焦?fàn)t煤氣中氨回收工藝的設(shè)計(jì)論文

1、.22000 m 3 /h焦?fàn)t氣氨回收工藝設(shè)計(jì)220 00m 3 / h焦?fàn)tG回收氨的工藝設(shè)計(jì)_ _目錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc389051183 摘要 PAGE 1 HYPERLINK l _Toc389051186 摘要.II _ PAGEREF _Toc389051186 h _ HYPERLINK l _Toc389051187 簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc389051187 h 1 HYPERLINK l _Toc389051188 第 1 章 概述 PAGEREF _Toc389051188 h 2 HYPERLINK l _Toc3890

2、51189 1.1氨的來(lái)源 PAGEREF _Toc389051189 h 2 HYPERLINK l _Toc389051190 1.2氨 PAGEREF _Toc389051190 h 2的回收 HYPERLINK l _Toc389051191 1.3氨回收工藝 PAGEREF _Toc389051191 h 2 HYPERLINK l _Toc389051192 1.3.1濃氨水工藝 PAGEREF _Toc389051192 h 2 HYPERLINK l _Toc389051193 1.3.2 Phosam無(wú)水氨法 PAGEREF _Toc389051193 h 3 HYPERLI

3、NK l _Toc389051194 1.3.3氨分解過(guò)程 PAGEREF _Toc389051194 h 3 HYPERLINK l _Toc389051195 1.3.4硫酸銨工藝 PAGEREF _Toc389051195 h 3 HYPERLINK l _Toc389051196 1.4氣泡飽和器方法 PAGEREF _Toc389051196 h 6 HYPERLINK l _Toc389051197 第 2 章 流程 PAGEREF _Toc389051197 h 7 HYPERLINK l _Toc389051198 2.1氣泡飽和法回收氨的工藝流程 PAGEREF _Toc38

4、9051198 h 7 HYPERLINK l _Toc389051199 2.2飽和器法氨回收的影響因素及控制 PAGEREF _Toc389051199 h 8 HYPERLINK l _Toc389051200 2.2.1預(yù)熱器8后氣體溫度 PAGEREF _Toc389051200 h HYPERLINK l _Toc389051201 2.2.2母液溫度 PAGEREF _Toc389051201 h 9 HYPERLINK l _Toc389051202 2.2.3母液酸度 PAGEREF _Toc389051202 h 10 HYPERLINK l _Toc389051203 2

5、.2.4母液循環(huán)攪拌 PAGEREF _Toc389051203 h 10 HYPERLINK l _Toc389051204 2.2.5母液中晶體濃度（晶體比） PAGEREF _Toc389051204 h 11 HYPERLINK l _Toc389051205 2.2.6結(jié)晶槽內(nèi)結(jié)晶層厚度 PAGEREF _Toc389051205 h 11 HYPERLINK l _Toc389051206 2.2.7離心和水洗 PAGEREF _Toc389051206 h 11 HYPERLINK l _Toc389051207 2.2.8沸騰干燥機(jī)的操作 PAGEREF _Toc3890512

6、07 h 12 HYPERLINK l _Toc389051208 2.2.9母液純化 PAGEREF _Toc389051208 h 13 HYPERLINK l _Toc389051209 第 3 章物質(zhì)平衡和熱平衡 PAGEREF _Toc389051209 h 14 HYPERLINK l _Toc389051210 3.1飽和器的物質(zhì)平衡 PAGEREF _Toc389051210 h 14 HYPERLINK l _Toc389051211 3.1.1飽和器氨平衡及硫酸消耗量計(jì)算 PAGEREF _Toc389051211 h 14 HYPERLINK l _Toc38905121

7、2 3.1.2飽和器15的水平衡計(jì)算 PAGEREF _Toc389051212 h HYPERLINK l _Toc389051213 3.1.3飽和器最低溫度和最佳溫度的確定 PAGEREF _Toc389051213 h 16 HYPERLINK l _Toc389051214 3.2飽和器的熱平衡 PAGEREF _Toc389051214 h 17 HYPERLINK l _Toc389051215 3.2.2熱量輸出 PAGEREF _Toc389051215 h 20 HYPERLINK l _Toc389051216 第 4 章 飽和器的計(jì)算 PAGEREF _Toc38905

8、1216 h 23 HYPERLINK l _Toc389051217 結(jié)論 PAGEREF _Toc389051217 h 27 HYPERLINK l _Toc389051218 至 PAGEREF _Toc389051218 h 28 HYPERLINK l _Toc389051220 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc389051220 h 29附錄.22000m 3 /h焦?fàn)t氣氨回收工藝【摘要】 ：氨是一種重要的工業(yè)原料。氨的回收可以減少資源浪費(fèi)，增加經(jīng)濟(jì)效益。此外，氨對(duì)環(huán)境的危害極大，不利于環(huán)境保護(hù)。因此，氨的回收具有重要意義。本設(shè)計(jì)采用氣泡飽和法，通過(guò)氨與硫酸反應(yīng)生成硫酸銨的過(guò)程

9、來(lái)回收氨。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算，設(shè)計(jì)過(guò)程基本可以完成給定的設(shè)計(jì)任務(wù)，即完成220 00m 3 /h焦?fàn)t煤氣氨回收的工藝目標(biāo)和水平。設(shè)計(jì)中計(jì)算了氣泡飽和器的物料平衡和熱平衡。最終結(jié)果符合工藝條件，符合設(shè)計(jì)要求。氣體中氨含量為1% 1.5% ，飽和器后氣體中氨含量為0.03g/m 3 。氣體預(yù)熱溫度65.3 ，飽和器出口氣體中水蒸氣分壓7.43 1 kPa，母液適宜溫度53.6 ，硫酸銨產(chǎn)量735.768 kg /h，硫酸消耗量為700.32 kg/h。根據(jù)工藝要求，選擇并計(jì)算了飽和器。關(guān)鍵詞：煤氣；氨;硫酸;飽和器法；硫酸銨220 00m 3 /h焦?fàn)t煤氣回收氨的工藝設(shè)計(jì)摘要：氨是一種重要的工業(yè)原料，氨

10、的回收利用可以減少資源浪費(fèi)，增加經(jīng)濟(jì)效益，此外氨對(duì)環(huán)境的危害很大，不利于環(huán)境保護(hù)。因此，氨回收意義重大。本設(shè)計(jì)是利用鼓泡氨飽和法由硫酸銨與硫酸反應(yīng)回收氨的工藝。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算，設(shè)計(jì)過(guò)程可以完成給定的基本設(shè)計(jì)任務(wù)，完成22000m 3 /h COG氨回收工藝目標(biāo)和水平。對(duì)氣泡飽和度的設(shè)計(jì)進(jìn)行了質(zhì)量平衡和熱平衡。最終結(jié)果符合條件，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。氨氣含量1%1.5%，氨氣飽和量0.03g/m 3 。氣體預(yù)熱溫度65.3，出口氣體飽和水蒸氣分壓7.431kPa，溶液適宜溫度53.6，得到硫酸銨產(chǎn)量735.768kg/h，硫酸消耗量700.32kg/h。根據(jù)工藝要求，進(jìn)行飽和度選擇計(jì)算。關(guān)鍵詞：氣體；氨；

