年产80万吨硫酸铵的工艺设计

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1、年产万吨硫酸铵的工艺设计摘要IAbstractII引言1第一章综述21.1回收氨的目的及意义21.1.1氨的来源21.1.2回收氨的目的21.1.3硫酸铵的性质和用途 21.2硫酸铵生产方法31-2-1老式饱和器法 错误！未定义书签。_1.2.2酸洗法 错误！未定义书签。1.2.3间接饱和器法错误！未定义书签。1.2.4喷淋式饱和器法错误！未定义书签。1.3喷淋式饱和器法生产硫酸铵 41.3.1硫酸铵生产和结晶原理41.3.2工艺优缺点 6第二章喷淋式饱和器法的工艺流程82.1喷淋式饱和器法生产硫酸铵的工艺流程82.2回收氨的影响因素及控制92.2.1母液酸度92.2.2母液温度102.2.3

2、母液搅拌112.2.4离心分离和水洗112.2.5 杂质122.2.6 晶比13第三章饱和器的物料衡算和热量衡算143.1剩余氨水量的计算153.2氨的平衡及硫酸用量、干煤装入量的计算 163.3水平衡及母液温度的确定173.3.1带入饱和器的水量17 3.3.2饱和器的出口煤气中的水蒸气分压18 3.3.3 母液最低温度的确定18 _3.3.4母液适宜温度的确定 193.4饱和器热平衡及煤气预热温度的确定193.4.1输入热量Q入193.4.2输出热量Q出22第四章硫酸铵生产的主设备的计算244.1喷淋式饱和器244.2除酸器的计算27结论30致i谢错误!未定义书签。参考文献31附录年产80

3、万吨喷淋式饱和器法生产硫酸铵的H艺设计摘要：焦炉煤气中含有大量的氨，氨不仅在燃烧时会产生有毒、有腐蚀性的物质，同时在粗苯回收工 段还妨碍油、水的分离。因此设立硫铵工段去除煤气中的氨气，生产硫酸铵，既能解决环保问题，又能 生产农用化肥。本设计是年产80万吨硫酸铵的工艺设计，选用喷淋式饱和器法对煤气中的氨气进行吸 收。在确定工艺流程的基础上，通过对喷淋式饱和器进行物料衡算，确定了焦炉中干煤的 装入量为9689.497t/h,含量为76%的硫酸消耗量为109637.936t/h,氨损失率为0.548%, 母液最低温度为44.3C,母液适宜温度为52.5C。又通过热量衡算，确定了煤气预热温度 为64.

4、3C。在此基础上对主要设备喷淋式饱和器进行了计算和选型。设计如下：共80台 设备，70台工作，10台备用。饱和器直径为5200mm,总高度为14400mm。关键词：焦炉煤气；硫酸铵；喷淋式饱和器；衡算；计算和选型The process design of 800kt/a ammonium sulfate on spray typesaturator methodAbstract:Coke oven gas contains large amounts of ammonia.Toxic, corrosive substance is produced in the combustion of a

5、mmonia and ammonia can prevent the oil-water separation in the crude benzene recovery section. Therefore, the ammonium sulfate Section is established in order to remove ammonia of coal gas,which not only solve the environmental problem but also produce agricultural fertilizers. This design is the pr

6、ocess design of 800kt/a ammonium sulfate, selection of spray type saturator method in the absorption of ammonia of coal gas.In determining the basis of process design,calculation is conducted.Material balance is calculated in the spray type saturator,the results are shown below: The dry loading coal

7、 of coke oven is 9689.497t/h, the consumption of the content of 76% of the sulfuric acid is 109637.936t/h, the loss rate of ammonia is 0.548%,the lowest temperature is 443C of the mother liquor and suitable liquor temperature is 52.5C .And heat balanee is calculated,the result is shown that the gas

8、preheating temperature is 64.3C. On the basis of this ,the main equipment of spray type saturator is calculated and selected.Thedesign results are shown below: A total of 80 sets of equipment,70 sets of equipment at work,10 sets of backup equipment.Saturateddiameter is 5200mm, the total height is 14

9、400mm.Key words: coke oven gas; ammonium sulfate; spray type saturator; balance;calculation and selection引言炼焦化学品的回收工艺在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，环境 设计日趋成熟，虽然受石油、天然气的化学加工发展的影响，但我国是煤炭利用大国，焦炭仍是重要 的工业产品。随着能源危机的进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，因此各企业不断优化设备，提高能源利用率，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。炼焦产

10、品种类很多，如炼焦车间的焦炉煤气，经冷却和吸收利 用，可以提取焦油，氨、萘、硫化氢及粗苯等产品，并且得到净焦炉煤气。焦炉煤气中的氨对焦炉煤气的进一步净化和产品回收有很多不利影响，例如对吸收煤气中粗苯 的洗油质量有严重影响，易使洗油乳化变质；对生产设备及煤气管道有严重腐蚀作用；含氨煤气燃烧 产生NOx污染环境；含氨的废水也会对环境产生严重污染。同时氨还可以用来制成硫酸铵用作化 肥或化工原料，因此必须加以回收利用。所以用喷淋式饱和器法生产硫酸铵，不仅避免了污染，保护 了环境，还使废弃物得到了二次利用。第一章综述1.1回收氨的目的及意义1.1.1氨的来源煤主要是由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成，其中氮

