武汉科技大学毕业设计
摘 要
本设计为15万m3/h焦炉煤气硫铵工段工艺设计,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。
硫铵工段采用技术成熟的饱和器法中半直接法来回收煤气中的氨，工艺流程如下：从冷凝工段来得煤气首先进入煤气预热器，然后进入饱和器，在饱和器内，煤气中的氨与硫酸反应生产硫铵，硫铵经后续操作分离，从饱和器出来的煤气经除酸器后送往粗苯工段。
本设计的任务是计算15万m3/h焦炉煤气硫铵工段，主要内容有：通过饱和器物料平衡、水平衡、热平衡的计算，以此来确定饱和器选用3台D=6250mm的饱和器，煤气预热器的计算及选型，旋风式除湿器的选择，沸腾干燥器型号的选择。还制定了主要非工艺条件，绘制了硫铵工段的设备平面布置图。
最后，给出了图纸目录及具体的计算说明。
关键词： 硫铵工段； 饱和器； 煤气预热
I
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Abstract
This design is 15 tons/h of coking oven gas ammonium section process design, this design contents :production principle, process flow, calculation and the equipment selection, process arrangement and operation procedures.
Ammonium section of the semi direct method of mature technology in the saturator method to recover ammonia from the gas, the process is as follows: from the condensing section moregas first enters the gas heater, and then into the saturator in saturated reactor, reaction of ammonia and sulfuric acid production of ammonium sulfate in the gas, sulfur ammonium by subsequent operation separation from saturated reactor out of the gas by acid separator to crude benzol section.
The task of this design is to compute the 150,000 m3/h coke oven gas ammonium section, the main contents are: calculated by saturated reactor material balance, water balance, heat balance,in order to determine the saturator selection three saturated reactors with D=6250mm ;calculation and selection of gas preheater; cyclone type dehumidifier choice; boiling dryertype selection. Also formulated the main non technological conditions, drawing equipment plane layout of the ammonium section.
Finally, note gives drawings directory and specific calculation.
Keywords： Ammonium sulfatesection ; Saturator ; Gas preheating
II
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目 录
1 绪论.............................................................. 1 2 工艺流程选择...................................................... 2
2.1 硫酸铵的用途及生产方法...................................... 2 2.2 生产工艺流程的原理.......................................... 3 2.3 硫铵的生产方法.............................................. 3 2.4 饱和器法生产硫铵的工艺流程.................................. 4 2.5 饱和器的选择................................................ 4
2.5.1 喷淋式饱和器.......................................... 4 2.5.2 喷淋饱和器法生产硫铵.................................. 5 2.5.3 喷淋式饱和器的特点.................................... 5
3 硫铵工段工艺计算.................................................. 6
3.1 饱和器...................................................... 7
3.1.1 氨的平衡及硫酸用量的计算.............................. 7 3.1.2 水平衡及母液温度的确定................................ 8 3.1.3 热平衡及煤气预热温度的确定............................ 9 3.1.4 饱和器基本尺寸....................................... 12 3.2 煤气预热器................................................. 13
3.2.1 预热器的热平衡....................................... 13 3.2.2 预热器的基本尺寸..................................... 14 3.3 旋风式除酸器............................................... 17
