg oC =0.468 4186=1.959kJ/kg C4）洗滌水帶入的熱量Q4Q4 =（200 81.76） 4.177 60 = 70614.7kJ/h式中 4.17760C時水的比熱容，kJ/（kgk）。5）結(jié)晶槽回流母液帶入的熱量 Q5取回流母液溫度為45C,母液量為硫酸俊產(chǎn)量的10倍，則：Q5 =1362.6 10 2.676 45 =1640843kJ/h式中2.676一母液的比熱容，kJ/（kgk）。6）循環(huán)母液帶

42、入的熱量Q6取循環(huán)母液溫度為50C,母液量為硫酸俊產(chǎn)量的60倍，則：Q6 =1362.6 60 2.676 50 =10938953kJ/h式中2.676一母液的比熱容，kJ/（kgk）。7）化學(xué)反應(yīng)熱Q7a硫酸稀釋熱q1（由74%稀釋到6%）每1mol硫酸稀釋熱計算公式：22qi = 74776(P1.7983 n1n2)1.7983 n2,式中 n1, n2一分別為稀釋后和稀釋前水與酸的物質(zhì)的量之比:ni94（硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%）-8 = 85.3963698（硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)為74%）85. 39631.9 1 291 367. 1 74%qi -6.(798 3 85.39 63 1.79

43、83 11. 91 2998= 74776(0.9794-0.5154)1367.1 74%98=358167.5 1kJ/hb.稀H2SO4與氨氣反應(yīng)生成（NH4SO4水溶液的反應(yīng)熱q2：1362.6q2 二6 195524=2018341 kJ/h1132式中195524 一稀硫酸與氨氣反應(yīng)生成硫酸俊水溶液的反應(yīng)熱J/molc.硫酸俊結(jié)晶熱q31362.6 q310886=112373.2kJ/h132式中10886 一硫酸俊結(jié)晶熱J/molQ7 =q1 2 q3 = 2488881.7kJ/h綜上總輸入熱量Q入Q 入= Q+Q+W Q Q Q Q=19555291.9 61849.7tk

44、J/h4.2.2輸出熱量Q出231）煤氣帶出的熱量Q；a干煤氣帶出的熱量40000 1.465 55 = 3223000kJ/hb水蒸氣帶出的熱量2362.73 2491 1.834 55 = 6123889kJ/hQ1= 3223000 6 1 2 388 9 9346 889 k J/h2）結(jié)晶母液帶出的熱量Q2Q2 = 1 362.61 1 02.67 6 5 5 2 206 02 2 kJ/h3）循環(huán)母液帶出的熱量Q3Q3=1362.6 60 2.676 5512032848kJ/h4）和器散失的熱量Q4Q4 = aF（詢-12）式中a一結(jié)晶系數(shù)，取20.9kJ/ m3 h k ;F一

45、飽和器表面積，（當(dāng)直徑為5m時，F(xiàn)=20m2）;t1一飽和器壁溫度，取45C；t2一大氣溫度，取-20 C則：Q4 = 20.9 200 45 20 = 271700kJ/h總輸出熱量Q出=Q； + Q2 + Q3 + Q4 = 23857459kJ / h根據(jù)熱平衡關(guān)系則：Q入9出19555291.9 61849.7t = 23857459得t與9.6C24實際操作中煤氣預(yù)熱溫度控制在 60-70C以上的熱平衡計算數(shù)據(jù)如表4.1所列表4.1熱平衡數(shù)據(jù)表（熱平衡以0c為基準(zhǔn)）熱收入熱支出項目數(shù)值kJ/h項目數(shù)值kJ/h煤氣帶入熱量Q13507328+煤氣帶出熱量Q1934688961849.7

46、t氨氣帶入熱量q2855108.5結(jié)晶母液帶出熱量Q22206022硫酸帶入熱量Q3353563循環(huán)母液帶出熱量Q312032848洗滌水帶入熱量、470614.7飽和器散失熱量Q4271700結(jié)晶槽回流母液帶1640843入熱量q5循環(huán)母液帶入熱量q610938953化學(xué)反應(yīng)熱q72488881.7合計Q入19555291.9+合計Q中2385745961849.7t25第五章硫酸鏤生產(chǎn)的主設(shè)備計算5.1飽和器飽和器用鋼板焊制，具有可拆卸的頂蓋和錐底，材質(zhì)最好采用耐酸不銹鋼，否則內(nèi)壁需襯以防酸層。防酸層可用石油瀝青、油氈紙，耐酸瓷磚等要求砌襯。飽和器頂蓋內(nèi)表面及中央煤氣管外表面及下段內(nèi)表面，

