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1、 毕业设计开题报告题 目：5万m3/h焦炉煤气中氨及粗轻吡啶回收工艺设计学生姓名： 年 级： 专 业： 化学工程与工艺 申报学位： 工学学士 院 系： 化学化工系 指导教师： 完成日期： 2012-3-15 2012年3月15日毕业设计开题报告书题目 5万m3/h焦炉煤气中氨及粗轻吡啶回收工艺设计学生姓名 学号 指导教师 专业化学工程与工艺职称教授 选题目的及意义：选题目的： 无水氨主要用于制造氮肥和复合肥料，还可用于制造硝酸，各种含氮的无机盐，磺胺药，聚氨酯，聚酰胺纤维及丁靑橡胶等，此外还常用做制冷剂。粗轻吡啶是一种具有特殊气味的黄色油状液体，沸点范围为115160oC ，轻吡啶盐基易溶于水
2、。纯吡啶是重要的溶剂，可用于制造维生素、中枢神经兴奋剂、抗菌素以及一些高效农药和还原料染料。 在氨及粗轻吡啶的回收工艺中，用硫酸吸收焦炉煤气中的氨生产硫酸铵按煤气中氨与硫酸母液接触的方式不同，分有三种：半直接法、间接法和直接法，其中应用最广泛的是半直接法。经和老师讨论，我确定了利用半直接法即饱和器法生产硫酸铵的方法回收氨。饱和器法生产硫酸铵的方法有鼓泡式饱和器和喷淋式饱和器，鉴于鼓泡式饱和器法比较成熟，老师建议我选用鼓泡式饱和器法生产硫酸铵。从饱和器中回收吡啶制取粗轻吡啶的工艺流程常用的有两种形式，即文氏管反应器法和中和器法。由于中和器法提取粗轻吡啶的工艺比较成熟，因此我选择了中和器法提取粗轻
3、吡啶。意义： 对焦炉煤气中氨及粗轻吡啶进行回收工艺设计，不仅回收了它们，使它们得到合理利用，增加了化工生产企业的利润，并且保护了环境。其中的粗轻吡啶是我国所急需的。我国在80年代至90代年初对吡啶系列原料使用面比较窄，基本上只有两三个品种，全国年需求量大约在1500t左右，原料基本依靠进口，国内部分全部是煤焦油产品。如1992年我国吡啶系列原料产量为120t，进口纯吡啶1300t、六氢吡啶1000t。进入90年代中后期，特别是1994年以后，随着我国对精细化工产品的大力开发，我国对吡啶系列产品数量、品种的需求显著增加，品种发展到十余个，年需求量增长到万吨左右，其中医药消耗吡啶约0.3t/a、外
4、资企业约需0.5万t/a、其他行业约需0.2万t/a。从我国目前的吡啶系列下游产品发展趋势来分析，近几年我国化工领域对吡啶系列产品的需求还会有较大幅度地提高。如：合成纤维与橡胶的优良粘接剂丁吡胶乳在我国的需求量很大，但目前主要靠进口；丁苯哟橡胶所用原料苯乙烯和丁二烯国内货源充足，但乙烯基吡啶国内尚未大量生产。又如随着我国饲料工业的快速发展，对烟酸、烟酰胺的需求也将大幅度增加，另外，医药和食品工业也将增大对烟酸和烟酰的需求，该类产品国产能力低下，市场景广阔，而其主要原料就是3-甲基吡啶。因此从焦炉煤气中回收粗轻吡啶，也显得十分必要。设计条件设计题目：50000 m3/h焦炉煤气中氨及粗轻吡啶回收
5、工艺设计设计任务：回收焦炉煤气中氨及粗轻吡啶工艺参数：氨回收：焦炉气处理量5万 m3/h氨的产率/% 0.6初冷器后煤气温度/ 31剩余氨水量（t/h） 11剩余氨水含氨量(g/L) 2.1蒸氨塔废水含氨量(g/L) 0.06每蒸馏1m3稀氨水用直接蒸汽/kg 110分凝后氨气温度/ 95硫酸质量分数/% 92设计目标：饱和器后煤气含氨量（g/ m3）0.03。粗轻吡啶回收：焦炉气处理量5万 m3/h煤气中吡啶盐基含量饱和器前（g/ m3） 0.40饱和器后（g/ m3） 0.02剩余氨水量（m3/h） 10剩余氨水中吡啶盐基含量（g/l） 0.1蒸氨废水中吡啶盐基含量（g/l） 0.1硫酸铵
