生物化工工艺毕业论文.doc

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1、唐山学院毕业设计 唐 山 学 院毕 业 设 计设计题目：110万吨/年焦化厂硫铵工段的工艺设计 系 别： 环境与化学工程系 班 级： 生物化工工艺 2013 年6 月6 日毕业设计(论文)指导教师评议书(1)序号评分指标具 体 要 求分数范围得 分1学习态度努力学习，勤于思考，遵守纪律，作风严谨务实。04分2调研论证能独立查阅文献资料及从事其它形式的调研，能较好地理解课题任务并提出实施方案，有分析整理各类信息并从中获取新知识的能力。08分3综合能力能综合运用所学知识和技能发现与解决实际问题，工作中有创新精神，成果有新意或有实用价值。010分4设计（论文）质量论证、分析、设计、计算、建模、实验正

2、确合理，工作量饱满。010分5外文翻译摘要翻译准确，文字流畅，符合专业要求。02分6说明书(论文)撰写质量说明书（论文）文字通顺、结构严谨、逻辑性强、格式规范、符合规定字数要求，绘图清楚、工整、规范。 06分合 计040分评语：指导教师： 年 月 日本毕业设计（论文）需要特殊说明的有关问题指导教师： 年 月 日毕业设计(论文)评阅教师评议书(2)序号评分指标具 体 要 求分数范围得 分1调研论证能独立查阅文献资料及从事其它形式的调研，能较好地理解课题任务并提出实施方案，有分析整理各类信息并从中获取新知识的能力。04分2综合能力能综合运用所学知识和技能发现与解决实际问题，工作中有创新精神，成果有

3、新意或有实用价值。05分3设计（论文）质量论证、分析、设计、计算、建模、实验正确合理，工作量饱满。06分4外文翻译摘要及外文资料翻译准确，文字流畅，符合规定内容及字数要求。02分5说明书（论文）撰写质量说明书文字通顺、结构严谨、逻辑性强、格式规范、符合规定字数要求，绘图清楚、工整、规范。 03分合 计020分评语：评 阅 人： 年 月 日毕业设计(论文)答辩小组评议书(3)评分指标具 体 要 求分数范围自 述思路清晰，语言表达准确，概念清楚，论点正确，分析归纳合理。0 7分水 平工作中有创新精神，成果有新意或有实用价值。0 8分答 辩能够正确回答所提出的问题，基本概念清楚，有理论根据。020分

4、资 料资料齐全，符合学院毕业设计（论文）规范化要求。0 5分合 计040分评委1评委2评委3评委4评委5总 分平均成绩答辩纪要：答辩小组秘书（签字）：年 月 日答辩小组组长（签字）： 年 月 日答 辩 委 员 会 意 见指导教师评议评阅人评议答辩小组评议汇总成绩秘书（签字）唐山学院 系毕业设计（论文）答辩委员会于 年 月 日审查了 专业学生 的毕业设计 （论文） （其中设计说明书（论文）共 页，设计图纸 张）。根据其设计（论文）的完成情况以及指导教师、评阅教师、答辩小组的意见，系毕业设计（论文）答辩委员会认真审议，决议如下：成绩评定为： 主任（签字）： 年 月 日 110万吨/年焦化厂硫铵工段

5、的工艺设计摘要本设计为年产焦炭110万吨焦化厂回收车间硫铵工段的工艺设计,该焦化厂拟建唐山市京唐港.本设计内容包括:生产原理、工艺流程、计算及设备的选型等。本设计采用技术成熟的饱和器法中半直接法来回收煤气中的氨工艺流程如下：从冷凝工段来得煤气首先进入煤气预热器，然后进入饱和器，在饱和器内，煤气中的氨与硫酸反应生产硫铵，硫铵经后续操作分离，从饱和器出来的煤气经除酸器后送往粗苯工段。工艺计算包括饱和器的物料和热量平衡计算，通过计算来确定母液的适宜温度和煤气预热温度。同时根据本设计的规模，对工段的工艺布置原则作了简要说明，对工段生产操作也作了简要说明，对非工段部分提出了一些具体要求，通过岗位操作定员

