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第四章 回收氨时物料衡算和热量衡算
通过氨平衡计算可以确定硫酸用量和硫酸铵产量;通过水平衡计算可以确定饱和器母液的适宜温度；通过热平衡计算可以确定饱和器操作过程是否需要补充热量，从而规定煤气预热温度或母液预热温度。计算如下：
工艺参数： 氨回收： 焦炉气处理量/（m3/h） 煤气发生量/（m3/t干煤） 焦炉干煤装入量/（t/h） 氨的产率/%
初冷器后煤气温度/℃ 剩余氨水量（t/h） 剩余氨水含氨量(g/l) 蒸氨塔废水含氨量(g/l)
每蒸馏1m3稀氨水用直接蒸汽/kg 分凝后氨气温度/℃ 硫酸质量分数/%
45000 340
45000/340=132.353 0.3 30 12 3.0 0.05 100 95 74
设计目标：饱和器后煤气含氨量（g/ m3）≤0.03。
4.1 物料衡算
4.1.1 氨的平衡及硫酸用量和硫酸铵产量的计算
煤气带入饱和器的氨量：等于炼焦生成的总氨量与剩余氨水中总氨量之差。
1000*132.353*0.3
饱和器后随煤气带走的含量：
4000?010000.03?1.2kg /h由蒸氨塔带入饱和器的氨量： 12?3?12?1.?20.0?5
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k35.28乌海职业技术学院毕业设计
饱和器内被硫酸吸收的氨量：
316.9?35.28?1.2?350.98kg/h 硫酸铵的产量（干质量）：
350.98?1322?17?1362.6kg/h
式中 132---硫酸铵的相对分子质量；
17---氨的相对分子质量
含量为74%的硫酸消耗量： 350.98?98?1367.1kg/h
2?17?0.74式中 98---硫酸的相对分子质量 氨损失率
1.2?100?01?20.05?100%?117.?6480.3%1?.20.5 4%4.1.2 水平衡及母液温度的确定
为了使饱和器母液不不被稀释或浓缩，应使进入饱和器的水分全部呈蒸汽状态杯煤气带走。由于煤气通过母液时速度太快，接触时间太短以及接触表面不足，所以饱和器蒸发水分能力很差。这就更加突出饱和器维持水平衡的重要性。 1）带入饱和器的总水量：
340?117.6?48100035.2?1408kg /h式中 35.2----在30℃时，1m3干煤气被水汽饱和后其中水汽的质量，g。
氨分凝器后氨气带入的水量：
35.28(1?10%?)1017.52 kg/h式中 10%---相当于分缩器后温度为98℃的氨气浓度
硫酸带入的水量： 1367?.1?1?74%??355.45 kg/h洗涤硫酸铵水量：取硫酸铵量的8%，离心后硫酸铵的含水2%，故带入的水量为：
1362.6?8?2?81.76kg/h 100 17
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冲洗饱和器和除酸器带入的水量：饱和器的酸洗和水洗是定期进行的，洗水量因各厂操作制度不同而异，现取平均200kg/h,则带入饱和器的总水量为：
1408?317.52?355.45?81.76?200?2362.73kg/h
2）饱和器的出口煤气中的水蒸汽分压：
带入饱和器的总水量，均由煤气带走，则饱和器的1m3煤气应带走的水量为：
2362.73?0.0591kg/m3?59.1g/m3
40000相应地，1m3煤气中水蒸气的体积为：
59.1?22.418?1000?0.0735m
3混合气体中水汽所占的体积为：
0.0735?6.85%
1?0.0735取饱和器后煤气表压为11.77kPa,则水蒸气分压为： (101.33?11.77)?6.85%?7.75kPa 3）母液最低温度的确定：
根据母液液面上的水蒸气分压等于煤气中的水蒸气分压，利用图可直接查的。若使煤气带走这些水分，必须使母液液面上的水蒸气分压大于煤气中的水蒸气分压，使之产生蒸发推动力，即?p?p1?p2。此外，还由于煤气在饱和器中停留的时间短，不可能达到平衡，所以，实际上母液液面上的水蒸气分压应为： p1?Kpg
式中 K为平衡偏离系数，其值为1.3～1.5。当取1.5时，
p1?1.5?7.75?11.625kPa
查图3.4得，
当母液酸度为4%和8%时，与p1?11.385kPa相对应的母液适宜温度分别为51℃及57℃时，当酸度为6%时，可取其平均值为54℃.
在实际生产操作中，当吡啶装置不生产时，母液温度为50～55℃；当吡啶装置生产时，母液温度为55～60℃。
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4.2热量衡算（热平衡以0℃为基准）
4.2.1输入热量Q入
热平衡以0℃为基准，计算假定吡啶装置未投入生产 1、输入热量Q入 1）煤气带入的热量Q1 a干煤气带入的热量：
340?141?1.465t?70232tkJ/h 式中 1.465—干煤气比热容，kJ/（m3?k）
t—煤气预热温度，℃
b水蒸气带入的热量：
1408?(2491?1.834t)?3507328?2582.3t
式中 1.834—0-80℃间水蒸汽比热容，kJ/?kg?k?。 2491—水在0℃时的蒸发热，kJ/kg。 c氨带入的热量： 316.?92.1?06t 667. 4式中 2.106—氨的比热容，kJ/?kg?k?。
煤气中所含的苯族烃，硫化氢等组分含量少，在饱和器的前后引起的热量变化甚微，故可忽略不计。又因吡啶装置未生产，吡啶基在饱和器中被吸收的极少，也不予考虑。
煤气带入饱和器的总热量为：
Q1?58600t?3507328?2582.3t?667.4t ?350732?82）氨气带入的热量Q2：
35.28?2.062?95?6911kJ/h 水蒸气带入热：
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317.52??2491?1.84?98??848197.5kJ/h 则 Q2?6911?848197.5?855108.5kJ/h 3）硫酸带入的热量Q3
.1 Q3?1367?1.?959?2053 563kJ/h式中 1.959—质量分数为74%硫酸在20℃时的比热容，kJ/?kg?k? 0.468kcal/?kg?C??0.468?4186?1.959kJ/?kg?C?
oo4）洗涤水带入的热量Q4
Q4?(200?81.76)?4.177?60?70614.7kJ/h 式中 4.177—60℃时水的比热容，kJ/?kg?k?。 5）结晶槽回流母液带入的热量Q5
取回流母液温度为45℃，母液量为硫酸铵产量的10倍， 则：
Q5?1362.6?10?2.676?45?1640843kJ/h
式中 2.676—母液的比热容，kJ/?kg?k?。 6）循环母液带入的热量Q6
取循环母液温度为50℃，母液量为硫酸铵产量的60倍， 则：
Q6?1362.6?60?2.676?50?10938953kJ/h
式中 2.676—母液的比热容，kJ/?kg?k?。 7）化学反应热Q7
a硫酸稀释热q1（由74%稀释到6%） 每1mol硫酸稀释热计算公式：
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