11、硫酸；飽和器法；磺胺.介紹焦?fàn)t生產(chǎn)的副產(chǎn)品是焦?fàn)t煤氣?，F(xiàn)代焦?fàn)t生產(chǎn)過(guò)程中殘留在煤氣中的氨氣大部分被冷卻水吸收，再經(jīng)冷卻水塔噴淋降溫后脫附到大氣中，造成資源浪費(fèi)。 .更重要的是，氨進(jìn)入大氣造成的環(huán)境污染相當(dāng)嚴(yán)重，既不利于環(huán)境保護(hù)，也不符合國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的要求。因此，有必要從焦?fàn)t煤氣中回收氨。此外，氣體中的氨在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生有毒、腐蝕性的氮氧化物。氨在粗苯的回收中可使油水形成穩(wěn)定的乳狀液，阻礙油水分離1 。這些都是現(xiàn)代焦化生產(chǎn)中遇到的困難。為此，煤氣中的氨含量不內(nèi)容超過(guò)0.03g/m 3 。氨回收是焦?fàn)t煤氣凈化和產(chǎn)品回收的重要工藝，主要有濃氨水法、硫酸銨法、氨分解法和福森無(wú)水氨法。本設(shè)計(jì)主要采用硫酸

12、銨法回收焦?fàn)t煤氣中的氨。根據(jù)設(shè)計(jì)條件和要求，結(jié)合半直接法、間接法和直接法的優(yōu)缺點(diǎn)，確定采用半直接法，即飽和法生產(chǎn)硫酸銨.氨的回收方法。因?yàn)闅馀蒿柡推鞣ū容^成熟，所以采用氣泡飽和器法來(lái)完成這個(gè)設(shè)計(jì)任務(wù)。純硫酸銨為無(wú)色菱面體晶體。焦化廠生產(chǎn)的硫酸銨因混入雜質(zhì)而呈淡藍(lán)色和灰色。大多為片狀、針狀甚至粉狀晶體。該工藝生產(chǎn)的硫酸銨可直接用作肥料，也可作為生產(chǎn)其他肥料的原料。第一章概述煤中含有種類(lèi)繁多的多環(huán)結(jié)構(gòu)物質(zhì)，由碳、氫、氧、氮、硫等原子組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。在焦化過(guò)程中，除了主要的固體焦炭外，還會(huì)產(chǎn)生大量的瓦斯廢氣。約25%的焦化氣轉(zhuǎn)化為各種化工產(chǎn)品組成的廢氣，而這些化工產(chǎn)品都是重要的化工原料。主要化工產(chǎn)品

13、有焦?fàn)t煤氣、氨、吡啶、硫磺、苯、萘、焦油及少量其他產(chǎn)品。1.1 氨的來(lái)源在煤的高溫干餾過(guò)程中，氮和氫重新結(jié)合形成氨。當(dāng)溫度在700800之間時(shí)，氨的生成量最大。焦?fàn)t煤氣中的氨 焦?fàn)t煤氣的進(jìn)一步凈化和產(chǎn)品回收有很多不利影響，如吸收煤氣中粗苯的洗油質(zhì)量嚴(yán)重，容易乳化變質(zhì)。洗油；嚴(yán)重腐蝕；含氨氣體燃燒產(chǎn)生氮氧化物，造成環(huán)境污染；含氨廢水也會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重影響1 。此外，氨可用于制造化肥或化工原料，其回收利用將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。因此，應(yīng)回收焦?fàn)t煤氣中的氨。1.2 氨的回收干煤氨的收率一般為0.25%0.35%。焦化氣預(yù)冷時(shí)，部分氨氣被轉(zhuǎn)移到冷凝氨水中，氨在煤氣和冷凝氨水中的分布取決于煤氣中的初冷方式

14、（中冷、直接冷卻或間直接混合冷卻）和冷凝水。氨的產(chǎn)生和氣體冷卻的程度。采用間接冷卻時(shí)，氣體冷卻溫度越低，冷凝氨水量越大，冷卻器后氣體中氨含量越少，反之亦然2 。一般情況下，初冷后氣體中的氨含量為68g/m 3 。剩余氨水中的氨只占一小部分，大部分氨殘留在煤氣中，生產(chǎn)中的兩部分氨都要回收。因此，氨的回收可分為兩部分：一是回收一次冷卻氣體中的氨，以?xún)艋瘹怏w，減少對(duì)系統(tǒng)的腐蝕。二是從剩余氨水中回收氨，減少水污染。1.3 氨回收工藝氨回收是焦?fàn)t煤氣凈化和產(chǎn)品回收工藝中的重要工藝，主要有濃氨水工藝、硫酸銨法、洗滌氨-氨分解法和無(wú)水氨法3 。1.3.1濃氨工藝濃氨水法是中小型焦化廠焦?fàn)t煤氣凈化最重要的方法

15、之一。濃氨水的生產(chǎn)過(guò)程包括三個(gè)過(guò)程：萘除氣； 氨水洗滌； 富氨水蒸餾。為了水洗氨水順利，在氨水洗前必須除去氣體中的萘。水洗氨工藝根據(jù)氣體初冷與脫萘方法及所用氨洗設(shè)備的不同，分為以下四種工藝流程：初冷為直接冷卻的氨洗工藝；水洗萘氨洗工藝；導(dǎo)熱油洗滌萘工藝氨水洗滌工藝；冷油洗萘洗氨工藝，其中后三個(gè)工藝為間接初級(jí)冷卻。但傳統(tǒng)濃氨水工藝存在許多突出問(wèn)題：（1）對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，操作環(huán)境惡劣，增加了設(shè)備維護(hù)的頻率，增加了成本。 (2)生成的產(chǎn)品質(zhì)量不高，對(duì)環(huán)境污染大，不利于運(yùn)輸。 (3)蒸汽氨分解器中H 2 S、NH 3 、HCN、CO 2的連續(xù)排放，會(huì)給大氣帶來(lái)嚴(yán)重的污染。因此，近年來(lái)化工廠逐漸淘汰了這

16、種方法，大多開(kāi)始采用硫酸銨法和無(wú)水氨法。1.3.2無(wú)水氨磷法1960年代后期，美國(guó)成功研究了一種利用磷酸銨溶液吸收焦?fàn)t煤氣中的氨氣生產(chǎn)無(wú)水氨的新工藝，即Fossum工藝。該工藝設(shè)備投資少、工藝簡(jiǎn)單、氨回收率高、成本低，可生產(chǎn)高純度無(wú)水氨，既可用于施肥，也可用于化學(xué)合成、制冷和還原劑生產(chǎn)。氣體。Fossum法生產(chǎn)無(wú)水氨主要包括三個(gè)過(guò)程4 ：（1）磷酸銨溶液吸收煤氣中的氨； (2) 富氨液的解吸； (3)脫附精制氨蒸氣冷凝液得到蒸餾。即氣體中的氨被磷酸銨溶液吸收，吸收富氨液并分析得到無(wú)水氨。磷酸銨溶液吸收氨的實(shí)質(zhì)是利用磷酸吸收氨。 Fossum的磷酸銨溶液主要由磷酸一銨和磷酸二銨組成。在4060時(shí)

17、，磷酸溶液中的磷酸一銨可吸收氣井中的氨生成磷酸二銨，得到富銨溶液。磷酸吸收具有選擇性，只吸收氨氣，不吸收煤氣中的酸性成分，容易得到高純度產(chǎn)品。氣體從空氣噴淋吸收塔底部進(jìn)入，50-55的貧磷酸銨液從塔頂噴出。吸收塔底部排出的富液總量的3%4%被解吸。需要再生的富液先在泡沫浮選焦油裝置中從焦油泡沫中分離出來(lái)，然后在脫氣塔中除去酸性氣體，然后在解吸塔中直接用1.6MPa蒸汽進(jìn)行汽蒸。脫氨后貧液溫度為196，富液換熱后進(jìn)入吸收塔吸收氨。解吸塔頂部解吸得到氨水，再經(jīng)精餾生產(chǎn)無(wú)水氨。磷酸銨溶液接觸的不同介質(zhì)可分為冷法和熱法。冷法是將磷酸銨溶液與氣體直接接觸，吸收其中的氨氣；熱法無(wú)水氨工藝是先用水從氣體中吸