6、知道本工段需要职工人员数。本设计根据设计规模，对工艺布置和操作流程做了简要说明，对非工艺部分提出了一些具体要求，此外还给出了图纸目录说明和设备一览表。 关键词：焦炭饱和器氨硫铵 硫铵工段。 - 5 -1.1 million tons/year plant ammonium sulphate process design section AbstractThis design is an annual output of 1.1 million tons of coke plant recycling ammonium sulphate workshop section of process d

7、esign. The coking plant proposed tangshan jingtang. This design content including: Production principle, process flow, calculation and equipment selection, etc. This design adopts the mature technology of the saturator method in half a direct method for recovery of ammonia gas.The process flow is as

8、 follows: Comes from the condensation section in gas into the gas preheater in the first place,.Then enter the saturator. Within the saturator. Gas ammonia reaction with sulfuric acid in the production of ammonium sulphate. Ammonium sulphate with subsequent separation operation. Out of the saturator

9、 gas after deacidification is sent to the crude benzol section.Process calculation including the saturator of material and heat balance calculation. Through calculation of mother liquid to determine the optimum temperature and the gas preheating temperature. According to the size of this design at t

10、he same time. Layout principle of the technology of section gave a brief description, also gave a brief explanation to section production operation, puts forward some concrete requirements for the section part, through post operation complement know this section need worker personnel number.Accordin

11、g to the design size, this design made a brief description of process layout and operation process, the part puts forward some concrete requirements for the technology, and also gives a drawing list and equipment list.Key words: coke saturator ammonia ammonium sulphate ammonium sulphate section.目录1

12、绪论11.1焦化厂氨回收工艺11.2当前氨回收技术状况22 硫铵性质、用途32.1 硫铵的性质、用途32.1.1 硫铵物理性质33 硫铵的工艺流程和生产原理43.1 硫铵的生产工艺确定43.2 硫铵的生产、结晶原理43.2.1 反应原理43.2.2 硫铵生成结晶原理53.2.3 影响硫铵结晶的因素53.3 硫铵的生产工艺流程74 生产硫铵的原料、主要设备以及所使用的材料84.1 原料84.1.1 硫酸的选择84.2 生产硫铵的主要设备及所使用的材料94.3 生产硫铵设备使用的材料95 工艺计算105.1 工段主要控制指标105.2 工艺计算105.2.1 原始数据105.2.2 水平衡的确定1

13、05.2.3氨平衡及硫酸用量的计算125.3 热平衡和煤气预热器出口温度的计算125.3.1煤气带入的饱和器的热量135.3.2 输出饱和器的热量165.3.3 煤气预热器出口温度的计算176 主要设备选型176.1 饱和器的基本尺寸176.2 除酸器的计算和选型196.2.1 煤气进气口尺寸196.2.2 煤气出口直径196.2.3 除酸器的内径196.3 离心机计算及选型196.4 干燥器的计算及选型206.4.1 原始数据206.4.2 干燥器床最低流化态速度G的计算206.4.3 干燥器的直径确定和选型216.5 煤气预热器的计算与选型226.5.1 热量衡算226.5.2 预热器选型

14、246.6 其他设备246.6.1 结晶槽246.6.2 母液槽246.6.3 泵的选型257 工艺布置原则257.1 工段布置257.2离心干燥系统设备布置267.3饱和器机组设置布置267.4 其他267.5布置说明277.5.1工段布置277.6.1饱和器系统岗位操作（饱和器工）277.6.2循环系统岗位操作 (泵工)2876.3干燥系统（干燥工）287.6.5成品工287.7.6试剂库工288 非工艺部分288.1 土建部分288.2 供排水298.2.1 供水298.2.2 排水298.3 供电298.4 采暖通风298.5 设备维修308.6 其它309 生产岗位定责及特殊操作要求