6、中吡啶盐基含量/% 0.02设计目标：饱和器后煤气中吡啶盐基含量0.03g/m3。技术路线及设计计算方法：技术路线： 本设计分别采用饱和器法生产硫酸铵回收氨，中和器法提取粗轻吡啶。对于饱和器法生产硫酸铵的工艺，煤气经鼓风机和电捕焦油器之后进入预热器，然后进入饱和器。煤气穿过饱和器在除酸器分离出液滴后，去脱硫或粗苯回收段。结晶母液用泵从饱和器底部送至结晶槽，沉淀出结晶后满流母液回到饱和器。结晶经分离器、干燥器成为硫酸铵成品。对于中和器法提取粗轻吡啶，母液从结晶槽回流入沉淀槽，同蒸氨分凝器来的氨气一起进入中和器。分解出的吡啶蒸汽等进入冷却器，经油水分离器后上层粗吡啶进入计量槽，放入储槽。下层的分离
7、水返回中和器。 计算方法：1.物料衡算 1.1氨的平衡及硫酸用量和硫酸铵产量的计算 1.2 水平衡及母液温度的确定2.热量衡算（热平衡以0为基准） 2.1输入热量 2.2输出热量3.硫酸铵生产的主设备计算 3.1饱和器 3.1.1预热器后煤气实际体积 3.1.2中央煤气管直径d1 3.1.3煤气进口管直径d2 3.1.4 饱和器后煤气的实际体积 3.1.5饱和器直径 3.1.6饱和器的高度 3.2除酸器 3.2.1除酸器煤气进口尺寸 3.2.2进口管直径 3.2.3除酸器的内径 3.2.4出口管在器内部分的高度 3.3干燥器 3.3.1沸腾床最低流态化速度的确定 3.3.2干燥器直径的确定 3
8、.3.3干燥器溢流口高度的确定4.中和器的物料平衡工艺计算 4.1母液处理量的计算 4.2分凝器后氨气分配给中和器的质量分数5.回收粗轻吡啶的主要设备计算 5.1中和器 5.2冷凝冷却器 5.3沉淀槽设计基础工作（包括课程修习、实习、查阅资料和调研）：大学期间通过物理化学、化工原理、化工分离工程、煤化工工艺学、化工设计、催化原理等课程的学习，我对化工工艺流程设计有了初步的了解与认识，上学期的煤化工工艺课程设计使得我初步掌握了化工工艺设计的过程以及需要做哪些准备工作。在图书馆查找相关资料使得我对焦炉煤气中氨及粗轻吡啶回收工艺有了进一步的了解，同时也对化工生产的理论知识进行了一次大的回顾和扎实。在
9、平煤集团首山焦化公司的实习使我对焦炉煤气中氨及粗轻吡啶回收工艺流程有了更多的了解。主要学习焦炉煤气中氨及粗轻吡啶回收工艺过程及原理。在实习中我们能够直观的对化工生产过程进行认识和学习，同时也对化工生产的理论知识进行了温习。查阅下列参考书得到设计过程中必须的一些参考数据：1. 邓渊. 煤气规划设计手册北京：中国建筑工业出版社，19922贺永德现代煤化工技术手册北京：化学工业出版社,20033何建平炼焦化学产品回收与加工北京：化学工业出版社，2005.5 4郭树才煤化工工艺学 北京：化学工业出版社，19955国家医药管理局上海医药设计院编化工工艺设计手册上册北京：化学工业出版社，1996.66陈声
10、宗化工设计北京：化学工业出版社，2001.17陈国桓化工机械基础北京：化学工业出版社，2006.18潘国昌，郭庆丰化工设备设计基础北京：清华大学出版社1996 总体进度安排：1接受设计任务：1.0天2收集资料：7.0天3制定设计方案提交设计开题报告：7.0天4设计计算：20.0天5设计图纸绘制：20.0天6编制说明书：7.0天7答辩：3.0天合计：65.0天 特色：本次设计的题目是5万m3/h焦炉煤气中氨及粗轻吡啶回收工艺设计。此设计让我更深地了解了吸收及结晶过程的技术要点和相关的注意事项等。5万m3/h焦炉煤气中氨及粗轻吡啶回收工艺设计需要饱和器、除酸器、干燥器、结晶槽、中和器、冷凝冷却器、沉淀槽等附属设备。在本次毕业设计中，我所用的饱和器的优点是一器兼有两个作用：一是吸收氨和吡啶；二是硫酸铵结晶。由于此次毕业设计中，对氨及粗轻吡啶的回收率要求比较高，所以对氨及粗轻吡啶的回收更加完全，也使得最终结晶产品产量更大。 在设计过程中，我了解了吸收及结晶过程的工艺流程，反应机理，具体的工艺条件以及选材和计算出相关的数值等，做到了“三最”：最优化；最经济；最环保。最后，在设计过程中我不仅考虑到技术问题，经济合理化问题，还考虑到了环保卫生问题等。指导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日教研室意见： 教研室主任签名： 年 月 日毕业设计（论文）领导小组意见： 领导小组组长签名： 年 月 日
