年產(chǎn)焦炭70萬噸焦化廠回收車間硫銨工段的工藝設(shè)計(jì)

I銨工段的初步水含氨量煤裝入量冷器后煤氣溫度水含氨量氨的產(chǎn)率(揮發(fā)氨) (按部分混合氨水系統(tǒng)計(jì))飽和器后煤氣含氨量煤氣溫度煤氣溫度熱器內(nèi)煤氣平均壓力和器前煤氣壓力飽和器后煤氣露點(diǎn)溫度器煤氣溫度間進(jìn)干燥器的硫銨含水進(jìn)干燥器的硫銨溫度度%%℃%%℃℃mmHg22℃℃%%℃℃℃%℃℃25I書包括：煤炭的潔凈利用、脫氨簡介、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。合技術(shù)部分4.煤炭氣化工程冊(上)6.焦化廠化產(chǎn)生產(chǎn)問答7.貴州化肥廠技術(shù)可行性報(bào)告8.化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)9.化工過程設(shè)計(jì)與經(jīng)濟(jì)學(xué)工業(yè)出版社社機(jī)械工業(yè)出版社學(xué)工業(yè)出版社業(yè)出版社貴州省化工設(shè)計(jì)院編華東化工學(xué)院出版社上?？茖W(xué)技術(shù)出版社1992.51983.111986.121992.71989.12 1992.51992.121991.121989.4程圖一套(手工繪制)2#圖紙圖紙的順序進(jìn)行裝訂上交(大張圖紙不必裝訂)I。IV 一、緒論煤炭作為我國的主要能源之一，由于其儲藏量有限，單純作為燃料不僅浪費(fèi)很大，而且會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，隨著現(xiàn)代科技和化學(xué)工業(yè)的發(fā)展對煤炭的利用范圍已大大擴(kuò)展，煤炭的綜合利用已被列為技術(shù)最成熟，應(yīng)用最廣泛的行業(yè)。由于煤炭的自身組成特殊性，在煉焦同時(shí)產(chǎn)生的煤氣中，含有多種可供回收利用的成分，其中氨作為生產(chǎn)過程中的有害成分之一，其含量雖少但由于其水溶液具有腐蝕設(shè)備氨的目的，而且硫銨作為化肥應(yīng)用于農(nóng)業(yè)中可以提高農(nóng)作物的單位面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。此法目前在國際上被認(rèn)為是回收氨的最佳方法。硫銨的生產(chǎn)方法有：飽和器法和非飽和器法。飽和器法有分直接熱的煤氣從焦?fàn)t中出來經(jīng)過煤氣冷凝器冷卻再經(jīng)電捕焦油器清潔凈少，很(1)需處理一定量的氨水。(2)結(jié)晶顆粒較小。(3)煤氣通過飽和器阻力較大，因而能量消耗大。二、化工技術(shù)部分1、硫銨工段流程簡介氣，經(jīng)預(yù)熱，從飽和器中央煤氣管進(jìn)入，經(jīng)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)沸騰干燥器干燥后，裝袋入庫即為產(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，由循和器循環(huán)，以保證器內(nèi)溫度、酸度、粒度均勻。進(jìn)行飽和器的物料平衡和熱平衡的計(jì)算，對分析飽和器的操作及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焦?fàn)t濕煤裝入量t/h初冷器后煤氣溫度℃30剩余氨水含氨量g/L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/Nm30.03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℃60mmHg872飽和器前煤氣壓力mmHO18002飽和器阻力mmHO6002氣露點(diǎn)溫度℃45和器煤氣溫度℃55每天操作時(shí)間h/d15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%84出干燥器的空氣溫度℃70℃104三、硫銨工段的設(shè)備計(jì)算及選型V=105×(1－8%)×330=31878Nm3/h式中105——焦?fàn)t濕煤裝入量(t/h)330——干煤的煤氣發(fā)生量(Nm3/t)M=105×(1－8%)×0.29%=0.280/h或280㎏/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))=10.3322%——化合水分35.2/106——30℃時(shí)，煤氣中飽和水蒸汽含量(gNm3)。