15、309.1 岗位定责309.2 特殊操作329.2.1 饱和器开工操作329.2.2 饱和器的停工操作329.2.3 饱和器的换机操作339.2.4 突然停电339.2.5 突然停蒸汽339.2.6 突然停水3310 硫铵工段设备一览表3311辅图34参考资料361 绪论煤炭作为我国的主要能源之一,由于其储藏量有限，单纯作为燃料不仅浪费很大，而且会造成严重的环境污染。炼焦化学工业是煤炭的综合利用工业。煤在炼焦时除了约5%变成焦碳外，还有25%左右生成各种化学产品及煤气。回收这些化学产品对综合利用煤炭资源有着重要意义。目前煤炭在一次能源结构中的比重有所下降，但在今后相当长的时期内仍然占据主要地位

16、。科学引导煤炭工业的发展，坚持科学布局、集约开发、清洁利用、保护环境的发展方针，以加快转变发展方式为主线，以科技进步为支撑，提高资源综合利用水平，促进煤炭工业可持续发展，是实现国民经济和社会发展第十二个五年规划和全面建设小康社会宏伟目标的关键。炼焦化学品的回收工艺在近几十年里得到了迅猛的发展，产品越来越多，品种越来越丰富，环保设计日趋成熟。炼焦化学产品具有极为广泛的用途，是塑料工业、合成纤维、合成橡胶、耐辐射材料、耐高温材料、染料、医药、农药、冶金、化工、轻纺及国防工业的极为宝贵的原料1。如：（1）化工方面的橡胶、尼龙、染料、油漆、油墨、电池、皮革加工等； （2）农药方面的杀螟松、速灭威、等；

17、 （3）医药方面的合霉素、麻黄素、咖啡因、巴必痛、阿司匹林、消炎片、来苏儿、食品防腐剂等； 煤化工综合利用在国民经济中具有重要的作用，发展、开发炼焦化学产品是焦化厂提高经济效益的重要途径。粗煤气中氨含量为811g/m3，由于氨易溶于水，其水溶液呈碱性且具有一定的腐蚀性。在炼焦过程中，炼焦煤中的氮2025%转化为氨。通常情况下，初冷后煤气中的氨含量为68g/m3。在有氧和水蒸气，特别是硫化氢和氰化氢存在下，有很强的腐蚀作用2。 1.1焦化厂氨回收工艺焦化厂炼焦生成的煤气中的氨是一种较好的农业肥料。氨存在于煤气之中，不仅对吸收煤气中粗苯的洗油质量有严重影响，易使洗油乳化变质，而且对粗笨的生产设备、

18、煤气管道及后续设备有严重的腐蚀作用，并且煤气中的氨在燃烧时会生成有毒有腐蚀性的氨氧化物，大量的氨进入洗油中，还会使油和水形成稳定的乳化液妨碍油水分离，为此煤气中的氨必须进行脱除，一般出厂煤气中的氨含量规定在0.03g/m以下。1.2当前氨回收技术状况20世纪80年代以前，氨处理工艺有水洗氨生产浓氨水工艺和饱和器法生产硫酸铵工艺。由于水洗氨工艺存在水耗较大、浓氨水难以储存与销售等缺陷，因此已淘汰此工艺。宝钢引进了空喷塔法（也叫无饱和器法）生产硫酸铵工艺；石家庄焦化厂引进氨焚烧工艺；攀钢引进了无水氨尿素工艺等。但引进工艺投资太大、工艺复杂而未被广泛应用。尽管饱和器法生产硫铵工艺存在许多缺陷，但因其