18、收氨，變成氨水，再將氨水中的氨汽蒸成氨氣，再用磷酸銨。該溶液吸收氨氣中的氨。1.3.3氨分解過(guò)程該工藝將含有少量硫化氫的氨蒸氣送入氨分解爐，NH 3和HCN在鎳基催化劑的作用下分解，得到的分解氣送入余熱鍋爐，產(chǎn)生蒸汽，冷卻后的分解氣體循環(huán)使用。經(jīng)二次直冷系統(tǒng)（熱值約2900KJ/m 3 ）冷卻后，混入焦?fàn)t煤氣中。由于氨和氰化氫的分解是在還原氣氛中進(jìn)行熱裂解，除了防止硫化氫參與反應(yīng)外，還可以避免氮氧化物的形成5 。該工藝經(jīng)濟(jì)實(shí)用，成本低，尾氣可與焦?fàn)t煤氣混合，無(wú)二次污染。這一過(guò)程值得關(guān)注，前景廣闊。1.3.4硫酸銨工藝(1)硫酸銨法的回收原理硫酸銨法是將煤氣中的氨和濃氨水中的氨與硫酸接觸生成硫酸

19、銨：2NH 3 +H 2 SO 4 =(NH 4 ) 2 SO 4如果硫酸過(guò)量，則會(huì)形成酸式鹽：NH 3 +H 2 SO 4 =NH 4 HSO 4隨著溶液變得飽和，酸式鹽形成正鹽：NH 4 HSO 4 + NH 3 =(NH 4 ) 2 SO 4溶液中酸式鹽與正鹽的比例取決于溶液中游離酸的濃度。以質(zhì)量百分比表示的酸濃度稱(chēng)為酸度。當(dāng)酸度為1%2%時(shí)，主要形成正鹽。當(dāng)酸度增加時(shí)，酸式鹽的含量增加。當(dāng)酸度達(dá)到12%14%時(shí)，主要形成酸式鹽。硫酸銨易溶于水或稀硫酸。當(dāng)達(dá)到飽和且酸度不大時(shí)，硫酸銨就會(huì)結(jié)晶出來(lái)6 。（2）硫酸銨法工藝流程及主要設(shè)備硫酸銨的生產(chǎn)工藝分為飽和法硫酸銨生產(chǎn)工藝和非飽和法硫酸銨

20、生產(chǎn)工藝，飽和法硫酸銨生產(chǎn)工藝又可分為氣泡飽和法和噴霧飽和法7 。氣泡飽和法是指來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)的焦?fàn)t煤氣經(jīng)過(guò)電焦油捕集器后進(jìn)入煤氣預(yù)熱器。使用間接蒸汽加熱預(yù)熱器中的氣體是為了保持飽和器中的水平衡，并將多余的水蒸發(fā)掉。然后氣體沿飽和器的中心氣管進(jìn)入飽和器，通過(guò)沸傘從母液中冒泡出來(lái)，氣體中的氨被硫酸吸收。離開(kāi)飽和器的氣體夾帶的酸霧被收集并送至粗苯段2,8 。氣泡飽和器后氣體的氨含量一般小于0.03g/m 3 。冷凝段殘留氨水經(jīng)氨蒸餾后得到的氨氣，在不產(chǎn)生吡啶時(shí)，直接進(jìn)入飽和器；生產(chǎn)吡啶時(shí)，氨氣通入吡啶中和器。飽和器中的氨和母液中的游離酸與硫酸反應(yīng)生成硫酸銨。飽和器母液中不斷產(chǎn)生硫酸銨。當(dāng)硫酸銨的含量高

21、于其溶解度時(shí)，結(jié)晶析出，沉淀在飽和器底部。底部的晶體被泵送到結(jié)晶罐，晶體在底部生長(zhǎng)和沉淀。將結(jié)晶罐底部的硫酸銨晶體放入離心機(jī)中離心分離，濾出母液，用熱水洗滌晶體，以減少硫酸銨表面的游離酸和雜質(zhì)。離心后的母液與來(lái)自全結(jié)晶罐的母液一起流回飽和器。從離心機(jī)中分離出來(lái)的硫酸銨晶體通過(guò)螺旋輸送機(jī)送入沸騰干燥機(jī)，用熱風(fēng)干燥，然后送入硫酸銨儲(chǔ)料斗，然后稱(chēng)重包裝入成品倉(cāng)庫(kù)。為了使飽和器內(nèi)的氣體與母液充分接觸，煤泡沸傘在母液中必須有一定的液封高度，飽和器的液位必須穩(wěn)定。從口中溢出的母液通過(guò)插入液封的全流管流入全流槽，防止氣體逸出。全流槽下部連接循環(huán)泵，將母液連續(xù)泵送到飽和器底部的噴射器。因此，注入速度是一定的，

22、所以飽和器的母液不斷循環(huán)攪拌，以改善結(jié)晶過(guò)程。由氣體帶入飽和器的煤焦油霧，在飽和器中與硫酸反應(yīng)形成所謂的酸性煤焦油，泡沫狀的酸性煤焦油漂浮在母液表面，與飽和器一起流入滿流槽。母液。漂浮在全流槽液面上的酸性煤焦油應(yīng)及時(shí)清除，或引入分離處理裝置將其與母液分離，回收母液。飽和器補(bǔ)充的硫酸由硫酸倉(cāng)送至高位罐，然后流入飽和器。正常生產(chǎn)時(shí)，母液酸度應(yīng)保持在4%6%，硫酸的加入量為所需的中氨量；使用粗制輕吡啶時(shí)，硫酸的加入量應(yīng)較大，隨氨氣進(jìn)入飽和器的氨應(yīng)被中和9 。噴霧飽和法分為上段和下段，上段為吸收室，下段為結(jié)晶室。在噴霧飽和器法生產(chǎn)硫酸銨之前，為了保持飽和器的水平衡，脫硫過(guò)程產(chǎn)生的氣體需要通過(guò)預(yù)熱器預(yù)熱

23、到60-70或更高的溫度10 .噴霧飽和設(shè)備使用壽命長(zhǎng)，集酸洗吸收、結(jié)晶、除酸、蒸發(fā)于一體。具有氣體系統(tǒng)阻力小、結(jié)晶顆粒大、硫酸銨質(zhì)量好、工藝流程短、操作方便等特點(diǎn)。以不飽和酸母液為吸收液，用吸收塔（酸洗塔）代替飽和器，在酸洗塔內(nèi)生成硫酸銨。根據(jù)其自身特點(diǎn)，將該方法命名為無(wú)飽和器法，即酸洗塔法。分為氨吸收蒸發(fā)結(jié)晶和分離干燥。酸洗法特點(diǎn)：吸收和結(jié)晶在不同的設(shè)備中進(jìn)行?？蓡为?dú)控制操作條件，得到大顆粒硫酸銨晶體，提高硫酸銨質(zhì)量。酸洗塔為空噴塔，氣體系統(tǒng)阻力小，但酸洗法工藝流程長(zhǎng)，占地面積大，投資大。使用的主要設(shè)備有真空蒸發(fā)結(jié)晶器（上部為蒸發(fā)器，下部為結(jié)晶罐）、空噴酸洗塔等。(3) 硫酸與母液接觸方式

