年产140万吨焦炭焦化厂硫铵工段初步设计

太原理工大学化学化工学院

《化工设计》课程设计说明书

项目名称: 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

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设计时间： 2011年11月——2011年12月

目录

第一章概述

1设计依据--------------------------------------------------------------------3 2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--------------------------------------------------------7 2硫铵工段的正常操作制度------------------------------------------------------8 3硫铵工段的工艺操作参数------------------------------------------------------9 4车间工艺布置---------------------------------------------------------------10 第三章化工计算

1计算原始数据---------------------------------------------------------------12 2小时生产能力计算 ----------------------------------------------------------13 3氨平衡计算-----------------------------------------------------------------13

4 水平衡的计算---------------------------------------------------------------14

5 热平衡计算-----------------------------------------------------------------15 第四章设备选型

1饱和器基本尺寸-------------------------------------------------------------20 2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-------------------------------------------------------------23 2 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） 设计项目名称：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 一级品 二级品 三级品 颜色

白色或微带颜色的结晶 氮含量（以干基计）

≥21 ≥20.8 ≥20.6 水分%

≤0.3 ≤1．0 ≤2.0 游离酸（）% ≤0.05

≤0.2 ≤0.3 粒度（60目筛余量）

≥75 （5） 硫铵的物理化学性质:

硫铵的分子式为,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()424423SO NH SO H NH =+ 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： 44423HSO NH SO H NH =+ 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：()424443SO NH HSO NH NH =+ 已知

的生成热为279500千卡/千摩尔

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

试验测定得，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0.5毫米。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。

20℃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780—830千克/的范围内。280℃时硫铵开始分解，并放出氨气而变为酸式硫酸铵；当温度为513℃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（℃）蒸汽压力（mmHg）温度

（℃）

蒸汽压力（mmHg）

10 7.92 30 25.22

15 10.16 40 43.32

20 14.22 50 71.93

25 19.5 ——

（6）硫铵的主要用途：

硫铵主要用于农业施氮肥。化学纯硫铵含氮量为21.2%或含氨量为25.78%，易溶于水。适用于农田后，大部分铵离子被吸附称为土壤的一个组成部分，减少了流动性，不易流失。植物吸收的能力比吸收的能力大得多，因为植物制造蛋白质所需氮素比硫素多。失去铵离子的酸根与土壤中的钙离子结合生成石膏，使土壤中所含的碱性化合物分解，结果土壤中的酸性逐渐提高，故土地连续使用硫铵10—15年后，要用石灰改变土壤的酸性。

氮肥中的氮素被植物吸收的量占施用量的百分率，称为肥料的利用率。硫铵对水稻的利用率为65%，对大麦和小麦约为55%，而一般肥料对水稻、大麦和小麦的利用率仅为20%。故硫铵施与燕麦、小麦、棉花、马铃薯、水稻、大麻等农作物均有良好的效果。

（7）煤炼焦时氨的形成及产率：

烟煤在高温炼焦过程中，煤质要发生一系列的物理化学变化。炼焦初期析出的初次产物经二次热解后，生成组分十分复杂的炼焦煤气、焦油、苯族烃以及氨、硫化氢、氰化氢和高