第四章煤氣中氨和粗輕吡啶的回收

1、 第四章第四章第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨第二節(jié) 磷酸吸氨法回收煤氣中的氨第三節(jié) 粗輕吡啶的制取第四節(jié) 剩余氨水的加工第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨一、氨的性質(zhì)和用途一、氨的性質(zhì)和用途 在常溫常壓下，氨是無(wú)色、狀況下，密度為0.771 kg/m3，比空氣小。氨容易液化，在常壓下冷卻至-35或在常溫下加壓至700800kPa時(shí)氣態(tài)氨就液化成無(wú)色透明液體。有刺激性氣味、易溶于水的氣體，其水溶液呈堿性。在標(biāo)準(zhǔn)氨是一種重要的化工產(chǎn)品，也是氮肥工業(yè)、制造硝酸、生產(chǎn)銨鹽等化工產(chǎn)品生產(chǎn)的重要原料。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨二、硫銨生產(chǎn)的原料和產(chǎn)品二、硫銨生產(chǎn)的原料和產(chǎn)品用硫酸吸收煤氣中的氨即可反

2、應(yīng)生成硫酸銨簡(jiǎn)稱硫銨。焦化廠生產(chǎn)硫銨不用純硫酸，通常采用濃度為7576%的硫酸，或濃度為9093%的硫酸。此外，也可使用少量精苯車間經(jīng)過(guò)凈化的濃度約為40%的再生酸。濃硫酸含有的雜質(zhì)少，加入飽和器時(shí)有較高的稀釋熱，帶入飽和器的水分也少，因而可以省去或減少煤氣預(yù)熱器的負(fù)荷。但濃硫酸價(jià)格高并且冬季易結(jié)凍，濃硫酸還會(huì)使煤氣中的不飽和組分聚合而污染硫銨產(chǎn)品。濃度為7576%的硫酸與濃硫酸有相反的利弊，在硫銨生產(chǎn)中應(yīng)用較多。濃度為7598%的硫酸的物理性質(zhì)如表4-1所示。硫銨質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表4-2 第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 表4-1 硫酸的物理性質(zhì) H2SO44(質(zhì)量)/%20C時(shí)密 度/kg/m3

3、晶 點(diǎn) /C沸 點(diǎn) /C20C時(shí)粘 度103pasH2SO4(質(zhì)量)/%20C時(shí)密度 kg/m3晶 點(diǎn) /C沸 點(diǎn) /C20C時(shí)粘 度103pas751669.2-41.017913.9871795.1+4.1239.0761681.0-28.1182.7881802.2+0.5245.523.5771692.7-19.4186.2891808.7-4.3255.123.3781704.3-13.6190.1901814.4-10.2258.923.1791715.8-3.2194.1911819.5-17.3266.923.0801727.2-3.0200.223.2921824.0-25.

4、6274.723.05811738.3+1.5205.2931827.9-35.0282.623.1821749.1+4.8210.423.6941831.2-30.8291.423.2831759.4+7.0215.7951833.7-21.8301.323.4841769.3+8.0221.323.7961835.5-13.6311.523.9851778.6+7.9227.123.7971836.3-6.3322.024.8861787.2+6.6233.023.6981836.5+0.1322.425.8第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨H2SO44( 質(zhì)量)/%20C時(shí)密 度/kg/m

5、3晶 點(diǎn)/C沸 點(diǎn)/C20C時(shí)粘 度103pasH2SO4( 質(zhì)量)/%20C時(shí)密度 kg/m3晶 點(diǎn)/C沸 點(diǎn)/C20C時(shí)粘 度103pas751669.2-41.017913.9871795.1+4.1239.0761681.0-28.1182.7881802.2+0.5245.523.5771692.7-19.4186.2891808.7-4.3255.123.3781704.3-13.6190.1901814.4-10.2258.923.1791715.8-3.2194.1911819.5-17.3266.923.0801727.2-3.0200.223.2921824.0-25.62

6、74.723.05811738.3+1.5205.2931827.9-35.0282.623.1821749.1+4.8210.423.6941831.2-30.8291.423.2831759.4+7.0215.7951833.7-21.8301.323.4841769.3+8.0221.323.7961835.5-13.6311.523.9851778.6+7.9227.123.7971836.3-6.3322.024.8861787.2+6.6233.023.6981836.5+0.1322.425.8 表4-1 硫酸的物理性質(zhì) 第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 表4-2 硫銨質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)

7、 目指 標(biāo)優(yōu)等品一等品二等品外觀氮 含 量 （ 干 基 ） / 水分含量/ 游離酸（以硫酸計(jì)）含量/ 鐵含量/ 砷含量/ 重金屬（以鉛計(jì)）含量/ 水不溶物含量/ 白色結(jié)晶，無(wú)可見機(jī)械雜質(zhì)21.00.20.030.0070.000 050.0050.01白色結(jié)晶，無(wú)可見機(jī)械雜質(zhì)21.00.30.05白色結(jié)晶，無(wú)可見機(jī)械雜質(zhì)0.51.00.20注：硫銨作農(nóng)業(yè)用時(shí)可不檢驗(yàn)鐵、砷、重金屬和水不溶物含量等指標(biāo)第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨硫銨的主要物理性質(zhì)：1.純態(tài)的硫銨為無(wú)色長(zhǎng)菱形結(jié)晶體，焦化廠生產(chǎn)的硫銨，因混有雜質(zhì)而呈現(xiàn)淺的綠色、蘭色、灰色，多為片狀、針狀甚至粉末狀結(jié)晶。2.硫銨晶體的密度為176

8、6kg/m3，含一定水分的硫銨的堆積密度取決于晶體顆粒的大小，一般波動(dòng)在720800kg/m3 范圍內(nèi)。3.硫銨的結(jié)晶熱為10.87kJ/mol。溫度變化對(duì)溶解度影響不大，硫銨溶于水要吸收熱量。19.6時(shí)，lmol硫銨溶于1L水時(shí)要吸收熱量8.36kJ，溫度變化對(duì)其溶解度影響不大。 第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨4.硫銨的結(jié)晶區(qū)，位于硫酸含量較低的區(qū)域，當(dāng)溫度為60 時(shí)，當(dāng)硫酸濃度小于18.5%時(shí)，才有可能得到固體硫銨；當(dāng)濃度高于39.9%時(shí)，得到的完全是NH4HSO4；在18.539.9%濃度下得到的也主要是NH4HSO4。5.硫銨易吸潮結(jié)塊。農(nóng)田長(zhǎng)期施用硫銨，硫銨將與土壤中的鈣結(jié)合生成石

9、膏，變成酸性，使土壤板結(jié)，所以須用石灰改變土壤的酸性。硫酸銨是一種強(qiáng)酸弱堿鹽，具有一定酸性，農(nóng)田長(zhǎng)期施用硫銨，硫酸根易與土壤中的鈣、鎂等離子生成硫酸鹽殘留于土壤中，會(huì)使土質(zhì)逐漸酸化，甚至使土壤結(jié)板，因此硫酸銨適用于中性和堿性土壤。6. 硫酸銨易溶于水，硫銨的水溶液呈弱酸性，l%的溶液pH值為5.7。硫銨溶于水時(shí)要吸收熱量，每溶解lkg硫銨吸收熱量約63kJ。其溶解度如表4-3所示。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨表4-3不同溫度下硫銨在水中的溶解度溫 度/ 在1Kg水中硫酸銨的溶解量（g）硫銨在飽和溶液中的含量飽和溶液液面上的蒸汽壓 / kPag/Kg溶液g/L溶液3040506070 801