47、由于經(jīng)常接觸酸霧和酸液，均需焊鉛板襯層。在中央煤氣管下端裝有煤氣泡沸傘，沿泡沸傘整個圓周焊有彎成一定弧度的 導(dǎo)向葉片，構(gòu)成了弧形管道，使煤氣均勻分布而出并泡沸穿過母液， 以增大氣液 相接觸面積，并使飽和器內(nèi)上層母液劇烈旋轉(zhuǎn)。泡沸傘浸入母液深層（或稱浸沒 深度）是指泡沸傘煤氣出口上緣至飽和器滿流口下緣的垂直距離。一般情況下， 泡沸傘的浸沒深度不小于200mm。煤氣通過飽和器的阻力主要同浸沒深度有關(guān)。泡沸傘可用硬鉛（85%鉛和15%睇合金）澆鑄，也可用用鍥銘鈦不銹鋼焊制，或 用石棉酚醛樹脂制作。為了增大結(jié)晶的粒度，采用母液強化循環(huán)的方法。液體的攪拌器是作為飽和 期的一個組成部分示出的，由供料管和噴

48、嘴組成。飽和器的工作介質(zhì)是由泵通過 液體攪拌器壓送的。飽和器的設(shè)計定額：煤氣進(jìn)口速度1215m/s；中央管內(nèi)煤氣速度7 8m/s；環(huán)形空間煤氣速度0.7 0.9m/s;泡沸傘煤氣出口速度78m/s；根據(jù)上述設(shè)計定額，針對一定的煤氣處理量便可以確定飽和器尺寸：40000m3/h17.3kPa5.53kPa (56 kPa)70 c (70-80C)50 c65 c30 c原始數(shù)據(jù)：煤氣流量飽和器前煤氣壓力飽和器阻力煤氣預(yù)熱器后煤氣溫度飽和器后煤氣溫度露點溫度飽和器后煤氣溫度 除冷器后煤氣溫度261）預(yù)熱器后煤氣實際體積V1V1 = 4 0 0 0 093 m1 1 951 01. 325273

49、951. 325 1 7： 3 27 3式中1.195-1 m3煤氣（標(biāo)態(tài)）在30c時為水蒸氣飽和后的體積 2）中央煤氣管直徑d1取中央煤氣管道內(nèi)煤氣流速為u=7m/so由公式：d _ 一（出自一煤焦化化學(xué)產(chǎn)品回收與利用） 3600父4爪式中D煤氣進(jìn)口管直徑，mqv實際煤氣流速，m/sv一選用的煤氣溫度，m/s則:d _ V _46219d 1 =1.53m,3600 乂 4 Mu 3600父.父73）煤氣進(jìn)口管直徑d2取煤氣進(jìn)口速度為v=12m/s由公式：d24qv3600% v（出自一煤焦化化學(xué)產(chǎn)品回收與加工式中d2-煤氣進(jìn)口管直徑，m；qv-實際煤氣流量，m3/hv-選用的煤氣速度，m/

50、sd23600 3.14 124 40000=1.09m4）飽和器后煤氣的實際體積 V2=40000 1.348101.33273 65101.33 17.3-5.53 273 50=50552m3式中1.348-1 m3煤氣（標(biāo)態(tài)）在50c為水蒸氣飽和后的體積5）飽和器直徑d3取飽和器的內(nèi)環(huán)截面上煤氣流速為 0.8m/s,則環(huán)形面積為:505523600 0.8-17.55m227飽和器的總截面積為：17.55 +三“1.53）2 = 19.39m2 4飽和器的直徑為：d3= *19.39 = 5.0m10S6）飽和器的高度:由煤氣規(guī)劃設(shè)計手冊可知：煤氣在飽和器內(nèi)的停留時間大約為 飽和器內(nèi)的

