【文章內(nèi)容簡介】 。 工藝優(yōu)缺點(diǎn) 噴淋式飽和器主要性能特點(diǎn)有以下五個(gè)方面 [8]： 第一，噴淋式飽和器除氨，充分吸收焦?fàn)t煤氣中的氨氣，明顯解決了氨氣對環(huán)境的污染問題。由于在噴淋室上部設(shè)有多個(gè)螺旋扇面噴頭，形成一定噴角，使噴灑出的硫酸銨母液均朝向煤氣流動方向，氣液充分接觸， 充分吸收煤氣中的氨，大大減少了煤氣中氨的含量，明顯降低了氨氣在空氣中的排放，保護(hù)了環(huán)境。 第二，設(shè)備阻力小，大大降低了風(fēng)機(jī)能耗，明顯增加了經(jīng)濟(jì)效益。由于煤氣在飽和器中的通道是一個(gè)環(huán)形的空噴空間，所以煤氣阻力大大降低了。該飽和器的設(shè)計(jì)阻力不大于2kpa。 第三，除酸器內(nèi)置，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，質(zhì)量輕，設(shè)備安裝檢修方便。噴淋式飽和器的三層套筒式結(jié)構(gòu)，外層與中層之間的環(huán)形空間是噴淋室，煤氣在此空間與噴灑的循環(huán)母液充分接觸，除去煤氣中的氨。脫氨后的煤氣沿側(cè)壁上升通道進(jìn)入中層與內(nèi)層之間的環(huán)形空間，經(jīng)由上至下旋轉(zhuǎn)流動，使 煤氣中夾帶的酸滴得到分離，除酸后的煤氣由內(nèi)層套筒導(dǎo)出飽和器。噴淋式飽和器將吸氨與除酸巧妙地結(jié)合在一起，給基礎(chǔ)設(shè)施和設(shè)備安裝檢修提供了極大方便。 第四，噴淋式飽和器底部帶結(jié)晶室，有利于硫酸銨結(jié)晶的解決，增大了結(jié)晶顆粒，提高了硫銨產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，增加了經(jīng)濟(jì)效益。噴淋式飽和器下部是一個(gè)圓筒形結(jié)晶室，循環(huán)泵從結(jié)晶室上部抽取硫銨母液送入噴淋室噴灑吸氨的母液經(jīng)過降液管進(jìn)入結(jié)晶室，由于降液管伸入結(jié)晶室底部，所以母液在上升過程中，大小結(jié)晶顆粒自然分級，大顆粒沉在結(jié)晶室底部，懸浮在上部的小顆粒重新被循環(huán)泵收入，再次進(jìn)行噴灑， 結(jié)晶成大顆粒，沉入結(jié)晶室底部。當(dāng)母液結(jié)晶達(dá)到一定程度后，從結(jié)晶室底部被抽取，經(jīng)干燥生成硫銨結(jié)晶。由于硫銨顆粒大，質(zhì)量好，因而提高了其價(jià)格，增加了經(jīng)濟(jì)效益。 第五，噴淋式飽和器采用 OCr18Ni9耐酸不銹鋼材料制作，設(shè)備防腐性能好，使用壽命長，大大延長設(shè)備更換周期，減少停產(chǎn)次數(shù)，從而明顯提高了經(jīng)濟(jì)效益。 7 同時(shí)噴淋式飽和器后的氨含量不大于 30 mg/m179。，否則會腐蝕后續(xù)工序的設(shè)備與管道，導(dǎo)致洗脫苯工序洗油乳化，加大洗油耗量，影響正常生產(chǎn)。當(dāng)氨含量不合格的煤氣進(jìn)入甲醇生產(chǎn)裝置后，在壓縮階段會產(chǎn)生碳銨結(jié)晶，造成活塞 環(huán)磨損，影響其正常運(yùn)行；還會堵塞系統(tǒng)換熱器，導(dǎo)致停車檢修；影響精脫硫系統(tǒng)催化劑，造成堵塞，從而導(dǎo)致系統(tǒng)被迫停車檢修。因此，徹底脫除煤氣中的氨是十分必要的。 利用噴淋式飽和器回收氨工藝，關(guān)鍵在于控制預(yù)熱器溫度、飽和器酸度、飽和器溫度、離心機(jī)水洗溫度、干燥系統(tǒng)風(fēng)量平衡等要點(diǎn)，只有要點(diǎn)控制好了，才能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)硫酸銨 ( NH4)2SO4，才能使整個(gè)氨回收系統(tǒng)穩(wěn)定，使出工段的煤氣中氨含量低于 30mg/m3，真正達(dá)到即回收又凈化的目的。 噴淋式飽和器生產(chǎn)的硫銨不僅顆粒大，而且質(zhì)量好。因此綜合經(jīng)濟(jì)效益好，值得廣泛推廣。盡管噴 淋式飽和器硫銨生產(chǎn)工藝有其許多優(yōu)點(diǎn)：材質(zhì)為不銹鋼，設(shè)備使用壽命長，集酸洗吸收、結(jié)晶、除酸、蒸發(fā)為一體，具有煤氣系統(tǒng)阻力小，結(jié)晶顆粒較大，平均直徑在 ，硫酸銨質(zhì)量好，工藝流程短，易操作等特點(diǎn)。但是它仍然存在缺陷和不足，如吸收、結(jié)晶仍未完全分離，結(jié)晶過程無法單獨(dú)控制，硫銨顆粒仍然較小，設(shè)備選材要求較高 [9]。 8 第 二 章 噴淋式飽和器法的工藝流程 噴淋式飽和器法生產(chǎn)硫酸銨的工藝流程 噴淋式飽和器分為上段和下段，上段為吸收室，下段為結(jié)晶室。 由脫 硫工序來的焦?fàn)t煤氣經(jīng)煤氣預(yù)熱器預(yù)熱至 60～ 70℃ 或更高溫度，目的是為了保持飽和器水平衡。 煤氣預(yù)熱后，進(jìn)入噴淋式飽和器的上段，分成兩股沿飽和器水平方向沿環(huán)形室做環(huán)形流動，每股煤氣均經(jīng)過數(shù)個(gè)噴頭用含游離酸量 %～ 4%的循環(huán)母液噴灑，以吸收煤氣中的氨，然后兩股煤氣匯成一股進(jìn)入飽和器的后室，用來自小母液循環(huán)泵（也稱二次噴灑泵）的母液進(jìn)行二次噴灑，以進(jìn)一步除去煤氣中的氨。