年產(chǎn)80萬噸硫酸銨的工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

(此文檔為word格式，下載后您可任意編輯修改！) 年產(chǎn)80萬噸硫酸銨的工藝設(shè)計(jì) 目 錄摘要IAbstractII引言1第一章 綜述2 1.1 回收氨的目的及意義21.1.1 氨的來源21.1.2 回收氨的目的2 1.1.3 硫酸銨的性質(zhì)和用途21.2 硫酸銨生產(chǎn)方法3 1.2.1 老式飽和器法3 1.2.2 酸洗法3 1.2.3 間接飽和器法3 1.2.4 噴淋式飽和器法41.3 噴淋式飽和器法生產(chǎn)硫酸銨4 1.3.1 硫酸銨生產(chǎn)和結(jié)晶原理4 1.3.2 工藝優(yōu)缺點(diǎn)6第二章 噴淋式飽和器法的工藝流程82.1 噴淋式飽和器法生產(chǎn)硫酸銨的工藝流程82.2 回收氨的影響因素及控制9 2.2.1 母液酸度9 2.2.2 母液溫度10 2.2.3 母液攪拌11 2.2.4 離心分離和水洗112.2.5 雜質(zhì)12 2.2.6 晶比12第三章 飽和器的物料衡算和熱量衡算143.1 剩余氨水量的計(jì)算143.2 氨的平衡及硫酸用量、干煤裝入量的計(jì)算153.3 水平衡及母液溫度的確定16 3.3.1帶入飽和器的水量16 3.3.2 飽和器的出口煤氣中的水蒸氣分壓17 3.3.3 母液最低溫度的確定17 3.3.4 母液適宜溫度的確定18 3.4 飽和器熱平衡及煤氣預(yù)熱溫度的確定18 3.4.1 輸入熱量Q入18 3.4.2 輸出熱量Q出21第四章 硫酸銨生產(chǎn)的主設(shè)備的計(jì)算234.1 噴淋式飽和器234.2 除酸器的計(jì)算26結(jié)論29致謝30參考文獻(xiàn)31附錄年產(chǎn)80萬噸噴淋式飽和器法生產(chǎn)硫酸銨的工藝設(shè)計(jì)摘要：焦?fàn)t煤氣中含有大量的氨，氨不僅在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生有毒、有腐蝕性的物質(zhì)，同時(shí)在粗苯回收工段還妨礙油、水的分離。因此設(shè)立硫銨工段去除煤氣中的氨氣，生產(chǎn)硫酸銨，既能解決環(huán)保問題，又能生產(chǎn)農(nóng)用化肥。本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)80萬噸硫酸銨的工藝設(shè)計(jì)，選用噴淋式飽和器法對煤氣中的氨氣進(jìn)行吸收。在確定工藝流程的基礎(chǔ)上，通過對噴淋式飽和器進(jìn)行物料衡算，確定了焦?fàn)t中干煤的裝入量為9689.497t of 800kta ammonium sulfate on spray type saturator methodAbstract:Coke oven gas contains large amounts of ammonia.Toxic, corrosive substance is produced in the combustion of ammonia and ammonia can prevent the oil-water separation in the crude benzene recovery section. Therefore, the ammonium sulfate Section is established in order to remove ammonia of coal gas,which not only solve the environmental problem but also produce agricultural fertilizers. This design is the process design of 800kta ammonium sulfate, selection of spray type saturator method in the absorption of ammonia of coal gas.In determining the basis of process design,calculation is conducted.Material balance is calculated in the spray type saturator,the results are shown below: The dry loading coal of coke oven is 9689.497t of the content of 76% of the sulfuric acid is 109637.936t that the gas preheating temperature is 64.3. On the basis of this ,the main equipment of spray type saturator is calculated and selected.The design results are shown below: A total of 80 sets of equipment,70 sets of equipment at work,10 sets of backup equipment.Saturated diameter is 5200mm, the total gas; ammonium sulfate; spray type saturator; balance;calculation and selection 引 言煉焦化學(xué)品的回收工藝在幾十年里得到了迅猛的發(fā)展，產(chǎn)品越來越多，品種越來越豐富，環(huán)境設(shè)計(jì)日趨成熟，雖然受石油、天然氣的化學(xué)加工發(fā)展的影響，但我國是煤炭利用大國，焦炭仍是重要的工業(yè)產(chǎn)品。隨著能源危機(jī)的進(jìn)一步擴(kuò)展以及環(huán)境保護(hù)的壓力，煉焦化學(xué)品的回收成為煤炭工業(yè)關(guān)注的重要對象，因此各企業(yè)不斷優(yōu)化設(shè)備，提高能源利用率，使煉焦產(chǎn)品的回收與加工水平迅速提高，更快的實(shí)現(xiàn)了煤的高效利用。煉焦產(chǎn)品種類很多，如煉焦車間的焦?fàn)t煤氣，經(jīng)冷卻和吸收利用，可以提取焦油，氨、萘、硫化氫及粗苯等產(chǎn)品，并且得到凈焦?fàn)t煤氣。焦?fàn)t煤氣中的氨對焦?fàn)t煤氣的進(jìn)一步凈化和產(chǎn)品回收有很多不利影響，例如對吸收煤氣中粗苯的洗油質(zhì)量有嚴(yán)重影響，易使洗油乳化變質(zhì)；對生產(chǎn)設(shè)備及煤氣管道有嚴(yán)重腐蝕作用；含氨煤氣燃燒產(chǎn)生NOX污染環(huán)境；含氨的廢水也會(huì)對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重污染。同時(shí)氨還可以用來制成硫酸銨用作化肥或化工原料，因此必須加以回收利用。所以用噴淋式飽和器法生產(chǎn)硫酸銨，不僅避免了污染，保護(hù)了環(huán)境，還使廢棄物得到了二次利用1。第一章 綜述1.1 回收氨的目的及意義1.1.1 氨的來源煤主要是由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成，其中氮含量一般為0.5%3%。煤在高溫干餾過程中，氮元素與氫元素通過重組生成氨，其產(chǎn)率一般為干裝煤的 0.20%0.35% 。在焦?fàn)t煤氣初步冷卻的過程中，部分氨轉(zhuǎn)入冷凝氨水中，因冷卻方式不同，在冷凝氨水中分配不同。當(dāng)溫度在700800時(shí)，氨的生成量最大。如溫度過高，生成的氨又和熾熱的焦炭接觸生成氫和氰化氫。一般配煤中約60%的氮存在于焦炭中，約15%20%的氮與氫化合生成氨。其余部分轉(zhuǎn)化為氰化氫、吡啶鹽基或其它含氮化合物2。1.1.2 回收氨的目的氨易溶于水，焦?fàn)t煤氣中的水蒸氣冷凝時(shí)，冷凝液中必定含氨，氨會(huì)污染環(huán)境，為保護(hù)大氣和水體，含氨的水溶液不能隨便排放；焦?fàn)t煤氣中的氨與氰化氫、硫化氫化合，對管道和設(shè)備有嚴(yán)重腐蝕；煤氣中的氨在燃燒時(shí)會(huì)生成氧化氮，對大氣造成污染；氨在粗苯回收中能使洗油和水形成乳化物，影響油水分離，加大洗油耗量，影響正常生產(chǎn)；煤氣中的氨在精脫硫裝置對催化劑活性有負(fù)面影響，堵塞設(shè)備、管線，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致系統(tǒng)被迫停產(chǎn)檢修等。而且氨是一種制造氮肥的原料，有一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。焦?fàn)t煤氣中氨的回收不僅避免了污染，保護(hù)了環(huán)境，還使廢棄物得到了二次利用。焦化廠就是利用硫酸吸收焦?fàn)t煤氣和蒸氨塔中的氨來生產(chǎn)硫酸銨以達(dá)到凈化煤氣和生成產(chǎn)品的目的，并得到副產(chǎn)品硫酸銨。由于我國是農(nóng)業(yè)大國，需要大量的農(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。所以，焦?fàn)t煤氣中氨的回收具有重要意義3。1.1.3 硫酸銨的性質(zhì)和用途純態(tài)的硫酸銨為無色長菱形晶體，密度為1766kgm，分子量為132，化學(xué)純的硫酸銨含氮量為21.2%，含氨為25.78%。