10、00108.6781812843874905941102010604384484574664754855055155405555705856006156456550.2470.4250.7051.1771.7162.5505.3947.453第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨三、三、 硫銨生產(chǎn)的方法原理硫銨生產(chǎn)的方法原理1. 1. 硫銨生產(chǎn)的方法硫銨生產(chǎn)的方法用硫酸吸收焦?fàn)t煤氣中的氨生產(chǎn)硫銨按煤氣中氨與硫酸母液接觸的方式不同分有三種：半直接法、直接法和間接法，其中應(yīng)用最廣泛的是半直接法。半直接法：將焦?fàn)t煤氣首先初冷至2535，經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)加壓后，經(jīng)電捕焦油器除去焦油霧，然后進(jìn)入硫銨飽和器內(nèi)與硫酸母液

11、充分接觸生成硫酸銨，同時(shí)將初冷時(shí)生產(chǎn)的剩余氨水進(jìn)行蒸餾，蒸出的氨也通入飽和器內(nèi)與硫酸接觸，氨被硫酸吸收生成硫銨。此法工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，在國(guó)內(nèi)外焦化廠已得到廣泛應(yīng)用。通常我們所說(shuō)的飽和器法生產(chǎn)硫銨就是這種方法。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨間接法：經(jīng)初冷器后的煤氣在洗氨塔內(nèi)用水洗氨，將得到的稀氨水與冷凝工段來(lái)的剩余氨水一起送入蒸氨塔蒸餾，蒸出的氨汽全部進(jìn)入飽和器被硫酸吸收生成硫酸銨。這種方法得到的硫銨質(zhì)量好，但要消耗大量的蒸汽，而且蒸餾設(shè)備較龐大，生產(chǎn)上應(yīng)用受到一定的限制，我國(guó)個(gè)別焦化廠配合煤氣脫硫已采用此法，并在負(fù)壓下回收工藝系統(tǒng)中生產(chǎn)出了高質(zhì)量的硫銨。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的

12、氨直接法：由集氣管來(lái)的焦?fàn)t煤氣經(jīng)初步冷卻器冷卻到6070，進(jìn)入電捕焦油器除去焦油霧。然后進(jìn)入飽和器，煤氣中的氨被硫酸吸收而生成硫銨。煤氣離開飽和器后，再冷卻到適宜的溫度進(jìn)入鼓風(fēng)機(jī)。此法在初冷器得到的冷凝氨水正好全部補(bǔ)充到循環(huán)氨水中，由于沒(méi)有剩余氨水產(chǎn)生，因而可省去蒸氨設(shè)備和節(jié)省能量。但由于處于負(fù)壓狀態(tài)下的設(shè)備太多，要求設(shè)備性能好，在生產(chǎn)上不夠安全，故在工業(yè)生產(chǎn)上暫沒(méi)被采用。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨硫銨生產(chǎn)按采用的設(shè)備不同有飽和器法和酸洗塔法。飽和器法是生產(chǎn)硫銨的主要方法，過(guò)去多用鼓泡式飽和器，現(xiàn)在新建和改建焦化廠多用噴淋式飽和器。2. 2. 硫銨生產(chǎn)的原理硫銨生產(chǎn)的原理（1）硫銨生成的

13、化學(xué)原理氨與硫酸發(fā)生的中和反應(yīng)為： 2NH3+H2SO4(NH4)2 SO4 H=-275 kJ/mol上述反應(yīng)是不可逆放熱反應(yīng)，當(dāng)用硫酸吸收煤氣中的氨時(shí)，實(shí)際的熱效應(yīng)較小。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得知，如氨和游離酸度為7.8%的硫酸飽和母液相互作用時(shí)，其反應(yīng)熱效應(yīng)為： 溫度/ 47.4 66.3 76.1 熱效應(yīng)/kJ/mol硫銨 240.9 245.9 249.2第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨用適量的硫酸和氨進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，生成的是中式鹽(NH4)2 SO4,當(dāng)硫酸過(guò)量時(shí),則生成酸式鹽NH4H SO4,其反應(yīng)為:NH3+H2SO4 NH4H SO4 H=-165 kJ/mol隨溶液被氨飽和的程度,酸式鹽又可

14、轉(zhuǎn)變?yōu)橹惺禁}:NH4H SO4 + NH3(NH4)2 SO4溶液中酸式鹽和中式鹽的比例取決于母液中游離硫酸的濃度，這種濃度以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示，稱之為酸度。當(dāng)酸度為12時(shí)，主要生成中式鹽。酸度升高時(shí)，酸式鹽的含量也隨之提高。酸 過(guò) 量第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨飽和器中同時(shí)存在兩種鹽時(shí)，由于酸式鹽較中式鹽易溶于水或稀硫酸中，故在酸度不大的情況下，從飽和溶液中析出的只有硫酸銨結(jié)晶。 由硫酸銨和硫酸氫銨在不同濃度硫酸溶液(60)內(nèi)的溶解度比較可知，在酸度小于19時(shí)，析出的固體結(jié)晶為硫酸銨；當(dāng)酸度大于19而小于34時(shí)，則析出的是硫酸銨和硫酸氫銨兩種鹽的混合物；當(dāng)酸度大于34時(shí)，得到的固體結(jié)晶全為硫

15、酸氫銨。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 飽和器中被硫酸銨和硫酸氫銨所飽和的硫酸溶液稱為母液。正常生產(chǎn)情況下母液的大致規(guī)格為：密度，kg/l 1.2751.30游離硫酸含量,% 46含量: NH3,g/l 150180(NH4)2 SO4,% 4060NH4HSO4,% 1015母液的密度是隨母液的酸度增加而增大的。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨（2）硫銨生成的結(jié)晶原理 在飽和器內(nèi)硫銨形成晶體需經(jīng)過(guò)兩個(gè)階段：第一階段是在母液中細(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(zhǎng)大。通常晶核的形成和長(zhǎng)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(zhǎng)速率，當(dāng)達(dá)到固液平衡時(shí)，得到

16、的硫銨晶體粒度較?。环粗?，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)品硫銨的粒度。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨溶液的過(guò)飽和度既是硫銨分子由液相向結(jié)晶表面擴(kuò)散的推動(dòng)力，也是硫銨晶核生成的推動(dòng)力。當(dāng)溶液的過(guò)飽和度低時(shí)，這兩個(gè)過(guò)程都進(jìn)行得很慢，晶核生成的速度相對(duì)更慢一些，故可得到大顆粒硫銨。當(dāng)過(guò)飽和度過(guò)大時(shí)，這兩個(gè)過(guò)程進(jìn)行得較快，硫銨晶核生成的速度要更快一些，因而得到的是小顆粒硫銨。因此，為了制得大顆粒硫銨,必須控制溶液的過(guò)飽和度在一定范圍內(nèi)，并且要控制足夠長(zhǎng)的結(jié)晶時(shí)間使晶體長(zhǎng)大。圖4-1表示了晶核在溶液中自發(fā)形成與溶液溫度、濃度之間的關(guān)系。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨圖4-

17、1溶液溫度、濃度和結(jié)晶過(guò)程之間的關(guān)系 AB溶解度曲線；CD超溶解度曲線 圖4-2硫銨酸性溶液的過(guò)飽和度（酸度5%） 1飽和線；2過(guò)飽和線；3結(jié)晶成長(zhǎng)區(qū)第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 由圖4-1可見，AB溶解度曲線與 CD超溶解度曲線大致平行。在AB 曲線的右下側(cè)，因溶液未達(dá)到飽和，在此區(qū)域內(nèi)不會(huì)有硫銨晶核形成，稱之為穩(wěn)定區(qū)或不飽和區(qū)。AB與CD 間區(qū)域稱為介穩(wěn)區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)，晶核不能自發(fā)形成。在CD線的左上側(cè)為不穩(wěn)區(qū)，此區(qū)域內(nèi)能自發(fā)形成大量晶核。在飽和器內(nèi)，母液溫度可認(rèn)為是不變的。如母液原濃度為E ，由于連續(xù)進(jìn)行的中和反應(yīng)，母液中硫酸銨分子不斷增多，其濃度逐漸增至F，硫銨達(dá)到飽和。此時(shí)理論上

