【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，但酸洗法工藝流程長(zhǎng)，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(gè)工段來的煤氣進(jìn)入噴淋包和器的上段，分成兩路沿包和器水平方向流動(dòng)。每股煤氣均經(jīng)過數(shù)個(gè)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(gè)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(zhǎng)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(zhǎng)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(gè)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(zhǎng)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(zhǎng)大，通過自然分級(jí)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(zhǎng)特點(diǎn)。國(guó)內(nèi)有多農(nóng)自行設(shè)計(jì)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，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（），投資大。該法回收氨是經(jīng)過洗氨———蒸氨———硫銨，流程長(zhǎng)，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(shí)，由于預(yù)熱器和除酸器的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，產(chǎn)生的阻力相對(duì)較?。ǎ逸^為穩(wěn)定。即使因焦油沉積而引起系統(tǒng)阻力增加時(shí)，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(shí)，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(shí)對(duì)煤氣系統(tǒng)的穩(wěn)定構(gòu)成威脅，嚴(yán)重時(shí)風(fēng)機(jī)振動(dòng)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(fèi)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(zhǎng)條件無法控制，自然分級(jí)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(shí)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(shí)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(shí)，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(shí)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(fèi)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(jiǎn)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。，，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(duì)氨的一次吸收。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(duì)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(shí)，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(zhǎng)的高度Ah（約20～50mm）。~。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(dòng)，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(gè)弧形分配箱，其內(nèi)置噴嘴數(shù)個(gè)，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(dòng)。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(zhǎng)和長(zhǎng)大，同時(shí)顆粒分級(jí)，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(diǎn)噴淋式飽和器主要性能特點(diǎn)有以下六個(gè)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(duì)環(huán)境污染問題。由于在噴淋室上部沒有多個(gè)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(dòng)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(gè)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(jì)阻力不大于2Kpa，經(jīng)實(shí)測(cè)，僅為1Kpa，與其它形式的飽和器相比，～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(yùn)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(dòng)，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和除酸巧妙地結(jié)合在一起，使設(shè)備結(jié)構(gòu)更加緊湊，減少了設(shè)備重量及占地面積，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。噴淋式飽和器底部是一個(gè)圓筒形結(jié)晶室，循環(huán)泵從結(jié)晶室上部抽取硫氨母液送入噴淋式噴灑，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(jí)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。僅以噴淋式飽和器產(chǎn)生的顆粒與浸沒式飽和器相比，其結(jié)晶顆粒明顯增大。%，%，%。第五，噴淋式飽和器采用SUS316L耐酸不銹鋼材料制作，設(shè)備防腐性能好，使用壽命長(zhǎng)，大大延長(zhǎng)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。噴淋式飽和器采用SUS316L材料制作，其噴頭亦采用SUS316L材料。