24、比較焦?fàn)t煤氣中的氨與硫酸吸收生產(chǎn)硫酸銨根據(jù)煤氣中氨與硫酸母液接觸方式的不同，分為半直接法、間接法和直接法三種。 ，其中半直接法應(yīng)用最為廣泛。半直接法，首先將焦?fàn)t煤氣冷卻至2535，經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)加壓后，煤焦油霧經(jīng)電捕焦油器除去，然后進(jìn)入硫酸銨飽和器，與煤焦油充分接觸。硫酸母液生成硫酸銨。將初冷時(shí)產(chǎn)生的殘余氨水進(jìn)行蒸餾，蒸餾后的氨水也通入飽和器與硫酸接觸，氨被硫酸吸收生成硫酸銨。飽和法生產(chǎn)硫酸銨是一種半直接法。該方法工藝工程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低。正是因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)，才被國(guó)外焦化企業(yè)廣泛采用。間接法：間接法生產(chǎn)的硫酸銨質(zhì)量好，但蒸汽消耗大，蒸餾設(shè)備較大，生產(chǎn)和應(yīng)用受到一定的限制。只有個(gè)別焦化企業(yè)配合煤氣脫硫使

25、用這種方法。間接法生產(chǎn)硫酸銨是指將初冷器后的氣體在氨洗塔中進(jìn)行水洗，得到的稀氨水和冷凝段剩余的氨水送入氨精餾塔進(jìn)行精餾，蒸餾出來(lái)的氨氣全部進(jìn)入飽和器，被硫酸吸收，生成硫酸銨。該方法在負(fù)壓下的回收工藝系統(tǒng)中生產(chǎn)出高質(zhì)量的硫酸銨。直接法，此法尚未用于工業(yè)生產(chǎn)，主要是該法過(guò)程中負(fù)壓設(shè)備過(guò)多，對(duì)設(shè)備性能要求高，生產(chǎn)安全性不夠。然而，在該方法中，將初級(jí)冷卻器中獲得的冷凝氨水準(zhǔn)確地補(bǔ)充到循環(huán)氨水中。由于無(wú)剩余氨水，可省去氨蒸餾設(shè)備，節(jié)約能源。該方法是將集氣管中的焦?fàn)t煤氣通過(guò)初冷器冷卻至6070，然后進(jìn)入電焦油捕集器去除煤焦油霧。然后在飽和器中，氣體中的氨被硫酸吸收，生成硫酸銨。1.4 氣泡飽和器法飽和器運(yùn)

26、行一定時(shí)間后，由于晶體的沉積，飽和器的電阻會(huì)增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致飽和器堵塞。因此，在操作過(guò)程中必須定期進(jìn)行酸洗和水洗。定期加酸、補(bǔ)水、用水沖洗飽和器和除酸器時(shí)，形成大量母液流向母液儲(chǔ)罐。這些母液在正常生產(chǎn)過(guò)程中被抽回飽和器補(bǔ)充。飽和器是一種周期性連續(xù)運(yùn)行的設(shè)備。為防止晶體堵塞，定期加入酸和水，破壞了晶體形成的正常條件。此外，晶體在飽和器底部停留時(shí)間短，因此晶體顆粒小，平均直徑為0.5。毫米。這些是氣泡飽和器的缺點(diǎn)。與水氨工藝相比，硫酸銨工藝的優(yōu)點(diǎn)：氣體中的氨被稀硫酸溶液吸收，吸收驅(qū)動(dòng)力大，不發(fā)生可逆反應(yīng)，有利于降低氣體中的氨含量，減少對(duì)其氣體系統(tǒng)的腐蝕； 與濃氨水系統(tǒng)相比，硫酸銨系統(tǒng)排放的有害氣

27、體量很少； 無(wú)外排廢水，降低生化負(fù)荷，保證外排排水質(zhì)量； 生成固體產(chǎn)品，便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸。從經(jīng)濟(jì)角度看，硫酸銨工藝的可行性很大程度上受硫酸和硫酸銨市場(chǎng)價(jià)格的影響。在硫酸價(jià)格低、產(chǎn)品硫酸銨價(jià)格高的情況下，硫酸銨工藝的收益是可觀的。第二章工藝流程氨回收采用氣泡飽和法生產(chǎn)硫酸銨。由于成本低、工藝簡(jiǎn)單，應(yīng)用比較普遍。2.1 氣泡飽和法回收氨的工藝流程2.1 鼓泡飽和法回收硫酸銨工藝流程圖1-氣體預(yù)熱器； 2- 飽和器； 3-除酸劑； 4-結(jié)晶罐； 5-離心機(jī)； 6-螺旋輸送機(jī) 7-沸騰干燥機(jī)； 8-鼓風(fēng)機(jī)； 9-熱風(fēng)機(jī)； 10-旋風(fēng)分離器； 11-排氣扇； 12-滿流槽； 13-結(jié)晶泵； 14-循環(huán)泵；

28、15-母液儲(chǔ)罐； 16-硫酸銨儲(chǔ)料斗； 17-母液泵； 18-細(xì)粒硫酸銨儲(chǔ)料斗； 19-硫酸銨包裝機(jī)；20-膠帶輸送機(jī)； 21-硫酸高罐將焦?fàn)t煤氣冷卻至25-35，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)和電動(dòng)捕焦器進(jìn)入煤氣預(yù)熱器1。在預(yù)熱器中，間接蒸汽用于將氣體加熱到 60-70C 或更高的溫度。目的是使氣體進(jìn)入氣泡飽和器2，使飽和器中多余的水分蒸發(fā)，保持飽和器的水平衡，防止母液被稀釋。預(yù)熱后的氣體沿飽和器中心氣管進(jìn)入飽和器，通過(guò)沸傘從酸性母液中冒泡出來(lái)。同時(shí)，氣體中的氨被硫酸吸收，氣體離開(kāi)飽和器進(jìn)入除酸器3，在此被截留。夾帶的酸霧被送至粗苯工段。飽和器母液中不斷產(chǎn)生硫酸銨。當(dāng)硫酸銨的含量高于其溶解度時(shí)，結(jié)晶析出，沉淀在

29、飽和器底部。將飽和器底部的晶體泵入結(jié)晶罐4，晶體在該罐底部生長(zhǎng)和沉降。將結(jié)晶罐底部的硫酸銨結(jié)晶排入離心機(jī)5進(jìn)行離心分離，濾去母液，用熱水洗滌結(jié)晶，以減少硫酸銨表面的游離酸和雜質(zhì)。離心后的母液與流出結(jié)晶槽的母液一起流回飽和器。離心分離出的硫酸銨晶體經(jīng)螺旋輸送機(jī)6送入沸騰干燥機(jī)7，經(jīng)熱風(fēng)干燥后送入硫酸銨儲(chǔ)料斗16，稱(chēng)重包裝入成品庫(kù)。為了使飽和器內(nèi)的氣體與母液充分接觸，煤泡沸傘在母液中必須有一定的液封高度，飽和器的液位必須穩(wěn)定。從口中溢出的母液通過(guò)插入液封的全流管流入全流槽12，防止氣體逸出。全流槽下部連接循環(huán)泵14，將母液連續(xù)泵送到飽和器底部的噴射器。由于一定的注入速度，使飽和器的母液不斷循環(huán)攪拌

