180万吨焦化厂硫铵工段设计[1](6)

中国矿业大学2009届本科生毕业设计 第26页

间短，气液两相的水汽分压不可能达到平衡，所以实际上母液液面上的水蒸汽分压为 Pl = K2Pg式中 K——平衡偏离系数（其值为1.3~1.5） 当K=1.5时 Pl = 1.5 3 55.5= 83.29mmHg 由Pl=83.25mmHg由《焦化工艺学》（中国矿业大学出版社）图9-3可知， 当酸度为5% ，其适宜的操作温度为51℃。

在实际生产中，母液温度为50～55℃（本设计未考虑对吡啶的回收） 3.2.4 热平衡及煤气预热器出口温度的计算

为了确定是否需要向饱和器补充热量和煤气的预热温度，须对饱和器进行热平衡计算。

饱和器内平衡如下：

输入方 输出方

煤气带入热量 Q1 氨汽带入热量 煤气带出热量 Q2 Q3 ?Q1 饱 硫酸带入热量 结晶母液带出热量 洗涤水带入母液 ?Q2 循环母液带出热量 Q3 回流母液热量 和 Q5 ?Q3 热损失 Q6 反应热 器 ?Q4 循环母液带入热Q7

3.2.4.1输入热量

(1) 煤气带入的饱和器的热量,

煤气带入饱和器的热量，由于煤气带入热量，水汽带入热量和氨带入热量

中国矿业大学2009届本科生毕业设计 第27页

三部分组成。

①干煤气带入的热量

Q干煤气=G? 3 Mg 3 1.47t = 177.663 360 31.47t = 94017.7t KJ/h 式中 Q干煤气——干煤气带入热量 KJ/h 1.47——干煤气的比热 KJ/h t ——煤气的预热温度 ℃ ②汽带入的热量

Q水蒸气=W13（2491.3＋1.83t）

= 2244.93(2491.3＋1.83t) = (5592719＋4108.2t) KJ/h 式中 Q水蒸气——水汽带入的热量 KJ/h

2491．3——水在0℃时蒸汽潜热 KJ/Kg 1．83——0～8℃间的比热 KJ/(Kg2K) ③氨带入的热量

Q氨=N132.11t=461.0932.11t=972.9t KJ/h 式中 Q氨——氨带入的热量 KJ/h

2.11——氨的比热 KJ/(Kg2K)

煤气中所含的苯族烃，硫化氢及其它组成所带入的热量，可忽略不计，至于吡啶碱类，当吡啶装置未生产时，在饱和器中被吸收的量极少，也不予考虑。则煤气带入饱和器的总热量为

Q1=

Q干煤气＋Q水蒸气 ＋Q氨= (5592719＋99098.8t) KJ/h

(2)氨汽带入的热量

氨汽带入的热量由氨带入的热量和水汽带入的热量两部分组成。 ①氨带入的热量

Q氨=（

-）32.13398

= ( 71.89– 1.28 ) 3 2.13 3 98 = 14739.1 KJ/h

式中 2.13——98℃时氨的比热 KJ/(Kg2K) ②水汽带入的热量

Q水汽= W23(2491.3＋1.83398)

