【文章內(nèi)容簡介】 工業(yè)的原料。 儲存運輸注意事項：防潮，儲存于通風(fēng)、干燥處。 硫酸銨是一種比較常用的農(nóng)用化肥，由于我國是農(nóng)業(yè)大國，需用大量的農(nóng)用化肥，因此硫酸銨作為一種有效的氮肥以及化工生產(chǎn)原料具有很大的市場空間。 硫酸銨質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) GB53588，其質(zhì)量等級按以下劃分： 指 標(biāo) 名 稱 工業(yè)品 農(nóng) 業(yè) 品 一 級 品 二 級 品 氮含量（以干基計） % ≥ 水分（ H2O） 含量 % ≤ 游離酸（ H2SO4）含量 % ≤ 鐵（ Fe）含量 % ≤ —— —— 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 砷（ As）含量 % ≤ —— —— 重金屬含量（以 Pb 計） % ≤ —— —— 睡不溶物含量 % ≤ —— —— 注：硫酸銨作農(nóng)業(yè)用時可不檢驗鐵、砷、重金屬和水不溶物含量等指標(biāo)。 但按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) GB5351995，（本標(biāo)準(zhǔn) 適用于由合成氨與硫酸中和所制得的硫酸銨、煉焦所制得的副產(chǎn)硫酸銨和其他副產(chǎn)硫酸銨。）硫酸銨質(zhì)量應(yīng)符合下表要求。 項 目 指 標(biāo) 優(yōu)等品 一級品 合格品 外 觀 白色結(jié)晶，無可見雜質(zhì) 氮（ N）含量（以干基計）≥ 水分（ H2O）≤ 游離酸（ H2SO4）含量 ≤ 鐵（ Fe）含量 ≤ 砷（ As）含量 ≤ 重金屬（以 Pb 計）含量 ≤ 水不溶物含量 ≤ 可見對硫酸銨質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)在近年已略有提高，故改進(jìn)工藝，提高硫酸銨產(chǎn)品質(zhì)量就成了各生產(chǎn)廠家的迫切要求。 硫酸銨生產(chǎn)的方法 生產(chǎn)硫銨的方法及途徑很多，除了焦化廠中回收氨硫銨工藝，還有如以合成氨為原料生產(chǎn)硫酸銨的工藝等等。另外，最新開發(fā)的硫銨生產(chǎn)工藝為硫銨提供了新的來源，如開封開化（集團(tuán)）有限公司硫酸廠將副產(chǎn)的亞硫酸銨產(chǎn)品用過量的硫酸分解，吸吸再用氣氨中和過量的硫酸，制得合格的液體硫酸銨。液體硫酸銨經(jīng)濃縮、冷卻結(jié)晶分離，即可得到固體硫酸銨，此工藝既解決了尾氣二氧化碳的污 染問題，又解決了原亞銨產(chǎn)品的滯銷問題。 其工藝流程如下：含有二氧化硫的硫酸尾氣經(jīng)三級復(fù)噴復(fù)檔吸收后經(jīng)煙囪達(dá)標(biāo)排放；氨溶液經(jīng)三級吸收硫酸尾氣中的二氧化碳生成亞銨溶液；亞銨溶液用硫酸分解生成二氧化硫和硫酸銨母液，二氧化硫送至干燥塔回系統(tǒng)生產(chǎn)硫酸銨母液經(jīng)氨中和，中和掉過量的硫酸，再經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶、離心甩干后得到成品硫酸銨，供生產(chǎn)復(fù)混肥使用，母液回中和槽循環(huán)使用。 又如得用氨水洗滌含硫煙氣制取硫酸銨，將發(fā)電廠的熱煙氣經(jīng)除塵后進(jìn)入預(yù)洗滌器，與硫酸銨包和溶液并流接觸。飽和溶液中水的蒸發(fā)而析出硫酸銨結(jié)晶，預(yù)洗滌液流入貯槽， 由循環(huán)泵進(jìn)行循環(huán)洗滌，在吸收器中形成的全中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 部硫酸銨就在預(yù)洗滌液中結(jié)晶而得產(chǎn)品。 本設(shè)計是得用焦化廠剩余氨水及煤氣中的氨來生產(chǎn)硫酸銨，它是當(dāng)今化工業(yè)重要的生產(chǎn)硫酸銨工藝。 四種硫銨生產(chǎn)工藝 經(jīng)引進(jìn)消化和自主開發(fā)，我國已掌握了多種氨回收技術(shù)，僅硫銨工段就有四種不同工藝。