30、，以改善結(jié)晶過(guò)程。氣體通過(guò)母液層通過(guò)沸騰傘從飽和器中心管冒出，其中氨氣被硫酸吸收生成硫酸氫銨和硫酸銨，母液中含量為40 %45% 和 6% 8% 12 。吡啶堿也被吸收而氨被吸收。氣體通過(guò)飽和器，除酸器將夾帶的液滴分離后，進(jìn)入脫硫或粗苯回收工段。飽和器后氣體的氨含量一般要求小于0.03g/m 3 。飽和器中的母液通過(guò)水管進(jìn)入滿流槽，然后被泵回飽和器底部，形成母液循環(huán)系統(tǒng)，在飽和器中形成上升的母液流進(jìn)行攪拌。硫酸銨晶體沉降在飽和器錐體底部，漿液通過(guò)泵送至結(jié)晶罐，硫酸銨晶體從漿液中析出，結(jié)晶罐充滿母液返回飽和器，部分母液送至吡啶回收裝置。含量為 72% 至 78% 的硫酸由頂部罐送入飽和器。酸消除

31、劑液滴通過(guò)一個(gè)完整的洗滌槽被泵送到飽和器。硫酸銨晶漿在離心機(jī)中分離成晶體，晶體含水量為1%2%，在干燥器中脫水后送入庫(kù)房。細(xì)結(jié)晶鹽會(huì)沉淀在飽和器的壁上，增加氣流阻力。為此目的，飽和器周期性地用熱水和通過(guò)添加酸來(lái)清洗。2.2 飽和器法氨回收的影響因素及控制飽和器法生產(chǎn)硫酸銨主要是控制飽和器母液的溫度、酸度、密度、雜質(zhì)、晶體的提取、氣體預(yù)熱溫度、分離和干燥操作2 。2.2.1預(yù)熱器后的氣體溫度預(yù)熱器前的氣體溫度和初冷后的氣體溫度與鼓風(fēng)機(jī)內(nèi)氣體的溫升有關(guān)。當(dāng)氣體在初級(jí)冷卻器中冷卻到35時(shí)，如果采用離心鼓風(fēng)機(jī)輸送，預(yù)熱器前的氣體溫度一般在50左右。為了使飽和器中多余的水分蒸發(fā)，保持飽和器的水平衡，防止

32、母液被稀釋?zhuān)M(jìn)入飽和器的氣體必須進(jìn)行預(yù)熱，其預(yù)熱溫度根據(jù)飽和器的熱平衡來(lái)確定.為了不使預(yù)熱溫度過(guò)高而影響硫酸銨的質(zhì)量，除降低初冷后的氣體溫度外，還必須嚴(yán)格控制進(jìn)入飽和器的水量，即洗滌所用的水量。飽和器、酸去除器和離心機(jī)洗滌硫酸銨。金額等吡啶裝置生產(chǎn)時(shí)，氨氣全部進(jìn)入飽和器，預(yù)熱器后的氣體溫度一般控制在70-80。當(dāng)吡啶裝置不生產(chǎn)時(shí)，預(yù)熱器后的氣體溫度控制在60-70。2.2.2母液溫度飽和器的溫度狀態(tài)基于飽和器的水平衡。母液溫度過(guò)高或過(guò)低都不利于晶體生長(zhǎng)，所以飽和器應(yīng)在較低的適宜溫度下運(yùn)行，并在母液不稀釋的情況下保持穩(wěn)定。圖2.2 酸度為4%和8%的母液溫度與母液表面水蒸氣壓的關(guān)系母液溫度影響晶

33、體生長(zhǎng)速度。通常，晶體的生長(zhǎng)速度隨著母液溫度的升高而增加，由于晶體各晶面的平均速度增加快于晶體沿長(zhǎng)度方向的生長(zhǎng)速度，因此提高溫度有助于降低縱橫比，形成更好的陣型。水晶。同時(shí)，由于晶體的生長(zhǎng)速度也變快，可以將溶液的過(guò)飽和度控制在一個(gè)很小的范圍內(nèi)，減少晶核的形成。但溫度不易過(guò)高。溫度過(guò)高時(shí)，由于母液粘度降低，硫酸銨分子向晶體表面的擴(kuò)散速度加快，有利于晶體的生長(zhǎng)，但也容易形成局部由于溫度波動(dòng)導(dǎo)致的過(guò)飽和?，F(xiàn)象，促使大量晶核的形成。在實(shí)踐中，母液溫度是根據(jù)容器的水平衡來(lái)確定的。如果初級(jí)冷卻器后的氣體溫度較高，硫酸銨洗滌用水量太大，為了保持冷卻器的水平衡，必須提高母液的溫度。這不僅影響氨水和吡啶鎓堿的回

34、收率，而且加劇了設(shè)備的腐蝕，影響了硫酸銨的質(zhì)量。母液表面的水蒸氣分壓取決于母液的酸度、硫酸銨的濃度和溫度等因素。酸度為4%和8%的母液溫度與母液液面水蒸氣壓的關(guān)系如圖2.1所示。當(dāng)提高母液的酸度和母液中硫酸銨的含量以降低母液溫度時(shí)，母液會(huì)降低。地表的水蒸氣壓力降低。飽和母液液面水蒸氣分壓與氣體中水蒸氣分壓平衡時(shí)的母液溫度是母液的最低溫度，但不可能達(dá)到由于氣體在飽和器中的停留時(shí)間短而達(dá)到平衡。因此，飽和器中母液的最佳溫度應(yīng)高于最低溫度。一般母液液面的水蒸氣分壓相當(dāng)于氣體中水蒸氣分壓的1.31.5倍。適宜的母液溫度是在母液不稀釋的情況下保持母液，采用較低的操作溫度，并保持穩(wěn)定均勻。一般母液溫度控制

35、在50-55。2.2.3母液酸度母液的酸度對(duì)硫酸銨的結(jié)晶有很大的影響。很難獲得具有高酸度的大晶粒晶體。酸度小時(shí)，除了氨和吡啶吸收不完全外，還容易造成飽和器的堵塞。母液酸度低于3.5%時(shí)，易起泡，使操作條件惡化。一般來(lái)說(shuō)，母液酸度保持在4%6%為宜。為了給晶體生長(zhǎng)創(chuàng)造條件，母液的酸度也必須保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)。為此，應(yīng)使用飽和器進(jìn)行連續(xù)加酸和深度加酸。并用水和蒸汽沖洗以消除沉積在設(shè)備上的晶體。加酸一般會(huì)使母液酸度提高到12%14%，深度加酸一般會(huì)使母液酸度提高到20%25%。當(dāng)再生酸部分使用，再生酸中焦油雜質(zhì)較多時(shí)，應(yīng)在加酸時(shí)加入母液儲(chǔ)罐或酸焦油處理裝置的分離罐中。焦油分離后進(jìn)入飽和器母液

36、循環(huán)系統(tǒng)。2.2.4母液循環(huán)攪拌為了使飽和器母液的酸度和溫度均勻，使結(jié)晶顆粒懸浮在母液中，最有效的措施是對(duì)母液進(jìn)行攪拌。采用母液循環(huán)攪拌，既能促進(jìn)晶核的形成和結(jié)晶顆粒的生長(zhǎng)，又能減少飽和器的堵塞。同時(shí)，晶體顆粒的增加也相應(yīng)提高了離心機(jī)的處理能力。因此，在一定程度上可以彌補(bǔ)因增加母液循環(huán)量而造成的額外電能消耗。用泵循環(huán)攪拌時(shí)，母液循環(huán)量不應(yīng)小于飽和器母液體積的23倍13 。2.2.5母液中的結(jié)晶濃度（結(jié)晶比）母液中的晶體濃度一般用晶體比表示，即母液中所含晶體的體積占母液和晶體總體積的百分比。應(yīng)適當(dāng)控制晶體比例。晶比過(guò)大時(shí)，氨與硫酸的反應(yīng)量相對(duì)減少，不利于氨的吸收，增加母液攪拌阻力，導(dǎo)致母液攪拌不