/31878——煤氣發(fā)生量(Nm3/h)式中3.5——單位體積剩余氨水含氨量(g/L)280－32.24=247.76㎏/h式中280——單位時(shí)間氨總產(chǎn)量(㎏/h)32.24——剩余氨水中揮發(fā)氨總量(㎏/h)式中31878——煤氣發(fā)生量(Nm3/h)0.03——飽和器后煤氣含氨量(g/Nm3)式中247.76——進(jìn)飽和器的煤氣含氨量(㎏/h)氨量(㎏/h)1.7、硫銨產(chǎn)量(干重)：132——硫銨的摩爾質(zhì)量(g/mol)1.8、硫酸(100%)的消耗量：98——硫酸的摩爾質(zhì)量(g/mol)100%的硫酸換算成92.5%的硫酸為 出飽和器的煤氣含氨量(㎏/h)230.07——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%項(xiàng)目硫酸吸收的氨246.79%99.61煤氣帶入的氨247.76煤氣帶走的氨0.890.39計(jì)計(jì)式中31878——煤氣發(fā)生量(Nm3/h)35.2——30℃，煤氣中飽和水蒸汽含量(g/Nm3)。時(shí)711.34×(1－92.5%)=53.35㎏/h式中711.34——硫酸消耗量(㎏/h)③洗滌硫銨的水量：取硫銨重量的8%，而出離心機(jī)的硫銨帶相100式中958.13——硫銨產(chǎn)量(㎏/h)④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0.04495㎏/Nm3式中31878——煤氣發(fā)生量(Nm3/h)式中18——水的摩爾質(zhì)量(g/mol)另Hg數(shù)Pg=848×5.91%=50.12mmHg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PP－0.004s)mmHgL00P=P(1－0.00235×85.2－0.004×11.1)mmHg=0.755PL000LPPLPg=66.38mmHg查飽和水蒸汽表得其溫度實(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)PPLPg留時(shí)間短，衡。所以實(shí)際上母液面上的水蒸氣分壓：P=KPgL式中K——平衡偏離系數(shù)，其值約為1.3~1.5L飽和器進(jìn)行熱量平衡計(jì)算(假設(shè)吡啶未生產(chǎn))。3.1、煤氣帶入的熱量Q：1kcalh式中29601——煤氣發(fā)生量(Nm3/h)②水汽帶入的熱量(煤氣中的水分)：1122.11×(595＋0.438t)=667655.45＋491.48tkcal/h式中1211.11——水煤氣中帶入的水量(㎏/h)595——水在0℃時(shí)的蒸發(fā)熱(kcal/㎏)t——煤氣預(yù)熱溫度(℃)t.62tkcal/h式中247.76——進(jìn)飽和器的煤氣含氨量(㎏/h)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Q1=11157.3t＋(667655.45＋491.48t)＋124.62t5＋11773.4tkcal/h2Q=711.34×0.35×20=4977.98kcal/h2式中711.34——硫酸消耗量(㎏/h)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)Q：3Q=(200＋57.49)×0.999×60=15434kcal/h3式中200——沖洗設(shè)備的平均水量(㎏/h)57.49——洗滌硫銨結(jié)晶的水量(㎏/h)60——洗滌水溫度(℃)4回流母液溫度約低于飽和器內(nèi)溫度9~10℃，可取45℃，回流母Q=9258.13×10×0.64×45=275941.44kcal/h4式中958.13——硫銨產(chǎn)量(㎏/h)55式中958.13——硫銨產(chǎn)量(㎏/h)36 