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1、 河南城建学院本科毕业设计（论文） 第 61 页设计说明本设计对焦炉煤气的处理采用半负压操作系统，煤气的初冷采用的是横管式间接初冷器。首先，概述了煤气初步冷却的目的意义，介绍了鼓风冷凝工段的工艺流程，常用的初冷工艺及工艺流程中的常用设备，并对鼓冷工段进行了物料衡算和热量衡算。通过热量衡算和物料衡算确定了设备的选型。其次，采用喷淋式饱和器生产硫酸铵的工艺，并以饱和器母液生产粗轻吡啶。最后，对脱硫和苯回收工艺作说明。同时也对介绍了用硫酸法吸收氨制取硫酸铵的工艺，并对硫酸吸收氨的工艺原理及注意事项做了一些说明，以及对硫酸铵生产工艺的物料衡算和热量衡算，硫酸铵生产的主设备及辅助设备的设计计算。回收轻吡
2、啶的中和器的物料衡算也进行了相应的设计。关键词：横管式初冷器 物料衡算 硫酸铵 饱和器Design descriptionIn this design, the coke oven gas treatment using a vacuum operating system, the gas primary cooling is used in horizontal pipe type indirect cooling device. First, an overview of the gas primary cooling purpose and meaning, introduced the
3、 blast condensation process flow, commonly used primary cooling process and process used in the equipment, and the drum cooling section for the material balance and heat balance. By heat balance and material balance calculation to determine the selection of equipment. Secondly, using the spray type
4、saturator for ammonium sulfate production process, and to the saturator liquor production of light pyridine. Finally, on the desulfurization and benzene recovery process for. At the same time also introduced by sulfuric acid method for preparing ammonium sulfate of ammonia absorption process, and th
5、e sulfuric acid to absorb ammonia process principle and matters needing attention are described, as well as for ammonium sulfate production process of the material balance and heat balance, ammonium sulfate production of main equipment and auxiliary equipment design. Recovery of pyridine neutralizer
6、 material balance has also made the corresponding design.Key words: cross tube primary cooling device for material balance calculation for ammonium sulfate Saturator目 录设计说明1引言51 焦炉煤气初冷工艺71.1 煤气的间接冷却工艺71.2 初冷器冷却81.2.1 间接初冷法81.3 煤气的直接冷却工艺112 初冷工艺的计算132.1 集气管的物料平衡和热计算132.1.1 物料平衡132.1.2集气管的热计算152.2 横管初
7、冷器热量和物料衡算173 硫酸铵制取工艺214 硫酸铵工艺计算254.1物料衡算254.1.1氨平衡及硫酸用量的计算264.1.2水平衡及母液温度的确定274.2热平衡及煤气预热器出口温度的计算295 硫酸铵生产的主设备的计算356 硫酸铵附属设备的计算386.1除酸器的计算和选型386.2离心机的计算和选型396.3沸腾干燥器406.3.1沸腾床最底流态化速度G计算416.3.2干燥器直径的确定426.4煤气预热器的计算与选型436.5蒸氨塔及附属设备的计算456.5.1蒸氨塔的计算456.5.2氨分凝器496.6氨水换热器506.7干燥系统有关设备516.7.1旋风分离器计算516.7.2