37、暢，易引起飽和器堵塞。晶體比過(guò)小，不利于晶體的生長(zhǎng)。一般氣泡飽和器的結(jié)晶率應(yīng)保持在40%50%。離心機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)結(jié)晶比不應(yīng)大于60%，離心機(jī)停止時(shí)結(jié)晶比不應(yīng)小于。 20%。2.2.6結(jié)晶槽內(nèi)結(jié)晶層的厚度保持結(jié)晶槽內(nèi)一定的晶體厚度對(duì)于保證硫酸銨的質(zhì)量和穩(wěn)定離心機(jī)的運(yùn)行極為重要。當(dāng)結(jié)晶層厚度較小時(shí)，放入離心機(jī)的漿料的結(jié)晶濃度會(huì)不穩(wěn)定，導(dǎo)致硫酸銨的水分和游離酸含量增加。一般晶體層的厚度應(yīng)控制在晶體凹槽高度的13。2.2.7離心和洗滌離心和水洗的效果對(duì)產(chǎn)品的游離酸和水分含量有很大影響。要求漿料和投入離心機(jī)的漿料結(jié)晶濃度保持穩(wěn)定，否則離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓料層厚度不均勻，影響分離效果。如圖所示，提高離心機(jī)的洗滌水溫可以

38、提高離心分離效率。用熱水洗滌可以更好地去除結(jié)晶表面的油污，并且可以防止離心機(jī)篩網(wǎng)被細(xì)小的油滴堵塞。因此，洗滌水溫應(yīng)在70以上。2.3 離心洗滌水溫對(duì)硫酸銨游離酸含量的影響2.4 離心機(jī)洗滌水量對(duì)硫酸銨質(zhì)量的影響離心機(jī)的洗滌水量對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量也有顯著影響，如圖2.4所示。從圖中可以看出，洗滌水的用量不應(yīng)大于硫酸銨用量的12%。此外，過(guò)多的水洗會(huì)破壞飽和器的水平衡。因此，離心機(jī)內(nèi)洗滌水的量不應(yīng)大于硫酸銨量的12%。在吡啶生產(chǎn)中，使用純化的脫吡啶母液洗滌離心硫酸銨，可以進(jìn)一步降低離心硫酸銨的游離酸含量。為了使離心機(jī)的洗滌水均勻地噴灑在料層上，應(yīng)在洗滌水管的末端設(shè)置一個(gè)平頭噴嘴。2.2.8沸騰干燥機(jī)的操作

39、沸騰干燥機(jī)的正常運(yùn)行一是進(jìn)料的均勻性和水分的穩(wěn)定，二是根據(jù)進(jìn)料調(diào)節(jié)溫度和氣壓，并與搗碎機(jī)結(jié)塊，使物料保持在沸騰狀態(tài)。此外，應(yīng)定期清理積料，檢查并更換損壞的罩和石英石。操作要點(diǎn)如下：(1)開(kāi)車(chē)前，應(yīng)將干燥機(jī)的固定層攪拌均勻，料層厚度應(yīng)保持在100mm左右。（2）開(kāi)機(jī)時(shí)設(shè)備溫度應(yīng)比正常工作溫度高20左右，并在加料前向設(shè)備內(nèi)通入適量熱風(fēng)升溫15分鐘。(3)不能將塊狀物料或水分大于3%的濕物料放入烘干機(jī)內(nèi)，以防堵塞。(4)濕物料進(jìn)入干燥機(jī)后，先加大排風(fēng)機(jī)風(fēng)量，相應(yīng)加大送風(fēng)量。根據(jù)進(jìn)料量進(jìn)行調(diào)整，使干燥機(jī)入口處的氣壓保持為零。(5)停止后，一旦停止加料，立即關(guān)掉蒸汽，減少風(fēng)量，防止固定層被吹掉，同時(shí)松開(kāi)

40、固定層，在冷態(tài)下保持沸騰一段時(shí)間時(shí)間，并將干燥機(jī)的濕空氣趕出，以免水蒸氣凝結(jié)導(dǎo)致固定層結(jié)塊。2.2.9母液凈化母液含有可溶性和不溶性雜質(zhì)。硫酸銨母液中雜質(zhì)的種類(lèi)和含量取決于硫酸銨的生產(chǎn)工藝、硫酸的質(zhì)量、工業(yè)用水的質(zhì)量、脫吡啶母液的處理程度、設(shè)備腐蝕情況和操作條件。母液中的雜質(zhì)不僅影響硫酸銨晶體的生長(zhǎng)和晶型，而且使單位時(shí)間內(nèi)晶體體積的總增加量小于同時(shí)在飽和器中形成的硫酸銨量，造成硫酸銨過(guò)飽和。母液增加，不僅使硫酸銨晶體強(qiáng)度降低，同時(shí)形成大量針狀晶核，使溶液迅速充滿，破壞正常運(yùn)行。雜質(zhì)對(duì)晶體生長(zhǎng)速率有顯著影響。在一定的過(guò)飽和度下，雜質(zhì)更能抑制生長(zhǎng)；在極端情況下，可以完全抑制晶面的生長(zhǎng)。雜質(zhì)對(duì)晶體生

41、長(zhǎng)機(jī)理的影響表現(xiàn)為：吸附雜質(zhì)或離子后晶面中毒，不再是生長(zhǎng)的活性點(diǎn)，柱狀晶體變成針狀；吸附雜質(zhì)后，需要排除晶體生長(zhǎng)。速率降低，晶粒尺寸小；雜質(zhì)的存在降低了亞穩(wěn)態(tài)區(qū)，導(dǎo)致大量晶核的形成。母液中的可溶性雜質(zhì)主要是酸和水腐蝕產(chǎn)生的鐵鹽、鋁鹽、銅鹽、鉻鹽、鉛鹽、銻鹽和砷鹽14 。大部分來(lái)自硫酸、腐蝕設(shè)備或工業(yè)用水；此外，氣體帶入的煤焦油霧有時(shí)會(huì)與母液形成穩(wěn)定的乳液，附著在晶體表面，阻礙晶體的生長(zhǎng)。不溶性雜質(zhì)主要是煤氣帶來(lái)的焦油霧和煤塵。這些雜質(zhì)不僅阻礙硫酸銨晶體的生長(zhǎng)，還會(huì)使硫酸銨著色。生產(chǎn)中必須采取措施減少母液中的雜質(zhì)，從而獲得色澤好、粒徑大、晶型好的硫酸銨產(chǎn)品。第三章物質(zhì)平衡和熱平衡進(jìn)行飽和器的物料

42、平衡和熱平衡，對(duì)于分析飽和器的運(yùn)行情況，制定硫酸銨生產(chǎn)的常溫體系具有重要意義。水平衡是飽和器物料平衡的重要組成部分，可用于確定飽和器母液的適宜溫度。但是，可以通過(guò)熱平衡計(jì)算來(lái)確定飽和器運(yùn)行期間是否需要補(bǔ)充熱量2,15 。從而確定所需的氣體預(yù)熱溫度。原始數(shù)據(jù)如下表所示：3.1 原始數(shù)據(jù)余額計(jì)算項(xiàng)目數(shù)值焦?fàn)t煤氣處理量m 3 /h220003產(chǎn)氣量340焦?fàn)t干煤裝載量/(t/h)氨收率（揮發(fā)性氨）/%0.3剩余氨水/(t/h)6.54剩余氨水氨含量/(g/kg)3.5初冷后氣體溫度/303 稀氨水的直蒸氨量/kg100氨精餾塔廢水氨含量/(g/L)0.5分壓后氨水溫度/98飽和器后氣體壓力（表壓）/

