化产车间硫铵工段培训课件

工艺技术指标
▪ 1. 预热器后煤气温度：60℃—75℃
▪ 2. 饱和器内母液温度：40℃—55℃
▪ 3. 饱和器内母液酸度：4—6％ 大加酸 8—10％
▪ 4. 饱和器后煤气含氮量：20.4g/m3
▪ 5. 饱和器阻力：≦2300kpa
▪ 6. 母液比重；1.26
▪ 7. 热风温度；120-150℃
5）、母液中的结晶含量
▪ 母液中结晶含量——晶比要控制适当，晶比太 大时，相对减少了氨与硫酸反应的容积，不利 于氨的吸收，并使母液搅拌的阻力增大，导致 母液搅拌不良，也易造成饱和器的堵塞。晶比 太小时，则不利于晶体的长大。
▪ 喷淋式饱和器晶比保持30%~40%，当母液中 晶比达到30%时，开车提取母液中的结晶，当 晶比降到10%时，停车。
一浓度以质量百分数表示，称为酸度。当酸度为1%～2%时，主 要生成中式盐，酸度升高时，酸式盐的含量则随着提高。由于酸 式盐比中式盐易溶于水或稀硫酸中，因此，在酸度不大的情况下， 从饱和溶液中析出的只有硫铵结晶。
硫铵生产的结晶原理
▪ 在饱和器内硫酸铵形成晶体需要经过二个阶段： 第一阶段是在母液中细小的结晶中心—晶核的 形成；第二阶段晶核（或小晶体）的长大。通 常晶核的形成和长大是同时进行的。在一定的 结晶条件下，若晶核形成速率大于晶体成长速 率，当达到固液平衡时，得到的硫酸铵晶体粒 度较小;反之，则得到大颗粒结晶体。显然，如 能控制这两种速率便可控制产品硫酸铵的粒度。
煤气脱氨及制硫酸铵(NH4)2SO4
▪ 用硫酸吸收焦炉煤气中氨生产硫酸铵按煤气中氨与硫酸母 液接触的方式不同分有三种：半直接法、间接法和直接法， 我公司的脱氨工艺为半直接法喷淋式饱和器制硫铵的工艺。
▪ 现在重点介绍半直接法制硫酸铵工艺，一般情况下生产硫 铵普遍采用的是喷淋式饱和器硫铵工艺。即将焦炉煤气首 先冷却至25~35℃，经鼓风机加压后，再经电捕焦油器除 去煤焦油雾，然后进入硫酸铵饱和器内与硫酸接触，氨被 硫酸吸收生成硫酸铵。
▪ 母液酸度对硫酸铵结晶影响较大，酸度大时难以获得大 颗粒结晶，酸度小时，除使氨的吸收不完全外，还容易 造成饱和器的堵塞。当母液酸度低于3.5%时，还容易 起泡沫，使操作条件恶化。
▪ 一般情况下，母液的酸度应维持在4%~6%比较合适。 ▪ 饱和器采用连续加酸制度保证母液适宜的酸度，正常生
产加入的硫酸量为中和煤气带入饱和器的氨量。饱和器 操作一段时间后，因结晶沉淀会使阻力增大，为消除这 种现象，需定期进行加酸，大加酸一般将母液酸度提高 到8%~10%，我厂采用小加酸制度，一般将酸度控制 在PH=6。每次加酸都会引起饱和器酸度波动，会破坏 晶体的正常生长条件，因此要生产大颗粒的硫酸铵晶体， 必须减少饱和器的加酸次数，尽量延长饱和器的稳定操 作时间。
▪ 硫酸铵易吸潮结块，它是一种强酸弱碱盐，具有一定 酸性，农田长期使用硫酸铵，会使土质逐渐酸化；硫 酸根易于土壤中的钙、镁等离子生成硫酸盐残留于土 壤中，使土壤板结，因此硫酸铵适用于碱性和中性土 壤。
硫铵变色的原因及处理方法
硫酸铵的质量指标
▪ 硫酸铵的结晶区位于硫酸含量较低的区域，当温度为 60℃时，硫酸含量小于18.5％时，才有肯能得到硫酸 铵；当高于39.9％时，得到的完全是NH4HSO4；当 硫酸的含量为18.5％~39.9％时得到的也主要是 NH4HSO4 。