含一定水分的硫酸銨的堆積密度隨結(jié)晶顆粒的大小而波動(dòng)于780830kgm范圍內(nèi)。焦化廠用飽和器生產(chǎn)的硫酸銨，由于雜質(zhì)的影響往往帶有綠色、藍(lán)色、灰色、或暗黑色，結(jié)晶多為針狀、片狀或粉末狀，成型的顆粒很小，其線性尺寸平均不超過0.5mm。硫酸銨的水溶液為弱酸性，1%溶液的pH值為5.7。硫酸銨溶于水時(shí)要吸收熱量，每溶解1kg硫酸銨約吸收熱量63kJ。硫酸銨結(jié)晶能吸收空氣中的水分而膠結(jié)成塊，在空氣濕度大、結(jié)晶顆粒小和含水量高時(shí)較為嚴(yán)重。硫酸銨結(jié)塊給運(yùn)輸、貯存和施用都帶來許多不便，且潮濕的硫酸銨對鋼鐵、水泥和包裝袋等均有腐蝕性。因此儲(chǔ)存運(yùn)輸注意防潮，儲(chǔ)存于通風(fēng)干燥處4。硫酸銨長期以來，在農(nóng)業(yè)上是重要的氮肥，適用于各種土壤和作物。對多種農(nóng)作物，如小麥、棉花、馬鈴薯、水稻、大頭菜等均有良好的肥效。硫酸銨在工業(yè)上可作為印染劑、食品催化劑、緩沖劑、皮革脫灰劑，是化工、印染、醫(yī)藥、皮革等工業(yè)原料。食用硫酸銨由工業(yè)硫酸銨加入蒸餾水溶解后，加入除砷劑和除重金屬劑進(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。用作食品添加劑，作面團(tuán)調(diào)節(jié)劑、酵母養(yǎng)料5。1.2 硫酸銨生產(chǎn)方法生產(chǎn)硫銨是焦?fàn)t煤氣凈化工藝流程中回收氨的傳統(tǒng)方法。目前，國內(nèi)外對硫銨工藝已經(jīng)有了比較成熟的研究。各研究機(jī)構(gòu)和公司都根據(jù)各自需求研究出了相應(yīng)的工藝流程。市場上生產(chǎn)硫銨工藝有以下4種:老式飽和器法、酸洗法、噴淋式飽和器法和間接飽和器法6。1、老式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，我國20世紀(jì)60年代以前建成的大中型焦化廠均采用半直接法鼓泡型飽和器生產(chǎn)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結(jié)晶。該工藝的主要缺點(diǎn)是設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，并且煤氣要經(jīng)過分配傘從母液層鼓泡而出。因此煤氣系統(tǒng)阻力大，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。已經(jīng)不適合現(xiàn)在的市場發(fā)展。2、酸洗法為了進(jìn)一步提高硫酸銨的質(zhì)量，我們引進(jìn)了酸洗法生產(chǎn)硫銨工藝，酸洗法制硫銨即無飽和器法生產(chǎn)硫銨，它是由酸洗、真空蒸發(fā)結(jié)晶以及硫銨離心、干燥、包裝等三部分組成。與飽和器法相比，由于實(shí)現(xiàn)了氨的吸收與硫銨結(jié)晶分離的操作，以獲得優(yōu)質(zhì)大顆粒硫銨結(jié)晶。酸洗塔結(jié)構(gòu)為空噴塔，煤氣系統(tǒng)阻力僅為飽和器的14，煤氣鼓風(fēng)機(jī)的電耗可大幅度下降。采用干燥冷卻機(jī)將干燥后的硫銨進(jìn)一步冷卻，防止結(jié)塊，有利于自動(dòng)包裝。酸洗法的特點(diǎn)：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。但酸洗法工藝流程長，占地多，投資也大。因此這種方法雖提高了硫酸銨的質(zhì)量但不太經(jīng)濟(jì)。3、間接飽和器法后來，我們又引進(jìn)了間接法飽和器生產(chǎn)硫銨工藝，間接飽和器法生產(chǎn)硫銨的工藝是與AS流程相結(jié)合的工藝,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。該工藝是從酸性氣體中回收氨，其硫銨的質(zhì)量比飽和器法好，但因在較高溫度（100左右）下操作，對設(shè)備和管道材質(zhì)的要求高，加之飽和器尺寸并不比半直接法小，因此投資高于半直接法。該法回收氨是經(jīng)過洗氨)蒸氨)硫，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。 4、噴淋式飽和器法為了滿足市場需求，我們從法國引進(jìn)噴淋式飽和器，以代替半直接法的鼓泡型飽和器。噴淋式飽和器的特點(diǎn)是煤氣系統(tǒng)阻力較小，設(shè)備尺寸可相對減小，硫銨質(zhì)量有所提高。國內(nèi)已有不少廠家用其代替老式的鼓泡型飽和器。噴淋飽和器分為上下兩段，上段為吸收室，下段為結(jié)晶室。是目前中國普遍采用的工藝。