完整版44642万m3h焦炉煤气中氨回收工艺设计毕业论文.docx
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完整版44642万m3h焦炉煤气中氨回收工艺设计毕业论文
4.42万m3。
泡沸伞可用硬铅（85%铅和15%锑合金）浇铸，也可用用镍铬钛不锈钢焊制，或用石棉酚醛树脂制作。
为了增大结晶的粒度，采用母液强化循环的方法。
液体搅拌器作为饱和器的一个组成部分，由供料管和喷嘴组成。
饱和器的工作介质是由泵通过液体搅拌器压送的。
饱和器的设计定额：
煤气进口速度12～15ms；中央管内煤气速度7～8ms；环形空间煤气速度0.7～0.9ms;泡沸伞煤气出口速度7～8ms。
根据上述设计定额和煤气处理量便可以确定饱和器尺寸，原始数据见表4.1。
饱和器设备图见附页。
表4.1计算原始数据
项目
数值
煤气流量
44200m3h
饱和器前煤气压力
17.27kpa
饱和器阻力
5.5kpa
煤气预热器后煤气温度
65℃
饱和器后煤气温度露点温度
50℃
饱和器后煤气温度
60℃
除冷器后煤气温度
30℃
预热器后煤气实际体积流量：
式中1.195—1m3煤气（标态）在30℃时为水蒸气饱和后的体积。
煤气进口管直径：
查阅文献[15]得知公式：
（4-2）
式中d1—煤气进口管直径，m；V—煤气流量，m3s
则：
中央煤气管直径：
查阅文献[15]得知计算公式：
（4-1）
式中d2—中央煤气管直径，m；V1—预热后煤气实际体积，m3s
则：
饱和器后煤气的实际体积V2：
式中1.348—1m3煤气（标态）在50℃为水蒸气饱和后的体积。
饱和器直径d3：
取饱和器的内环截面上煤气流速为0.8ms，
则环形面积为：
饱和器的总截面积为：
则饱和器的直径为：
饱和器的高度：
查阅文献[15]可知，煤气在饱和器内的停留时间大约为10s
饱和器内的煤气体积为：
；
饱和器内的母液高度始终保持的高度：
饱和器的总高度为：
饱和器的壁厚：
设计壁厚查阅文献[16,17]按以下公式计算：
采用单面对接焊缝100%探伤
（4-3）
则
考虑钢板厚度负偏差及冲压减薄量，圆整后取厚的钢板作封头，所以塔体壁厚和封头壁厚均取。
校核罐体与封头水压试验强度按文献[17]查得公式计算：
（4-4）
式中
mm
径向应力MPa
则
所以水压试验满足强度要求。
饱和器的结构图见图4.1。
.
1-搅拌喷射器；2-泡沸伞；3-满流口；4-人孔
图4.1饱和器
4.2除酸器
除酸器的作用是捕集饱和器后煤气中夹带的酸滴。
查阅文献[18]，可知除酸器可选用旋风式除酸器，该设备用钢板焊制，内衬以防酸层。
结构见图4.2。
除酸器的设计定额：
煤气进口速度不小于25ms；煤气在环形空间旋转运动速度为进口速度的，煤气进口宽度与高度之比为，环形空间宽度等于煤气进口宽度，雾酸颗粒直径为16时在环形空间停留时间1.945s。
1-煤气入口；2-煤气出口；3-放散口；4-酸液出口；5-人孔
图4.2旋风除酸器
除酸器煤气进口尺寸：
取进口煤气速度为27ms，则煤气进口截面积为：
煤气进口长为b对短边之比为2，则，将F值代入得：
进口管直径：
进口的、管的煤气速度可取4～8ms，现取8ms
则出口管内径为：
出口管外径为：
式中0.08—壁厚mm；0.005—防腐层厚度mm
除酸器的内径：
除酸器环形空间宽度与煤气进口宽度相等，则除酸器的内径为：
出口管在器内部分的高度：