3.3.1 煤气进口尺寸......................................... 17 3.3.2 煤气出口管直径....................................... 18 3.3.3 除酸器内径........................................... 18 3.3.4 出口管在器内部分高度................................. 18 3.4 沸腾干燥器................................................. 19
3.4.1 干燥器最低液态化速度................................. 19 3.4.2 干燥器直径........................................... 20 3.4.3 干燥器溢流口高度的确定............................... 21 3.5 结晶槽..................................................... 21 3.6 满流槽..................................................... 23 3.7 母液贮槽................................................... 23 3.8 螺旋输送机................................................. 23 3.9 酸焦油分离槽............................................... 24 3.10 高位槽.................................................... 24 3.11 废氨水槽.................................................. 25 3.12 泵的选择.................................................. 25 4 工艺布置原则..................................................... 25
4.1 设备布置................................................... 25
4.1.1 工段布置............................................. 25 4.1.2 饱和器机组设置布置................................... 25
IV
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4.1.3 离心干燥系统设备布置................................. 26 4.1.4 蒸氨系统设备的布置................................... 26 4.1.5 其它................................................. 27 4.2 布置说明................................................... 27
4.2.1 工段布置............................................. 27 4.2.2 楼体前饱和器机组的布置............................... 27 4.2.3 离心干燥系统布置..................................... 27 4.2.4 蒸氨系统及其它....................................... 27
5 设备一览表....................................................... 28
5.1 硫铵工段设备一览表......................................... 28 6 结束语........................................................... 29 参 考 文 献..................................................... 30
致 谢..................................................... 31
V
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1 绪论
世界化石能源(包括煤炭、石油、天然气)资源比较丰富，在一次能源消费结构中占90%，是当今的主要能源。石油、天然气储量分别可供40年、60年的需求，非常规的油气资源有可能进一步扩大。而煤炭储量十分丰富，且分布广泛，探明储量可供世界开采200年。全球化石能源供应前景的不确定因素之一是成本、价格。技术进步和生产效率的提高推动着生产和运输成本的降低，但廉价资源储量枯竭等因素又导致成本和价格提高。预计从2000年到2020年，化石能源在一次能源消费结构中，石油将从39%降至38% ，煤炭将从26%降至24%，天然气将从23%提高至27%。
近几十年来，化石能源在中国一次能源消费结构中占90%以上。煤炭是中国的主要能源，也是许多重要化工产品的主要原料。随着中国社会经济持续、高速发展，近年来能源、化工产品的需求也出现较高的增长速度，煤化工在中国能源、化工领域中已占有重要地位。中国煤化工的发展对发挥丰富的煤炭资源优势，补充国内油、气资源不足和满足对化工产品的需求，保障能源安全，促进经济的可持续发展，具有现实和长远的意义。新型煤化工在中国正面临新的发展机遇和长远的发展前景。煤炭焦化、煤气化--合成氨--化肥已是中国主要的煤化工产业，随着技术、经济的发展和市场的巨大需求，煤炭焦化、煤气化--甲醇及下游化工产品等将得到快速发展;煤制油(直接液化、间接液化)技术的开发和产业化将受到关注，重点项目建设已启动。
目前和今后较长一段时期，建设大型煤化工工厂正在成为发展趋势，如百万吨级的煤液化工厂，300kt或以上的合成氨、甲醇工厂，炭化室高度5m以上的大型炼焦炉等。在大型工厂建设的基础上，规划建成大型煤化工产业基地，如神华煤液化、煤化工产业基地，宁夏宁东能源重化工基地，山东充矿煤化工基地等。在产业基地规划中一般包括有不同煤化工单元工艺，如煤焦化、煤液化、煤基甲醇及下游产品等。以往煤化工工厂的产品以向用户提供终端产品或其他工业原料(或燃料)为主，如煤气化--合成氨--化肥、煤焦化--焦炭等，目前产品结构向多元化发展，通过煤化工生产可替代石油的发动机燃料或替代燃料和化工产品(如乙烯、丙烯等)逐渐成为重要的产品方向。随着技术进步、市场发展和企业运行机制的变化，煤化工技术集成与联产在项目规划、设计中得到重视，如煤炭焦化与焦炉煤气发电或制取甲醇联产，煤气化--合成氨、合成甲醇与热电联产等。煤化工联产的特点是:以成熟单元技术为基础;以提高能源和资源利用效率、优化产品结构、增强企业经济竞争力、减少污染物排放为目标;产品结构以化工产品或可替代石油的燃料为主、联产发电为辅，生产的电力主要供给工厂自用。建立煤化工生态工业是未来发展趋势通过采用先进技术、不同工艺的集成联产发展大型煤
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