18、可以形成結(jié)晶，但實(shí)際上還缺乏必要的過(guò)飽和度而無(wú)晶核形成。當(dāng)母液濃度提高到介穩(wěn)區(qū)時(shí)，溶液雖已處于過(guò)飽和狀態(tài)，但在無(wú)晶種的情況下，仍形不成晶核。只有當(dāng)母液濃度提高至G點(diǎn)后才能形成大量晶核，母液濃度也隨之降至飽和點(diǎn)F。在上述過(guò)程中，晶核的生成速率遠(yuǎn)比其成長(zhǎng)速率大，因而所得晶體很小。在飽和器剛開工生產(chǎn)和在大加酸后易出現(xiàn)這種情況。 第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨實(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，即存在著晶種，此時(shí)晶核形成所需的過(guò)飽度遠(yuǎn)較無(wú)晶核時(shí)為低，因此在介穩(wěn)區(qū)內(nèi)，主要是晶體在長(zhǎng)大，同時(shí)亦有新晶核形成。因此，為生產(chǎn)粒度較大的硫銨結(jié)晶，必須控制適宜的過(guò)飽和度使母液處于介穩(wěn)區(qū)內(nèi)。硫銨晶體長(zhǎng)大的

19、過(guò)程屬于硫銨分子由液相向固相擴(kuò)散的過(guò)程，其長(zhǎng)大的推動(dòng)力由溶液的過(guò)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(guò)飽和度和減少擴(kuò)散阻力，均有利于晶體的長(zhǎng)大。但考慮到過(guò)飽和度高會(huì)促使晶核形成速率過(guò)大，所以溶液過(guò)飽和度必須控制在較小的（介穩(wěn)區(qū)）范圍內(nèi)。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 正常操作條件下，硫銨結(jié)晶的介穩(wěn)區(qū)很小。對(duì)酸度為5%的硫銨溶液的過(guò)飽和度，在攪拌情況下所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖4-2所示。由圖可見，母液的結(jié)晶溫度比其飽和溫度平均降低3.4。在溫度為3070的范圍內(nèi)，溫度每變化1時(shí)，鹽的溶解度約變化0.09%。所以，溶液的過(guò)飽程度即為0.09%3.4=0.306%。也就是說(shuō)，在母

20、液內(nèi)結(jié)晶的生成區(qū)域（即介穩(wěn)區(qū)）是很小的。在控制介穩(wěn)區(qū)很小的情況下，當(dāng)母液中結(jié)晶的生成速度與反應(yīng)生成的硫銨量相平衡時(shí)，晶核的生成量最少，即可得到大的結(jié)晶顆粒。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 四、影響硫銨結(jié)晶的因素及控制四、影響硫銨結(jié)晶的因素及控制 1.1.母液酸度對(duì)硫銨結(jié)晶的影響母液酸度對(duì)硫銨結(jié)晶的影響 母液酸度在氨吸收設(shè)備內(nèi)主要影響硫銨結(jié)晶的粒度和氨與吡啶鹽基的回收率。母液酸度對(duì)硫銨結(jié)晶成長(zhǎng)有一定影響，隨著母液酸度的提高，結(jié)晶平均粒度下降，晶形也從多面顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)橛心z結(jié)趨勢(shì)的細(xì)長(zhǎng)六角棱柱形，甚至成針狀。這是因?yàn)楫?dāng)其它條件不變時(shí)，母液的介穩(wěn)區(qū)隨著酸度增加而減小，不能保持所必需的過(guò)飽和度所致。 2

21、.2.溫度和濃度對(duì)硫銨結(jié)晶的影響溫度和濃度對(duì)硫銨結(jié)晶的影響 控制母液濃度于“介穩(wěn)區(qū)”內(nèi)可制取大顆粒的結(jié)晶。由圖4-2可見，在一定的酸度下，“介穩(wěn)區(qū)”隨溫度和濃度的變化而變化，若溫度升高介穩(wěn)區(qū)所對(duì)應(yīng)的母液中硫銨也相應(yīng)升高，反之亦然。 第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 3. 3. 母液的攪拌對(duì)硫銨結(jié)晶的影響母液的攪拌對(duì)硫銨結(jié)晶的影響 攪拌的目的在于使母液酸度、濃度、溫度均勻，使硫銨結(jié)晶在母液中呈懸浮狀態(tài)，延長(zhǎng)在母液中停留時(shí)間，這樣有利于硫銨分子向結(jié)晶表面擴(kuò)散，對(duì)生產(chǎn)大顆粒硫銨是有利的，另外也起到減輕氨吸收設(shè)備堵塞的作用。我國(guó)的焦化廠廣泛采用母液循環(huán)進(jìn)行攪拌，幾種方法母液循環(huán)量見表3-4。表3-4

22、母液循環(huán)量母 液 循 環(huán) 量鼓泡式飽和器噴淋式飽和器酸洗塔對(duì)煤氣的液氣比/（l/m3）對(duì)結(jié)晶系統(tǒng)的循環(huán)量/結(jié)晶抽出（或供給）量23.881541.66145第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 4. 4.晶比對(duì)硫銨結(jié)晶的影響晶比對(duì)硫銨結(jié)晶的影響 懸浮于母液中的硫銨結(jié)晶的體積對(duì)母液與結(jié)晶總體積的百分比，稱為晶比。飽和器中晶比的大小對(duì)硫銨粒度、母液中氨飽和量和氨損失量都有直接影響。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；并使母液攪拌阻力加大，導(dǎo)致攪拌不良；同時(shí)晶比過(guò)大，結(jié)晶間的摩擦機(jī)會(huì)增多，大顆粒結(jié)晶破裂成小粒晶體；并且晶比太大也會(huì)使堵塞情況加劇。晶比太小則不利于結(jié)晶的長(zhǎng)大。因此，母

23、液中必須控制一定的晶比，以利于得到大顆粒硫銨。為了控制晶比，最好在結(jié)晶泵出口管與結(jié)晶槽回流管間增設(shè)旁通管，用來(lái)調(diào)節(jié)飽和器內(nèi)保持適宜的晶比。 一般鼓泡式飽和器晶比保持在40%50%，噴淋式飽和器晶比保持30%40%。酸洗塔法結(jié)晶器中平均母液結(jié)晶質(zhì)量濃度在45%50%。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨5.5.雜質(zhì)對(duì)硫銨結(jié)晶的影響雜質(zhì)對(duì)硫銨結(jié)晶的影響母液中含有可溶性和不容性雜質(zhì)。硫銨母液內(nèi)雜質(zhì)的種類和含量，取決于硫銨生產(chǎn)工藝流程、硫酸質(zhì)量、工業(yè)用水質(zhì)量、脫吡啶母液的處理程度、設(shè)備腐蝕情況及操作條件等。母液中含有的可溶性雜質(zhì)主要有鐵、鋁、銅、鉛、銻、砷等各種鹽類，它們的離子吸附在結(jié)晶表面，遮蓋了結(jié)晶表