51、煤氣的體積為:v=5055214042m3; H1 = V = 140 = 7.24m36001 S 19.39飽和器內(nèi)的母液高度始終保持的高度 H2 = 0.5m飽和器的總高度為:H =H1 H2 =7.24 0.5 = 7.74m7）飽和器的壁厚6d :設(shè)計壁厚6d按下式計算：采用單面對接焊縫 100%探傷 =0.8PAd - 2I- t - Pcc217.3-5.53 5000 1072 113 0.8 - 17.3-5.53 10與=4.33mm考慮鋼板厚度負(fù)偏差及沖壓減薄量，圓整后取配=5mm厚的Q235-A鋼板作封頭，所以塔體壁厚和封頭壁厚均取n =5mm校核罐體與封頭水壓試驗強度

52、的計算由下式M 0.91s0.0 1 4 5 M Pa式中 Pt = 1 . 2 5r 1.2 5 0.0n 1 77e =n - c = 5 - 4.5 = 0.5mmc - CiC2 = 0.5 4 = 4.5 mm徑向應(yīng)力 飛=235 MPa280.0145 5000 0.5=72.5lMPa2 0.50.91s =0.91 235=213.85MPa、T 0.91、S所以水壓試驗滿足強度要求。5.2除酸器除酸器的作用是捕集飽和器后煤氣中挾帶的酸滴。旋風(fēng)式除酸器用鋼板焊制，內(nèi)襯以防酸層。結(jié)構(gòu)圖如圖 5.1。除酸器的設(shè)計定額：煤氣進(jìn)口速度不小于 5 8 25m/s；煤氣在環(huán)形仝向旋轉(zhuǎn)運動速

53、度為進(jìn)口速度的 77；煤氣進(jìn)口長邊與短邊之比為2；環(huán)形空間寬度等于煤氣進(jìn)口寬度； 酸霧顆粒直徑為時16區(qū)m在環(huán)形空間停留時間，根據(jù)理論計算需t = 0.945s1-煤氣入口； 2-煤氣出口;3-放散口； 4-酸液出口；5-入孔29圖5.1除酸器1、除酸器煤氣進(jìn)口尺寸:取進(jìn)口煤氣速度為25m/s,則煤氣進(jìn)口截面積為：F_ 50552一3600 25=0.562m2煤氣進(jìn)口長為b對短邊之比為1: 2則F = 2a2,將F值代入得:a=5 阿353m b = 2a = 2 0.53 = 1.06m2、進(jìn)口管直徑：進(jìn)口的、管的煤氣速度可取 48m/s,現(xiàn)取8m/s,則出口管直徑為：D1= 1 5055

54、2 一1.49m1 13600K/ 8D1 = 1. 49 0. 08 2 0. 005 2出口管外徑為：=1.49 0.16 0. 01=1. 66m式中0.08壁厚mm0.005防腐層厚度mm3、除酸器的內(nèi)徑：除酸器環(huán)形空間寬度與煤氣進(jìn)口寬度相等，則除酸器的內(nèi)徑為:D2 = 1. 6 6 0. 5 3 =2 2. 72m304、出口管在器內(nèi)部分的高度: 55 5煤氣在環(huán)形空間旋轉(zhuǎn)運動速度為進(jìn)口速度的58，現(xiàn)取7則得：Um =2 5 =17. 86m / s煤氣中酸霧最小顆粒的直徑取為16以m,為將其捕集下來，煤氣在酸內(nèi)流 過的長度為：L = um t = 1 7. 86 0. 945 16

55、. 88m則煤氣在器內(nèi)的回轉(zhuǎn)周數(shù)為:4=2.45當(dāng)煤氣通路寬為0.52m, u為20m/s時，則煤氣通路的高度為:505523600 0.464 17.86=1.69m出口管在器內(nèi)部的高度為:H = hn = 1.69 2.45= 4.15m5.3干燥器沸騰干燥器的作用是將離心機出來的含水質(zhì)量約2%的硫酸俊水分降至0.2%以下，以防結(jié)塊，給包裝和施肥帶來困難。沸騰干燥器如下圖，其上部是擴 大的圓筒形裝置，下部是由隔板分成的加熱室。各室均由帶孔眼的氣體分布板分為為上下兩部分。在氣體分布板上裝有六 角形排列的風(fēng)帽，在風(fēng)帽間隙中鋪有一層直徑約為20mm的石英石，其厚度與風(fēng) 帽平。風(fēng)帽數(shù)量因設(shè)備大小而