44324324 (NH4)2SO的生成熱279500kcal/kmol4q=958.13－(2×11000＋338974.78)=46700kcal/kmol1式中958.13——硫銨的產(chǎn)量(kg/h)32——硫銨摩爾的質(zhì)量(kg/kmol)1q=19.7×958.13=18971kcal/kmol2式中958.13——硫銨的質(zhì)量(kg/h)Q1105×(1－8%)×330×0.35×55=613652kcal/h式中105——焦?fàn)t濕煤裝入量(t/h)330——干煤的煤氣發(fā)生量(Nm/t)30.35——干煤氣比熱(kcal/m·℃)1344.89×(595＋0.438×55)=832607.95kcal/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/㎏)Q*=613652＋887125.02=1500777.02kcal/h12Q*=958.13×(1＋10)×0.64×55=37098.94kcal/h2式中958.13——硫銨產(chǎn)量(㎏/h)3Q*=958.13×60×0.64×55=2023570.6kcal/h3式中958.13——硫銨產(chǎn)量(㎏/h)44式中958.13——硫銨產(chǎn)量(㎏/h)QQQQ輸輸入667655.45+11773.4t4977.98275941.441839609.6357945.7831615642.3+11773.4t出1500777.02370987.942023570.645990.243941325.8輸1234計(jì)Q23Q4Q5Q6計(jì)合合Q=Q*＋Q*＋Q*＋Q*出123425.8kcal/h根據(jù)熱平衡關(guān)系，則Q=Q入出31615642.3+11773.4t=3941325.8選型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)回流母液在內(nèi)有較長的流動路線而定。。備，大型焦化常用的是外部除酸式飽和器。對飽和器的計(jì)算主要是針對一定的煤氣飽和器前煤氣壓力阻力22預(yù)熱器后煤氣溫度℃67氣露點(diǎn)溫度℃45飽和器煤氣溫度℃55初冷器后煤氣溫度℃30231878——煤氣流量(Nm3/h1800——飽和器前煤氣壓力(mmHO)2273——冰水混合物的絕對溫度(K)70——預(yù)熱器后煤氣溫度(℃)30——初冷器后煤氣溫度(℃).0=1.27m21200273+45760+13.61200——飽和器后煤氣表壓(mmHO)255——飽和器煤氣溫度(℃)45——飽和器后煤氣露點(diǎn)溫度(℃)飽和器的總截面積14.03＋1.27=15.30m14×15.301除酸器的作用是捕集飽和器后煤氣中所夾帶的酸滴，本硫銨工段磚或輝綠巖磚，式煤氣中酸霧最小顆粒進(jìn)口煤氣速度不得低于25m/s，現(xiàn)取煤氣進(jìn)口采用矩形，長邊a對短邊b之比取為a/b=1.94，則F=1.94b=040b=0.4541ma=0.88m2.2.2、出口管的直徑：出口管的煤氣流速可取為4~8m/s，現(xiàn)D=2=1.83m1π4D*=1.83＋(0.008＋0.005×2)×2=1.866mD=1.866＋0.4541×2=2.77m2m122.4、出口管在器內(nèi)部分高度出口管在器內(nèi)部分的高度為有效速度的62~70%，W6×70%=18.2m/s當(dāng)煤氣中酸霧最小顆粒的直徑為16μm，為將其捕集下來，煤氣L=W×T=18.2×0.945=17.2mDm4.63622H=h×n=1.3×2.36=3.07m，煤氣走管程，加熱用的低壓蒸汽走殼程。其總傳熱系數(shù)為90~100Kcal/m2..，對每1000Nm3/煤h氣需加熱面積3m2。