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学 号：201007010122
HEBEI UNITED UNIVERSITY
毕业设计说明书中英文摘要
GRADUATE DESIGN ABSTRACT
设计题目： 年产110万吨焦化厂硫铵工段设设计
学生姓名： 张忆一
专业班级： 10化工1班 学 院： 化学工程学院 指导教师： 高筠 教授
2014年6月6日
摘 要
摘 要
本设计为焦油加工厂硫铵工段的工艺设计。首先，设计中简要的介绍了我国煤化工发展现状及前景，之后阐述了荒煤气中氨回收的作用和意义，本设计还讲到了我国现阶段钢铁企业回收氨的现状。之后介绍了焦化厂氨回收工艺和当前氨回收技术状况。之后着重介绍了硫酸铵生产的方法，生产硫铵的方法及途径很多，除了焦化厂中回收氨硫铵工艺，还有如以合成氨为原料生产硫酸铵的工艺等等。另外，最新开发的硫铵生产工艺为硫铵提供了新的来源，将副产的亚硫酸铵产品用过量的硫酸分解，吸吸再用气氨中和过量的硫酸，制得合格的液体硫酸铵。液体硫酸铵经浓缩、冷却结晶分离，即可得到固体硫酸铵。
在工艺流程选择中，首先介绍了硫铵的性质及用途，然后从化学原理及硫胺生成的结晶原理两方面介绍了硫酸铵生产工艺原理。之后讲了硫酸铵结晶的影响因素及控制，优质硫酸铵要求结晶颗粒大，色泽好，强度高，这主要起决于硫酸铵在母液中成长的速率及形成的结晶形壮，对硫酸铵结晶有影响的因素很多，主要有：母液酸度和浓度、母液中的杂质、母液的搅拌等。接着着重介绍了硫铵生产工艺流程，包括鼓泡式饱和器法制取硫铵，喷淋式饱和器法制取硫铵，酸洗法制取硫铵。
通过各种制取硫铵的工艺的比较，本设计选择了喷淋式饱和器法制取硫铵。喷淋包和器分为上下两段，上段为吸收室，下段为结晶室。由上个工段来的煤气进入喷淋包和器的上段，分成两路沿包和器水平方向流动。每股煤气均经过数个喷头，用含游离酸的母液喷洒，以吸收煤气中的氨 。两股煤气汇合后从切线方向进入饱和器中心旋风分离部分，除去夹带的酸雾滴，从上部中心出口管离开到下一个工段。
饱和器的上段与下段以降液管连通，喷洒吸收氨后的母液从降液管流至结晶室底部，不断搅拌母液，使硫铵晶核长大。带有小颗粒的母液上升至结晶室上部，大部分至母液循环泵，少部分至母液加热器，用蒸汽加热使母液温度升高。一方面溶解母液中的小颗粒结晶，减少晶核数量，另一方面保持饱和器内的水平衡（或用煤气预热器维持水平衡），混合后的两部分母液进入大的母液循环泵，送经饱和器的上段进行循环、喷洒。饱和器的上段设满流管，保持液面并封住煤气，使其不能进入下段，母液在上段与下段之间不断循环，使母液中的晶核不断长大，沉降在结晶室底部，用结晶泵抽至结晶槽，经离心分离，干燥后得成品硫铵。
本设计结合喷淋式饱和器法支取硫酸铵工艺对年产110万吨焦化厂硫铵工段设计。本设计内容包括:生产原理、工艺流程、计算及设备的选型、工艺布置、操作规程、成本估算等。本工艺采用主要设备：蒸氨塔，喷淋式饱和器，煤气预热
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摘 要
器，沸腾床干燥器等。
首先根据实际的生产要求对氨水蒸馏塔部分进行物料衡算和热量衡算，生产110万吨焦炭所需的干煤量为137.50t，每小时消耗干煤量156.39t，剩余氨水量为16391.63kg/h，可求的剩余氨水的组成，确定剩余氨水含氨量xf?0.50％。氨在蒸馏塔中的回收率为98%，分凝器后氨汽操作温度为98℃，操作压力为115kPa，在此条件下确定氨水分凝器后的成品氨汽组成及含氨浓度xp?11.92%。由最小回流比求得实际回流比，在进行塔的物料衡算，得到蒸氨塔的物料平衡图。接着进行蒸氨塔的热量衡算，输入的热量包括氨水带入的热量、回流液带入的热量、直接蒸汽带入的热量，输出的热量塔顶氨汽带走的热量、废水带走的热量、化学反应吸收的热量。然后计算蒸馏塔的塔板数，由前计算得的R,xR等值求出操作线方程，通过逐板计算法计算塔板数为12，塔径为1400mm，塔高取9.05m。
然后对氨气分凝器进行物料衡算和热量衡算，求其传热面积78.92m2，选用 F=81m2埋入式分凝器1台。接着对饱和器进行热量衡算和物料衡算。焦炉煤气量为53954.55Nm3/h，首先是氨的平衡，输入的氨量包括焦炉煤气带入量和直接入饱和器的氨汽带入量，输出的热量包括焦炉煤气带出量和生成硫酸铵所消耗的氨量。硫铵产量为1739.14kg/h，100％硫酸耗量为1292.05kg/h，折合成78％的硫酸为1656.47kg/h。之后是水平衡，输入的水量包括煤气带入的水量、直接入饱和器的氨汽带入的水量、硫酸带入的水量、离心机洗水量、冲洗饱和器和除酸器带入的水量，输出的水量包括离心机后硫铵带走的水量、煤气应从饱和器的走水。当母液酸度为6％时，饱和其中母液温度为52℃。最后通过热量衡算得到煤气经预热后的温度为65.79℃。饱和器内筒截面积为6.94m2，内筒直径取3000mm，外筒直径取4000mm。
然后是煤气预热器的热量衡算和物料衡算。热平衡中，输入的热量包括煤气带入的热量和加热蒸汽带入的热量，输出热量包括煤气带出的热量和散热损失。预热器所需的加热面积为77.06m2，选用规格为F?96m2的预热器。
沸腾床硫铵干燥器的热量衡算和物料衡算，计算沸腾床最低流态化速度为0.141m/s,干燥器总截面积为0.342m2。干燥器溢流高度是控制沸腾床层高度及物料停留时间的重要参数，基于传热原理，可以通过对固定床高度的计算来确定沸腾床的高度，沸腾床高度（即溢流口高度）取400mm。
最后是其他设备的选型，离心机选用的卧式单击活塞推料离心机型号为WH-800B。结晶槽选用常压碳素钢和低合金钢容器系列中90°无折边锥形底平盖容器系列(JB1423—74系列)，其公称容积 Vn = 8 m3 ，计算容积 V计 = 7.86 m3。
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