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)備使用壽命長等特點(diǎn)。綜上所述，噴淋式飽和器工藝綜合了舊式飽和器法流程簡單，酸洗法有大流量母液循環(huán)攪拌，結(jié)晶顆粒大的優(yōu)點(diǎn)，又解決了舊式飽和器法煤氣系統(tǒng)阻力大，酸洗法工藝流程長，設(shè)備多的缺點(diǎn)。其工藝流程和操作條件與現(xiàn)有的鼓泡型飽和器相接近，易于掌握，設(shè)備材料國內(nèi)能夠解決。不但可以在新建廠采用，而且更適于老廠的大修改造。因此噴淋式飽和器法生產(chǎn)硫酸銨發(fā)展前景大好。1.3 噴淋式飽和器法生產(chǎn)硫酸銨1.3.1 硫酸銨生產(chǎn)和結(jié)晶原理 1）硫酸銨生產(chǎn)的原理7 氨與硫酸發(fā)生的中和反應(yīng)：2NH3+H2S04 (NH4)2S04 H=-275kJmol反應(yīng)是放熱反應(yīng)，實(shí)際的熱效應(yīng)較小。用適量的硫酸和氨進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，生成的是中式鹽(NH4)2SO4，當(dāng)硫酸過量時(shí)，則生成酸式鹽 NH4HSO4，其反應(yīng)為：NH3+H2S04 NH4HS04 H = - 165kJmol隨溶液被氨飽和的程度，酸式鹽又可轉(zhuǎn)變?yōu)橹惺禁} NH4HS04+ NH3 (NH4)2SO4溶液中酸式鹽和中式鹽的比例則由母液中游離硫酸的含量決定，即酸度。當(dāng)酸度為 1%2%時(shí)，產(chǎn)物主要為中式鹽。酸度升高時(shí)，將提高酸式鹽的含量。飽和器中實(shí)際上同時(shí)存在兩種鹽，由于酸式鹽較中式鹽易溶于水或稀硫酸中，一般酸度不大的時(shí)，析出的主要是硫酸銨結(jié)晶。通常情況下，母液的密度是隨母液的酸度增加而增大的。飽和器中的母液大致規(guī)格為：密度 (kgL) 1.26 1.30；w (NH4)2S04 4050%；游離酸含量45%；w (NH4HS04) 1215%；NH3含量160180(gL)2）硫酸銨生成的結(jié)晶原理在飽和器內(nèi)硫酸銨形成晶體需經(jīng)過兩個(gè)階段：第一階段是母液中細(xì)小的結(jié)晶中心-晶核的形成。第二階段是晶核（或小晶體）的長大。通常晶核的形成和長大是同時(shí)進(jìn)行的。在一定的結(jié)晶條件下，若晶核形成速率大于晶體成長速率，當(dāng)達(dá)到固液平衡時(shí)，得到的硫酸銨晶體粒度較??；反之，則可得到大顆粒結(jié)晶體。顯然，如能控制這兩種速率，便可控制產(chǎn)品硫酸銨的粒度。溶液的過飽和度既是硫酸銨分子由液相向結(jié)晶表面擴(kuò)散的推動(dòng)力，也是硫酸銨晶核生成的推動(dòng)力。當(dāng)溶液的過飽和度低時(shí)，這兩個(gè)過程都進(jìn)行得很慢，晶核生成的速率相對更慢一些，故可得到大顆粒硫酸銨。當(dāng)過飽和度過大時(shí)，這兩個(gè)過程進(jìn)行得較快，硫酸銨晶核生成的速率要更快一些，因而得到的是小顆粒硫酸銨。因此，為了制得大顆粒硫酸銨，必須控制溶液的過飽和度在一定范圍，并且要控制足夠長的結(jié)晶時(shí)間使晶體長大。由圖1.1可見，AB溶解度曲線與CD超溶解度曲線大致平行。AB右下側(cè)為穩(wěn)定區(qū)，不會(huì)有硫酸銨晶核形成。AB線與CD線間為介穩(wěn)區(qū)，晶核不能自發(fā)形成。CD線左上側(cè)為不穩(wěn)定區(qū)，能自發(fā)形成大量晶核。圖1.1 溶液、濃度和結(jié)晶過程之間的關(guān)系實(shí)際生產(chǎn)中，母液中總有細(xì)小結(jié)晶和微量雜質(zhì)存在，即存在晶種，造成晶核形成所需的過飽和度較無晶核時(shí)低，因此在介穩(wěn)區(qū)內(nèi)，主要是晶體在長大，同時(shí)亦有新晶核形成。因此，為生產(chǎn)粒度較大的硫酸銨結(jié)晶，必須控制適宜的過飽和度使母液處于介穩(wěn)區(qū)內(nèi)。硫酸銨晶體長大的過程屬于硫酸銨分子有液相向固相擴(kuò)散的過程，其長大的推動(dòng)力有溶液的過飽和度決定，擴(kuò)散阻力主要是晶體表面上的液膜阻力。故增大溶液的過飽和度和減少擴(kuò)散阻力，均有利于晶體的長大。但考慮到過飽和度會(huì)促使晶核形成速率過大，所以溶液過飽和度必須控制在較小的（介穩(wěn)區(qū)）范圍內(nèi)。1.3.2 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(dòng)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(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。