硫酸胺

五、装置设计说明1、工艺原理本处理工段采用石灰粉消化生成氢氧化钙，同时利用石灰消化放出的热量，控制消化温度大于85℃，消化后得到的乳状氢氧化钙和硫酸铵反应生成硫酸钙和氢氧化铵（又叫氨水），氨由结合氨变成游离氨。水蒸气加热即可将游离氨驱逐出来。反应过程如下CaO+H2O==Ca(OH)2+Q(1)Ca(OH)2+(NH4)2SO4==2NH4OH+CaSO4(2)NH4OH+Q==NH3+H2O(3)上述三步反应中，反应（1）最慢，（2）、（3）为离子反应，瞬间即可完成。第三章物料衡算和热量衡算一、条件1、工艺物料条件染料废水规格：3-甲基1-苯基-5-吡唑啉酮废水总氨含量5.9%3-甲基1-对甲苯基-5-吡唑啉酮废水总氨含量4.34%两股废水平均总氨含量5.12%，折合硫酸铵含量20%COD约为25000ppm，按1公斤有机物折合COD为2公斤的标准计算，则有机物含量为12500ppm进料温度25℃数量：100吨/天生石灰规格：氧化钙含量大于85%进料温度25℃2、公用工程条件（1）蒸汽系统0.6Mpa等级蒸汽供给氨回收塔，由于作为直接蒸汽使用，故该系统没有冷凝液产生。0.6Mpa蒸汽要求的技术规格如下：压力0.7MPamax0.4MPamin温度160℃minSiO20.02×10-6(质量比值)max总固体0.4×10-6(质量比值)max电导0.2微姆/cmmax铁0.2×10-6(质量比值)maxO2/CO2无（2）冷却水系统装置的冷却器，冷凝器及机泵的冷却均使用水冷方式。用水量较大，最大量为80T/h，由于冷却系统基本上为碳钢设备，因此要求水质要适应碳钢设备，不会发生腐蚀，其技术指标要求如下：上水：压力0.5MPamax0.36MPamin温度30～31℃回水：压力0.3MPamin温度38～39oC污垢系数0.00041m3hoC/kJ氯化物100mg/L（3）电力电压380、220V.A.C频率50Hz系统三相四线制，中线接地表2公用工程简表蒸汽0.6MPaG,165℃循环水上水温度≤30℃,压力0.5MPaG；回水温度≤38℃,压力0.3MPaG新鲜水用循环水交流电380V,50Hz,三相四线制,中线接地二、物料衡算1总物料平衡总物料平衡表见表3。表3总物料平衡表入方出方物料名称kg/hkmol/h物料名称kg/hkmol/h染料废水1014177198.867氨水1081207.616967.7235石灰粉1034166.827净化水1102833.327156.032蒸汽1051120.0062.1704硫酸钙1111672.3344.10955713.45713.42、捏合工段废水进料速度：100／24＝4.17吨/小时硫酸铵进料速度：4.17×20%＝0.834吨/小时有机物进料速度：4.17×12500／10-6＝0.05吨/小时水的进料速度：4.17－0.834－0.05＝3.293吨/小时生石灰粉的加料速度应为：0.834×56／132／85%＝0.416吨/小时不溶物的带入量：0.416×15%＝0.0624吨/小时水的生成量：0.832×18／132＝0.113吨/小时半水硫酸钙的生成量：145×0.834／132＝0.916吨/小时水的净流出量：3.293＋0.113－0.113／2＝3.350吨/小时表4捏合机物料平衡表入方出方物料名称kg/hkmol/h物料名称kg/hkmol/h硫酸铵8346.319生成氨21512.64有机物500.286有机物500.286水3293182.792水3350185.956生石灰粉4166.827半水硫酸钙9166.317（石灰中惰性物）(62.4)石灰惰性物62.40.25合计4593.44593.43、氨回收塔氨的进塔速度：215kg/h水的进塔速度：3350kg/h硫酸钙及石灰中不溶物的进塔速度：916＋62.4＝978.4kg/h有机物的进塔速度：50kg/h(3-甲基1-苯基-5-吡唑啉酮和3-甲基1-对甲苯基-5-吡唑啉酮按3-甲基1-苯基-5-吡唑啉酮计算)表5氨回收塔物料平衡表入方出方物料名称kg/hkmol/h物料名称kg/hkmol/h硫酸钙、稀氨水悬浮液1044593.4205.88塔顶氨水1061207.616967.7235蒸汽1051120.0062.1704塔釜悬浮液1094505.7345200.14合计5713.45713.354、真空带式过滤机若硫酸钙含水量为40%，则真空带式过滤机物料平衡表结果见下表：表6真空带式过滤机物料平衡表入方出方物料名称kg/hkmol/h物料名称kg/hkmol/h塔釜悬浮液1094505.7345200.14净化水1102833.327156.032硫酸钙1111672.3344.1095合计4505.73454505.6575总物流平衡表氨回收装置的总物料平衡表见表7-1。表7-1氨回收装置的物料平衡表物流号101102103104相态液态液态固态液固态位置P101→E101E101→L101石灰粉→L101P102→T101摩尔百分数，%水96.30496.3040.00090.40氨3.3363.3360.0006.14吡唑啉酮0.1510.1510.0000.140半水硫酸钙0.0003.07石灰惰性物0.0000.00092.43/7.570.25总流量,kmol/h189.397189.3976.827205.88重量百分数，%水78.83678.8360.00072.93氨19.96619.9660.0004.68吡唑啉酮1.1971.1970.0001.09半水硫酸钙0.00.00.00019.94石灰/石灰堕性物0.00.085.0/15.0/1.36总流量,kg/h4177.04177.04164593.4温度,℃25.000088.38372588.3837压力,bar4.00003.99491.003.9949流率,m3/h4.3574