取煤气在环形空间的平均旋转速度为煤气进口速度的，则得：
煤气中酸雾最小颗粒的直径取16，为将其捕集，煤气在酸内流过的长度为：
式中0.945——雾酸颗粒直径为16时在环形空间停留时间
则煤气在器内的回转周数为：
当煤气通路宽为0.52m，为20ms时，则煤气通路的高度为：
出口管在器内部的高度为：
4.3干燥器
干燥器的作用是将离心机出来的含水质量约2%的硫酸铵水分降至0.2%以下，以防结块，给包装和施肥带来困难。
查阅文献[19]，可知干燥器可选沸腾床干燥器。
沸腾床干燥器是扩大圆筒形装置，上部位扩大部分。
器内有带孔眼的气体分布板，在气体分布板上部装有六角形风帽，在风帽间隙中铺有一层直径约为20mm的石英板，其厚度与风帽同高。
风帽数量因设备大小而异，需能保持热风均匀喷出并形成良好的沸腾状态。
对处理能力为3t；沸腾层上部空气流速（颗粒平均直径0.4～0.5mm）1.0～1.4ms；每处理1t硫酸铵需要空气量（空气温度5℃，相对湿度84%，硫酸铵含水分2%，温度不低于15℃）1900kg。
---气体密度，。
---固体密度，。
u---气体黏度，。
上式适用的条件是雷诺数，若，则必须对计算进行校正。
其中各项数据计算如下：
固体颗粒平均直径的确定：
（4-6）
根据设计计算要求，硫酸铵的筛分组分如表4.3所示：
表4.3硫酸铵的筛分组分
各颗粒直径dmm
2.0
1.0
0.5
0.3
0.2
0.1
筛分组成x%
0.1
42
34
22
1.0
0.9
则
气体密度的确定
在干燥器内气体的平均温度为℃，设气流操作压力为3.43KPa，则空气流在实际操作状态下的密度为：
硫酸铵结晶真密度为
空气黏度u为
将上述各值带入式（4-5）得：
因为Re<10，故计算结果不必校正。
4.3.2干燥器直径的确定
干燥器内径气流实际操作速度：
干燥器内平均操作温度及压力下的湿空气体积：
按设计定额，干燥器每处理1t硫酸铵（干基）需温度为10℃，相对湿度为84%的空气1911kg。
干燥器的处理负荷（按15hd）为：
原料含水量：
干燥后残留在硫酸铵中的水量：
则需蒸发的水量：
因此，在干燥器内湿空气的体积为：
干燥器的沸腾床面积：
4.3.3干燥器溢流口高度的确定
根据参考文献[21]可知，固定床物料层高度取值为200mm，则沸腾床层高度（即溢流口高度）为：
（4-7）
式中为固定床空隙率：
为沸腾床空隙率,取0.75
则
溢流口高度是控制沸腾床层高度及物料停留时间的重要参数。
根据以上设备计算，得出主要设备结构尺寸设计数据，见表4.4
表4.4主要设备结构尺寸设计汇总表
项目
数值
单位
煤气进口管直径d1
1100
mm
饱和器中央煤气管直径d2
1540
mm
饱和器直径D1
5200
mm
饱和器高度H1
7790
mm
除酸器进口管内径d3
1560
mm
除酸器直径D2
2790
mm
除酸器高度H2
4200
mm
干燥器直径D3
1040
mm
干燥器溢流口高度H3
388
mm
第5章饱和器法回收氨工艺附属设备的选型
5.1预热器
煤气在进入设备前要经过预热，现有工艺一般常用换热器对煤气进行预热。
查阅文献[22,23]有关换热器的标准，再根据该工艺设计定额，煤气通过速度12～15ms，需加热蒸汽量22kg，煤气通过预热器阻力一般为294～490Pa，选定采用单程列管式换热器，加热管直径50mm。
单位面积每小时可处理1000m3煤气，加热面积为3m2。
煤气走管内，管外通蒸汽。