中国矿业大学2009届本科生毕业设计 第28页

= 635.53(2491.3＋1.83398) = 1697191.72KJ/h 则氨汽带入的热量

Q2= Q氨 ＋ Q水汽= 14739.1+1697191.72=1711930.82 KJ/h

③硫酸带入的热量

y? Q3=31.883E=1958.431.88320= 73635.8 KJ/h

式中 1.88——浓度为78%硫酸的比热

E——硫酸的平均温度，取20℃

④洗涤水带入的热量（包括洗涤结晶和冲洗设备的水，水温为60℃）

Q4=（W4＋W5）34.18360

= (123.5＋120)34.18360 = 61069.8KJ/h

式中4.18——60℃时水的比热KJ/(Kg2K) ⑤回流母液带入的热量

回流母液带入的热量即结晶槽和离心机返回母液带入的热量,回流母液 温度应不低于饱和器内温度10℃左右。一般为45℃，回流母液量为硫铵产 量的 10倍，则

Q5= 2.683453102X = 2.6834531032057.6=2481465.6 KJ/h

⑥循环母液带入的热量

循环母液取硫铵产量的50倍，其温度比饱和器母液温度约低于5℃，取为50℃。则

Q6= 2.683503502X = 2.6835035032057.6=13785920 KJ/h

⑦化学反应热

化学反应热包括中和热、结晶热和稀释热

⑴硫酸的中和热（1 Kg2mol的硫酸的中和热为195533 KJ/h）

= (2057.6/132)3195533=3047944.77 KJ/h

⑵硫铵的结晶热 （1 Kg2mol的硫铵但是结晶热为10886 KJ/h）

=(2057.6/132) 310886=169689.6 KJ/h

⑶硫酸的稀释热（100%硫酸的稀释热为38792.6 KJ/Kg2mol）

中国矿业大学2009届本科生毕业设计 第29页

= (1527.6/98) 338792.6=604689.54 KJ/h

化学反应热共计

Q7= q1 + q2 + q3 =3046611.5+169615.4+604689.54=3820639.4 KJ/h

饱和器总的输出热量为

Q入=Q1＋Q2＋Q3＋Q4＋Q5＋Q6＋Q7

=(27529064.86 ＋ 99098.8t) KJ/h

3.2.4.2输出热量Q出

(1) 煤气从饱和器带出的热量

煤气饱和器带出由于干煤气和水汽所组成饱和器后煤气温度为60℃则 干煤气带出的热量

′= 177.66336031.465360=5621873.04KJ/h

水汽带走热量

′= Wt3(2491.3+1.83360)=3554.73(2491.3+1.83360)

=9246130.2 KJ/h

煤气从饱和器带出热量

?Q1= q1′+ q2′= 5621873.04+9246130.2=14868003.24 KJ/h

（2）结晶母液带出热量 (母液温度为55℃)

? Q2= (10+1)2X32.68355=(1+10)32057.632.68355

=33352406.64 KJ/h

（3）循环母液带出热量

? Q3= 502X32.68355=5032057.632.68355=15164512 KJ/h

（4）饱和器热损失

饱和器热损失相当于循环母液热损失的20%～25%,本设计取25%,循环母液循环过程中降低6℃左右.

?Q4 = 5032057.632.68325%36=413577.6 KJ/h

总上

???? Q出= Q1+Q2+Q3+Q4

中国矿业大学2009届本科生毕业设计 第30页

=14868003.24+3352406.64+15164512+413577.6=33798499.48 KJ/h 所以：

27529064.86+99098.8t=33798499.48

则 t = 63.26℃ 即煤气预热器后的煤气温度为70℃ 3.2.5 饱和器的基本尺寸

饱和器结构基本已定,通过计算主要确定直径,取饱和器前煤气压力为0.118MPa饱和器阻力为0.006 Mpa（，约600㎜H2O）煤气预热器温度为70℃,饱和器后煤气露点温度为50℃,饱和器后煤气温度为60℃. 煤气初冷器后煤气温度为35℃ (1)预热器后煤气实际体积

273?701 177.66336031.1953=72130.9 m3/h ?273?351.18 式中 1.195——1Nm3煤气在35℃时,为水汽饱和器后的体积 (2)饱和器后煤气实际体积

0.1273?60177.66336031.3483??79360.7m3/h

0.118?0.006273?50 式中 1.348——1Nm3的煤气在50℃时为水汽饱和后的体积

(3)中央煤气管内断面积，取中央煤气管内煤气流速为7.0m/s则断面面积：

79360.7 F=?3.149㎡

3600?7.0(4)饱和器外环形截面积，取饱和器内环形截面上煤气流速为5m/s，则环

72130.9形截面积为：F=?4㎡

3600?5设入口为正方形边长为a则 F=4=4 a=1

(5)饱和器内环形截面积，取饱和器内环形截面上煤气流速为4m/s，则环

79360.7形截面积为：?5.51㎡

3600?4（6）内筒总截面积为5.51+3.149=8.66m 则饱和器内筒直径D=

=3.32m

所以饱和器上部的直径=3.32+1=4.32m

故 圆整后取 D=4.3m

根据计算选喷淋式饱和器 DN5000/DN3800mm，H=11600mm，共二台， 一开一备，其主要参数如下：

DN5000～DN3800（mm） H=11600（mm）

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