Nm3/h31878氣溫度℃55度℃67預(yù)熱器內(nèi)煤氣平均壓力mmHg872(絕壓)273——冰水混合物的絕對溫度(K)38548×3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%硫銨產(chǎn)量(干基)㎏/h958.13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相對濕度%84出干燥器的空氣溫度℃70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)：G10-2×dp1.82×[γg(γs－γg)0.94/Z0.88㎏/h·m2臨流dp徑(mm)γg——?dú)怏w密度(㎏/m3)xd則210.50.30.20.1在沸騰床干燥器內(nèi)氣體的平均溫度為2，取操作壓2 臨速臨速γ0.96g0臨速式中958.13——硫銨產(chǎn)量(干基)㎏/h=31.29㎏/h(1-2%)×2%4按設(shè)計(jì)定額，干燥器每處理1t硫銨(干基)需溫度為5℃，，㎏/m3+11πD=2=0.26m2π4①飽和器中心與主廠房外墻的距離7~10m。⑦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⑧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①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④硫銨貯斗的出料口距倉庫地面的距離，用人工包裝時(shí)應(yīng)不小于②設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮檢修用地，檢修時(shí)所需空間和情況應(yīng)設(shè)置流量計(jì)、溫度計(jì)、壓力計(jì)。如上水流量和壓力、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化程度燥器電氣系統(tǒng)應(yīng)能聯(lián)鎖開、停車，各設(shè)備能單獨(dú)開、停車。制造費(fèi)用(折舊、修理)46.48元因有二：氨有腐蝕性，且對粗苯回收工段洗油質(zhì)量有影響；氨是一種七、綜合技術(shù)部分菜園、果園等良田時(shí)，則應(yīng)盡可能少占用。②有流砂、淤泥、崩塌、斷層、溶洞、滑坡層和二級以上大孔土；物而又必須原地保留的地段。并應(yīng)取得當(dāng)?shù)仉姌I(yè)部門同意。應(yīng)取得有關(guān)部門同意。區(qū)應(yīng)有良好的休息環(huán)境和衛(wèi)生條件，并應(yīng)考慮職工上下班的交通㈡廠址選擇方案和建廠條件本工段為化產(chǎn)車間的硫銨工段，根據(jù)工藝流程布置，設(shè)計(jì)擬建于冷鼓工段南側(cè)，廠區(qū)擬建于洪洞縣東北十五公里處的霍山腳下，該地夏季(6、7、8月)平均月平均(8月最高)月平均(1月最低)度均相對濕度大月小月壓夏季(6、7、8月)平均向kPakPa公路洪洞縣境內(nèi)公路四通八達(dá)，交通便利，廠址區(qū)內(nèi)有通向洪洞縣城焦化廠是用水大戶，因此水源必須充足，廠址區(qū)內(nèi)的霍山腳下有廠區(qū)內(nèi)設(shè)置循環(huán)水系統(tǒng)，生產(chǎn)廢水經(jīng)凈化處理后，部分返回生產(chǎn)洪洞北靠汾西、霍州兩大煤田，南臨河?xùn)|主焦煤煤田，有著充足的煤炭資源，可以建設(shè)以煤為原料，生產(chǎn)冶金焦，將焦?fàn)t煤氣用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品的大型煤化工綜合利用企業(yè)，由于有充足的煤炭和水，水電電源是化工廠正常生產(chǎn)必需之物，電源供給必須穩(wěn)定且充足，廠區(qū)北面的霍州火力發(fā)電廠可以保證電源供應(yīng)，同時(shí)廠內(nèi)也可以利用充上層粘土厚度均勻，地耐力為50-80t/m2化工廠的主要污染是“三廢”和噪聲，煤氣屬易燃、易爆、易中毒氣體，在生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲存方面都要防止泄漏。脫硫工段的污染主設(shè)備均有害。防治措施：靠管道及設(shè)備的密封性，另外廢液在排放之下措施：盡可能采用低噪聲設(shè)備，對噪聲大的設(shè)備盡量安置在遠(yuǎn)離人群區(qū)，用隔音材料建造隔音操作室?；ú荨⒃黾泳G地覆蓋率。八、硫銨工段設(shè)備一覽表型號數(shù)量2氣預(yù)熱器2除酸器φ=3012H=5194δ=62硫酸高位槽φ=2216L=4790V=17M3δ=81結(jié)晶槽