24、面的活性區(qū)域，促使結(jié)晶成長(zhǎng)緩慢；有時(shí)由于雜質(zhì)在一定晶面上的選擇吸附，以致形成細(xì)小畸形顆粒。此外，隨煤氣帶入的焦油霧，有時(shí)也會(huì)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(zhǎng)。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨可溶性雜質(zhì)多半來(lái)自H2SO4、腐蝕設(shè)備或工業(yè)水帶入，這些雜質(zhì)的離子吸附在硫銨結(jié)晶的表面，阻礙結(jié)晶長(zhǎng)大。不溶性雜質(zhì)主要是煤氣帶入飽和器的焦油霧、煤塵及在吡啶中和器中生成的鐵氰鉻鹽泥渣。這些雜質(zhì)既阻礙硫銨結(jié)晶長(zhǎng)大，又使硫銨著色。例如在無(wú)添加物時(shí)形成的晶型是由偏六方形棱面和錐面復(fù)合組成的，具有較好的強(qiáng)度。當(dāng)母液中含有Na+時(shí)，所形成的晶體也有較好的強(qiáng)度。當(dāng)母液中含有Al3+及Fe3+時(shí)，則生成

25、細(xì)長(zhǎng)片狀晶體，這種晶體在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)被大量破碎，致使成品硫銨的粒度大為減小。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨母液中的金屬離子對(duì)硫銨晶體成長(zhǎng)的速度會(huì)有較大影響。Fe3+的影響最大，即使在母液中含量極少，也會(huì)使晶體成長(zhǎng)的速度顯著下降。 母液中的雜質(zhì)不僅影響硫銨晶體的成長(zhǎng)和晶型，而且還使在單位時(shí)間內(nèi)晶體體積總增長(zhǎng)量小于同一時(shí)間內(nèi)在飽和器中形成的硫銨量，引起母液的過(guò)飽和程度增加，這不僅使硫銨晶體強(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。 第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨當(dāng)回收粗輕吡啶時(shí)，在吡啶裝置中生成的鐵氰絡(luò)合物的泥渣等也會(huì)隨脫吡啶母液帶回飽和器中。這種泥渣在酸性介質(zhì)中會(huì)形成

26、各種穩(wěn)定化合物，并附著在結(jié)晶表面上，使之帶色。如 Al4Fe（CN6）3是淺棕色沉淀；Cu2Fe(CN)6是棕紅色沉淀；（NH4）2FeFe（CN）6雖是白色沉淀，遇空氣即呈藍(lán)色。當(dāng)操作不當(dāng)出現(xiàn)局部堿性區(qū)時(shí)Fe（OH）3和Al（OH）3的棕色膠體隨之生成。母液中的砷與煤氣中的硫化氫會(huì)形成膠體硫化砷，也不利晶體成長(zhǎng)。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 綜上所述，在硫銨生產(chǎn)中，必須采取有效措施，減少母液中雜質(zhì)，才能得到色澤和晶型較好、粒度較大的硫銨產(chǎn)品。為提高硫銨質(zhì)量，對(duì)本工序外的要求是保證煤氣、硫酸及工業(yè)用水質(zhì)量，本工序也可進(jìn)行母液凈化處理，一般可采用以下三種方法： （1）直接澄清法 由吡啶裝置來(lái)

27、的母液進(jìn)入澄清槽，澄清后進(jìn)入酸化槽，然后用泵打入飽和器中。此法特點(diǎn)是泥渣在堿性母液中凈化沉淀，澄清槽內(nèi)母液溫度控制在9298較為適宜。 （2）化學(xué)法 母液中加入特定化學(xué)試劑使有害雜質(zhì)變成無(wú)害或危害較小的物質(zhì)。 （3）往母液中加入某些化學(xué)試劑擴(kuò)大溶液介穩(wěn)區(qū)或改善結(jié)晶條件。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨五、硫銨生產(chǎn)工藝流程五、硫銨生產(chǎn)工藝流程1.1.飽和器法硫銨生產(chǎn)工藝流程飽和器法硫銨生產(chǎn)工藝流程(1)鼓泡式飽和器法硫銨生產(chǎn)工藝流程如圖4-3所示。圖4-3 鼓泡式飽和器法硫銨生產(chǎn)工藝流程 1一煤氣預(yù)熱器；2一鼓泡式飽和器；3一除酸器；4一結(jié)晶槽；5一離心機(jī)，6一螺旋輸送機(jī)；7一沸騰干燥器；8一送

28、風(fēng)機(jī)；9熱風(fēng)機(jī)；10一旋風(fēng)分離器；11一排風(fēng)機(jī)；12滿流槽；13一結(jié)晶泵；14一循環(huán)泵；15一母液貯槽；16一硫銨貯斗；17一母液泵；18一細(xì)粒硫銨貯斗；19一硫銨包裝機(jī)；20一膠帶運(yùn)輸機(jī)；21一硫酸高置槽第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 由鼓風(fēng)機(jī)來(lái)的焦?fàn)t煤氣，經(jīng)電捕焦油器后進(jìn)入煤氣預(yù)熱器1。在預(yù)熱器內(nèi)用間接蒸汽加熱煤氣到6070或更高一些的溫度，目的是為了使煤氣進(jìn)入鼓泡式飽和器2蒸發(fā)飽和器內(nèi)多余的水分，保持飽和器內(nèi)的水平衡。預(yù)熱后的煤氣沿飽和器中央煤氣管進(jìn)入飽和器，經(jīng)泡沸傘從酸性母液中鼓泡而出，同時(shí)煤氣中的氨被硫酸所吸收。煤氣出飽和器后進(jìn)入除酸器3，捕集其夾帶的酸霧后，被送往粗苯工段。鼓泡式

29、飽和器后煤氣含氨一般小于0.03g/m3。 冷凝工段的剩余氨水經(jīng)蒸氨后得到的氨汽，在不生產(chǎn)吡啶時(shí)，直接進(jìn)入飽和器；當(dāng)生產(chǎn)吡啶時(shí)將此氨汽通入吡啶中和器。氨在中和器內(nèi)與母液中的游離酸及硫酸吡啶作用，生成硫酸銨，又隨中和器回流母液返回飽和器。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 飽和器母液中不斷有硫銨生成，在硫銨濃度高于其溶解度時(shí)，就析出結(jié)晶，并沉淀于飽和器底部。其底部結(jié)晶被抽送到結(jié)晶槽4，在結(jié)晶槽內(nèi)使結(jié)晶長(zhǎng)大并沉降于底部。結(jié)晶槽底部硫銨結(jié)晶放到離心機(jī)5內(nèi)進(jìn)行離心分離，濾除母液，并用熱水洗滌結(jié)晶，以減少硫銨表面上的游離酸和雜質(zhì)。離心分離的母液與結(jié)晶槽滿流出的母液一同自流回飽和器中。從離心機(jī)分離出的硫銨結(jié)

30、晶經(jīng)螺旋輸送機(jī)6，送入沸騰干燥器內(nèi)，用熱空氣干燥后送入硫銨貯斗16，經(jīng)稱量包裝入成品庫(kù)。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 為了使飽和器內(nèi)煤氣與母液接觸充分，必需使煤氣泡沸傘在母液中有一定的液封高度，并保證飽和器內(nèi)液面穩(wěn)定，為此在飽和器上還設(shè)有滿流口，從滿流口溢出的母液經(jīng)插入液封內(nèi)的滿流管流入滿流槽12，以防止煤氣逸出。滿流槽下部與循環(huán)泵14連接，將母液不斷地抽送到飽和器底部的噴射器。因有一定的噴射速度，故飽和器內(nèi)母液被不斷循環(huán)攪動(dòng)，以改善結(jié)晶過(guò)程。 煤氣帶入飽和器的焦油霧，在飽和器內(nèi)與硫酸作用生成所謂的酸焦油，泡沫狀酸焦油漂浮在母液面上，并與母液一起流入滿流槽。漂浮于滿流槽液面上的酸焦油應(yīng)及時(shí)