19、结构简单、工艺成熟、投资较少、产品易储、销路较广，在全国大、中型焦化厂被广泛采用。2 硫铵性质、用途2.1 硫铵的性质、用途2.1.1 硫铵物理性质 （1）纯态的硫铵为无色长菱形结晶体，焦化厂生产的硫酸铵是有不同颜色的，因混有杂质，常呈现浅的绿色、蓝色、灰色等，形态多为片状、针状甚至粉末状结晶。 （2）硫酸铵晶体的密度为1766kg/m3，含一定水分的硫酸铵的堆密度取决于晶体颗粒的大小，一般波动在720800kg/m3范围内4。 （3）易溶与水，其水溶液呈弱酸性，易吸潮结块。 2.1.2 硫铵用途硫铵含有氮、硫两种营养元素，主要用作氮肥，同时也是世界上重要的硫肥之一。与尿素、碳铵、硝酸铵、氯化

20、铵等氮肥相比，硫铵具有分解度和临界相对湿度高的特点。硫铵还有一重要作用就是开采稀土,开采以硫铵作原料，采用离子交换形式把矿土中的稀土元素交换出来，再收集浸出液简单过滤分离后晒干成稀土原矿。 硫铵也可用作面团调节剂、酵母养料。用作鲜酵母生产中酵母菌培养用氮源；作为面包中酵母养料；用作分析试剂，如用作沉淀剂、掩蔽剂。用作电化学分析中的支持电解质。还用于微生物培养基及铵盐制备。1 3 硫铵的工艺流程和生产原理3.1 硫铵的生产工艺确定目前，我国大部分焦化厂均用饱和器法生产硫酸铵，来回收煤气中的氨。国外除趋向于用沸萨姆法生产无水氨外，还有许多焦化厂用饱和器法或酸洗法生产硫酸铵。所以硫酸铵仍是目前焦化厂

21、生产的主要产品之一。用硫酸吸收煤气中的氨是快速不可逆的化学反应，所以可在饱和器或酸洗塔内，使焦炉煤气与适量浓度的硫酸接触以用来回收煤气中的氨。其中生产方法有三种：直接法、间接法、和半直接法3。 直接法：热的煤气从焦炉中出来经过煤气冷凝器冷却再经电捕焦油器清洁净化后进入饱和器，在饱和器内，煤气中的氨同硫酸结合生成硫铵。直接法由于对电捕焦油器等净化装置要求较高，以保证硫酸铵产品质量。因此，在工业上应用比较困难，所以此法在工业上得不到广泛应用，难以推广。 间接法：煤气中的氨在氨洗塔中用冷水吸收，所得氨水从蒸馏柱进入饱和器，同浓硫酸反应制成硫酸铵。由于此法需要的设备庞大、投资大、耗能大（消耗掉大量的蒸

22、汽），且经济效果不好，因此此法在工业上应用很少，很难推广。特别是在现代化工业生产中应用更少。半直接法：由焦炉出来的煤气经过冷却，所得的冷凝氨水通过氨蒸馏柱蒸出氨水并和煤气中的氨共同进入饱和器，穿过母液层和硫酸溶液相互作用生成酸式硫酸铵。半直接法生产硫酸铵由于生产流程简单，产品成本较低，工艺技术及管理较成熟，因此在工业生产上应用较广，但它也不是十全十美，也有它的缺点，主要有下列几点：（1）需处理一定量的氨水。（2）结晶颗粒较小。（3）煤气通过饱和器阻力较大，因而能量消耗大。因此半直接法生产硫铵的工业等有待进一步改进，以适应现代工业生产的需要，尽管如此，由于它的生产工艺管理等方面均较直接法和间接法

23、先进，因此工业生产上应用较广。本设计选择半直接法。3.2 硫铵的生产、结晶原理3.2.1 反应原理焦化厂生产的硫铵是浓硫酸和氨气在饱和器内发生如下化学反应而生成硫铵的。反应方程式：H2SO4+NH3-（NH4）2SO4（硫酸适量） H2SO4+NH3-NH4HSO4 （硫酸过量）NH4HSO4+NH3-（NH4）2SO4 上述各反应均是放热反应,当用硫酸吸收炼焦煤气中的氨时,实际所得的热效应和硫铵母液的酸度及温度有关。其放出来的热量约比理论反应放出的热量少10%左右。 溶液中酸式盐和中式盐的比例由母液中游离硫酸的含量决定，这种含量以质量分数表示，称之为酸度。当酸度为1%2%时,主要生成中式盐。