8、通风机的计算516.8其他设备526.8.1结晶槽526.8.2硫铵高位槽526.8.3废氨水槽526.8.4母液槽537 硫化氢和氰化氢的脱除及苯回收547.1 焦炉煤气中硫化氢和氰化氢的脱除547.2 洗油吸收煤气中的苯族烃557.3 富油脱苯56总结57参考资料59致 谢60引言 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，虽然由于石油和天然气的化学加工和合成技术的发展，炼焦化学品受到竞争。但我国是煤炭利用大国，焦炭仍然是重要的工业产品，随着能源危机的近一步扩展以及环境保护的压力，炼焦化学品的回收成为煤炭工业关注的重要对象，为了获得实
9、际的经济回报，各企业不断优化设备，加强环境保护，提倡能源充分利用，使炼焦产品的回收与加工水平迅速提高，更快的实现了煤的高效利用。炼焦化学品种类很多，如炼焦车间的荒煤气，经冷却和吸收处理，可以提取出焦油，氨、萘、硫化氢及粗苯等产品，并且得到净焦炉煤气。煤气的初步冷却：来自焦炉的荒煤气与焦油和氨水沿吸煤气管道至气液分离器，气液分离后荒煤气进入横管初冷器分两段冷却。上段用循环水，下段用低温水将煤气冷却至2122。由横管初冷器下部排出的煤气，进入电捕焦油器，除掉煤气中夹带的焦油雾后，再由煤气鼓风机压送至下一个工段为了保证初冷器的冷却效果，在上段和下段连续喷洒焦油氨水混合液，在其顶部用热氨水不定期进行冲
10、洗，以清除管壁上沉积的焦油和萘等杂质。初冷器上段排出的冷凝液经水封槽流入上段冷凝液槽，用泵将其送入初冷器上段进行喷洒，多余部分送到机械化氨水澄清槽。初冷器下段排出的冷凝液经水封槽流入下段冷凝液槽，加兑一定量焦油和氨水后，用泵将其送入初冷器下段进行喷洒，多余部分流入上段冷凝液槽。焦炉煤气中的氨可以用于制取硫铵，无水氨和浓氨水，硫酸铵是重要的农用肥料，市场有较大的需求量，所以现今大部油和氨水都采用硫酸铵工段来回收煤气中的氨。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
11、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。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
12、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。虽然吸收与结晶分开，但仍在一个设备内，虽然操作条件不能分别控制，但结晶颗粒的长大，一方面依靠母液的大量循环搅拌，促使结晶颗粒增大，另一方面结晶室的容积较大，有利于晶核的长大，通过自然分级从结晶室的底部可抽出较大的颗粒的硫铵结晶。1 焦
13、炉煤气初冷工艺煤气的初步冷却分两步进行：第一步是在集气管及桥管中用大量循环氨水喷洒，使煤气冷却到80-90；第二步再在煤气初冷器中冷却。可将煤气冷却到25-65。煤气的初冷，输送及初步净化，是炼焦化学产品回收工艺过程的基础。其操作运行的好坏，不仅对回收工段的操作有影响，而且对焦油蒸馏工段及炼焦炉的操作也有影响。因此，对这部分工艺及设备的研究都很重视。1.1 煤气的间接冷却工艺煤气在桥管和集气管内的冷却，是用表压为0.15-0.2MPa的循环氨水通过喷头强烈喷洒进行的，当细雾状的氨水与煤气充分接触时，由于煤气温度很高而湿度又很低，故氨水吸收煤气显热并大量蒸发，两者间快速进行着热和质的传递。传热过
14、程取决于煤气与氨水的温度差，煤气将热量传给氨水得以冷却，所传递的热量为显热，约占煤气冷却所放出总热量的10%-15%。传质过程的推动力是循环氨水液面上的水汽分压与煤气中水汽分压之差，氨水部分蒸发，煤气温度急剧降低，以供给氨水蒸发所需的潜热，此部分热量约占煤气冷却所放出总热量的75%80%。另有约占所放出总热量10%的热量由集气管表面散失。由此可见，煤气在集气管内的冷却，主要是靠循环氨水的蒸发通过上述冷却过程，煤气温度由650750降至8286，同时有60%左右的焦油汽冷凝下来。荒煤气在上升管内经氨水喷洒冷却所能达到的最低温度，理论上是其露点温度。在实际生产上，煤气温度高于露点温度1-3。 图1
15、-1上升管、桥管和集气管1集气管；2氨水喷嘴，3无烟装煤用蒸汽入口；4桥管；5上升管盖；6水封阀翻板；7上升管1.2 初冷器冷却初冷器冷却的方法有间接初冷法、直接初冷法和间接-直接初冷法三种。间接初冷法的煤气冷却和净化效果好，为世界各国广泛采用；直接初冷法，冷却水和煤气直接接触，有较好的净化效果，但因设备较多，投资较大，应用不如间接初冷器普遍；间接-直接初冷法是70年代后发展的初冷方法，煤气初冷和净化效果好，但设备多，投资大，未能广泛采用。1.2.1 间接初冷法间接初冷法的工艺流程如图1-2所示。图1-2间接初冷法工艺流程1气液分离器；2间接初冷器；3焦炉煤气鼓风机；4电捕焦油器；5冷凝液槽；6冷凝液液下泵；7、8水封槽；9焦油氨水分离器；10氨水中间槽；11事故氨水槽；12焦油贮槽；13焦油中间槽；14-冷凝液中间槽该流程在我国得到广泛采用。粗煤气与喷洒氨水冷凝焦油等沿吸煤气主管首先进入气液分离器，煤气与焦油、氨水、焦油渣等在此处分离。分离下来的焦油、氨水和焦油渣一起进入焦油氨水澄清槽，经过澄清分成三层：上层为氨水，中层为焦油，下层为焦油渣。沉淀下来的焦油渣由刮板输送机连续刮送至漏斗处排出槽外。
