【文章內容簡介】 工業(yè)的原料。 儲存運輸注意事項：防潮，儲存于通風、干燥處。 硫酸銨是一種比較常用的農用化肥，由于我國是農業(yè)大國，需用大量的農用化肥，因此硫酸銨作為一種有效的氮肥以及化工生產原料具有很大的市場空間。 硫酸銨質量標準 按照質量標準 GB53588，其質量等級按以下劃分： 指 標 名 稱 工業(yè)品 農 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 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 6 頁 砷（ As）含量 % ≤ —— —— 重金屬含量（以 Pb 計） % ≤ —— —— 睡不溶物含量 % ≤ —— —— 注：硫酸銨作農業(yè)用時可不檢驗鐵、砷、重金屬和水不溶物含量等指標。 但按照質量標準 GB5351995，（本標準 適用于由合成氨與硫酸中和所制得的硫酸銨、煉焦所制得的副產硫酸銨和其他副產硫酸銨。）硫酸銨質量應符合下表要求。 項 目 指 標 優(yōu)等品 一級品 合格品 外 觀 白色結晶，無可見雜質 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 ≤ 可見對硫酸銨質量的標準在近年已略有提高，故改進工藝，提高硫酸銨產品質量就成了各生產廠家的迫切要求。 硫酸銨生產的方法 生產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硫酸銨的工藝等等。另外，最新開發(fā)的硫銨生產工藝為硫銨提供了新的來源，如開封開化（集團）有限公司硫酸廠將副產的亞硫酸銨產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。液體硫酸銨經濃縮、冷卻結晶分離，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三級復噴復檔吸收后經煙囪達標排放；氨溶液經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生產硫酸銨母液經氨中和，中和掉過量的硫酸，再經蒸發(fā)、結晶、離心甩干后得到成品硫酸銨，供生產復混肥使用，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)電廠的熱煙氣經除塵后進入預洗滌器，與硫酸銨包和溶液并流接觸。飽和溶液中水的蒸發(fā)而析出硫酸銨結晶，預洗滌液流入貯槽， 由循環(huán)泵進行循環(huán)洗滌，在吸收器中形成的全中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 7 頁 部硫酸銨就在預洗滌液中結晶而得產品。 本設計是得用焦化廠剩余氨水及煤氣中的氨來生產硫酸銨，它是當今化工業(yè)重要的生產硫酸銨工藝。 四種硫銨生產工藝 經引進消化和自主開發(fā)，我國已掌握了多種氨回收技術，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煤氣預熱器至飽和器的中央導管，經分配傘穿過母液 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。脫氨后的煤氣經除酸器分離夾帶的酸霧后進入下一工段，沉積于飽和器底的硫銨結晶用結晶泵抽至結晶槽，經離心分離干燥后得到成品硫銨。 這種飽和器既是吸收設備，又是結晶設備，吸收與結晶都在飽和器內，不能分別控制，因此不能得到大顆粒的結晶。煤氣要經過分配從母液層鼓泡而出，因此煤氣系統阻大，使得煤氣鼓風機要提供較大的壓頭，硫銨的質量也差。 酸洗法 酸洗法硫銨即無飽和器法生產硫銨，它分為氨的吸收、蒸發(fā)、結晶和分離干燥。 氨的吸收過程主要是在酸洗塔中進行。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。出酸洗塔的煤氣經除酸器后進入下一工段。從酸洗塔來的不飽和硫銨母液送至結晶槽，在此進行蒸發(fā)、濃縮、結晶，使硫銨母液達到包和或過飽和，并使結晶顆粒長大。含有小顆粒的硫銨結晶母液上升至結晶槽頂部，通過母液循環(huán)泵經過母液加熱器后進入蒸發(fā)器，依靠真空蒸發(fā)而濃縮母液，濃縮后的母液再流至結晶槽。通過母液的循環(huán)濃縮，使硫銨結晶顆粒不斷長大，長大的硫銨結晶沉積在結晶槽底部，用結晶泵抽至供料槽，經離心分離，干燥得成品硫銨。 酸洗法的特點：吸收和結晶在不 同設備中進行。操作條件可以分別控制，能夠得到大顆粒的硫銨結晶，且提高了硫銨的質量。酸洗塔是空噴塔，煤氣系統阻力小，但酸洗法工藝流程長，占地多，投資大。 噴淋飽和器法生產硫銨 噴淋包和器分為上下兩段，上段為吸收室，下段為結晶室。由上個工中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 8 頁 段來的煤氣進入噴淋包和器的上段，分成兩路沿包和器水平方向流動。每股煤氣均經過數個噴頭，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入飽和器中心旋風分離部分，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晶，減少晶核數量，另一方面保持飽和器內的水平衡（或用煤氣預熱器維持水平衡），混合后的兩部分母液進入大的母液循環(huán)泵，送經飽和器的上段進行循環(huán)、噴灑。 飽和器的上段設滿流管，保持液面并封住煤氣，使其不能進入下段，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，沉降在結晶室底部，用結晶泵抽至結晶槽，經離心分離， 干燥后得成品硫銨。 