31、撈出，或引入一分離處理裝置與母液分離，以回收母液。 第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 飽和器內(nèi)所需補(bǔ)充的硫酸，由硫酸倉(cāng)庫(kù)送至高置槽，再自流入飽和器，正常生產(chǎn)時(shí)，應(yīng)保持母液酸度為46，硫酸加入量為中和煤氣中氨的需要量；當(dāng)不生產(chǎn)粗輕吡啶時(shí)，硫酸加入量要大一些，還要中和隨氨汽進(jìn)入飽和器的氨。 飽和器在操作一定時(shí)間后，由于結(jié)晶的沉積將使其阻力增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成飽和器的堵塞。所以操作中必須定期進(jìn)行酸洗和水洗。當(dāng)定期大加酸、補(bǔ)水、用水沖洗飽和器及除酸器時(shí)，所形成的大量母液由滿流槽滿流至母液貯槽。在正常生產(chǎn)時(shí)又將這些母液抽回飽和器以作補(bǔ)充。飽和器是周期性連續(xù)操作設(shè)備，為了防止結(jié)晶堵塞，定期大加酸和水洗，從而

32、破壞了結(jié)晶生成的正常條件，加之結(jié)晶在飽和器底部停留時(shí)間短，因而結(jié)晶顆粒繳小，平均直徑在0.5mm。這些都是鼓泡式飽和器存在的缺點(diǎn)。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨(2)噴淋式飽和器法生產(chǎn)硫銨工藝流程如圖4-4所示1煤氣預(yù)熱器；2噴淋式飽和器；3捕霧器；4水封槽；5母液循環(huán)泵；6小母液循環(huán)泵；7滿流槽；8結(jié)晶泵；9硫酸儲(chǔ)槽；10硫酸泵；11硫酸高位槽；12母液儲(chǔ)槽；13渣箱；14結(jié)晶槽；15離心機(jī)；16皮帶輸送機(jī)；17振動(dòng)式流化床干燥器；18尾氣引風(fēng)機(jī)；19旋風(fēng)除塵器；20硫銨儲(chǔ)斗；21稱重包裝機(jī)；22、23熱風(fēng)器；24、25熱風(fēng)機(jī)；26冷風(fēng)機(jī)；27自吸泵；28母液放空槽 第一節(jié) 硫酸吸氨法回收

33、煤氣中的氨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(lái)的煤氣經(jīng)煤氣預(yù)熱器預(yù)熱至6070或更高一些溫度，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2的上段，分成兩股沿飽和器水平方向沿環(huán)形室作環(huán)形流動(dòng)，每股煤氣均經(jīng)過(guò)數(shù)個(gè)噴頭用含游離酸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(lái)自小母液循環(huán)泵6（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3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

34、般小于0.05g/m3。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨飽和器的上段與下段以降液管聯(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?，使硫銨晶核長(zhǎng)大，并引起顆粒分級(jí)。用結(jié)晶泵將其底部的漿液送至結(jié)晶槽14。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，送住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7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

35、洗和加酸時(shí)，母液經(jīng)滿流槽至母液貯槽，再用小母液泵送至飽和器。此外，母液貯槽還可供飽和器檢修時(shí)貯存母液之用。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨結(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)15，經(jīng)分離和水洗的硫銨晶體由皮帶輸送機(jī)送16至振動(dòng)式流化床干燥器17，并用被熱風(fēng)機(jī)24、25加熱的空氣干燥，再經(jīng)冷風(fēng)冷卻后進(jìn)入硫銨貯斗。然后稱量、包裝送入成品庫(kù)。離心機(jī)濾出的母液與結(jié)晶槽滿流出來(lái)的母液一同自流回飽和器的下段。干燥硫銨后的尾氣經(jīng)旋風(fēng)分離器后由排風(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濃度為9093的濃硫酸，維持正常母液酸度。由油庫(kù)送來(lái)的硫酸送至硫酸槽，再經(jīng)硫

36、酸泵抽出送到硫酸高置槽內(nèi)，然后自流到滿流槽。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨噴淋式飽和器法生產(chǎn)硫銨工藝，采用的噴淋式飽和器，材質(zhì)為不銹鋼，設(shè)備使用壽命長(zhǎng)，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，硫銨質(zhì)量好，工藝流程短，易操作等特點(diǎn)。新建改建焦化廠多采用此工藝回收煤氣中的氨。2.2.無(wú)飽和器法硫銨生產(chǎn)工藝流程無(wú)飽和器法硫銨生產(chǎn)工藝流程無(wú)飽和器法生產(chǎn)硫銨的工藝，從生產(chǎn)設(shè)備上看，用不飽和的酸性母液作為吸收液，采用吸收塔（也稱酸洗塔）代替飽和器，在酸洗塔內(nèi)生成硫銨。硫銨結(jié)晶過(guò)程在單獨(dú)的真空蒸發(fā)設(shè)備中進(jìn)行，所生產(chǎn)的硫銨結(jié)晶顆粒大，平均直徑在1.0mm以

37、上。這種生產(chǎn)硫銨的方法稱之為無(wú)飽和器法即酸洗塔法。酸洗塔法生產(chǎn)硫銨的工藝流程如圖4-5所示。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨圖4-5 酸洗塔法生產(chǎn)硫銨的工藝流程1噴灑酸洗塔；2旋風(fēng)除酸器；3酸焦油分離槽；4下段母液循環(huán)槽；5上段母液循環(huán)槽；6硫酸高位槽；7水高位槽；8循環(huán)母液泵；9結(jié)晶母液泵；10濾液泵；11母液加熱器；12真空蒸發(fā)器；13一結(jié)晶器；14、15第一及第二蒸汽噴射器； 16、17第一及第二冷凝器；18滿流槽；19熱水池；20供料槽；21連續(xù)式離心機(jī)；22濾液槽；23螺旋輸送器；24干燥冷卻器；25干燥用送風(fēng)機(jī)；26冷卻用送風(fēng)機(jī)；27排風(fēng)機(jī)；28凈洗塔；29泵；30霧沫分離器；31

38、澄清槽第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨由脫硫塔來(lái)的煤氣與蒸氨工段來(lái)的氨汽一同進(jìn)入空噴酸洗塔1下段，煤氣入口處及下段用酸度為2%3%的循環(huán)硫銨母液進(jìn)行噴灑。酸洗塔下段設(shè)有四個(gè)不同高度的單噴頭噴灑母液，煤氣中的大部分氨在此被硫酸吸收。此段得到的硫銨濃度約為40%，尚未達(dá)到飽和，這樣可使蒸發(fā)水分所耗的蒸汽量較小，又可防止堵塞設(shè)備。煤氣進(jìn)入第二段后，受到五個(gè)不同高度單噴頭的硫銨母液噴灑，在此段噴灑的母液酸度為3%4%，用此母液來(lái)吸收煤氣中剩余的氨及輕呲啶鹽基。酸洗塔后煤氣含氨低于0.1g/m3。如果上段母液酸度控制在10%，可使塔后煤氣含氨量低于0.03g/m3。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨從酸洗