即老式飽和器法，酸洗法，噴淋包和器法和間接飽和器法。 老式的飽和器法 老式的飽和器法也稱半直接飽和器法生產(chǎn)硫銨，一些老的焦化廠多采用此種工藝。 其工藝特點是，由上個工段來的煤氣了經(jīng)煤氣預(yù)熱器至飽和器的中央導(dǎo)管，經(jīng)分配傘穿過母液 層鼓泡而出。煤氣中的氨被循環(huán)的硫酸及其母液吸收而成硫銨。脫氨后的煤氣經(jīng)除酸器分離夾帶的酸霧后進(jìn)入下一工段，沉積于飽和器底的硫銨結(jié)晶用結(jié)晶泵抽至結(jié)晶槽，經(jīng)離心分離干燥后得到成品硫銨。 這種飽和器既是吸收設(shè)備，又是結(jié)晶設(shè)備，吸收與結(jié)晶都在飽和器內(nèi)，不能分別控制，因此不能得到大顆粒的結(jié)晶。煤氣要經(jīng)過分配從母液層鼓泡而出，因此煤氣系統(tǒng)阻大，使得煤氣鼓風(fēng)機(jī)要提供較大的壓頭，硫銨的質(zhì)量也差。 酸洗法 酸洗法硫銨即無飽和器法生產(chǎn)硫銨，它分為氨的吸收、蒸發(fā)、結(jié)晶和分離干燥。 氨的吸收過程主要是在酸洗塔中進(jìn)行。酸 洗塔為兩段噴塔，下段用酸度為 %的母液噴灑，上段用酸度為 3%的母液噴灑。出酸洗塔的煤氣經(jīng)除酸器后進(jìn)入下一工段。從酸洗塔來的不飽和硫銨母液送至結(jié)晶槽，在此進(jìn)行蒸發(fā)、濃縮、結(jié)晶，使硫銨母液達(dá)到包和或過飽和，并使結(jié)晶顆粒長大。含有小顆粒的硫銨結(jié)晶母液上升至結(jié)晶槽頂部，通過母液循環(huán)泵經(jīng)過母液加熱器后進(jìn)入蒸發(fā)器，依靠真空蒸發(fā)而濃縮母液，濃縮后的母液再流至結(jié)晶槽。通過母液的循環(huán)濃縮，使硫銨結(jié)晶顆粒不斷長大，長大的硫銨結(jié)晶沉積在結(jié)晶槽底部，用結(jié)晶泵抽至供料槽，經(jīng)離心分離，干燥得成品硫銨。 酸洗法的特點：吸收和結(jié)晶在不 同設(shè)備中進(jìn)行。操作條件可以分別控制，能夠得到大顆粒的硫銨結(jié)晶，且提高了硫銨的質(zhì)量。酸洗塔是空噴塔，煤氣系統(tǒng)阻力小，但酸洗法工藝流程長，占地多，投資大。 噴淋飽和器法生產(chǎn)硫銨 噴淋包和器分為上下兩段，上段為吸收室，下段為結(jié)晶室。由上個工中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 段來的煤氣進(jìn)入噴淋包和器的上段，分成兩路沿包和器水平方向流動。每股煤氣均經(jīng)過數(shù)個噴頭，用含游離酸的母液噴灑，以吸收煤氣中的氨 。兩股煤氣匯合后從切線方向進(jìn)入飽和器中心旋風(fēng)分離部分，除去夾帶的酸霧滴，從上部中心出口管離開到下一個工段。 飽和器的上段與下段以降液管連通 ，噴灑吸收氨后的母液從降液管流至結(jié)晶室底部，不斷攪拌母液，使硫銨晶核長大。帶有小顆粒的母液上升至結(jié)晶室上部，大部分至母液循環(huán)泵，少部分至母液加熱器，用蒸汽加熱使母液溫度升高。一方面溶解母液中的小顆粒結(jié)晶，減少晶核數(shù)量，另一方面保持飽和器內(nèi)的水平衡（或用煤氣預(yù)熱器維持水平衡），混合后的兩部分母液進(jìn)入大的母液循環(huán)泵，送經(jīng)飽和器的上段進(jìn)行循環(huán)、噴灑。 飽和器的上段設(shè)滿流管，保持液面并封住煤氣，使其不能進(jìn)入下段，母液在上段與下段之間不斷循環(huán)，使母液中的晶核不斷長大，沉降在結(jié)晶室底部，用結(jié)晶泵抽至結(jié)晶槽，經(jīng)離心分離， 干燥后得成品硫銨。 雖然吸收與結(jié)晶分開，但仍在一個設(shè)備內(nèi)，雖然操作條件不能分別控制，但結(jié)晶顆粒的長大，一方面依靠母液的大量循環(huán)攪拌，促使結(jié)晶顆粒增大，另一方面結(jié)晶室的容積較大，有利于晶核的長大，通過自然分級從結(jié)晶室的底部可抽出較大的顆粒的硫銨結(jié)晶。 