3.4 沸腾干燥器
原始数据：
硫铵产量(干基) 2151.24kg/h
每日操作时间 15h
给料不均匀系数 1.2
原料含水量 2%
出干燥器硫铵含水量 0.1%
进干燥器硫铵温度 50℃
大气温度 20℃
大气相对湿度 84%
出干燥器的空气温度 70℃
进干燥器的热空气温度 140℃
通过床层的阻力 30mm汞柱
3.4.1 干燥器最低液态化速度
式中 dp------固体颗粒平均直径,取dp=0.5mm
rq------气流重度(kg/m3)
rg------固相重度,为硫铵结晶真比重，取1770kg/ m3
------气体流动力粘度,空气取0.021(厘泊)
干燥器内气流的平均温度为=105℃
其中操作压力为400mm水柱，则
=1.29×=1.34kg/m3
其中 1.29------空气在标准状态下的重量(kg/m3)
则 G=5×10-2×0.51.82×=631.57kg/m2·h
=0.175kg/m2s
于是得到最低流态化速度
3.4.2 干燥器直径
(1)干燥器内气体实际流速取最低流态化速度的10倍
V=10 V0=1.3m/s
(2)干燥器操作状态下湿空气的体积，干燥器的处理负荷
2151.24××1.2=4130.4kg/h
原料含水量为
84.3kg/h
干燥器后硫铵带出水量
4.1kg/h
需蒸发的水分为
84.3-4.1=80.2kg/h
每干燥1t硫铵（干基）需温度为5℃，相对湿度为84%的干空气量1900kg，每千克空气含水4.63kg，则随热风带入的水分为
36.34kg/h
则湿空气的体积为
=8242.38m3/h
(3)干燥器的沸腾床面积
F==1.76m2
d==1.06m
故选用Do1120的沸腾干燥器
3.4.3 干燥器溢流口高度的确定
根据计算，固定床物料层高度H0可取200mm，则沸腾床层高度，即溢流口高度为
H=H0
式中，为固定床孔隙率
为沸腾床孔隙率，取0.75。
则
H=200×=388mm
沸腾干燥器规格
项目
单位
公称直径(毫米)
直径
毫米mm
1120
全高
毫米mm
3887
沸腾床面积
米2
1.15
硫铵入口距床面
毫米mm
1000
硫铵出口底边距床面
毫米mm
500
设备重量
千克kg
2350
操作重量
吨t
4
保温面积
米2
20
3.5 结晶槽
晶比系指悬浮于牧业中的硫酸铵结晶的体积对母液与结晶总体积的百分比。晶比太大相应减少氨与硫酸反应所需的容积，不利于氨的吸收，母液搅拌阻力增加，导致搅拌不良；晶体间的摩擦机会多，大颗粒结晶易破碎；堵塞情况加剧。晶比太小，不利于晶体生长，母液密度降低，酸焦油与乳化物不易与母液分离而污染产品。
喷淋式饱和器晶比控制在35%--40%，在正常操作条件下，晶比达到25%，即启动结晶泵，晶比降至4%停止抽取。
现取晶比为35%，则结晶母液质量分数为30%，母液相对密度为1.37，结晶母液取硫铵量的11倍，回流母液取硫铵量的10倍
结晶槽设有伸入设备内的选料装置，它由杯形件构成。杯形件内装有向下扩宽的供料管，供料管通入固定在杯形件下端的漏斗。含有结晶的悬浮液沿供料管进入，从漏斗折回，上升到选粒截面。较大的晶粒沉降速度大于升向选粒截面的液流速度，经杯形件和漏斗之间的环形缝隙排入结晶槽的下部，由此进入离心机。含小结晶的母液沿杯形件上升，经溢流管排入饱和器，使结晶继续长大。选粒截面上的上升液流速度是按照悬浮液中固相含量小于30%的流体计算确定的，约为5cm/s。
结晶槽规格
项目
单位
规格
V=3m3
直径
毫米mm
1600
全高
毫米mm
2560
筒体高
毫米mm
1100
设备重量
千克kg
685
防腐里衬
—
酚醛玻璃钢
操作重量
吨t
5
3.6 满流槽
满流槽规格
项目
单位
规格
直径
毫米mm
1600
全高
毫米mm
3900
液封高度
毫米mm
3454
液封筒直径
毫米mm
720
设备重量
千克kg
1330
防腐里衬
—
酚醛玻璃钢
操作重量
吨t
12
3.7 母液贮槽
饱和器是周期性连续操作的设备，当定期大加酸、补水和用热水冲洗饱和器及除酸器时，所形成的大量母液可由满流槽流至母液贮槽暂时储存。在下次大加酸前的正常生产过程中，所贮存的母液用母液泵再送回饱和器加以利用。此外，母液贮槽还提供饱和器检修、停工贮存饱和器等设备内的母液之用。
母液贮槽中的母液包括循环母液和回流母液，即