介稳区的定义
▪ 由图可见，AB溶解曲线与CD超溶解 曲线大致平行。在AB曲线的右下侧， 因溶液未达到饱和，在此区域内不会 有硫酸铵晶核形成，称之为稳定区或 不饱和区。 CD线的左上侧为不稳定区， 此区域能自发形成大量晶核。 AB 与 CD间区域称为介稳区，在此区域内， 晶核不能自发形成。
▪ 在生产中，母液中总是存在着细小结晶和微量杂质，即存在着所 谓的晶种，此时晶核形成所需的过饱和程度远比无晶种时为低， 因此在介稳区内，主要是晶体在长大，同时还有新晶核形成。为 了生产粒度较大的硫铵结晶，必须使母液处于介稳区和适宜的过 饱和程度内。
4）、母液的循环搅拌
▪ 为使饱和器母液酸度和温度均匀，结晶颗粒能在母 液中呈悬浮状态，最有效的措施就是对母液进行搅 拌，且为平稳的等速搅拌，以增加晶体的增长速度。 采用母液循环搅拌，同时还可减轻饱和器的堵塞， 结晶颗粒增大后也可相应地提高离心机的处理能力。
▪ 喷淋式饱和器是用泵将循环母液和二次母液喷淋与 煤气接触后通过饱和器内的降液管进入结晶室底部 进行搅拌的。
▪
游离酸％
≦0.05％ ≦0.2％
生产工艺操作要点及分析
▪ 1、预热器后的煤气温度 ▪ 2、母液温度 ▪ 3、母液酸度和加酸制度 ▪ 4、母液的循环搅拌 ▪ 5、母液中的结晶含量 ▪ 6、结晶槽中结晶层的厚度 ▪ 7、离心分离和水洗
1）、预热器后的煤气温度
▪ 预热器后煤气温度是保持饱和器内的水平衡，以防止母 液被稀释，其与初冷器后煤气温度、煤气在鼓风机内的 温升以及向硫酸铵生产系统补入的水量等有关。当煤气 在初冷器内出口温度为35℃时，如采用离心式鼓风机输 送，预热器前煤气温度一般在50℃左右。为了蒸发饱和 器中多余的水分，进入饱和器的煤气必须进行预热，为 不使预热温度过高，影响硫酸铵的质量，除降低初冷器 后煤气温度外，必须严格控制进入饱和器的水量，如冲 洗饱和器、除酸器以及离心机内洗涤硫酸铵的用量水等 带入的水。
15—旋风分离器 16—热风机 17—空气加热器 18—冷风机 19—抽风机 20—视镜
▪ 饱和器下段上部的母液经母液循环泵连续抽出送至环形室喷洒， 吸收了氨的循环母液由中心下降管流至饱和器下段的底部，在此 晶核通过饱和介质向上运动，使晶体长大，并使颗粒分级。用结 晶泵将其底部的浆液送至结晶槽。饱和器满流口溢出的母液流入 满流槽内液封槽，再溢流到满流槽，然后用小母液泵送入饱和器 的后室喷淋。补水和大加酸时，多余的母液经满流槽至母液贮槽， 再用小母液泵送至饱和器。此外，母液贮槽还可供饱和器检修时 贮存母液之用。
▪ 为安全期间，卸酸时用离心泵从槽车顶部吸出，而不采用压缩空 气卸酸。酸先卸到储槽，然后根据生产需要，再用泵送到硫酸高 位槽。一般硫酸储量不应少于一个月生产所需用量。
▪ 在生产中，无论采用哪种硫酸，加入反应器之前，都要加水或母 液进行稀释；还要注意的是：稀释过程是放热的，稀释的方法是 将硫酸缓缓注入水面下，不许将水倾入硫酸中。
▪ 生产硫铵的化学原理 ▪ 焦化厂生产硫铵的反应式为： ▪ 2NH3+H2SO4 → (NH4) 2 SO4 ▪ 焦化厂用饱和器法生产的硫铵，结晶多为针状、片状或粉末状。
