【正文】 母液酸度在氨吸收設(shè)備內(nèi)主要影響硫酸銨結(jié)晶的粒度和氨與吡啶鹽基的回收率。 查閱文獻 [7]可知，母液酸度對硫酸銨結(jié)晶成長有一定影響，如圖 所示。隨著母液酸度的提高，結(jié)晶平均粒度 下降，晶形也從長寬比小的多面顆粒變?yōu)橛心z結(jié)趨勢的細長六角棱柱形，甚至呈針形狀。這是因為當其他條件不變時，母液的介穩(wěn)區(qū)隨著酸度增加而減小，不能保持所必須的過飽和度所致。母液的介穩(wěn)區(qū)是溶解度與超溶解度間的區(qū)域。同時，隨著酸度提高，母液黏度增大，增加了硫酸銨分子的擴散阻力，阻礙了晶體的正常成長。 8 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14母 液 酸 度 / %硫酸銨結(jié)晶平均直徑/mm母液酸度 /% 圖 母液酸度對結(jié)晶粒度的影響 但是，母液酸度也不宜過低。否則，除了氨和吡啶的吸收率下降外，還易造成飽和器堵塞。特別是當母液攪拌不充分或酸度波動時，可能在母液中出現(xiàn)局部中性區(qū)甚至堿性區(qū)，從而導(dǎo)致母液中 的鐵、鋁離子形成及沉淀，進而生成亞鐵氰化物，使晶體著色并阻礙晶體成長。另外，酸度過低容易產(chǎn)生泡沫，使操作條件惡化。母液酸度的控制，依所采用的工藝不同而異。飽和器正常操作時的母液酸度為 4%～ 6%。 母液溫度 母液溫度影響晶體成長速度。通常晶體的成長速度隨母液溫度的升高而增大，且由于晶體各棱面的平均速度比晶體沿長向成長速度增大較快，故提高溫度有助于降低長寬比而形成較好晶體。同時，由于晶體增長速度葉變快，故可將溶液的過飽和程度控制在較小范圍內(nèi)，減小了晶核生成。但是溫度也不易過高，溫度過高時，雖然因母液黏 度降低而增加了硫酸銨分子向晶體表面的擴散速率，有利于晶體長大，但也易因溫度波動而形成局部過飽和程度過高現(xiàn)象，促使大量晶核形成。 實際上，母液溫度是根據(jù)器內(nèi)的水平衡確定的。如果初冷器后煤氣溫度較高，硫酸銨洗滌用水量偏大等，為保持器內(nèi)水平衡，必將提高母液溫度。這樣不僅影響氨和吡啶鹽基的回收率，而且也會造成設(shè)備的腐蝕加劇，同時影響硫酸銨質(zhì)量。 飽和器內(nèi)母液液面上水蒸氣分壓與煤氣中水蒸氣分壓相平衡時的母液溫度為母液最低溫度。但由于煤氣在飽和器中停留時間短不可能達到平衡。因此在飽 9 20 30 40 50 60 70 80 903. 336. 6713 .316 .720 .023 .326 .730 .033 .336 .740 .043 .31046 .7 溫 度 / ℃1母 液 的 酸 度 為 4 %2 母 液 的 酸 度 為 8 %12水蒸氣分壓/k Pa10 .0和器內(nèi)母液適宜溫度應(yīng)比最低溫度高。一般 母液液面上水蒸氣分壓相當于煤氣中水蒸氣分壓的 ～ 倍，此值稱為偏離平衡系數(shù)，與此相適應(yīng)的母液溫度即為母液的適宜溫度。 查閱文獻 [8]可知，母液液面上的水蒸氣分壓取決于母液的酸度、硫酸銨的濃度和溫度等因素。圖 所示為酸度是 4%和 8%的母液溫度與母液液面上水蒸氣壓的關(guān)系曲線。由該曲線可知，提高母液酸度和母液中硫酸銨的含量以及降低母液的溫度時，均會使母液液面上水蒸氣壓降低。 溫度 /℃ 1母液的酸度為 4% 2母液酸度為 8% 圖 酸度 4%和 8%的母液溫度與母液液面 上水蒸氣壓的關(guān)系曲線 適宜的母液溫度是保持在保證母液不被稀釋的條件下，采用較低的操作溫度，并使其保持穩(wěn)定均勻。一般母液溫度控制在 50～ 55℃ 。 母液循環(huán)攪拌 母液循環(huán)攪拌的目的在于使母液酸度、濃度、溫度均勻，并硫酸銨結(jié)晶在母液中呈現(xiàn)懸浮狀態(tài)，以延長其在母液中的停留時間，這有利于硫酸銨分子向結(jié)晶表面擴散，對生產(chǎn)大顆粒硫酸銨是有利的，另外也起到了減輕設(shè)備內(nèi)堵塞的作用。