雖然吸收與結晶分開，但仍在一個設備內，雖然操作條件不能分別控制，但結晶顆粒的長大，一方面依靠母液的大量循環(huán)攪拌，促使結晶顆粒增大，另一方面結晶室的容積較大，有利于晶核的長大，通過自然分級從結晶室的底部可抽出較大的顆粒的硫銨結晶。 噴淋式飽和器生產硫銨工藝，具有煤氣系統阻力小，結晶顆粒較大、硫銨質量好。工藝流程短、易操作、設備使用壽命長特點。國內有多農自行設計制造的此種飽和器投入使用。 間接飽和器法生產硫銨的工藝 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硫銨，故稱間接法。該法操作溫度高（ 100℃左右）用熱空氣進行母液攪拌，不設結晶泵，用熱空氣提料。由于是用氨汽來生產硫銨，操作溫度高，而飽和器尺寸又不比半直接法小，所以材質要求高（德國牌號），投資大。該法回收氨是經過洗氨 ——— 蒸氨 ——— 硫銨，流程長，能耗大，如果僅從生產硫銨的角度來講，用此方法生產硫銨值得進一步探討。 各類飽和器 焦爐煤氣先后通過硫銨工序的煤氣預熱器、飽幾器和除酸器時，由于預熱器和除酸器的結構比較簡單，產生的阻力相對較?。s ），且較為穩(wěn)定。即使因焦油 沉積而引起系統阻力增加時，只須用蒸汽吹掃后就能恢復正常。因此，阻力增加的關鍵環(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。 較傳統的飽和器 中國礦業(yè)大學 2021 屆本科生畢業(yè)設計 第 9 頁 傳統飽和器法生產工藝存在的問題 （ 1） 煤氣系統阻力較大，一般在 5000Pa～ 6000Pa；晶比較高或加酸加水時，系統阻力將高達 8000Pa左右。這僅增加了風機的能耗，同時對煤氣系統的穩(wěn)定構成威脅，嚴重時風機振動加劇，機前吸力銳減，焦爐 “ 硝煙彌漫 ” ，無奈只好放散減壓。這不僅浪費煤氣資源，更重要的是嚴重惡化操作環(huán)境。 （ 2） 由于傳統飽和器吸收和結晶 在同一窗口內進行，晶體的生長條件無法控制，自然分級難以進行，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。 泡沸傘式飽和器 煤氣經其中央管進入母液中，經分配傘穿過母液層鼓泡而出，其中的氨即被母液吸收。雖然半飽和器生產工藝較傳統的飽和器工藝有了較大的進步，但仍存在較大缺陷，半飽和器生產工藝的缺陷： （ 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）因半飽和器生產硫銨工藝仍以鼓泡吸收為主，因此硫銨系統阻力雖有下降，但降阻效果仍不明顯。 （ 4）隨著生產規(guī)模的逐漸擴大及先進技術的不斷涌現，基于半飽和器法生產硫銨工藝在實踐中存在的問題，越來越不適合現代化大生產的需要。 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焦炭 20萬噸，始建于 70年代，煤氣凈化選用水洗氨生產濃氨水工藝。 1996年他們將其改造為飽和器硫銨生產工藝，選用了噴淋、泡沸型結晶型選擇沉淀飽和器噴淋 泡沸型飽和器結構。該廠使用的噴淋泡沸型飽和器的結構見圖。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。飽和器設有煤氣進出口管、滿流口、噴射攪拌器和加酸管。在煤氣進口管的下端設有煤氣分配傘。在簡體上半和截頭錐體狀底的端部分別設有噴淋吸收裝置和結晶選擇沉淀裝置。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 ，滿流管下側至下層噴淋管的間距 ，如圖所示，煤氣從入口管進入飽和器，經分配傘鼓泡穿過母液層，完成母液對氨的中國礦業(yè)大學 2021屆本科生畢業(yè)設計 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。煤氣進入吸氣室后分成兩股，在本體與內筒體間形成的環(huán)形室內流動，與噴淋管噴出的母液接觸，然后兩股匯成一股進到飽和器的后室，被噴灑管噴出的二次母液噴淋，進一步吸收煤氣中的氨，再沿切線方向進入內筒體 —— 內置除酸器，旋轉向下進入內套筒，由頂部煤氣出口排出。煤氣阻力為 2～ 。外套筒與內套筒間形 成旋風式除酸器，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，其內置噴嘴數個，朝向煤氣流。在吸收室的下部設有母液滿流管，控制吸收室下部的液面，促使煤氣由入口向出口在環(huán)形室內流動。吸收室以降液管與結晶室連通，循環(huán)母液通過降液管從結晶室的底部向上返，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，從結晶室上部出口接到循環(huán)泵，大顆粒結晶從結晶室下部抽出。在煤氣入口和煤氣出口、結晶室上部設有溫水噴淋裝置，以清洗吸收室和結晶室。 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，從而收到了保護自然環(huán)境的良好效果。 第二，設備阻力小，大大降低了風機能耗，明顯地增加了經濟效益。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。該飽和器的設計阻力不大于 2Kpa，經實測，僅為 1Kpa，與其它形式的飽和器中國礦業(yè)大學 2021屆本科生畢業(yè)設計 第 11 頁 相比，降低 ～ 6Kpa，有效地降低了煤氣鼓風機的系統阻力，不僅使風機的運行更加可靠平穩(wěn)，而且大大降低了風機的能耗，明顯增加經濟效益。 第三，除酸內置，結構緊湊，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構，外層與中層之間的環(huán)形空間是噴淋室，煤氣在此空