5.2离心机
查阅文献[23]得知，我国国内各厂多采用连续式离心机来分离母液中的硫酸铵结晶。
连续离心机有单级和双级两种，其生产能力分别为2～3ts。
1-环形件；2-供料管；3-漏斗；4-溢流管；5-出料口
图5.1结晶槽
结论
本设计采用的硫酸回收氨生成硫酸铵工艺是化学吸收，其反应速率快，反应不可逆，故用该方法回收氨效果较好。
可使煤气含氨量≤30mgm3.通常认为煤气含氨≤100mgm3即可有效防止粗苯系统的设备腐蚀、堵塞。
本设计选用的饱和器法的工艺方法回收氨是一项比较成熟的工艺。
将焦炉煤气首先冷却至25～35℃，经鼓风机和经电捕焦油器除去煤焦油雾，然后进入硫酸铵饱和器内与硫酸母液充分接触生成硫酸铵，同时将初冷时生产的剩余氨水进行蒸馏，蒸出的氨也通如饱和器与硫酸接触，氨被硫酸吸收生成硫酸铵。
此方法工艺过程简单，生产成本低，在国内焦化厂已得到广泛应用。
经过设计计算，该设计工艺基本可完成既定设计任务，即完成44200m3h焦炉煤气中氨回收的工艺目标和水平。
煤气中氨含量为1%～1.5%，最终核算氨的产率为0.3%，饱和器后煤气含氨量为0.03gm3。
煤气预热温度64.9℃，饱和器出口煤气中水蒸气分压7.43kPa，母液最低温度52.5℃，得到硫酸铵产量1478.36kgh，而硫酸的消耗量为1407.14kgh。
并且通过结晶分离所得的硫酸铵晶体，颗粒较大，含杂质较少，可作为肥料使用，也可以作为生产其他肥料的原料加以利用。
参考文献
[1]何建平.炼焦化学产品回收与加工[M].北京:
化学工业出版社，2005.
[2]王五喜.炼焦化学产品的精制与加工利用[M].北京:
冶金工业出版社,1989.
[3]肖瑞华.煤化学产品工艺学[M].北京:
冶金工业出版社,2003.
[4]库咸熙.炼焦化学产品回收与加工[M].北京:
冶金工业出版社,1984.
[5]郭树才.煤化工工艺学[M].北京:
化学工业出版社,1995.
[6]浙江大学,华东理工大学.黄仲九,房鼎业主编.化学工艺学[M].北京:
高等教育出版社,2008.
[7]肖瑞华,白金峰.煤化学产品工艺学[M].北京:
冶金工业出版社,2003.
[8]张德祥主编.煤化工工艺学[M].煤炭工业出版社,1998.
[9]库咸熙.化产工艺学[M].北京:
冶金工业出版社,1995.
[10]贺永德.现代煤化工技术手册[M].北京:
化学工业出版社,2003.
[11]邓渊.煤气规划设计手册[M].北京:
中国建筑工业出版社,1992.
[12]陈国桓.化工机械基础[M].北京:
化学工业出版社,2006.
[13]陈英南等编.常用化工单元设备的设计[M].华东理工大学出版社,2002.
[14]刁玉玮,王立业,喻健良.化工设备机械基础[M].大连:
大连理工大学出版社,2006.
[15]潘国昌,郭庆丰.化工设备设计基础[M].北京:
清华大学出版社,1996.
[16]陈声宗.化工设计[M].北京:
化学工业出版社,2001.
[17]上海医药设计院编.化工工艺设计手册[M].北京:
化学工业出版社,1996.
[18]郑津洋等编.过程设备设计[M].化学工业出版社,2005.
[19]钟蕴英,关梦嫔,崔开仁,王惠中编.煤化学[M].中国矿业大学出版社,1996.
（4）:
34-36.
（5）:
17-25.
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