24、酸度升高时，酸式盐的含量也随之提高。 饱和器中同时存在两种盐，由于酸式盐较中式盐易溶于水或稀硫酸中，故在酸度不大的情况下，从饱和溶液中析出的只有硫酸铵结晶。饱和器中被硫酸铵和硫酸氢铵所饱和的硫酸溶液称为母液。正常生产情况下母液的大致规格为：密度/（kg/L）1.2751.30w(NH4)2SO4/%4060游离硫酸含量/%46w(NH4HSO4)/% 1015 NH3含量/（g/L）150180母液的密度是随母液的酸度增加而增大。3.2.2 硫铵生成结晶原理在饱和器内硫铵形成晶体需经过母液中细小的结晶中心-晶核的形成和晶核或小晶体的长大这两个阶段。通常晶核的形成和长大是同时进行的。在一定的结晶

25、条件下，若晶核形成速率大于晶体成长速率，当达到固液平衡时得到的硫铵晶体粒度较小。反之，则可得到大颗粒结晶体。因此，控制这两种速率便可控制产品硫酸铵的粒度，得到理想粒度的硫铵。 在同一温度下，过饱和溶液与饱和溶液间的浓度差称为过饱和度5。溶液的过饱和度既是硫酸铵分子由液相向结晶表面扩散的推动力，也是硫酸铵晶核生成的推动力。饱和器内氨和硫酸不断的反应生成硫铵，当溶液的过饱和度低时，这两个过程进行的都很慢，晶核生成的速率会相对更慢些，故可得到大颗粒硫酸铵。当过饱和度过大时晶核的生成速率相对快些，此时得到的是小颗粒硫酸铵。因此，为了制得大颗粒硫酸铵必须将溶液的过饱和度控制在一定范围内，并且要控制足够长

26、的结晶时间，使晶体长大。3.2.3 影响硫铵结晶的因素晶核生成和晶体的成长速度与溶液的洁净程度、搅拌、温度、溶液的酸度以及溶质由液相向固相的传质速率有关。(1) 温度对硫酸铵结晶的影响实验表明，随着母液温度的升高，使母液内硫酸铵的介稳区维持在较高的范围内，结晶的成长速率显著加快，有利于获得大颗粒结晶，并且有利于形成较好的晶型。同时，随结晶的温度的提高，其体积生长的速度会有很大的增长。因而在适当提高温度的情况下，可把溶液的过饱和程度控制在较小的范围内，从而大大减少针形晶核的形成。但是不能把温度提高的太高，否则会适得其反。在实际生产中，饱和器内母液的温度要按保持饱和器的水平衡来考虑。为此，一般将饱

27、和器内母液温度控制在5055。不过实际生产中可变因素较多，例如煤气进饱和器的温度、氨气的流量和速度、硫酸和水的比例等都可能导致维持水平衡的温度与获得大颗粒结晶的温度不一致，产生矛盾。为此在实际生产中要善于预先判断并作出适宜的调整方案。(2) 母液的搅拌对硫酸铵结晶的影响传质速率是由硫铵分子从晶体表面上移走晶体热的速率所决定的，在饱和器内充分搅拌可使母液得到充分的混合，以提高传质速率，同时还可以使饱和器内的母液的酸度和温度均匀。并且使析出的晶体在母液中呈悬浮状态，延长其在母液中的停留时间，这些均有利于结晶长大。(3) 杂质对硫酸铵结晶的影响 在纯净的母液中硫铵晶体的生长速度最快，母液中的可溶性杂