39、塔頂部出來(lái)的煤氣經(jīng)旋風(fēng)除酸器2或經(jīng)塔內(nèi)頂部的霧沫分離器脫除酸霧后送洗苯工序。酸洗塔的上下兩段各有獨(dú)自的母液循環(huán)系統(tǒng)。下段來(lái)的母液，一部分先進(jìn)入酸焦油分離槽3，經(jīng)分離焦油后去澄清槽31；另一部分母液進(jìn)入下段母液循環(huán)槽4，由母液循環(huán)槽用泵送往酸洗塔下段進(jìn)行噴灑，母液循環(huán)量可按3.5m3/1000m3煤氣計(jì)。由酸洗塔上段引出的母液經(jīng)上段母液循環(huán)槽5用于上段噴灑，其循環(huán)噴灑量約為 2.6 m3/1000m3煤氣。循環(huán)母液中需要補(bǔ)充的硫酸由硫酸高位槽6補(bǔ)入。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 澄清槽內(nèi)母液用結(jié)晶泵9送往加熱器11，連同結(jié)晶器來(lái)的母液一起在加熱器內(nèi)加熱至約60后進(jìn)入真空蒸發(fā)器12。蒸發(fā)器內(nèi)由

40、兩級(jí)蒸汽噴射器形成約87kPa的真空度，母液沸點(diǎn)降至5560 。在此，母液因水分蒸發(fā)而得到濃縮，濃縮后的過(guò)飽和硫銨母液流入結(jié)晶器13，結(jié)晶長(zhǎng)大下沉，僅含少量細(xì)小結(jié)晶的母液用循環(huán)泵8送至加熱器進(jìn)行循環(huán)加熱。由結(jié)晶器頂溢流的母液入滿流槽18后泵回循環(huán)母液槽。 由蒸發(fā)器頂部引出的蒸汽在冷凝器16冷凝后，去生化脫酚裝置處理。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 結(jié)晶器內(nèi)形成含硫酸銨達(dá)70%以上的硫銨母液晶漿，用泵送至供料槽20后卸入連續(xù)式離心機(jī)21進(jìn)行離心分離。分離母液經(jīng)濾液槽22返回結(jié)晶器，硫銨結(jié)晶由螺旋輸送機(jī)送至干燥冷卻器24，使之沸騰干燥并經(jīng)管式間冷裝置冷卻，然后由皮帶輸送機(jī)送往倉(cāng)庫(kù)。由干燥冷卻器排

41、出的氣體在洗凈塔用水洗滌，部分洗液送入濾液槽，以補(bǔ)充母液蒸發(fā)所失去的水分。滿流槽18上部引出的部分母液送往吡啶回收裝置，已脫除吡啶并經(jīng)凈化的母液又返回結(jié)晶母液循環(huán)系統(tǒng)。 中和硫酸吡啶的氨汽可由氨水蒸餾系統(tǒng)供給，也可以用液氨氣化經(jīng)氨氣壓縮機(jī)供給。使用液氨，可防止中性油等物質(zhì)混入粗輕吡啶中。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 無(wú)飽和器法生產(chǎn)的硫銨，結(jié)晶顆粒大，宜于機(jī)械施肥，其質(zhì)量為： 含氮 21% 水分 0.1% 游離酸 0.2% 粒度 60目 18%第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 六、硫銨生產(chǎn)的物料平衡六、硫銨生產(chǎn)的物料平衡 對(duì)飽和器進(jìn)行氨衡算可確定硫酸消耗量及硫銨產(chǎn)量，進(jìn)行水衡算可以確定飽和器

42、內(nèi)母液的適宜溫度。 1.1.硫酸消耗量的確定硫酸消耗量的確定 硫銨飽和器內(nèi)被硫酸吸收的氨量由兩部分組成：（1）由煤氣帶入的氨；（2）由蒸氨塔來(lái)的氨汽帶入飽和器的氨。一般進(jìn)入飽和器的煤氣中含氨78g/m，飽和器后隨煤氣帶走的氨含量要求不大于0.03g/m。由蒸氨塔來(lái)的氨汽帶入的氨量為剩余氨水中總揮發(fā)氨量減去蒸氨廢水中所含揮發(fā)氨量。一般要求蒸氨廢水中揮發(fā)氨含量要小于0.05/m。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 通過(guò)計(jì)算求得飽和器內(nèi)被吸收的氨量后，即可按生成硫酸銨的化學(xué)反應(yīng)式求得硫銨產(chǎn)量（干重）以及硫酸（100%）耗量。 2.2.飽和器內(nèi)母液溫度的確定飽和器內(nèi)母液溫度的確定 飽和器內(nèi)母液適宜溫度根

43、據(jù)飽和器的水平衡來(lái)確定。 帶入飽和器的總水量包括以下各項(xiàng)： （1）煤氣帶入的水量 對(duì)于4-4所示工藝流程，按煤氣發(fā)生量及與煤氣初冷集合溫度相應(yīng)的水汽含量計(jì)算求得。對(duì)于由脫硫工序來(lái)的煤氣，則應(yīng)按脫硫塔出口煤氣中水汽含量計(jì)算。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 （2）氨汽帶入的水量 由與蒸氨分縮器后的氨汽溫度相應(yīng)的氨汽濃度計(jì)算確定。 （3）由硫酸帶入的水量 根據(jù)所用硫酸濃度及硫酸耗量計(jì)算求得。 （4）洗滌硫銨帶入的水量 洗滌水量可取為硫銨產(chǎn)量的8%，因出離心機(jī)的硫銨水分含量為2%，故帶入洗滌水量約為硫銨產(chǎn)量的6%。 （5）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，洗水量隨各廠操作

44、制度要求而定。 進(jìn)入飽和器的總水量為以上各項(xiàng)之和，需由飽和器出口煤氣全部帶走，即全部進(jìn)入水分應(yīng)化為水蒸汽隨煤氣離去。因此，飽和器內(nèi)母液需保持一定的適宜溫度，在實(shí)際生產(chǎn)操作中，當(dāng)吡啶裝置不生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，母液溫度取為5055C；當(dāng)吡啶裝置生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，此溫度取為5560C。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 七、硫銨生產(chǎn)的主要設(shè)備七、硫銨生產(chǎn)的主要設(shè)備 1.1.飽和器法生產(chǎn)硫銨的主要設(shè)備飽和器法生產(chǎn)硫銨的主要設(shè)備 (1)飽和器 飽和器是生產(chǎn)硫銨的最主要設(shè)備，按煤氣與硫酸母液接觸的方式不同分為鼓泡式飽和器和噴淋式飽和器。 鼓泡式飽和器結(jié)構(gòu)見圖4-6有內(nèi)部帶除酸器的、中央帶機(jī)械攪拌等型式。常用的外部除酸式飽

45、和器是用鋼板焊制成的具有頂蓋和錐底的圓筒形設(shè)備，內(nèi)壁襯有防酸層。目前采用的防酸層是先在內(nèi)壁上涂一層石油瀝青，鋪兩層油氈紙，再砌23層耐酸磚。也有的廠應(yīng)用玻璃鋼作內(nèi)襯，均有較好的效果。飽和器頂蓋及中央煤氣管均需襯鉛或酚醛樹脂玻璃鋼。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 圖4-6 飽和器 圖4-7煤氣泡沸傘第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 在中央煤氣管道下端安裝有煤氣分配傘（習(xí)稱煤氣泡沸傘）結(jié)構(gòu)見圖4-7。沿分配傘圓周，焊有28個(gè)彎成一定弧度的導(dǎo)向葉片，構(gòu)成28個(gè)弧形通道，使煤氣均勻分布并呈泡沸狀穿過(guò)母液，同時(shí)增大了氣液接觸面積。導(dǎo)向葉片有左旋和右旋兩種導(dǎo)流形式，應(yīng)根據(jù)使回流母液在飽和器內(nèi)有較長(zhǎng)的流動(dòng)

