乌海职业技术学院毕业设计
q1?74776(n11.7983?n1?n21.7983?n2)
式中 n1，n—分别为稀释后和稀释前水与酸的物质的量之比：
218?85.3963 n1? (硫酸质量分数为6%)
6989426
n1?7418?1.9129 (硫酸质量分数为74%) 986(则 q1?74771.798?385.3963?85.39631.91291?367.1?) 1?.79831.912974??74776(0.9794?0.5154)?1367.1?74% 98?358167.51kJ/h
b.稀H2SO4与氨气反应生成?NH4?2SO4水溶液的反应热q2： q2?1362.6132?195524=2018341kJ/h
式中 195524—稀硫酸与氨气反应生成硫酸铵水溶液的反应热J/mol
c.硫酸铵结晶热q3 q?31362.6132?10886=112373.2kJ/h
式中 10886—硫酸铵结晶热J/mol
Q7?q1?q2?q3?2488881.7kJ/h
综上 总输入热量Q入
Q
入?Q?Q2?1Q3?Q?4Q?5?Q6Q
?19555291.9?61849.7tkJ/h4.2.2 输出热量Q出
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? 1） 煤气带出的热量Q1a 干煤气带出的热量
40000?1.465?55?3223000kJ/h
b水蒸气带出的热量
2362.73??2491?1.834?55??6123889kJ/h
??32230?00 Q1612?3889934 6889kJ/h2）结晶母液带出的热量Q?2
.?6?1?1?0 Q?2?1362?2.?676?5522 06022kJ/h3）循环母液带出的热量Q?3
?1362?.6 Q?3?602.?676?55120 32848kJ/h4）和器散失的热量 Q?4
Q?4?aF(t1?t2)
式中 a—结晶系数，取20.9kJ/?m3?h?k?;
F—饱和器表面积，（当直径为5m时，F≈200m2）； t1—饱和器壁温度，取45℃； t2—大气温度，取-20℃ 则：
Q??20.9?200??45?20??271700kJ/h 4总输出热量
??Q?Q出?Q1?Q??Q??23857459kJ/h 234 根据热平衡关系
则： Q入=Q出
19555291.9?61849.7t?23857459
得
t≈69.6℃
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实际操作中煤气预热温度控制在60~70℃ 以上的热平衡计算数据如表4.1所列
表4.1热平衡数据表（热平衡以0℃为基准）
热 收 入 项 目 煤气带入热量Q1 数值kJ/h 3507328+ 61849.7t 氨气带入热量Q2 硫酸带入热量Q3 洗涤水带入热量Q4 结晶槽回流母液带 入热量Q5 循环母液带入热量Q6 10938953 化学反应热Q7 合计Q入 2488881.7 19555291.9+ 61849.7t
855108.5 53563 70614.7 1640843 热 支 出 项 目 ? 煤气带出热量Q1数值kJ/h 9346889 结晶母液带出热量Q?2 2206022 循环母液带出热量Q?3 12032848 饱和器散失热量Q?4 —— 271700 —— —— —— 合计Q 出—— —— 23857459 23
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第五章 硫酸铵生产的主设备计算
5.1 饱和器
饱和器用钢板焊制，具有可拆卸的顶盖和锥底，材质最好采用耐酸不锈钢，否则内壁需衬以防酸层。防酸层可用石油沥青、油毡纸，耐酸瓷砖等要求砌衬。饱和器顶盖内表面及中央煤气管外表面及下段内表面，由于经常接触酸雾和酸液，均需焊铅板衬层。
在中央煤气管下端装有煤气泡沸伞，沿泡沸伞整个圆周焊有弯成一定弧度的导向叶片，构成了弧形管道，使煤气均匀分布而出并泡沸穿过母液，以增大气液相接触面积，并使饱和器内上层母液剧烈旋转。泡沸伞浸入母液深层（或称浸没深度）是指泡沸伞煤气出口上缘至饱和器满流口下缘的垂直距离。一般情况下，泡沸伞的浸没深度不小于200mm。煤气通过饱和器的阻力主要同浸没深度有关。泡沸伞可用硬铅（85%铅和15%锑合金）浇铸，也可用用镍铬钛不锈钢焊制，或用石棉酚醛树脂制作。
为了增大结晶的粒度，采用母液强化循环的方法。液体的搅拌器是作为饱和期的一个组成部分示出的，由供料管和喷嘴组成。饱和器的工作介质是由泵通过液体搅拌器压送的。
饱和器的设计定额：煤气进口速度12—15m/s；中央管内煤气速度7—8m/s；环形空间煤气速度0.7—0.9m/s;泡沸伞煤气出口速度7—8m/s；
根据上述设计定额，针对一定的煤气处理量便可以确定饱和器尺寸：
原始数据：
煤气流量
饱和器前煤气压力 饱和器阻力
煤气预热器后煤气温度 饱和器后煤气温度露点温度 饱和器后煤气温度 除冷器后煤气温度
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45000m3/h
17.3kPa
5.53kPa （5~6 kPa） 70℃ 50℃ 65℃ 30℃
(70~80℃)
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1) 预热器后煤气实际体积V1
01.1?95 V1?4000?101.32?5101.3252?73703??46219m 17.3?27330式中 1.195---1m3煤气（标态）在30℃时为水蒸气饱和后的体积。 2) 中央煤气管直径d1
取中央煤气管道内煤气流速为u=7m/s。 由公式：d?1V1（出自—《煤焦化化学产品回收与利用》） π3600??u4式中 D—煤气进口管直径，m qv—实际煤气流速，m/s v—选用的煤气温度，m/s 则： d?1V146219?ππ3600??u3600??744?1.53m
3) 煤气进口管直径d2
取煤气进口速度为v=12m/s 由公式：d2?4qv3600πv（出自—《煤焦化化学产品回收与加工》）
式中 d2---煤气进口管直径，m； qv---实际煤气流量，m3/h v---选用的煤气速度，m/s
d2?4qv3600πv?4?400003600?3.14?12?1.09m
4) 饱和器后煤气的实际体积V2
V2?40000?1.348?101.33273?65??50552m3
101.33?17.3?5.53273?50式中 1.348---1 m3煤气（标态）在50℃为水蒸气饱和后的体积。 5) 饱和器直径d3
取饱和器的内环截面上煤气流速为0.8m/s，
则环形面积为：505523600?0.8?17.55m2
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