28、质对结晶的成长速度和晶核均有不利的影响。母液中含有的金属离子不同，硫铵晶体的晶形也不同。纯净的母液形成的晶形是扁六方形棱面和锥面复合组成的，强度较高。母液中含有的可溶性杂质主要有铁、铝、铜、铅、锑、砷等各种盐类，可溶性杂质多半来自硫酸、腐蚀设备或工业水带入，它们的离子吸附在硫酸结晶的表面，遮盖了结晶表面的活性区域，促使结晶成长缓慢；有时由于杂质在一定晶面上的选择吸附，以致形成细小畸形颗粒。 另外，杂质不仅影响晶体的成长和晶形，而且还由于在单位时间内晶体体积的总增长量小于同时间内在饱和器中形成的硫铵量，因而使母液的过饱和程度增加。这不仅会使晶体形状发生变化，降低强度，同时还会形成大量的针状晶核，

29、会很快充满溶液的全部体积，破坏了正常操作。因此，在硫铵生产工艺上必须采取有效措施减少母液中的杂质，这样才能生成晶形较好、粒度较大的硫铵晶体。(4)母液酸度对硫酸铵结晶的影响母液酸度在氨吸收设备内主要影响硫酸铵结晶的粒度和氨与吡啶盐基的回收率。饱和器母液的酸度对硫铵结晶的成长也有一定的影响。随着母液酸度的提高（从0到10%的范围内），大颗粒结晶的产率下降。同时结晶的形状也发生变化，从长宽比小的多面颗粒多数转变为有胶结趋势的细长六角形棱柱形，甚至变形针状。这是因为当其他条件不变的时候母液的介稳区随着酸度的增加而减少。因而不利于保持晶体成长所必须的过饱和程度。同时随着酸度的提高，母液的黏度将增大。因

30、而增大了硫铵分子向晶体表面扩散的阻力，阻碍了晶体正常的生长。可见，硫铵晶体的平均粒度是随着母液酸度的提高而减少的。但是，从生产的操作来看，母液的酸度过低也是不允许的。否则，除使氨和吡啶的吸收率下降外，还易造成饱和器堵塞。特别是当母液中的铁、铝离子形成Fe(OH)3及Al(OH)3等沉淀，进而生成亚铁氰化物，使晶体着色并阻碍晶体的成长。此外，当酸度低于2.53.5%时，母液密度下降，易使泡沫产生导致操作条件恶化。63.3 硫铵的生产工艺流程 饱和器法生产硫铵使用的饱和器有鼓泡式饱和器和喷淋式饱和器。本设计采用喷淋式饱和器。喷淋式饱和器分为上段和下段，上段为吸收室，下段为结晶室7。由脱硫工序来的煤

31、气经煤气预热器预热至6070或更高温度（目的是为了保持饱和器水平衡）。煤气预热后，进入喷淋式饱和器的上段，分成两股沿饱和器水平方向沿环形室做环形流动，每股煤气均经过数个喷头用游离酸含量为3.5%4%的循环母液喷洒，以吸收煤气中的氨，然后两股煤气汇成一股进入饱和器的后室，用来自小母液循环泵（也称二次喷洒泵）的母液进行二次喷洒，以进一步除去煤气中的氨。煤气再以切线方向进入饱和器内的除酸器，除去煤气中夹带的酸雾液滴，从上部中心出口管离开饱和器，再经捕雾器捕集煤气中的微量酸雾后到终冷洗苯工段。喷淋式饱和器后，煤气含氨一般小于0.05g/m3。饱和器的上段和下段以降液管联通。喷洒吸收氨后的母液从降液管流

32、到结晶室的底部，在此结晶核被饱和母液推动向上运动，不断地搅拌母液，使硫酸铵晶核长大，并引起颗粒分级。用结晶泵将其底部的浆液送至结晶槽，含有小颗粒的母液上升至结晶室的上部，母液循环泵从结晶室上部将母液抽出，送往饱和器上段两组喷洒箱内进行循环喷洒，使母液在上段与下段之间不断循环。饱和器的上段设满流管，保持液面并封住煤气，使煤气不能进入下段。满流管插入漫流槽中也封住煤气，使煤气不能外逸。饱和器满流口溢出的母液流入漫流槽内的液封槽，再溢流到满流槽，然后用小母液泵送至饱和器的后室喷洒。冲洗和加酸时，母液经漫流槽流至母液储槽，再用小母液泵送至饱和器。此外，母液储槽还可在饱和器检修时供储存母液之用。结晶槽的

