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产万吨焦炭焦化厂硫铵工段初步设计方案

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1、太原理工大学化学化工学院化工设计课程设计说明书工程名称:年产 70 万吨焦炭焦化厂硫铵工段初步设计设计人姓名:专业班级:化学工程与工艺 0803 指导教师:李安民设计时间：2018年11 月2018年12 月目录第一章概述1 设计依据32 硫铵生产方法的确定5第二章饱和器法硫铵生产工艺1 工艺流程图及流程叙述72 硫铵工段的正常操作制度83 硫铵工段的工艺操作参数94 车间工艺布置10第三章化工计算1 计算原始数据122 小时生产能力计算133 氨平衡计算134 水平衡的计算145 热平衡计算15第四章设备选型1 饱和器基本尺寸202 旋风式除酸器的基本尺寸22第五章设备结构图叙述及附表1 设备结构图叙述232 工艺设备一览表26致谢27参考文献28第一章、概述1 设计依据1）设计工程名称：年产70 万吨焦炭焦化厂硫铵工段初步设计2）生产能力：年产干硫铵2.7 万吨3）生产方法：饱和器法外部除酸式），又称半直接法4）硫铵主要质量标准：硫铵的主要质量标准名称指标级品二级品二级品颜色白色或微带颜色的结晶氮含量以干基计）221220.8220.6水分W0. 3W1. 02.0游离酸H适斗）

2、%0.050.20.3粒度60目筛余量）275（5）硫铵的物理化学性质:硫铵的分子式为d4,分子量为132.16。其生成反应式如下：焦炉煤气在喷淋饱和器内环形空间通过时，受到循环使用的硫酸喷淋，煤气中的氨与硫酸接触而发生中和反应2 NH3 + H2SO4 =SO4当喷淋的硫酸酸度过量时，则生成酸式盐硫酸氢铵，其反应式：NH 3 + H 2 SO 4二NH 4 HSO 4随着饱和器内溶液中含氨达到饱和的程度，酸式盐又可转变成中性盐，即硫铵，其反应式为：NH + NH HSO 二（NH ） SO3444 24已知口 H丿二 4的生成热为279500千卡/千摩尔巴的生成热为11000千卡/千摩尔的生成热为210800千卡/千摩尔则中和热为实验测定得，用纯硫酸吸收气态氨生成硫铵时，其生成热为65300千卡/千摩尔；当用76%的硫酸在饱和器中生成硫铵时，其生成热为413千卡/千克。硫铵分子结晶时放出的结晶热为19.7千卡/千克或2600千克/千摩尔。纯态硫铵带有咸味，为白色的透明长菱形晶体。商品硫铵的晶体也可呈椭圆形或正方形，其色泽略呈绿色或灰色、黄色、浅蓝色）。其先型尺寸平均不超过0.

3、5毫M。硫铵的水溶液呈弱酸性，1%溶液的PH值为5.7, 硫铵晶体溶于水时要吸收热量，其吸收热为15千卡/千克。20C时硫铵晶体的比重为1.766,自由堆积比重随结晶力度的大小波动于780830千克/的范围内。280C时硫铵开始分解，并放出氨气而变为酸式硫酸铵二匕当温度为513C时，则完全分解为氨气及硫酸。硫铵结晶能吸收空气中的水分而粘结成块，在空气湿度大、结晶粒度小和含水量高时尤甚。潮湿的硫铵结晶对钢铁水泥及麻袋均有不同程度的腐蚀作用。硫铵遇石灰、水泥灰分解放出氨气，因此能破坏建筑物的强度。硫铵的其他性质见下表：硫铵饱和溶液的蒸汽压力表温度c）蒸汽压力mmHg）温度2SO42NaHCO3( 2Na2CO3+H2O+CO2 个将反应所得溶液送去过滤分离，除去Na2HC03沉淀，而滤液用少量硫酸中和，送入结晶设备浓缩结晶。所得结晶经分离、干燥后即为产品。按该法生产硫铵时，可以得到碳酸氢钠副产品。据文献资料报道，采用该法制取硫铵时，硫酸钠的利用率高达 98.5%。硫酸用量对 1 吨硫铵约为 144 千克。硫铵质量很高，不含有游离酸，含氮量可达 21%。此外，每吨干煤料可得到碳

4、酸氢钠约为 9 公斤。但是，在焦化厂实现上述工艺过程是有困难的。单是加工硫铵溶液，就需混合、结晶、中和和蒸发等许多工序。处理碳酸氢纳的装置同样也很复杂。此外，采用该法在技术经济上的合理性，还得进一步研究。用工业废气中的二氧化硫制取硫铵一些焦化厂靠近烧结铁矿的烧结厂或燃烧高硫煤的大型发电厂。在这种情况下，焦化厂利用烧结厂或发电厂工业废气中的二氧化碳来制取硫铵是很理想的。这种方法的实质在于焦化厂生产的浓氨水在吸收器中与废气中的二氧化硫作用，生成亚硫酸氢铵和亚硫酸铵。当有硫化氢存在时，溶液在加热器中发生分解，生成硫代硫酸铵当溶液中硫代硫酸铵达到一定浓度后，剩余的亚硫酸氢铵和硫代硫酸铵作用，生成硫铵和元素硫：但此法尚在实验研究阶段，工业中并未采用。综上所述，综合权衡利弊，本次设计采用第三种方法，即半直接法。第二章、饱和器法硫铵生产工艺1 工艺流程图及流程叙述外置除酸器饱和器法生产硫铵的工艺流程见下图如上图所述：炼焦煤气经初冷器冷却到25C35C，其中部分氨气以冷凝氨水形式析出。冷却后的煤气被鼓风机加压，使经电补焦油器，然后进入煤气预热器 3，用间接蒸汽加热至60C-70C，煤气预热的目的在于保持饱和器的水平衡，以免饱和器内母液因煤气中水汽的冷凝而被冲淡。预热后的煤气沿中央煤气管进入饱和器 6，并经煤气分配伞从酸性母液中鼓泡而出，其中氨即为硫酸吸收。煤气出饱和器后进入除酸器 2，以分离所夹带的酸雾，然后煤气去粗笨工段。母液中不断有硫铵生成，当其呈过饱和状态后便有硫铵结晶析出。用结晶泵 8 将饱和器底部的硫胺浆即送至结晶槽 11，使之沉淀分离。结晶槽上的母液满流至回流槽 7，然后流回饱和器。结晶槽底部较浓的料浆被送入离心机10进行离心过滤。为降低产品游离酸含量，在离心机中用温水洗涤滤饼。离心分离后的滤液则由回流槽返回饱和器。

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