.5750.12483.959/~焓,Kcal/kg0.09020.32020.3202分子量18.192518.192560.9018.1925密度，kg/m3958.671913.0693350913.069/2422液相分率1.001.001.00（含固21.3%）表7-2氨回收装置的物料平衡表（续表）物流号105106107108相态气态气态混合物液态位置新鲜蒸汽→T-101T-101→E101E-101→E-102E102→氨水摩尔百分数，%水10081.3681.3681.36氨0.018.6418.6418.64吡唑啉酮0.02.6793E-82.6793E-82.6793E-8半水硫酸钙0.00.00.00000.0000石灰堕性物0.00.00.00000.0000总流量,kmol/h62.170467.723567.723567.7235重量百分数，%水10082.200.82200.8220氨0.017.800.17800.1780吡唑啉酮0.05.8685E-075.8685E-095.8685E-09半水硫酸钙0.00.00.00000.0000石灰堕性物0.00.00.00000.0000总流量,kg/h1120.0001207.61691207.61691207.6169温度,℃170.563896.048493.036340.0000压力,bar7.01300.0500.04600.0460流率,m3/h28619551264/0.4531.372焓,Kcal/kg0.73980.69730.46730.0494分子量18.015017.831617.831617.8316密度，kg/m30.39190.6170.617/942.86880.221液相分率0.0000.00000.35081.0000表7-3氨回收装置的物料平衡表续表物流号109110111112相态液态液态固态液态位置T-101→L-102L-102→净化水L-102→循环上水→E-101摩尔百分数，%水96.44399.90884.1811.0000氨1.149E-061.885E-60.000.0000吡唑啉酮0.1430.0920.3250.0000半水硫酸钙3.1560.000014.3210.0000石灰堕性物0.2580.00001.1720.0000总流量,kmol/h200.14156.03244.10952899.9724重量百分数，%水77.1899.11840.001.0000氨1.11E-061.765E-060.0000.0000吡唑啉酮1.110.8821.4950.0000半水硫酸钙20.330.000054.7740.0000石灰堕性物1.380.00003.7310.0000总流量,kg/h4505.73452833.3271672.4352243.0012温度,℃103.654293.036340.000030.00压力,bar0.1390.04600.04604.00流率,m3/h3.692/~3.5620.410852.552焓,Kcal/kg0.36270.46730.04941.5667分子量18.261917.831617.831618.015密度，kg/m3955.317/2422990.1852422994.113液相分率1.0000(含固0.35081.0000（含固1.000021.71%)60.0%）表7-4氨回收装置的物料平衡表续表物流号113相态液态位置E-101→循环下水摩尔百分数，%水1.0000氨0.0000吡唑啉酮0.0000半水硫酸钙0.0000石灰惰性物0.0000总流量,kmol/h2899.9724重量百分数，%水1.0000氨0.0000吡唑啉酮0.0000半水硫酸钙0.0000石灰惰性物0.0000总流量,kg/h52243.0012温度,℃38.0176压力,bar3.9322流率,m3/h52.706焓,Kcal/kg1.9847分子量18.015密度，kg/m3991.218液相分率1.0000三、热量衡算1、捏合工段要求：消化中和温度90℃假定进水温度为X，废水比热与纯水近似，以0℃的水作为计算基准消化反应放热量：416*85%/56（986.59-635.09-285.83）*103=414659kJ/h热损失按消化热的5%计热平衡式：4568*4.18(90-X)=414659（1-5%）X=69.4℃表8捏合机热平衡入热kJ/h出热kJ/h水及石灰带入显热1324556废水带出热1718482生石灰粉消化热414659热损失20733总计1739215总计17392152、蒸氨塔氨回收装置的能量平衡表见表9。表9能量平衡表设备位号换热物流热负荷106kcal/hr物流流量kg/hr入口出口温度(℃)液相分率温度(℃)液相分率E-101进料预热器冷废水0.230361525.01.088.41.0热塔顶蒸汽120896.00.093.00.353E-102水氨冷却器冷循环水0.4185224330.01.0381.0热塔顶蒸汽120893.00.353401新鲜水蒸汽量用量1220kg/hr第四章设备核算及选型工艺流程的热量、物料衡算，氨回收塔的工艺计算、水利学计算采用Simsci公司的PRO/II工程化学模拟软件。换热器的设计计算采用AspenB-JAC。1氨回收塔T-1011.1塔基础数据情况表10塔基础数据一览表位号101名称氨回收塔功能回收氨型式填料湍球物料工艺参数物料衡算单位塔顶进塔顶出塔底进塔底出kg/h36151207.711203527.3操作温度℃88.3896.0170.56103.7操作压力MPa0.40.0050.70.014液相分率1.00.00.01.0塔内操作负荷板数28气相质量流量kg/h1146.01157.6体积流量m3/h18441763空塔汽速m/s2.612.50密度kg/m30