【文章內(nèi)容簡介】 槽滿流母液回到飽和器，部分母液送去回收吡啶裝置。 含量為 72%~78%的硫酸自高位槽加入飽和器。除酸器液滴經(jīng)滿流槽泵送至飽和器。 硫酸銨結(jié)晶漿液在離心機(jī)分出結(jié)晶，結(jié)晶含水分 1%~2%，于干燥器中脫水后 送去倉庫。 飽和器的壁上會沉結(jié)細(xì)的晶鹽，增加煤氣流動(dòng)阻力。為此，飽和器需定期用熱水和借助于 大加酸進(jìn)行洗滌。 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 煤氣酸庫來硫酸煤氣氨氣水蒸汽去吡啶裝置21312151217 14546101816208913197FC FC FCTITITCPIPI11 圖 硫酸銨生產(chǎn)工藝流程圖 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 0 5 10 15 20 25 30 35酸度/ %母液黏度/Pa. s第三章 飽和器法回收氨的 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)?當(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 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(dòng)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。飽和器正常操作時(shí)的母液酸度為 4%～ 6%； 噴淋式飽和器正常操作是的母液酸度為 3%～ 4%； 酸洗塔正常操作的母液酸度為 %～ 3%。 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 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 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(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(dòng)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 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 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。一般母液溫度控制在 50～ 55℃ . 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木業(yè)循環(huán)進(jìn)行攪拌。 鼓泡式飽和器用循環(huán)泵將滿流口排出的木業(yè)打入飽和器內(nèi)的噴射器從而實(shí)現(xiàn)攪拌，木業(yè)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。 幾種方法的母液循環(huán)量見表 . 指標(biāo) 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 表 幾種方法的母液循環(huán) 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。 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 30 40 50 6o 70 80 90洗水溫度/℃硫酸銨中游離酸質(zhì)量含量/%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 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%。 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 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 0 102030405060708090雜質(zhì)含量/(mg/m L)增長速度/(u m/h) 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)不僅影響硫酸銨警惕的成長和晶型，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， 其影響曲線如圖 所示。 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；吸附看雜志后，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。 圖 母液中的雜質(zhì)對晶體成長速率的影響 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 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，優(yōu)勢也會與母液形成穩(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%，在正常操作條件下，晶比達(dá)到25%，即啟動(dòng)結(jié)晶泵，晶比降至 4%停止抽取；酸洗塔結(jié)晶器中平均母液結(jié)晶質(zhì)量濃度在 45%～ 50%。 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 第四章 回收氨時(shí)物料 衡算和熱量衡算 通過氨平衡計(jì)算可以確定硫酸用量和硫酸銨產(chǎn)量 。通過水平衡計(jì)算可以確定飽和器母液的適宜溫度；通過熱平衡計(jì)算可以確定飽和器操作過程是否需要補(bǔ)充熱量，從而規(guī)定煤氣預(yù)熱溫度或母液預(yù)熱溫度。計(jì)算如下： 工藝參數(shù) ： 氨回收 ： 焦?fàn)t氣處理量 /（ m3/h） 40000 煤氣發(fā)生量 /（ m3/t 干煤） 340 焦?fàn)t干煤裝入量 /（ t/h） 40000/340= 氨的產(chǎn)率 /% 初冷器后煤氣溫度 /℃ 30 剩余氨水量（ t/h） 12 剩余氨水含氨量 (g/l) 蒸氨塔廢水含氨量 (g/l) 每蒸餾 1m3 稀氨水用直接蒸汽 /kg 100 分凝后氨氣溫度 /℃ 95 硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù) /% 74 設(shè)計(jì)目標(biāo)： 飽和器后煤氣含氨量（ g/ m3） ≤。 物料衡算 氨的平衡及硫酸用量和硫酸銨產(chǎn)量的計(jì)算 煤氣 帶入飽和器的氨量：等于煉焦生成的總氨量與剩余氨水中總氨量之差。 1 0 0 0 1 1 7 . 6 4 8 0 . 3 % 1 2 3 . 0 3 1 6 . 9 k g /h? ? ? ? ? 飽和器后隨煤氣帶走的含量： 4000 0 kg/ h1000? ? 由蒸氨塔帶入飽和器的氨量： 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 1 2 3 1 2 1 . 2 0 . 0 5 3 5 . 2 8 k g / h? ? ? ? ? 飽和器內(nèi)被硫酸吸收的氨量： 3 1 6 . 9 3 5 . 2 8 1 . 2 3 5 0 . 9 8 k g / h? ? ? 硫酸銨的產(chǎn)量（干質(zhì)量） ： 1322 1 73 5 0 . 9 8 1 3 6 2 . 6 k g / h??? 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 74%的硫酸消耗量： 983 5 0 . 9 8 1 3 6 7 . 1 k g / h2 1 7 0 . 7 4???? 式中 98硫酸的相對分子質(zhì)量 氨損失率 1. 2 12 1. 2 0. 0510 0% 0. 54 %10 00 11 7. 64 8 0. 3%? ? ? ???? 水平衡及母液溫度的確定 為了使飽和器母液不不被稀釋或濃縮，應(yīng)使進(jìn)入飽和器的水分全部呈蒸汽狀態(tài)杯煤氣帶走。由于煤氣通過母液時(shí)速度太快，接觸時(shí)間太短以及接觸表面不足，所以飽和器蒸發(fā)水分能力很差。這就更加突出飽和器維持水平衡的重要性。 1） 帶入飽和器的總水量： 3 4 0 1 1 7 . 6 4 8 3 5 . 21 4 0 8 k g / h1000?? ? 式中 30℃ 時(shí)， 1 3m 干煤氣被水汽飽和后其中水汽的質(zhì)量， g。 氨 分凝 器后氨氣帶入的水量： 3 5 . 2 8( 1 1 0 % ) 3 1 7 . 5 2 k g / h10% ?? 式中 10%相當(dāng)于分縮器后溫度為 98℃ 的氨氣濃度 硫酸帶入的水量： ? ?1 7 4 %1 3 6 7 . 1 3 5 5 . 4 5 k g / h??? 洗滌硫酸銨水量：取硫酸銨量的 8%，離心后硫酸銨的含水 2%，故帶入 的水量為： 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 821 3 6 2 .6 8 1 .7 6 k g / h100??? 沖洗飽和器和除酸器帶入的水量：飽和器的酸洗和水洗是定期進(jìn)行的