46、路線來(lái)選用。泡沸傘可用硬鉛（85%鉛和15%銻合金）澆鑄，也可用鎳、鉻、鈦不銹鋼焊制，用石棉酚醛樹脂或酚醛玻璃鋼制作較經(jīng)濟(jì)。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 煤氣泡沸傘浸入母液深度（又稱浸沒(méi)深度或孔上高度），是指泡沸傘煤氣出口上緣至飽和器滿流口下緣的垂直距離。一般的浸沒(méi)深度為200300mm，目的是煤氣和母液有足夠的接觸體積和時(shí)間，使飽和器后煤氣含氨量低于0.03g/m3。而影響吸收效率和飽和器阻力的主要因素是飽和器內(nèi)的液封高度。液封高度是泡沸傘浸沒(méi)深度與滿流口內(nèi)液面高度之和。滿流口內(nèi)液面高度與母液循環(huán)量和飽和器結(jié)構(gòu)有關(guān)。母液循環(huán)量增加，滿流口內(nèi)液面高度增大，液封高度增大，氣液吸收效率提高，器

47、底的結(jié)晶母液攪拌劇烈程度增加，造成結(jié)晶成長(zhǎng)的條件也會(huì)愈好，但煤氣阻力增大，一般控制母液循環(huán)量為飽和器有效容積的23倍，飽和器阻力一般為56kP。用母液循環(huán)泵將母液循環(huán)溶液打入飽和器內(nèi)通過(guò)噴嘴強(qiáng)制噴出進(jìn)行循環(huán)攪拌，沉積于飽和器底的硫銨晶體用結(jié)晶泵抽送至結(jié)晶槽，分離出結(jié)晶后的母液再經(jīng)回流槽返回至飽和器內(nèi)。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 飽和器煤氣進(jìn)口速度為1215m/s，在中央煤氣管內(nèi)最大速度為78m/s，煤氣穿過(guò)母液層進(jìn)入液面上的環(huán)形空間速度降為0.70.9m/s，為防止煤氣夾帶過(guò)多的酸滴。煤氣最后由設(shè)于頂蓋的導(dǎo)出管引出。 目前我國(guó)焦化廠常用飽和器規(guī)格有：4500(60萬(wàn)噸廠用)和6250(9

48、0萬(wàn)噸廠用)等。 噴淋式飽和器結(jié)構(gòu)如圖4-8所示。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 圖4-8 噴淋式飽和器結(jié)構(gòu)圖1放空口；2橢圓形封頭；3結(jié)晶抽出管；4降液管；5下筒體；6循環(huán)母液出口；7錐體；8焦油出口； 9溫水入口管； 10外筒體； 11煤氣入口；12溫水入口；13筋板；14煤氣出口；15筋板；16母液噴淋管；17手孔；18循環(huán)母液入口管；19母液噴灑管；20檔板；21溫水入口；22滿流口；23溫水入口；24母液回流口；25人孔；26內(nèi)筒體第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 噴淋式飽和器全部采用不銹鋼制作，其構(gòu)造如圖4-8所示。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，全

49、部采用不銹鋼制作，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)入吸收室后分成兩股，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22.2kP。 第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 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)設(shè)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)

50、流動(dòng)。吸收室以降液管與結(jié)晶室連通，循環(huán)母液通過(guò)降液管從結(jié)晶室的底部向上返，攪拌母液，硫銨晶核不斷生成和長(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。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 (2)除酸器 除酸器的作用是捕集飽和器后煤氣所夾帶的酸滴。噴淋式飽和器采用內(nèi)置式除酸器，鼓泡式飽和器常用外置式除酸器，除酸器有擋板式及旋風(fēng)式兩種，后者應(yīng)用較廣泛。旋風(fēng)式除酸器結(jié)構(gòu)見圖4-9，由鋼板焊制而成，內(nèi)壁襯以耐酸磚或酚醛玻璃鋼作防酸層，中央煤氣出口管內(nèi)外表面以鉛作保護(hù)層也可全用酚醛玻璃鋼制造

51、。煤氣以切線方向進(jìn)入除酸器，作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在離心力作用下，煤氣與酸滴分離，煤氣由中央煤氣出口管引出，酸液由器底出口排出。煤氣入口流速不低于25m/s，出口流速48m/s，旋風(fēng)式除酸器阻力一般為300500 Pa,常用旋風(fēng)式除酸器直徑有2000mm和3000mm兩種。 第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 1煤氣入口；2中央煤氣出口管；3放散口 ；4酸液排出口；5人孔第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 (3)煤氣預(yù)熱器 煤氣預(yù)熱器常用單程列管式換熱器，煤氣走管內(nèi)，管外通蒸汽。按設(shè)計(jì)定額，每1000m3/h煤氣需加熱面積3m2，所消耗蒸汽量14kg/1000m2。煤氣經(jīng)過(guò)預(yù)熱器阻力一般為294490Pa。

52、 (4)離心機(jī) 國(guó)內(nèi)各廠多采用連續(xù)式離心機(jī)來(lái)分離母液中的硫銨結(jié)晶。連續(xù)離心機(jī)有單級(jí)和雙級(jí)兩種，其生產(chǎn)能力分別是23t/h和57t/h。因硫銨晶漿酸性強(qiáng)，離心機(jī)與硫銨晶漿接觸的各種零部件均用不銹鋼制作。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 常用的單級(jí)臥式活塞推料離心機(jī)在轉(zhuǎn)鼓上留有許多孔眼，內(nèi)裝有長(zhǎng)縫篩網(wǎng)固定在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的的主軸上，硫銨料漿經(jīng)加料管進(jìn)入布料圓錐。由于它和轉(zhuǎn)鼓同時(shí)旋轉(zhuǎn)，故使料漿均勻分布在篩網(wǎng)上，在離心力的作用下，母液經(jīng)篩網(wǎng)入濾液收集室，在篩網(wǎng)上則形成硫銨濾餅，被推料器推到轉(zhuǎn)鼓邊緣時(shí)，用洗水管噴出熱水加以洗滌，以除去顆粒間殘留的母液，硫銨再進(jìn)入干燥器。洗水和濾液一起返回飽和器。 篩網(wǎng)是用不

53、銹鋼棒條編成的，是離心機(jī)最易損壞的部件。篩網(wǎng)損壞后可以調(diào)換和再生。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 (5)干燥器 經(jīng)離心機(jī)分離出來(lái)的硫銨含水分約為2%左右，經(jīng)干燥后應(yīng)不大于0.2%。硫銨干燥裝置主要有沸騰床干燥器和振動(dòng)式流化床干燥器兩種。 沸騰床干燥器 沸騰床干燥器具有體積小、干燥速度快、生產(chǎn)能力大、容積干燥能力大，操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，因此，得到廣泛應(yīng)用。其結(jié)構(gòu)如圖4-9所示。沸騰床干燥器為圓筒形，上部為擴(kuò)大部分。器內(nèi)有帶孔的氣體分布板，其上部裝有六角形風(fēng)帽，在風(fēng)帽之間鋪著一層與風(fēng)帽同高直徑為20mm的石英塊，風(fēng)帽數(shù)量因設(shè)備大小而定，要保證熱風(fēng)能均勻噴出并使硫銨顆粒達(dá)到良好沸騰狀態(tài)。對(duì)處理能力為3

54、t/h硫銨的沸騰干燥器，前室裝39個(gè)風(fēng)帽，后室裝228個(gè)風(fēng)帽，每個(gè)風(fēng)帽上鉆有6個(gè)6的孔眼。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 由送風(fēng)機(jī)壓送的溫度130140，風(fēng)壓5kP以上的熱空氣分兩路進(jìn)入干燥器的前室和后室，經(jīng)氣體分布板從風(fēng)帽噴出。 離心機(jī)出來(lái)的濕硫銨由螺旋輸送機(jī)經(jīng)加料斗送入前室，受到由風(fēng)帽噴出熱空氣的作用，立即沸騰分散，同時(shí)快速加熱干燥，并被不斷拋向后室，進(jìn)一步沸騰干燥，硫銨含水降到0.1%，然后由出料斗引出。所蒸發(fā)的水分混同空氣進(jìn)入上部的擴(kuò)大部分后減速，以減少所夾帶的細(xì)粒結(jié)晶，再由抽風(fēng)機(jī)抽出，經(jīng)旋風(fēng)分離，將細(xì)粒結(jié)晶回收，濕空氣放入大氣。整個(gè)干燥在2530s完成。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中