56、異，需能保持熱風(fēng)均勻噴出并形成良好的沸騰狀態(tài)。 對處理能力為3t/h硫酸俊的沸騰干燥器，前室裝有39各風(fēng)帽，后室裝有228個,31 每個風(fēng)帽上鉆有直徑為6mm的孔眼6個。濕硫酸俊由螺旋輸送機經(jīng)加料斗送入 前室，受到由風(fēng)帽噴出的熱空氣作用，立即沸騰分散開開，同時被快速加熱干燥。 前室的物料在沸騰分散過程中不斷被拋入后室，在后室中進(jìn)一步沸騰干燥。所蒸 發(fā)的水分的水分混同空氣進(jìn)入上部擴大部分后減速，以減少所夾帶的細(xì)粒結(jié)晶， 再由抽風(fēng)機抽出，經(jīng)旋風(fēng)分離，將細(xì)粒結(jié)晶回收，濕空氣排入大氣。整個沸騰干燥器過程可用于 2530s內(nèi)完成，干燥效率達(dá)95%,產(chǎn)品水分 可降至0.1%。沸騰干燥器的設(shè)計定額：床面生產(chǎn)

57、強度22.5 t（m2 h）；溢流出口高度400500mm；沸騰層上部空 氣流速（顆粒平均直徑 0.40.6mm） 1.01.4m/s；每處理1t硫酸俊需要空氣量（空氣溫度5C,相對濕度84%,硫酸俊含水分2%,溫度不低于15C） 1900kg/h。1-加熱前室下部；2、9-溫度計套筒；3-加熱前室上部；4-加料斗；5-錐形胴體；6-上部胴體；7-氣體出口； 8-擋氣板；10-入孔附胴體；11-風(fēng)帽；12-花板；13-出料斗；14-熱空氣進(jìn)口； 15-加熱后室圖5.3沸騰干燥器干燥器的主要尺寸按流態(tài)化原理在密相流化床上的應(yīng)用加以確定。原始數(shù)據(jù):32硫酸俊產(chǎn)量1362.8kg/h每天操作時間15

58、h/d進(jìn)干燥器的硫酸俊含水2%出干燥器的硫酸俊含水0.1%進(jìn)干燥器的硫酸俊溫度15C出干燥器的硫酸俊溫度68 C空氣溫度空氣相對濕度84%加熱器后空氣溫度140 c (130140C)出干燥器的空氣溫度70 C (7080C)1、沸騰床最低流態(tài)化速度的確定:式中V1 =0. 092劭呼 s( P g8.：80.66g0 x94-m / sdcp-固體顆粒平均直徑,m。Pg-氣體密度,kg/ m3P 固體密度skg/ m3當(dāng)熱空氣通過干燥器硫酸俊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，顆粒與氣體間的摩擦力與其質(zhì)量相平衡， 且通過此床的任一截面的壓降 大致等于在該截面上顆粒和流體的質(zhì)量，

59、 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。此時最低流態(tài)化速度可按下列通用方程式計算:Pas。上式適用的條件是雷諾數(shù)Re-dcpV1Pg 10,則必須對計算進(jìn)u行校正。上式中各項數(shù)據(jù)計算如下:dcp的確定：dcp設(shè)硫酸俊的篩分組分如下表:33表5.1硫酸錢的篩分組分各顆粒直徑d/mm2.01.00.50.30.20.1篩分組成x/%0.14234221.00.91 100dcp = 0.1. 42. 34. 22. 1.0, 0.9- 0.5 mm20100503 02 071Pa的確定 g在干燥器內(nèi)氣體的平均溫度為140+ 70=105 C ,設(shè)氣流操作壓力為23.43KPa,

60、則空氣流在實際操作狀態(tài)下的密度為:51.291、山.98回。3）硫酸俊結(jié)晶真密度 Ps為1770kg/m34）空氣黏度u為2.1M10Pa s。將上述各值帶入”式得:000923 (0.542 10與嚴(yán)2 (1770-0.98)0.94(2.1X10 )88 x (0.98)0.06= 0.157m/sd v i cpv1 g_ _ .3_ _ _= 3.970.514 100.14 0.98Z52.1 10因為Re10,故計算結(jié)果不必校正2、干燥器直徑的確定干燥器內(nèi)徑氣流實際操作速度：v -10 V10 0.157 =1.57m/s干燥器內(nèi)平均操作溫度及壓力下的濕空氣體積：按設(shè)計定額，干燥器