同時(shí)噴淋式飽和器后的氨含量不大于30 mgm，否則會(huì)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(huì)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(huì)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30mgm3，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0.7mm，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。 第二章 噴淋式飽和器法的工藝流程2.1 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6070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(dòng)，每股煤氣均經(jīng)過數(shù)個(gè)噴頭用含游離酸量3.5%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0.03gm3。 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(dòng)向上運(yùn)動(dòng)，不斷地?cái)嚢枘敢?，使硫酸銨晶核長大，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(chǔ)槽，再用小母液泵送至飽和器。此外，母液儲(chǔ)槽還可供飽和器檢修時(shí)儲(chǔ)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(dòng)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(chǔ)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(chǔ)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。 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：2.2 回收氨的影響因素及控制2.2.1 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2.1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2.1 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。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3.5%4%較合適，酸洗塔正常操作時(shí)酸度保持在2.5%3%較合適。2.2.2 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(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2.2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(huì)使母液液面上水蒸氣壓降低。 圖2.2 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1.31.5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5060（不生產(chǎn)粗吡啶）或5560（生產(chǎn)粗吡啶）。2.2.3 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。2.2.4 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2.3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2.3 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2.4所示。有圖可見，洗水量應(yīng)不大于硫酸銨量的12%。圖2.4 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2.2.5 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(huì)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。