33、浆液经静置分层，底部的结晶排入到离心机，经分离和水洗的硫酸铵晶体由胶带输送机送至振动式流化床干燥器，并用被空气热风机加热的空气干燥，再经冷风冷却后进入硫酸铵储斗。然后称量、包装送入成品库。离心机滤出的母液与结晶槽满流出来的母液一同自流回饱和器的下段。干燥硫酸铵的尾气经旋风除尘器后由排风机排放至大气。为了保证循环母液一定的酸度，连续从母液循环泵入口管或满流管处加入质量分数为90%93%的浓硫酸，以维持母液正常酸度。由购买送来的硫酸送至硫酸储槽，再经硫酸泵抽出送到硫酸高置槽内，然后自流到满流槽。喷淋式饱和器结构上有如下特点： ( Y6 # d3 P, s: Z& # B1)喷淋室由本体、外套筒和内

34、套筒组成。外套筒与内套筒间形成旋风式分离器，除去煤气中夹带的酸雾液滴，起到除酸器的作用。 (. v7 C $ C; X) y) z) 2)在煤气入口和煤气出口间分隔成两个弧形分配箱，在箱内配置喷嘴，喷嘴的方向均朝向煤气流，形成良好的气流接触面。!) N; ? (3)喷淋室的下部为结晶分级槽，喷淋室以降液管与结晶分级槽连通，循环母液通过降液管从结晶分级槽的底部向上返，不断生成硫酸铵晶体，穿过向上运动的悬浮硫酸铵母液，促使晶体长大，并引起颗粒分级。 () s. v( ! t; T$ g. N1 C4)在喷淋室的下部设置母液满流管，控制喷淋室下部的液面，促使煤气由入口向出口在环形室内流动。 喷淋式饱

35、和器，集酸洗吸收、结晶、除酸为一体，具有煤气系统阻力小，结晶颗粒较大，平均直径0.7mm，硫酸铵质量好，工艺流程短，易操作，综合经济效益好等特点。4 生产硫铵的原料、主要设备以及所使用的材料4.1 原料进入硫铵工段的原料有煤气、剩余氨水和硫酸。其中煤气来自于冷凝鼓风工段，剩余氨水来自溶剂脱酚工段，硫酸来自酸库。4.1.1 硫酸的选择 焦化生产硫铵一般采用： （1）浓度为7578%的塔式酸； （2）浓度为9398%的接触法硫酸； （3）少量使用精苯的再生酸掺入到新酸中。 其中塔式酸一般含有铅、砷及氮的氧化物等杂质。氮的氧化物在操作过程中会转入煤气中，别的杂质会影响硫铵晶体的生成和晶体颜色，同时不

36、利于获得大颗粒的结晶。此外，还会使饱和器的母液生成泡沫，影响安全生产。 精苯车间的再生酸对钢材有着强烈的腐蚀作用，其中有的焦油酸和磺酸在硫铵结晶时严重污染环境，因此应与新酸混合均匀使用。 浓硫酸具有含杂质少，带入饱和器的水分少，且加入饱和器有较高的稀释热，可减少煤气预热器的负荷等优点。权衡上述利弊，本设计所用的硫酸的浓度为98%，其中再生酸是在加酸时同浓硫酸一起加入母液储槽的。 4.2 生产硫铵的主要设备及所使用的材料硫铵工段的主要设备：煤气预热器、饱和器、离心机、干燥机、除酸器等。而其中饱和器是该工段的主要设备。饱和器是用钢板焊制的，具有顶盖和锥底的圆形设备，内壁衬以防酸层。此外，饱和器顶盖