43、kpa11.77飽和器后氣體的內(nèi)容氨含量/(g/ m 3 )0.03硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%783.1 飽和器物料平衡3.1.1飽和器氨平衡及硫酸用量計(jì)算氣體中氨含量為1%1.5%，帶入飽和器的氨量：氣體量：氣體帶入飽和器的氨量：飽和器后隨氣體帶走的氨量：氨精餾塔的氨氣帶入飽和器的氨量：飽和器吸收硫酸的氨量：3.2 飽和氨物質(zhì)平衡進(jìn)入飽和器飽和器項(xiàng)目公斤/小時(shí)項(xiàng)目公斤/小時(shí)氣體變成氨氨氣變成氨氣全部的171.2118.966190.176硫酸吸入氨氨氣被氣體帶走全部的189.5160.66190.176硫酸銨產(chǎn)量（干）：式中，132硫酸銨的相對(duì)分子質(zhì)量17氨的相對(duì)分子質(zhì)量轉(zhuǎn)化為 78% 的硫酸為：式中

44、98-硫酸的相對(duì)分子量氨損失率：3.1.2飽和器水平衡計(jì)算飽和器中的水主要由氣體和氨水引入，其余由硫酸引入，與離心機(jī)、飽和器和除酸器的洗滌水一起使用。為了保持飽和器的水平衡，防止母液被稀釋而破壞正常運(yùn)行，所有帶入的水都應(yīng)由氣體帶出飽和器。(1) 帶入飽和器的水量氣入水：附錄中30 1nm 3干燥氣體的飽和含水量氨分離器后氨氣帶入的水：式中10%相當(dāng)于分離器后溫度為98%時(shí)的氨濃度硫酸帶入的水：洗滌硫酸銨的水：取硫酸銨量的8%，離心出的硫酸銨取相當(dāng)于硫酸銨量的2%的水。那么進(jìn)入的洗滌水為：沖洗飽和器和脫酸器帶入的水：飽和器的酸洗和水洗定期進(jìn)行，沖洗水量隨操作系統(tǒng)的不同而不同。目前的洗滌水量按每小

45、時(shí)100公斤計(jì)算。那么帶入飽和器的總水量為：(2) 飽和氣體中水蒸氣的分壓由上述水平衡計(jì)算得出帶入飽和器的總水量。除極少量的水被硫酸銨帶走外，均應(yīng)采用氣體帶走。 1m 3氣體應(yīng)帶走的水量為：1m3氣體中的水蒸氣為：則混合氣體中水蒸氣的體積百分比為：飽和器后的氣表壓力為11.77kpa，其絕對(duì)壓力為：那么水蒸氣的分壓為：3.1.3飽和器最低和最佳溫度的確定飽和器母液液面的蒸氣分壓PL與母液液面氣體的蒸氣分壓Pg的平衡關(guān)系。蒸氣分壓PL (kPa)取決于母液溫度和母液中游離酸和硫酸銨的含量，可按下式計(jì)算：(3-1)式中，P 0 規(guī)定溫度下水的飽和蒸氣壓，kPa；V母液中硫酸銨的含量，g/100酸溶

46、液；S游離酸含量，g/100酸溶液；當(dāng)母液中硫酸銨總含量為46%，酸溶液為6%時(shí)，可得到對(duì)應(yīng)的V和S值：酸酸溶液P 0與母液有關(guān)，母液最低溫度應(yīng)使 P L =P g ，則得：檢查飽和蒸汽壓力表，發(fā)現(xiàn)溫度為45.5，這是飽和器母液所需的最低溫度。(2)母液適宜溫度的確定：其實(shí)飽和器的母液溫度應(yīng)該高于最低溫度，因?yàn)槟敢核恼舭l(fā)需要一個(gè)蒸發(fā)驅(qū)動(dòng)力，即。另外，由于氣體在飽和器中停留時(shí)間短，不可能達(dá)到平衡，所以實(shí)際上母液液面的水蒸氣分壓為：(3-2)式中，K平衡偏差系數(shù)，取1.5時(shí)取1.31.5；檢查飽和器蒸汽壓力表，對(duì)應(yīng)溫度為53.6，為飽和器母液的最佳溫度。生產(chǎn)中，不生產(chǎn)吡啶時(shí)，母液溫度一般為505

47、5，計(jì)算值符合實(shí)際要求。3.2飽和器的熱平衡以 0C 為基準(zhǔn)。為了確定飽和器是否需要補(bǔ)充熱量并確定氣體應(yīng)預(yù)熱的溫度，需要對(duì)飽和器進(jìn)行熱平衡計(jì)算。3.2.1熱輸入(kJ/h) 由氣體帶入飽和器：干煤帶來(lái)：式中1.465干氣比熱容，kJ/(m 3 )；t氣體預(yù)熱溫度（要求），。水蒸氣帶來(lái)：式中，水蒸氣在1.834080時(shí)的比熱容，kJ/(m 3 )；24910時(shí)水的蒸發(fā)熱，kJ/(m 3 )。氨帶來(lái)：式中，2.106氨的比熱容，kJ/(m 3 )。氣體中所含的苯烴、硫化氫等成分不被飽和器吸收。由于飽和器前后氣體的溫度變化很小，因此氣體引起的熱量變化很小，可以忽略不計(jì)；吡啶裝置不產(chǎn)生，如果不考慮，氣

48、體帶入飽和器的總熱量為：(2) 氨蒸氣帶入熱量：氨蒸氣被帶入：式中，氨在2.127-98時(shí)的比熱容，kJ/(m 3 )。水蒸氣帶來(lái)：式中，水蒸氣在1.842098時(shí)的比熱容，kJ/(m 3 )。但：(3) 硫酸帶來(lái)熱量：式中，1.882濃度為78%的硫酸的比熱容，kJ/(m 3 )。(4) 洗滌水帶來(lái)的熱量（洗滌晶體水和洗滌設(shè)備帶來(lái)的熱量） 洗滌水一般取60，設(shè)備洗滌用水量按100kg平均計(jì)算/H：式中，水在4.177-60時(shí)的比熱容，kJ/(m 3 )。(5)結(jié)晶槽回流母液帶入熱量：回流母液溫度比飽和器溫度低910，優(yōu)選45；回流母液量為硫酸銨產(chǎn)量的10倍。但：式中，2.676母液比熱容，k

49、J/(m 3 C)。(6)循環(huán)母液帶來(lái)的熱量：循環(huán)母液用量為硫酸銨用量的60倍，其溫度比飽和母液溫度低57左右，即取為 50C。(7) 化學(xué)反應(yīng)熱：中和熱量：(3-3)來(lái)自相關(guān)數(shù)據(jù)18 ：生成熱為46057kJ/kmol，生成熱為882620kJ/kmol，生成熱為1170270kJ/kmol。那么中和熱為：結(jié)晶熱：據(jù)資料，硫酸銨的結(jié)晶熱為82.5kJ/kg，則每1kmol硫酸銨的結(jié)晶熱為：硫酸從 78% 稀釋到 6% 的稀釋熱：每 1 kmol 硫酸的稀釋熱可按下式計(jì)算：式中當(dāng)硫酸濃度為6%時(shí)，水與硫酸的摩爾分?jǐn)?shù)，- 硫酸濃度為 78% 時(shí)水和硫酸的摩爾分?jǐn)?shù)，化學(xué)反應(yīng)熱為：每小時(shí)生產(chǎn) 745