煤氣再以切線方向進(jìn)入飽和器內(nèi)的除酸器，除去煤氣中夾帶的酸霧液滴，從上部中心出口管離開飽和器再經(jīng)捕霧器捕集下煤氣中的微量酸霧后到終冷洗苯 工段。噴淋式飽和器后煤氣含氨一般小于 。 飽和器的上段和下段以降液管聯(lián)通。噴灑吸收氨后的母液從降液管流到結(jié)晶室的底部，在此結(jié)晶核被飽和母液推動向上運(yùn)動，不斷地?cái)嚢枘敢海沽蛩徜@晶核長大，并引起顆粒分級。用結(jié)晶泵將其底部的漿液送至結(jié)晶槽 .含有小顆粒的母液上升至結(jié)晶室的上部，母液循環(huán)泵從結(jié)晶室上部將母液抽出，送往飽和器上段兩組噴灑箱內(nèi)進(jìn)行循環(huán)噴灑，使母液在上段與下段之間不斷循環(huán)。 飽和器的上段設(shè)滿流管，保持液面并封住煤氣，使煤氣不能進(jìn)入下段。滿流管插入滿流槽中也封住煤氣，使煤氣不能 外逸。飽和器滿流口溢出的母液流入滿流槽內(nèi)的液封槽，再溢流到滿流槽，然后用小母液泵送至飽和器的后室噴灑。沖洗和加酸時(shí)，母液經(jīng)滿流槽至母液儲槽，再用小母液泵送至飽和器。此外，母液儲槽還可供飽和器檢修時(shí)儲存母液之用。 結(jié)晶槽的漿液經(jīng)靜置分層，底部的結(jié)晶排入到離心機(jī)，經(jīng)分離和水洗的硫酸銨晶體由皮帶輸送機(jī)送至振動式流化床干燥器，并用被空氣熱風(fēng)器加熱的空氣干燥，再經(jīng)冷風(fēng)冷卻后進(jìn)入硫酸銨儲斗。然后稱量、包裝送入成品庫。離心機(jī)濾出的母液與結(jié)晶槽滿流出來的母液一同自流回飽和器的下段。干燥硫酸銨的尾氣經(jīng)旋風(fēng)除塵器后由排 風(fēng)機(jī)排放至大氣。 為了保證循環(huán)母液一定的酸度，連續(xù)從母液循環(huán)泵入口管或滿流管處加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 76%的硫酸，維持正常母液酸度。 由油庫送來的硫酸送至硫酸儲槽，再經(jīng)硫酸泵抽出送到硫酸高置槽內(nèi)，然后自流到滿流槽。 9 0 5 10 15 20 25 30 35酸度/ %母液黏度/Pa. s 噴淋式飽和器法生產(chǎn)硫酸銨工藝，采用的噴淋式飽和器 [10]，材質(zhì)為不銹鋼，設(shè)備使用壽命長，集酸洗吸收、結(jié)晶、除酸、蒸發(fā)為一體，具有煤氣系統(tǒng)阻力小，結(jié)晶顆粒較大，硫酸銨質(zhì)量好，工藝流程短，易操作等特點(diǎn)。流程圖如下： 回收氨的影響因素及控制 母液酸度 氨吸收設(shè)備內(nèi) 母液的酸度，主要影響硫酸銨結(jié)晶的粒度和氨與吡啶鹽基的回收率。母液酸度對硫酸銨結(jié)晶成長有影響，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(xì)長六角棱柱形，甚至稱針形狀。這是因?yàn)楫?dāng)其他條件不變時(shí)，母液的介穩(wěn)區(qū)隨著酸度增加而減少，不能保持有利于晶體成長所必須的過飽和度所致。其中介穩(wěn)區(qū)是指晶核在溶液中的溶解度曲線和超溶解度曲線之間的區(qū)域。 另外，母液酸度對黏度也有影響，其關(guān)系圖如 所示。由該關(guān)系圖可知，隨著酸度的提高，母液黏度增大，增加了硫酸銨分子擴(kuò)散阻力，阻礙來晶體正常成 長。 圖 母液酸度和黏度的關(guān)系 10 20 30 40 50 60 70 80 90 3 713. 316. 720. 023. 326. 730. 033. 336. 74 0. 04 3. 3104 6. 7 溫 度 / ℃1 母 液 的 酸 度 為 4 % ；2 母 液 的 酸 度 為 8 %1210. 0水蒸氣分壓/ k P a 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(dāng)母液攪拌不充分或酸度波動時(shí)，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、鋁離子形成及等沉淀，進(jìn)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。鼓泡式飽和器正常操作時(shí)酸度保持在 4%～ 6%是合適的，噴淋式飽和器正常操作時(shí)酸度保持在 %～ 4%較合適，酸洗塔正常操作時(shí)酸度 保持在 %～ 3%較合適。 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(shí)，由于晶體增長速度也變快，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(shí)，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(kuò)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(shí)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，而且設(shè)備的腐蝕加劇，同時(shí)影響硫酸銨質(zhì)量。 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。