37、内表面及中央煤气管的外表面，由于经常与酸雾接触，均需焊铅扳衬层，近年来，采用环氧玻璃钢衬饱和器顶盖的内表面及中央煤气管表面，也取得了良好的效果。4.3 生产硫铵设备使用的材料 焦化厂硫铵工段中，由于母液自身的腐蚀性，硫铵结晶颗粒对管道产生磨损腐蚀，以及生产事故或操作不当造成母液温度的升高使腐蚀加剧。一般生产中使用的SUS316L不锈钢材质很容易因腐蚀而泄露。本设计根据实际生产情况，在材质选择方面除饱和器外壳主体部分、煤气预热器等设备采用SUS316L不锈钢材质外，母液贮槽、满流槽、低位槽以及所有的管道等都使用SF-SHDPE高密度钢骨架塑料复合管材质。该材质在实际生产中抗腐蚀性强、耐久性好、价

38、格低廉。 饱和器用耐酸不锈钢SUS316L焊制，具有顶盖和锥底的圆形设备，内壁衬以防酸层。此外，饱和器顶盖内表面及降液管的内外表面由于经常与母液接触均需焊铅扳衬层。近年来，孙笼等人在对硫铵工段非金属酚醛玻璃钢结构制作可行进行了研究，实际证明采用非金属酚醛玻璃钢材料，提高了硫铵工段主要设备的使用寿命，对稳定煤气生产，提高硫铵产量，降低硫酸单耗，具有明显的经济效益和社会效益8。 本设计饱和器内部结构全部采用酚醛玻璃钢（主要由酚醛树脂和玻璃布组成）制作。玻璃钢的优点之一在于能够方便而经济地模制出大型复杂的异形结构。因此在结构设计时，应尽可能地将设备的各部件合并成一整体，力求避免将玻璃钢制成一个个零部

39、件然后再组装，减少连接、减少拼装，从而保证整体设备的质量并减轻重量。构件的厚度可以做成变截面，即在高荷载面做厚些，而在低荷载面则做薄些，便于进行等强度或等应变设计。5 工艺计算5.1 工段主要控制指标 (1)预热器后煤气温度 5070 (2)饱和器后煤气温度 5565(3)饱和器内母液温度 5055 (4)预热器内煤气阻力 500Pa (5)饱和器内煤气阻力 5000Pa (6)除酸器内煤气阻力 1000Pa (7)饱和器后煤气含氮 21 水份 0.3 游离酸 0.05 (10)蒸氨塔顶温度 101103 (11)分缩器后氨气温度 9798 (12)废水冷却器后废水温度 4045 (13)废水

40、含量 0.1g/L 5.2 工艺计算5.2.1 原始数据煤气产量V总： 55000Nm3/h 煤气初冷器后温度： 30剩余3.5%氨水量： 20 kg/h 干馏煤气带入氨： 365.2kg/h干馏煤气带出氨： 1.65kg/ h 蒸氨废水带出氨： 1.82kg/ h5.2.2 水平衡的确定饱和器内的水分主要是煤气和氢气带来的，还有硫酸带入的水分以及洗涤水等。洗涤硫氨用水占硫氨质量总重的6%，冲洗饱和器和除酸器带入的水量平均取100kg/h，氨分缩器后氨汽浓度为10%。10饱和器水平衡如下： 饱 和 器 输入 输出 洗涤硫铵用水 W1 煤气带入水 W2 煤气带出水 氨气带入水 Wd W3 硫酸带入水 W4 硫铵产品带出水 冲洗水 W硫 W5(1)带入饱和器的总水量洗涤硫铵用水 W1=1676.136%=100.57kg/h初冷后的煤气温度为30，其水汽含量为0.0351kg/h。所以煤气带入水量 W2 =550000.0351=1930.5kg/h 氨气带入水量 由N2-N5=（W3+N2-N5）10% 得 W3= =（70-1.82）9 =613.62kg/h 硫酸带入水 W4=1269.8（1-0.98）=25.94kg/h冲洗水 W5=100kg/h则带入饱和器的总水量为 W总入=W1+W2+W3+W4+W5