母液贮槽规格
容积(米3)
直径(毫米)
全高(毫米)
120
6000
9000
3.8 螺旋输送机
螺旋输送机可应用于水平方向或倾角不大于20°的场合，可输送粉末及
小块物料。由于它是密闭设备，所以硫铵的粉末及气味不易漏出，是较理想
的输送硫铵结晶的设备。
输送能力按下式计算
式中 Q------螺旋输送机的输送能力(t/h)
D------螺旋叶片的直径(米)
h------螺距(米)
n------轴的转速(转/分)
------U形槽的填充系数，一般0.25--0.3
r------物料重度(t/m3)
螺旋输送机轴功率按下式计算N=QLK /270
式中 N------输送机轴功率(马力)
Q------输送机输送能力(t/h)
L------输送机的长度(米)
K------与介质有关的系数，硫铵为1.8--2
3.9 酸焦油分离槽
分离槽容积可按母液及酸焦油在槽内停留时间不小于40分确定，进入分离槽的母液量为Q，根据大加酸制度，当饱和器内母液酸度由4%提高到22%时，大加酸时间为1小时，则
酸焦油分离槽规格
外形尺寸(毫米)
容积
(米3)
重量
(千克)
工作重量(吨)
防腐里衬
长×宽×高
2000×1900×2550
7.4
1770
10
酚醛玻璃钢
3.10 高位槽
硫酸高位槽必须保证硫酸的储存时间大于20小时，本设计取20小时，则
式中 1681.1------78%硫酸密度kg/m3
选择卧室椭圆封头储罐，取其公称容积VN=25m3， 则DN=2000mm LN=5800mm
3.11 废氨水槽
废水压力P=0.35kg/cm2=34.3kPa (表压) 温度105℃
式中 955.7------废液密度kg/m3
选择立式平底平盖容器系列，公称容积VN=5m3 计算容积V计=5.09m3
筒体公称直径DN=2000mm 高度H=2000mm 盖底直径D=2000mm
3.12 泵的选择
(1)母液循环泵
根据设计定额，母液循环泵的流量对饱和器内母液容积的倍数至少为3，本设计取5，扬程不小于20m而且由于循环母液具有腐蚀性，所以选用耐腐蚀泵，型号为100Fz-40流量为100m3/h，扬程40m 附电机型号：160L-2N=15.6Kw
(2)结晶泵
按设计定额，流量对硫铵产量至少10倍，扬程至少为20m，本设计流量取12倍，则
式中 1300------结晶母液密度，kg/m3
选用泵型号：65F-25流量：20m3/h，扬程：25m 附电机型号：112M-2N=4.0Kw
4 工艺布置原则
4.1 设备布置
4.1.1 工段布置
1)硫铵工段由硫铵、蒸按、酸库等部分组成，由于原料和产品运输量大，应考虑铁路或公路运输的方便条件。
2)硫铵仓库宣布置在主厂房的一侧。
3)蒸按操作室一般与硫铵操作室隔开。
4)酸库一般单独设置，其泵房宜布置在靠近硫酸高位槽的厂房一侧。
4.1.2 饱和器机组设置布置
1)饱和器中心与操作室外墙之距离，宜按下列数据：D6250mm的饱和器，不小于12米。D4500mm、D3000mm的饱和器，当进出煤气总管位于同侧，靠近操作室的一侧无煤气管道时，不小于7米，位于异侧时不小于10米。
2)饱和器间的中心距离，一般不宜小于下列数据：D6250mm的饱和器，12米：D4500mm的饱和器，9米；D3000mm的饱和器，7米，故对于D3400mm的饱和器应为：7--8米。
3)饱和器锥形底距砌好的地坪不小于400mm。
4)满流槽应布置在靠近母液贮槽的一侧并设置在地面以上。
5)由满流槽引至母液贮槽的母液满流管道，其管底应高出地面2米以上，管道倾斜度应大于5‰。
6)煤气预热器的安装高度宜使水封槽设置在地面以上。水封槽的液封高度应不小于鼓风机的全压。
7)酸泵应成组集中布置。酸泵周围应有高度不小于200mm的耐酸围墙和集液坑。
8)饱和器加酸视镜应布置在操作室内靠近饱和器一侧的墙上或室外平台上。加酸视镜的安装高度应保证在大加酸时，硫酸呈细流通过视镜然后自流进入饱和器内。
4.1.3 离心干燥系统设备布置
1)硫铵操作室楼层标高，应按下列原则确定：由结晶槽至离心机的母液能顺畅自流（应使离心机分离出的母流能自流入饱和器中）由螺旋输送机到干燥器的溜槽，基倾角不小于52度。
2)两台连续离心机的中心距离不宜小于4m。
3)由干燥器至翻斗提升机或贮斗的溜槽，或由翻斗提升机出料口至贮斗的溜槽，其倾角不小于45度。