酸度為 4%和 8%的母液溫度與母液液面上水蒸氣壓的關(guān)系曲線如圖 所示，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(shí)，均會使母液液面上水蒸氣壓降低。 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 11 30 40 50 6o 70 80 90洗水溫度/℃硫酸銨中游離酸質(zhì)量含量/%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(shí)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(shí)間短不可能達(dá)到平衡。因此在飽和器內(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(dāng)于煤氣中水蒸氣分壓的 ～ 倍，此值稱為偏離平衡系數(shù)，于此相適應(yīng)的母液溫度即為母液的適宜溫度。 適宜的母液溫度是在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。一般把飽和器內(nèi)母液溫度控制在 50～ 60℃ （不生產(chǎn)粗吡啶）或 55～ 60℃（生產(chǎn)粗吡啶）。 母液攪拌 母液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(shí)間，這有利于硫酸銨分子向結(jié)晶便面擴(kuò)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(jìn)行攪拌。 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(jī)的料漿和料漿的結(jié)晶濃度保持穩(wěn)定，否則離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)料層厚度不容易均勻，否則將影響分離效果。 洗水溫度對產(chǎn)品游離酸含量有影響，見圖 所示，有圖可見，提高離心機(jī)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(jī)篩網(wǎng)被細(xì)小油珠堵塞。因此洗水溫度在 70℃ 以上為宜。 圖 洗水溫度對產(chǎn)品游離酸含量的影響 離心機(jī)的洗水量對產(chǎn)品質(zhì)量也有顯著影響，影響情況見圖 所示。有圖可見，洗水量應(yīng)不大于硫酸銨量的 12%。 12 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 24 26 2 4 6 8 0 2 4 6 8 02. 02. 22. 42. 62. 83. 03. 23. 63. 84. 0離心機(jī)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/%3. 41 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 雜質(zhì) 母液中含有可溶性和不溶性雜質(zhì)。硫酸銨母液內(nèi)的雜質(zhì)得種類和含量，取決于硫酸銨生產(chǎn)工藝流程、硫酸質(zhì)量、工業(yè)用水質(zhì)量、脫吡啶母液得處理程度、設(shè)備 腐蝕情況及操作條件等。 母液中的雜質(zhì)不僅影響硫酸銨晶體的成長和晶型，而且還使在單位時(shí)間內(nèi)晶體體積總增長量小于同一時(shí)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(qiáng)度降低，同時(shí)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)對晶體成長速率有明顯影響。在一定的過飽和度下，雜質(zhì)較多地對生長起抑制作用；在極端的情況下，可完全抑制晶面的生長。雜質(zhì)對晶體生長機(jī)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(diǎn)，柱型結(jié)晶變成針型；吸附雜質(zhì)后，晶體生長時(shí)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。 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。其多半來自硫酸、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(shí)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。 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 13 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(shí)晶體間的摩擦機(jī)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。 一般鼓泡型飽和器晶比控制在 40%～ 50%,在離心機(jī)停車時(shí)，晶比也不宜小于 20%。噴淋式飽和器晶比控制在 35%～ 40%，在正常操作