我國大部分焦化廠廣泛采用母液循環(huán)進行攪拌。 鼓泡式飽和器用循環(huán)泵將滿流口排出的母液打入飽和器內(nèi)的噴射器從而實 10 0 102030405060708090雜質(zhì)含量/( mg /m L)增長速度/(um/h)現(xiàn)攪拌，母液循環(huán)量應(yīng)不小于鼓 泡式飽和器內(nèi)母液容積的 2～ 3 倍。 查閱文獻 [9]可知，幾種方法的母液循環(huán)量見表 所示 ： 表 幾種方法的母液循環(huán) 指標 鼓泡型飽和器 噴淋式飽和器 酸洗塔 對煤氣的液器比 3/(l/m) 2～ 15 6 對結(jié)晶系統(tǒng)的循環(huán)量 /結(jié)晶抽出（或供給）量 約 8 145 雜質(zhì) 母液中的雜質(zhì)不僅影響硫酸銨晶體的生長和晶型，而且還使在單位時間內(nèi)晶體體積總增長量小于同一時間內(nèi)，在飽和器中形成的硫酸銨量，引起母液的過飽和程 度增加，這不僅使硫酸銨晶體強度降低，同時還會形成大量針狀晶核，迅速充滿溶液中，破壞正常操作。 雜質(zhì)對晶體生長機制的影響有以下幾種情況：晶面吸附了雜質(zhì)或離子后被毒化，不再是生長的活性點，柱型結(jié)晶變成針型；吸附雜質(zhì)后，晶體生長時需要排除雜質(zhì)，導(dǎo)致速率下降，晶粒??；雜質(zhì)的存在使介穩(wěn)區(qū)縮小，導(dǎo)致生成大量晶核。查閱文獻 [10]可知，母液中雜質(zhì)對晶體成長的速率的影響如圖 所示。 雜質(zhì)含量 /(mg/ml) 圖 母液中的雜質(zhì)對晶體成長速率的影響 母液中的可溶性雜質(zhì)主要是由酸和水腐蝕產(chǎn)生的鐵、鋁、 銅、鉻、鉛、銻及砷等的鹽類。其多半由硫酸、腐蝕設(shè)備或工業(yè)用水帶入；此外，隨煤氣帶入的煤焦油霧，有時也會與母液形成穩(wěn)定的乳濁液附著在晶體表面，阻止晶體的成長。 11 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 24 26離心機吸水量（對硫酸銨質(zhì)量的影響）/%硫酸銨中游離酸質(zhì)量含量/%1游離酸； 2 水分不溶性雜質(zhì)主要是由煤氣帶入的焦油霧、煤塵等。這些雜質(zhì)既阻礙硫酸銨結(jié)晶的長大，又使硫酸銨著色。在生產(chǎn)中必須采取措施，減少母液中的雜質(zhì)，從而才能得到色澤好、粒度大、晶型好的硫酸銨產(chǎn)品。 晶比 晶比系統(tǒng)指懸浮于母液中的硫酸銨結(jié)晶的體積對母液與結(jié)晶總體積的百分比。晶比太大，相應(yīng)減少氨與硫酸反應(yīng)所需的容積，不利于氨的吸收；母液攪拌阻力增加，導(dǎo)致攪拌不良 ；同時晶體間的摩擦機會多，大顆粒結(jié)晶易破裂成小顆粒；并且晶比太大也會使堵塞情況加劇。晶比太小，則不利于晶體長大。查閱文獻 [10,11]可知 ,一般鼓泡型飽和器晶比控制在 40%～ 50%,在離心機停車時，晶比也不宜小于 20%。 離心分離和水洗 離心分離和水洗效果對產(chǎn)品的游離酸和水分含量影響很大。要求放入離心機的料漿和料漿的結(jié)晶濃度保持穩(wěn)定，否則離心機轉(zhuǎn)鼓內(nèi)料層厚度不容易均勻，從而影響分離效果。 查閱文獻 [10,12]可知 ,洗水溫度對產(chǎn)品游離酸含量有影響。提高離心機的洗水溫度，可以提高離心分離效率。用熱 水洗滌能更好地從結(jié)晶表面去油類雜質(zhì)，并能防止離心機篩網(wǎng)被細小油珠堵塞。因此洗水溫度在 70℃ 以上為宜。如圖 所示就是離心分離和水洗效果對產(chǎn)品的游離酸和水分含量的影響。 