11、含量一般为0.5%3%。煤在高温干馏过程中，氮元素与氢元素通过重组生成氨，其产率一般为干装煤的0.20% 0.35%。在焦炉煤气初步冷却的过程中，部分氨转入冷凝氨水中，因冷却方式不同，在冷凝氨水中分配不 同。当温度在700800C时，氨的生成量最大。如温度过高，生成的氨又和炽热的焦炭接触生成氢 和氰化氢。一般配煤中约60%的氮存在于焦炭中，约15%20%的氮与氢化合生成氨。其余部分转 化为氰化氢、吡啶盐基或其它含氮化合物2】。1.1.2回收氨的目的氨易溶于水，焦炉煤气中的水蒸气冷凝时，冷凝液中必定含氨，氨会污染环境，为保护大气和 水体，含氨的水溶液不能随便排放；焦炉煤气中的氨与氧化氢、硫化氢化

12、合，对管道和设备有严重 腐蚀；煤气中的氨在燃烧时会生成氧化氮，对大气造成污染；氨在粗苯回收中能使洗油和水形成乳 化物，影响油水分离，加大洗油耗量，影响正常生产；煤气中的氨在精脱硫装置对催化剂活性有负 面影响，堵塞设备、管线，严重时导致系统被迫停产检修等。而且氨是一种制造氮肥的原料，有一 定的经济价值。焦炉煤气中氨的回收不仅避免了污染，保护了环境，还使废弃物得到了二次利用。 焦化厂就是利用硫酸吸收焦炉煤气和蒸氨塔中的氨来生产硫酸铵以达到净化煤气和生成产品的目 的，并得到副产品硫酸铵。由于我国是农业大国，需要大量的农用化肥，因此硫酸铵作为一种有效 的氮肥以及化工生产原料具有很大的市场。所以，焦炉煤

13、气中氨的回收具有重要意义3】。1.1.3硫酸铵的性质和用途纯态的硫酸铵为无色长菱形晶体，密度为1766kg/m3分子量为132,化学纯的硫酸铵含氮量为 21.2%，含氨为25.78%。含一定水分的硫酸铵的堆积密度随结晶颗粒的大小而波动于 780830kg/m盹围内。焦化厂用饱和器生产的硫酸铵，由于杂质的影响往往带有绿色、蓝色、灰 色、或暗黑色，结晶多为针状、片状或粉末状，成型的颗粒很小，其线性尺寸平均不超过0.5mm。 硫酸铵的水溶液为弱酸性，1%溶液的pH值为5.7。硫酸铵溶于水时要吸收热量，每溶解1kg硫酸 铵约吸收热量63kJ。硫酸铵结晶能吸收空气中的水分而胶结成块，在空气湿度大、结晶颗

14、粒小和含水量高时较为严重。硫酸铵结块给运输、贮存和施用都带来许多不便，且潮湿的硫酸铵对钢铁、水泥和包装袋等均有腐蚀性。因此储存运输注意防潮，储存于通风干燥处4】。硫酸铵长期以来，在农业上是重要的氮肥，适用于各种土壤和作物。对多种农作物，如小麦、 棉花、马铃薯、水稻、大头菜等均有良好的肥效。硫酸铵在工业上可作为印染剂、食品催化剂、缓 冲剂、皮革脱灰剂，是化工、印染、医药、皮革等工业原料。食用硫酸铵由工业硫酸铵加入蒸馏水 溶解后，加入除砷剂和除重金属剂进行溶液净化，过滤，蒸发浓缩，冷却结晶，离心分离，干燥制 得。用作食品添加剂，作面团调节剂、酵母养料5】1.2硫酸铵生产方法生产硫铵是焦炉煤气净化工

15、艺流程中回收氨的传统方法。目前，国内外对硫铵工艺已经有了比 较成熟的研究。各研究机构和公司都根据各自需求研究出了相应的工艺流程。市场上生产硫铵工艺 有以下4种:老式饱和器法、酸洗法、喷淋式饱和器法和间接饱和器法61、老式饱和器法老式的饱和器法也称半直接饱和器法生产硫铵，我国20世纪60年代以前建成的大中型焦化 厂均采用半直接法鼓泡型饱和器生产硫铵，这种饱和器既是吸收设备，又是结晶设备，吸收与结晶 都在饱和器内，不能分别控制，因此不能得到大颗粒结晶。该工艺的主要缺点是设备腐蚀严重，并 且煤气要经过分配伞从母液层鼓泡而出。因此煤气系统阻力大，使得煤气鼓风机要提供较大的压 头，硫铵的质量也差。已经不适合现在的市场发展。2、酸洗法为了进一步提高硫酸铵的质量，我们引进了酸洗法生产硫铵工艺，酸洗法制硫铵即无 饱和器法生产硫铵，它是由酸洗、真空蒸发结晶以及硫铵离心、干燥、包装等三部分组成。与饱 和器法相比，由于实现了氨的吸收与硫铵结晶分离的操作，以获得优质大颗粒硫铵结晶。酸洗塔结 构为空喷塔，煤气系统阻力仅为饱和器的1/4,煤气鼓风机的电耗可大幅度下降。采用干燥冷却机将 干燥后的硫铵进一步冷却，防止结块，有利于自动包装。酸洗法的特点：吸收和结晶在不同设备中 进行，操作条件可以分别控制，能够得到大颗粒的硫铵结晶，且提高了硫铵的质量。但酸洗法工