噴淋式飽和器生產(chǎn)硫銨工藝，具有煤氣系統(tǒng)阻力小，結(jié)晶顆粒較大、硫銨質(zhì)量好。工藝流程短、易操作、設(shè)備使用壽命長特點。國內(nèi)有多農(nóng)自行設(shè)計制造的此種飽和器投入使用。 間接飽和器法生產(chǎn)硫銨的工藝 此法是 ，但類似于半直接法飽和器。用洗滌液蒸出的氣體生產(chǎn)硫銨，故稱間接法。該法操作溫度高（ 100℃左右）用熱空氣進(jìn)行母液攪拌，不設(shè)結(jié)晶泵，用熱空氣提料。由于是用氨汽來生產(chǎn)硫銨，操作溫度高，而飽和器尺寸又不比半直接法小，所以材質(zhì)要求高（德國牌號），投資大。該法回收氨是經(jīng)過洗氨 ——— 蒸氨 ——— 硫銨，流程長，能耗大，如果僅從生產(chǎn)硫銨的角度來講，用此方法生產(chǎn)硫銨值得進(jìn)一步探討。 各類飽和器 焦?fàn)t煤氣先后通過硫銨工序的煤氣預(yù)熱器、飽幾器和除酸器時，由于預(yù)熱器和除酸器的結(jié)構(gòu)比較簡單，產(chǎn)生的阻力相對較?。s ），且較為穩(wěn)定。即使因焦油 沉積而引起系統(tǒng)阻力增加時，只須用蒸汽吹掃后就能恢復(fù)正常。因此，阻力增加的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是飽和器。因此選擇合適的飽和器是本工段的重要任務(wù)。 較傳統(tǒng)的飽和器 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 傳統(tǒng)飽和器法生產(chǎn)工藝存在的問題 （ 1） 煤氣系統(tǒng)阻力較大，一般在 5000Pa～ 6000Pa；晶比較高或加酸加水時，系統(tǒng)阻力將高達(dá) 8000Pa左右。這僅增加了風(fēng)機(jī)的能耗，同時對煤氣系統(tǒng)的穩(wěn)定構(gòu)成威脅，嚴(yán)重時風(fēng)機(jī)振動加劇，機(jī)前吸力銳減，焦?fàn)t “ 硝煙彌漫 ” ，無奈只好放散減壓。這不僅浪費煤氣資源，更重要的是嚴(yán)重惡化操作環(huán)境。 （ 2） 由于傳統(tǒng)飽和器吸收和結(jié)晶 在同一窗口內(nèi)進(jìn)行，晶體的生長條件無法控制，自然分級難以進(jìn)行，因此生成的硫銨晶體顆粒較小，繼而造成硫酸游離酸升高，同時加劇晶體板結(jié)。 泡沸傘式飽和器 煤氣經(jīng)其中央管進(jìn)入母液中，經(jīng)分配傘穿過母液層鼓泡而出，其中的氨即被母液吸收。雖然半飽和器生產(chǎn)工藝較傳統(tǒng)的飽和器工藝有了較大的進(jìn)步，但仍存在較大缺陷，半飽和器生產(chǎn)工藝的缺陷： （ 1）由于此工藝安裝了母液噴灑裝置，且氣液為逆向接觸，因此煤氣夾帶較為嚴(yán)重極易造成煤氣出口管道及除酸器的堵塞和腐蝕；同時也增加了硫銨耗酸量。 （ 2）由于噴灑液是從飽和器下部直接抽 取，母液中結(jié)晶含量較高，因此在晶比較高時，極易造成噴頭堵塞。 （ 3）因半飽和器生產(chǎn)硫銨工藝仍以鼓泡吸收為主，因此硫銨系統(tǒng)阻力雖有下降，但降阻效果仍不明顯。 （ 4）隨著生產(chǎn)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大及先進(jìn)技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，基于半飽和器法生產(chǎn)硫銨工藝在實踐中存在的問題，越來越不適合現(xiàn)代化大生產(chǎn)的需要。 噴淋泡費型飽和器 （ 1）噴淋泡沸型飽和器 臨汾鋼鐵公司焦化廠年產(chǎn)焦炭 20萬噸，始建于 70年代，煤氣凈化選用水洗氨生產(chǎn)濃氨水工藝。 1996年他們將其改造為飽和器硫銨生產(chǎn)工藝，選用了噴淋、泡沸型結(jié)晶型選擇沉淀飽和器噴淋 泡沸型飽和器結(jié)構(gòu)。該廠使用的噴淋泡沸型飽和器的結(jié)構(gòu)見圖。飽和器主體用鋼板焊制成帶有頂蓋和底的圓筒體，并襯有防酸層。飽和器設(shè)有煤氣進(jìn)出口管、滿流口、噴射攪拌器和加酸管。在煤氣進(jìn)口管的下端設(shè)有煤氣分配傘。