根據(jù)有關(guān)資料介紹及實(shí)際運(yùn)行證明，該材料具有良好的耐腐蝕性能，在濃度10%，溫度60℃的硫酸腐蝕介質(zhì)中，年腐蝕速率；在濃度5%，溫度60℃的硫酸介質(zhì)中，年腐蝕速率。目前，我國(guó)生產(chǎn)的316L不銹鋼在濃度10%的硫酸介質(zhì)中，可以使用10～15年，日本產(chǎn)的可以使用15年以上。所以，對(duì)于焦?fàn)t煤氣除氨生產(chǎn)硫銨裝置，選用SUS316L材質(zhì)制作是完全經(jīng)濟(jì)可行的。第六，提高了硫銨產(chǎn)品的質(zhì)量，降低了成本，增加經(jīng)濟(jì)效益。下面列舉某焦化廠2001年硫銨工段的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，可明顯看出質(zhì)量顯著提高。月 份12345器后氨含 量g/nm3酸耗kg/ nm3硫銨含水量%%%%%6789101112%%%%%%%以上表中1—5月份為用浸沒式飽和器生產(chǎn)數(shù)據(jù)，6—12月份為噴淋式飽和器生產(chǎn)數(shù)據(jù)。從表中可以看出， g/nm3～ g/nm3之間，～；另外，%以下，%；此外酸耗也明顯降低。因而降低產(chǎn)品成本增加了經(jīng)濟(jì)效益。從上述噴淋式飽和器的技術(shù)性能可以看出，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其它形式飽和器技術(shù)性能。因此，應(yīng)該加大其開發(fā)研制的資金投入，進(jìn)一步加快研制的進(jìn)度，盡快投入批量生產(chǎn)，滿足國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求?！。ǎ保┘儜B(tài)硫酸氨為無色長(zhǎng)棱形結(jié)晶體，工業(yè)為白色或淺灰色黃色晶體顆粒，／Ｍ３。?。ǎ玻停希蹋Y(jié)晶區(qū)位于硫銨含量較低區(qū)域。?。ǎ常┮兹芘c水，其水溶液呈弱酸性，易吸潮結(jié)塊?！　￠L(zhǎng)期以來，主要用來做肥料，適用多種土壤和多種作物，還可用于紡織、皮革、醫(yī)藥等方面。食用硫酸銨由工業(yè)硫酸銨加入蒸餾水溶解，加入除砷劑、除重金屬劑進(jìn)行溶液凈化、過濾、蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、離心分離、干燥制得。用做食品添加劑，做面團(tuán)調(diào)解劑、酵母養(yǎng)料等。 生產(chǎn)的工藝流程 制定生產(chǎn)流程的原理一、流程選擇 目前，我國(guó)大部分焦化廠均用飽和器法生產(chǎn)硫酸銨，來回收煤氣中的氨。國(guó)外除趨向于用沸薩姆法生產(chǎn)無水氨外，還有許多焦化廠用飽和器法或酸洗法生產(chǎn)硫酸銨。所以硫酸銨仍是目前焦化廠生產(chǎn)的主要產(chǎn)品之一。 用硫酸吸收煤氣中的氨是快速不可逆的化學(xué)反應(yīng)，所以可在飽和器或酸洗塔內(nèi)，使焦?fàn)t煤氣與適量濃度的硫酸接觸以用來回收煤氣中的氨。其中生產(chǎn)方法有三種：直接法、間接法、和半直接法。直接法 熱的煤氣從焦?fàn)t中出來經(jīng)過煤氣冷凝器冷卻再經(jīng)電捕焦油器清潔凈化后進(jìn)入飽和器，在飽和器內(nèi)，煤氣中的氨同硫酸結(jié)合生成硫銨。直接法由于對(duì)電捕焦油器等凈化裝置要求較高以保硫酸銨產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在工業(yè)上應(yīng)用比較困難，所以此法在工業(yè)上得不到廣泛應(yīng)用，難以推廣。間接法 煤氣中的氨在氨洗塔中用冷水吸收，所得氨水從蒸餾柱進(jìn)入飽和器同濃硫酸反應(yīng)制成硫酸銨。由于這方法需要的設(shè)備龐大，投資大，消耗掉大量的蒸汽，耗能大，經(jīng)濟(jì)效果也不好。因此，此法在工業(yè)上應(yīng)用很少，很難推廣，特別是在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用更少。半直接法： 由焦?fàn)t出來的煤氣經(jīng)過冷卻，所得的冷凝氨水通過氨蒸餾柱蒸出氨水并和煤氣中的氨共同進(jìn)入飽和器，穿過母液層和硫酸溶液相互作用生成酸式硫酸銨。半直接法生產(chǎn)硫酸銨由于生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單，產(chǎn)品成本較低，工藝技術(shù)及管理較成熟，因此在工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用較廣，但它也不是十全十美，也有它的缺點(diǎn)，主要有下列幾點(diǎn)：（1）需處理一定量的氨水。（2）結(jié)晶顆粒較小。（3）煤氣通過飽和器阻力較大，因而能量消耗大。因此半直接法生產(chǎn)硫銨的工業(yè)等有待進(jìn)一步改進(jìn)，以適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需要，盡管如此，由于它的生產(chǎn)工藝管理等方面均較直接法和間接法先進(jìn)，因此工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用較廣。本設(shè)計(jì)選擇半直接法。二、制定生產(chǎn)工藝流程的原理 焦化廠生產(chǎn)的硫銨是濃硫酸和氨氣在飽和器內(nèi)發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)而生成硫銨的。反應(yīng)方程式： H2SO4+NH3（NH4）2SO4 （硫酸適量） H2SO4+NH3 NH4HSO4 （硫酸過量） NH4HSO4+NH3（NH4）2SO4 上述反應(yīng)是防熱反應(yīng),當(dāng)用硫酸吸收煉焦煤氣中的氨時(shí),當(dāng)用硫銨吸收煉焦煤氣中的氨時(shí),實(shí)際所得的熱效應(yīng)和硫銨母液的酸度及溫度有關(guān)，其值約比理論反應(yīng)放出的熱量少10%左右。 由上述反應(yīng)方程式可以看出產(chǎn)品硫銨既存在著正鹽又存在著酸式鹽，它們分別以各自的形式存在于生產(chǎn)硫銨的溶液中，而溶液中酸式鹽還是正鹽各自所占的比主要由溶液的酸度決定，溶液的酸度可以用加入硫酸的數(shù)量多少來調(diào)節(jié)。在飽和器內(nèi)的酸度控制在12%時(shí)，生成的硫銨產(chǎn)品主要為正鹽當(dāng)酸度升高時(shí)，隨酸度的提高而酸式鹽含量則提高，飽和器內(nèi)酸度控制（指母液的酸度）在48%時(shí)飽和器和母液中同時(shí)存在著正鹽又存在著酸式鹽。但酸式鹽比正鹽更容易溶于水和稀硫酸，因此，在溶解度達(dá)到極限時(shí)，在飽和器的酸度范圍內(nèi)從溶液中首先析出的是（NH4）2SO4，而則次出或不出。 在飽和器內(nèi)硫銨從母液中形成晶體要經(jīng)歷兩個(gè)階段：首先是細(xì)小的結(jié)晶中心晶核的形成，而后是晶核（或晶體）的長(zhǎng)大。通常兩個(gè)過程同時(shí)進(jìn)行的。即在一定的條件下結(jié)晶，若晶核形成的速率大于晶體成長(zhǎng)的速率，得到的是小粒結(jié)晶。反之，則得到大粒結(jié)晶。顯然，如控制好此速率，便可控制晶體顆粒的大小，從而可以得到較滿意的產(chǎn)品硫酸銨顆粒粒度。由于飽和器內(nèi)氨和硫銨不斷的反應(yīng)生成硫銨，當(dāng)硫銨與硫酸達(dá)到一定的過飽和程度時(shí)，即形成晶核。