55、的氨圖4-9 硫銨沸騰床干燥器1加熱前室下部；2、9溫度計(jì)套管；3加熱前室下部；4加料斗；5錐形胴體；6上部胴體；7氣體出口；8擋氣板；10、17人孔附窺鏡；11風(fēng)帽；12一花板；13出料斗；14、15熱空氣進(jìn)口；16加熱后室第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 振動(dòng)式流化床干燥器 振動(dòng)式流化床干燥器結(jié)構(gòu)如圖4-10，是用鋼板焊制的近似長(zhǎng)方體，由上蓋體、床面、振動(dòng)電機(jī)、冷熱風(fēng)腔構(gòu)成。床面是一張帶圓孔的鋼板（相當(dāng)于篩板塔的結(jié)構(gòu)），床面下是兩個(gè)相隔開的風(fēng)腔，熱風(fēng)腔大約為床長(zhǎng)度的2/3，熱（冷）風(fēng)腔約為床長(zhǎng)度的1/3。圖4-10 振動(dòng)式流化床干燥器1硫銨進(jìn)口；2起吊耳；3觀察窗；4濕氣排出口；5上蓋體；

56、6物料排口；7清掃口；8防振橡膠；9熱（冷）風(fēng)入口；10振動(dòng)電機(jī)；11起吊耳；12熱風(fēng)入口；13充氣膠室；14床面第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 振動(dòng)式流化床干燥器是由振動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的激振力使干燥器的床面振動(dòng)，硫銨結(jié)晶在一定方向的激振力作用下跳躍前進(jìn)，同時(shí)干燥器底部輸入的熱風(fēng)使物料形成流化狀態(tài)，結(jié)晶與熱風(fēng)充分接觸，從而達(dá)到理想的干燥效果。 送風(fēng)機(jī)將過(guò)濾后的空氣輸入加熱器，經(jīng)過(guò)加熱的溫度為120140，風(fēng)壓為800900Pa空氣，分成兩路進(jìn)入主機(jī)相應(yīng)的兩個(gè)風(fēng)腔內(nèi)，然后再通過(guò)流化床的流風(fēng)孔由下而上垂直吹入被干燥的硫銨物料，使物料顯沸騰狀。振動(dòng)給料機(jī)將物料經(jīng)進(jìn)料口均勻地輸入主機(jī)的床面上，主機(jī)在振動(dòng)電

57、機(jī)的激振力作用下產(chǎn)生定向的均稱振動(dòng)，使物料跳動(dòng)前進(jìn)，被干燥的物料在上述的熱氣和機(jī)器振動(dòng)的綜合作用下,形成流態(tài)化狀態(tài)，翻滾向前運(yùn)動(dòng)。這樣就使物料與熱空氣接觸時(shí)間長(zhǎng)、面積大，因而獲得高效率的干燥效果。主機(jī)上腔形成的濕氣，由引風(fēng)機(jī)抽出，經(jīng)旋風(fēng)分離器將濕氣中所含的硫銨回收，廢濕氣通過(guò)引風(fēng)機(jī)排入大氣。干燥器床內(nèi)溫度控制在7080，由冷空氣調(diào)節(jié)。第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 2.2.無(wú)飽和器法生產(chǎn)硫銨的主要設(shè)備無(wú)飽和器法生產(chǎn)硫銨的主要設(shè)備 （1）真空蒸發(fā)結(jié)晶器 目前各廠所使用的蒸發(fā)結(jié)晶裝置是一個(gè)整體設(shè)備，其構(gòu)造如圖4-11 所示。 真空蒸發(fā)結(jié)晶器上部是蒸發(fā)器，下部是結(jié)晶槽由兩部分組成，這兩部分可以是分

58、體，也可以是整體。全由不銹鋼制作。蒸發(fā)器中部設(shè)有錐筒形布液器，經(jīng)過(guò)加熱后的結(jié)晶母液從布液器下面筒形部分以切線方向進(jìn)入蒸發(fā)器后，沿器壁旋轉(zhuǎn)而形成一定蒸發(fā)面積。由于蒸發(fā)過(guò)程是在90kPa的真空度下進(jìn)行，所以母液中大部分水分被迅速蒸出。蒸出的水汽經(jīng)布液器上升，并經(jīng)氣液分離器分離出液滴后從器頂逸出。 第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 經(jīng)濃縮后的過(guò)飽和結(jié)晶母液中含有的微小結(jié)晶顆粒，該母液沿著蒸發(fā)器沉降管沉降到結(jié)晶槽最底部，因其密度較小，又上升穿過(guò)懸浮的結(jié)晶層而逐步長(zhǎng)大，長(zhǎng)大的部分又沉降下來(lái)，沉積在槽底，未長(zhǎng)大部分則繼續(xù)上升，在結(jié)晶槽內(nèi)形成一個(gè)大、中、小結(jié)晶的分布帶，為獲得均勻粗大硫銨結(jié)晶體創(chuàng)造了良好條件

59、。在結(jié)晶槽的最上層是只含少量細(xì)小結(jié)晶的母液，自流入滿流槽；中上層含少量較小結(jié)晶顆粒的母液，經(jīng)母液結(jié)晶泵在系統(tǒng)中連續(xù)循環(huán)操作；沉積在結(jié)晶槽底部的含有大顆粒結(jié)晶的母液，形成密度最大的硫銨母液晶漿，用晶漿泵將此硫銨晶漿送離心分離。 根據(jù)結(jié)晶原理，為使結(jié)晶母液形成適宜的過(guò)飽和度并使結(jié)晶長(zhǎng)大，要控制結(jié)晶槽內(nèi)過(guò)飽和結(jié)晶母液的濃度，最適宜的過(guò)飽和度（以密度計(jì)）為2.02.5kg/m3。 第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨圖4-11 蒸發(fā)結(jié)晶器 1一蒸空蒸發(fā)器； 2循環(huán)母液入口；、3布液器； 4熱水清掃口； 5備用口； 6壓力計(jì)插口；7保溫伴隨管；8人孔；9降液管； 10結(jié)晶槽； 11濾液及母液入口； 12蒸汽

60、入口； 13清洗水口； 14去滿流槽滿流口；15密度計(jì)口； 16溢流口滿流至循環(huán)泵口；17溫度計(jì)口； 18結(jié)晶抽出口；19放空口； 20通風(fēng)口；人孔 21蒸氣出口第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 (2)空噴酸洗塔 空噴酸洗塔構(gòu)造如圖4-12所示。圖4-12 空噴酸洗塔1煤氣入口 2煤氣入口母液噴嘴 3上段母液引出管 4斷塔板 5洗水噴灑管 6煤氣出口 7上段母液噴嘴 8下段母液噴嘴 9下段母液引出管(帶液封)第一節(jié) 硫酸吸氨法回收煤氣中的氨 由圖4-12所示，空噴酸洗塔為一直立空塔，塔體用鋼板焊制而成，內(nèi)襯4mm 鉛板，再襯50mm厚耐酸磚?，F(xiàn)在一般采用不銹鋼材焊制。酸洗塔分上下兩段，中間由斷