在簡體上半和截頭錐體狀底的端部分別設(shè)有噴淋吸收裝置和結(jié)晶選擇沉淀裝置。噴淋吸收裝置由 16組噴淋母液管和噴頭組成，分上下兩層均布在圓筒體的上部。飽和器總高 ，直徑，兩層噴淋管的間 ，滿流管下側(cè)至下層噴淋管的間距 ，如圖所示，煤氣從入口管進(jìn)入飽和器，經(jīng)分配傘鼓泡穿過母液層，完成母液對氨的中國礦業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁 一 次吸收。離開母液層的煤氣在上升過程中與噴淋母液逆流接觸，完成母液對氨的二次吸收，最后煤氣從出口管進(jìn)入除酸器，飽和器噴淋空間的噴淋密度為 6～ 9m3/()，母液循環(huán)量 50m3/h。 （ 2） 飽和器的阻力分析 在正常生產(chǎn)時，煤氣分配傘形成的母液液封深度由兩部分組成，即分配傘上翅片距母認(rèn)滿流口下部的距離（ 50mm）和在母液噴淋及滿流過程中引起的液面增長的高度 Ah（約 20～ 50mm）。由此而引起的阻力約為 ~。因此此種飽和器的阻力仍然很大，造成飽和器系統(tǒng)煤氣阻力增加的主要原因是飽和器仍采用鼓泡 方式吸收煤氣中的氨，故限制了它的應(yīng)用。 噴淋式飽和器 噴淋式飽和器全部采用不銹鋼制作，噴淋式飽和器由上部的噴淋（吸收）室與除酸器和下部的結(jié)晶室組成，體外有整體保溫層。吸收室由本體、環(huán)形室、母液噴淋管組成。煤氣進(jìn)入吸氣室后分成兩股，在本體與內(nèi)筒體間形成的環(huán)形室內(nèi)流動，與噴淋管噴出的母液接觸，然后兩股匯成一股進(jìn)到飽和器的后室，被噴灑管噴出的二次母液噴淋，進(jìn)一步吸收煤氣中的氨，再沿切線方向進(jìn)入內(nèi)筒體 —— 內(nèi)置除酸器，旋轉(zhuǎn)向下進(jìn)入內(nèi)套筒，由頂部煤氣出口排出。煤氣阻力為 2～ 。外套筒與內(nèi)套筒間形 成旋風(fēng)式除酸器，起到除去煤氣中夾帶的液滴的作用。在煤氣入口和煤氣出口間分隔成兩個弧形分配箱，其內(nèi)置噴嘴數(shù)個，朝向煤氣流。在吸收室的下部設(shè)有母液滿流管，控制吸收室下部的液面，促使煤氣由入口向出口在環(huán)形室內(nèi)流動。吸收室以降液管與結(jié)晶室連通，循環(huán)母液通過降液管從結(jié)晶室的底部向上返，攪拌母液，硫酸銨晶核不斷生長和長大，同時顆粒分級，最小顆粒升向頂部，從結(jié)晶室上部出口接到循環(huán)泵，大顆粒結(jié)晶從結(jié)晶室下部抽出。在煤氣入口和煤氣出口、結(jié)晶室上部設(shè)有溫水噴淋裝置，以清洗吸收室和結(jié)晶室。 噴淋式飽和器的優(yōu)點 噴淋式飽和 器主要性能特點有以下六個方面。 第一，噴淋式飽和器除氨，充分吸收煤氣中氨氣，明顯解決了氨氣對環(huán)境污染問題。由于在噴淋室上部沒有多個螺旋扇面噴頭，形成一定噴角，使噴灑出的硫氨母液均朝向煤氣流動方向，通過良好的氣液接觸，充分吸收煤氣中的氨，大大減少了煤氣中的氨的含量，明顯降低了氨氣向自然界的排放，從而收到了保護(hù)自然環(huán)境的良好效果。 第二，設(shè)備阻力小，大大降低了風(fēng)機(jī)能耗，明顯地增加了經(jīng)濟(jì)效益。由于煤氣在飽和器中的通道是一個環(huán)形的空噴空間，所以煤氣阻力大大降低。該飽和器的設(shè)計阻力不大于 2Kpa，經(jīng)實測，僅為 1Kpa，與其它形式的飽和器中國礦業(yè)大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 相比，降低 ～ 6Kpa，有效地降低了煤氣鼓風(fēng)機(jī)的系統(tǒng)阻力，不僅使風(fēng)機(jī)的運行更加可靠平穩(wěn)，而且大大降低了風(fēng)機(jī)的能耗，明顯增加經(jīng)濟(jì)效益。 第三，除酸內(nèi)置，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、重量輕、安裝檢修方便。噴淋式飽和器上部為三層套筒式結(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