離心機吸水量（對硫酸銨質(zhì)量的影響） /% 1游離酸； 2水分 圖 離心分離和水洗效果對產(chǎn)品的游離酸和水分含量的影響 12 第 3 章 物料衡算和熱量衡算 通過氨平衡計算可以確定硫酸用量和硫酸銨產(chǎn)量；通過水平衡計算可以確定飽和器母液的適宜溫度；通過熱量平衡計算可以確定飽和器操作過程是否需要補充熱量，從而確定煤氣預(yù) 熱溫度或母液預(yù)熱溫度。查閱文獻 [1,13]可知平衡計算如下，原始數(shù)據(jù)見表 所示： 表 平衡計算原始數(shù)據(jù) 項目 數(shù)值 焦爐干煤裝入量 /(t/h) 130 煤氣發(fā)生量 /[m3/t(干煤 )] 340 氨的產(chǎn)率 /% 初冷器后煤氣溫度 /℃ 30 剩余氨水量 /(t/h) 剩余氨水含氨量 /（ g/kg） 蒸氨塔廢水含氨量 /(g/L) 每蒸餾 1m3稀氨水用直接蒸氨汽量 /kg 200 分凝器后氨氣溫度 /℃ 98 飽和器后煤氣含氨量 /(g/m3) 硫酸 質(zhì)量分數(shù) /% 78 物料衡算 氨的平衡及硫酸用量和硫酸銨產(chǎn)量的計算 煤氣 中氨含量 為 1%～ %， 帶入飽和器的氨量： 總氨量 —— 剩余氨水中總氨量（密度為 31t/m ） 即： 1 0 0 0 1 3 0 0 .3 % 1 3 .1 4 3 .5 3 4 4 .0 1 k g /h? ? ? ? ? 飽和器后隨煤氣帶走的氨量： 3 4 0 1 3 0 0 .0 3 1 .3 2 6 k g /h1000?? ? 由蒸汽塔帶入飽和器的氨量： 1 3 . 1 4 3 . 5 1 3 . 1 4 1 . 2 0 . 5 3 8 . 1 0 6 k g / h? ? ? ? ? 飽和器內(nèi)被硫酸吸收的氨量： 3 4 4 . 0 1 3 8 . 1 0 6 1 . 3 2 6 3 8 0 . 7 9 k g / h? ? ? 硫酸銨產(chǎn)量（干質(zhì)量）： 1322 1 73 8 0 .7 9 1 4 7 8 .3 6 k g / h??? 13 式中 132—— 硫酸銨的相對分子質(zhì)量； 17—— 氨的相對分子質(zhì)量； 含量為 78%的硫酸消耗量： 983 8 0 .7 9 1 4 0 7 .1 4 k g / h2 1 7 0 .7 8???? 式中 98—— 硫酸的相對分子質(zhì)量； 氨損失量： 1 .3 2 6 1 3 .1 4 1 .2 0 .5 1 0 0 % 2 .3 6 %1 0 0 0 1 3 0 0 .3 %? ? ? ???? 水 平衡及母液溫度的確定 ① 帶入飽和器的總水量： 煤氣帶入水量： 3 4 0 1 3 0 3 5 .2 1 5 5 5 .8 4 k g /h1000?? ? 式中 ～ 30℃ 時 31m 干煤氣被 水汽飽和后其水汽質(zhì)量 /g； 氨分凝器后氨氣帶入水量： 3 8 .1 0 6 (1 1 0 % ) 3 4 2 .9 5 4 k g / h10% ?? 式中 10%—— 相對于分凝器后溫度為 98℃ 的氨氣含量； 硫酸帶入水量： 1 4 0 7 . 1 4 (1 7 8 % ) 3 0 9 . 5 7 k g / h? ? ? 洗滌硫酸銨水量：取硫酸銨量的 8%，；離心后硫酸銨含水 2%， 故帶入的水量為： 821 4 7 8 .3 6 8 8 .7 k g /h100??? 沖洗飽和器和除沫器帶入的水量：（取平 均 200kg/h ） 1 5 5 5 . 8 4 3 4 2 . 9 5 4 3 0 9 . 5 7 8 8 . 7 2 0 0 2 4 9 7 k g /h? ? ? ? ? ② 飽和器出口煤氣的水蒸氣分壓 水由煤氣帶走，則出飽和器的 31m 煤氣應(yīng)帶走水量： 332497 0 . 0 5 6 5 k g / m 5 6 .