50、.06 kg 硫酸銨的化學(xué)反應(yīng)熱為：式中，132硫酸銨的分子量。飽和器的總熱量輸入為：3.2.2熱量輸出(1) 氣體通過(guò)飽和器帶出熱量：飽和器設(shè)置好后，氣體溫度為55，然后干氣取出：式中，1.465干氣比熱容，kJ/(m 3 )水蒸氣帶出：但：(2) 結(jié)晶母液產(chǎn)生的熱量：將母液溫度設(shè)定為55，然后(3) 循環(huán)母液帶出熱量：(4) 飽和器熱損失：設(shè)定等于循環(huán)母液損失的25%（考慮循環(huán)母液在循環(huán)過(guò)程中降低5），則飽和器的總熱量輸出為：根據(jù)熱平衡關(guān)系，則t=65.3實(shí)際運(yùn)行中，燃?xì)忸A(yù)熱溫度控制在60-70。當(dāng)硫酸的質(zhì)量濃度為92%93%時(shí)，由于稀釋熱的增加，帶入的水減少，所以有時(shí)氣體不用預(yù)熱也能保持

51、飽和器的水平衡。在實(shí)際運(yùn)行中，如果吡啶裝置投產(chǎn)，部分或全部氨氣進(jìn)入吡啶裝置，然后作為冷凝液流回飽和器。因此，進(jìn)入飽和器的熱量減少，需要額外的熱量來(lái)蒸發(fā)這部分冷凝水。因此，在吡啶裝置生產(chǎn)中，在其他生產(chǎn)條件相同的情況下，氣體預(yù)熱溫度高于上述計(jì)算值，可達(dá)7080。通過(guò)上述物料平衡計(jì)算和熱平衡計(jì)算得到以下數(shù)據(jù)表：3.3 物料平衡數(shù)據(jù)表項(xiàng)目數(shù)值單元硫酸銨生產(chǎn)735.768公斤/小時(shí)硫酸用量700.32公斤/小時(shí)氨損失率2.36%帶入飽和器的總水量1243.31公斤/小時(shí)飽和器出口氣體中的水蒸氣分壓7.431千帕母液最低溫度45.5C母液適宜溫度53.6C3.4 熱平衡數(shù)據(jù)表熱輸入項(xiàng)目?jī)r(jià)值千焦/小時(shí)熱量輸

52、出項(xiàng)目?jī)r(jià)值千焦/小時(shí)氣體帶來(lái)熱量1929030.4+34010.82噸氣體帶出熱量4995147.89氨蒸氣帶來(lái)熱量459965.14結(jié)晶母液帶熱1191193.677硫酸帶來(lái)熱量26360.04循環(huán)母液帶走熱量6497420.05洗滌水帶來(lái)熱量36125.87飽和器失去熱量147668.64結(jié)晶槽加熱回流母液886011.83循環(huán)母液帶入熱量5906745.5化學(xué)反應(yīng)熱1367692.38全部的10611931.16+34010.82噸全部的12831430.26因此，氣體預(yù)熱溫度為65.3。第四章 飽和度的計(jì)算帶外除酸劑的氣泡飽和器在我國(guó)大中型焦化廠廣泛使用。本體采用鋼板焊接而成，頂蓋可拆

53、卸，錐底，材質(zhì)最好為耐酸不銹鋼，否則墻體需內(nèi)襯耐酸層。耐酸層可內(nèi)襯石油瀝青、油氈紙、耐酸瓷磚等。飽和器頂蓋表面、中心氣管外表面和下段表面需要因經(jīng)常接觸酸霧和酸液，需與鉛板內(nèi)襯焊接。有的工廠用環(huán)氧玻璃鋼代替襯鉛飽和器的頂蓋表面和中心氣管表面，也取得了很好的效果2,19 。中心燃?xì)夤芟露税惭b煤泡沸騰傘，沿沸騰傘全圓周焊接彎成一定弧度的導(dǎo)葉，形成弧形管道，使燃?xì)夥植季鶆虿⑼ㄟ^(guò)母液煮沸以增加氣體流速。液相接觸面積，飽和器上部母液劇烈旋轉(zhuǎn)。沸傘浸入母液的深層（或浸入深度）是指沸傘出氣口上緣到飽和器全流出口下緣的垂直距離。一般情況下，沸騰傘的浸入深度不小于200mm。氣體通過(guò)飽和器的阻力主要與浸入深度有關(guān)

54、。沸騰傘可用硬鉛（85%鉛和15%銻合金）鑄造，鎳鉻鈦不銹鋼焊接，或石棉酚醛樹(shù)脂制成。為增加晶體粒徑，采用加強(qiáng)母液循環(huán)的方法。液體攪拌器顯示為飽和器的一個(gè)組成部分，由進(jìn)料管和噴嘴組成。飽和器的工作介質(zhì)由泵泵送通過(guò)液體攪拌器。因?yàn)榱蛩嵛瞻钡乃俣缺冗拎た斓枚?。因此，在飽和器中，如果同時(shí)回收氨和吡啶，為保證吡啶的回收率，應(yīng)適當(dāng)增加液封高度，增加氣液兩相接觸和反應(yīng)時(shí)間。 .飽和器依靠母液循環(huán)泵迫使循環(huán)母液從噴嘴噴出并進(jìn)行劇烈攪拌。國(guó)外一些焦化廠為獲得大顆粒硫酸銨晶體，母液循環(huán)量遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)常用參數(shù)，有的高達(dá)200m 3 h以上。飽和器設(shè)計(jì)指標(biāo)：進(jìn)氣速度1215m/s；中心管氣速78m/s；環(huán)空氣速為0

55、.70.9m/s；沸傘出氣速度為78m/s。為防止夾帶過(guò)多酸液滴，由頂蓋上設(shè)置的出口管引出，母液液滴經(jīng)除酸器捕獲后送至粗苯工段20 。飽和器的尺寸可根據(jù)上述飽和器的設(shè)計(jì)配額和氣體處理能力確定，原始數(shù)據(jù)如下：4.1 計(jì)算原始數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)值氣體流量22000米3 /小時(shí)飽和器前氣壓17.3kpa飽和電阻5.5kpa氣體預(yù)熱器后的氣體溫度65.3飽和器后氣體的露點(diǎn)溫度50飽和器后的氣體溫度60除冷器后的氣體溫度30(1)預(yù)熱器后氣體的實(shí)際體積流量：式中，1.195-1m 3氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）為30時(shí)飽和水蒸氣的體積。(2)進(jìn)氣管直徑：參考文獻(xiàn)21得到如下公式：(4-1)式中，d 1進(jìn)氣管的直徑，m； V氣體流量，m 3 /h；取進(jìn)氣速度為u 1 = 13m/s（進(jìn)氣速度1215m/s），則：所以進(jìn)氣管的直徑為0.8m(3) 中心氣管直徑：知道計(jì)算公式：式中，d 2 中心氣管的直徑，m； V 1 預(yù)熱后氣體的實(shí)際體積，m 3 /h中心輸氣管道內(nèi)的氣體流速為u 2 =7.5m/s，（中心輸氣管道內(nèi)的氣體流速為78m/s）：所以中央燃?xì)夤艿闹睆绞?.25m2飽和器后的氣體：式中，1.348-1 m 3氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）為50時(shí)飽和水蒸氣的體積。(5) 飽和器直徑 D ：以飽和器環(huán)段上的氣體速度為0.8 m/s （環(huán)形空間內(nèi)的氣體速度為0.70.9m/s）那么環(huán)的面