4)为保证往干燥器内给料均匀，可设置专用螺旋给料机。当由离心机下面的螺旋输送机直接往干燥器内给料时，离心机下料溜槽口与输送机端部的距离不小于1米。
5)硫铵贮斗出料口端距地面的高度，用人工包装时应不小于1900mm，用包装机包装时，则按设备要求。
4.1.4 蒸氨系统设备的布置
1)蒸氨塔的位置应靠近楼体。
2)氨汽气液分离器的安装高度应保证回流液能自流入蒸氨塔。
3)当蒸氨塔布置在饱和器机组起吊设施的作业区内时，可与饱和器机组共用起吊设施否则可采用移动框架固定挂钩的措施。
4.1.5 其它
1)在饱和器机组一侧应留有能放下一套饱和器机组的检修用地。当采用坦克吊作为起吊设施时，除修筑固定车道外，尚需根据坦克的起重回转臂在起吊最大部件时所需作业区的大小，在饱和器机组附近留出足够的作业场地。
2)连续离心机、结晶槽等设备的检修，在各楼层应设置手动单轨吊车。安装孔或安装门的大小应能满足吊装最大部件的需要。
4.2 布置说明
4.2.1 工段布置
硫铵工段布置在冷凝鼓风工段之后，粗苯工段之前。工段前后、左右都靠近厂内公路，给产品和原料的运输提供了很大的方便。 本工段建有四层主体楼房,硫铵仓库紧邻厂区内主要公路，酸库设在公路边上，使酸车停在公路边上，就能由管道自流入酸地下贮槽中。
4.2.2 楼体前饱和器机组的布置
饱和器机组的布置主要参照工厂实际，按工艺布置原则进行的。
4.2.3 离心干燥系统布置
本设计中结晶槽设在四层，离心设在三层，干燥器设在二层，另外各层还有其它相应设备和设施如二楼靠近沸腾干燥器的一侧还设有干燥系统的仪表室。
4.2.4 蒸氨系统及其它
本设计中蒸氨系统布置在工段的一侧，蒸氨塔靠近楼体，其它如氨水换热器、氨水中间槽参照生产实际布置，氨汽分凝器设在楼顶。楼体底层设有通风机、煤气燃烧器、引风机等。另外，还有泵工的操作室，底层与硫铵仓库相同。工艺管道的布置详见各管道布置图。
5 设备一览表
5.1 硫铵工段设备一览表
编号
设备
尺寸
型号
1
进口煤气管水封
—
—
2
煤气预热器
F=202m2 D=2020mm L=2100mm
3台
3
结晶泵
—
65F-25
附电机型号 112M-2N
4.0Kw
4
母液循环泵
—
100Fz-40
附电机型号160L-2N
15.6Kw
5
饱和器
D6250mm
喷淋式3台
6
满溜槽
D1600mm
F4607
7
出口煤气管水封
—
—
8
结晶槽
VN=3m3 H=2560mm
JB1423-74
9
酸焦油分离槽
长×宽×高
2000×1900×2550mm
3台
10
螺旋机
—
—
11
沸腾干燥器
Dn1120mm F=1.15㎡
—
12
旋风式除酸器
外形尺寸Ф3000×5197mm
XLP/A-10.6
13
硫铵储斗
—
—
14
母液回流泵
—
—
15
母液贮槽
V=40m3 D=3200mm H=4800mm
JB1422-74
18
硫酸高位槽
V=25m3 D=2200mm H=5800mm
JB1428-74
19
硫酸储槽
—
—
20
废水槽
V=5m3 D=1800mm H=2000mm
HG 21504 I-1992-06
6 结束语
本设计为15万m3/h焦炉煤气硫铵工段工艺设计，根据实际参观实习情况和参考资料完成了设计任务。得出的主要结论如下：
1根据设计任务结合参考资料对硫铵工艺流程进行选择，确定此次采用喷淋式饱和器法制取硫铵，并确定其主要设备有喷淋式饱和器、煤气预热器、硫铵干燥器。
2对饱和器、煤气预热器进行物料平衡计算和热量平衡计算，并对设备的基本尺寸进行计算。确定煤气预热器出口温度A，传热面积A饱和器内母液温度为A，饱和器中央煤气管直径为A，内径为A，确定用直径为A的喷淋式饱和器3台，干燥器的总结面积A干燥器固定床高度A，溢流高度选取A
3根据参考资料对非工艺条件进行了设计，其中包括土建、供电照明、仪表控制、采暖同风设计、供气、给排水、维修等。
4最后绘制了带控制点的工艺流程图、饱和器装配图、车间平面布置图。
本设计采用的是喷淋式饱和器法生产硫铵的工艺流程，他在国内许多焦化厂、煤气厂应用多年，工艺较为成熟。因此对其进行设计研究对生产具有一定的现实意义和指导作用。不过仍有许多需要改进之处，有待完善。
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