硫铵易溶于水，其水溶液呈弱酸性。 ▪ 用当适硫量酸的过硫量酸时和，氨则进生行成化酸合式反盐应NH时4H，S生O4成，的其是反中应式为盐：(NH4) 2 SO4。 ▪ 2NH3+H2SO4 → NH4H SO4 ▪ 随溶液被氨饱和的程度，酸式盐又可转变为中式盐： ▪ NH4H SO4+ NH3 →(NH4) 2 SO4 ▪ 溶液中酸式盐和中式盐的比例取决于溶液中游离硫酸的浓度。这
硫酸铵生产的原料---硫酸
▪ 焦化厂生产硫铵不用纯硫酸，通常采用浓度为75%～78%的塔式 法硫酸或浓度为90%～93%的接触法硫酸。也可采用浓度为 96%～98%的硫酸，但这种硫酸价贵且冬天易结晶，还会使煤气 中的不饱和组分聚合而污染产品。
▪ 在硫酸制造和使用过程中，不同浓度的硫酸在不同的温度范围内， 对设备、管路材质腐蚀性的变化是很大的，而在生产硫酸铵的生 产条件下，必须用衬铅或耐酸瓷砖或不锈耐酸钢等作为防腐材料。
入环形室经循环母液喷洒，其中煤气中的氨被母液中的硫酸吸收，然后 煤气合并成一股进入后室经母液二次喷洒，并从上部中心出口管离开饱 和器，再经捕雾器捕集下煤气中的微量酸雾后送至终冷洗苯工段。
图 喷淋式饱和器生产硫酸铵的工艺流程 1煤气预热器 2—喷淋式饱和器 3—硫酸高置槽 4—满流槽 5—母液贮槽 6—母液循环泵 7—小母液泵 8—结晶泵 9—结晶槽 10—离心机 11—输送机 12—振动干燥机 13—硫铵贮斗 14—秤量包装机
▪ 此工艺过程简单，生产成本低，在国内外焦化厂已得到广 泛应用。
硫酸铵的性质
▪ 纯态的硫铵为无色长菱形结晶体，焦化厂生产的硫酸 铵，因混有杂质而呈现浅的绿色、蓝色、灰色等，多 为片状、针状甚至粉末状结晶。
▪ 硫酸铵晶体的密度为1766kg/m3，含一定水分的硫酸铵 的堆密度取决于晶体颗粒的大小，一般波动在 720~800kg/m3范围内。
▪ 在正常操作条件下，硫铵结晶的介稳区是很小的。 ▪ 结晶在母液内的生长区域（即介稳区）是很小的。在这个区域内，
当母液中结晶的生长速度与反应生成的硫铵量相平衡时，晶核的 生成量最小，可得到大的结晶颗粒。
生产硫铵工艺流程
喷淋式饱和器生产硫铵的工艺流程见图。 ▪ 由上个工段来的煤气经煤气预热器进入饱和器。在饱和器的上段分两股
▪ 溶液的过饱百度文库程度既是硫铵分子向硫铵结晶表面扩散的推动力， 也是晶核生成的推动力。当溶液的过饱和程度低时，这两个过程 进行的速度都显得慢，但是晶核生成的速度更慢一些，此时可以 得到大颗粒硫铵。当溶液的过饱和程度高时，两个过程进行的速 度都较快，但是晶核生成的速度更快一些，此时得到的是小颗粒 硫铵。因而，溶液的过饱和程度必须控制在一定的范围（介稳区） 内。
▪ 结晶槽的浆液排放到离心机，经分离的硫铵晶体由螺旋输送机送 至振动流化床干燥机，并用被热风器加热的空气干燥，再经冷风 冷却后进入硫铵贮斗，然后称量、包装送入成品库。
▪ 离心机滤出的母液与结晶槽满流出来的母液一同自流回饱和器的 下段。干燥硫铵后的尾气经旋风分离器后由排风机排放至大气。
▪ 由外运来的硫酸送至硫酸中间槽，再经硫酸泵送至硫酸高置槽， 然后自流到满流槽。
▪ 一般情况下，预热器后煤气温度控制在60~75℃。
2）、母液温度
▪ 饱和器的温度制度是依据饱和器的水平衡制定的。 饱和器应在保证母液不被稀释的条件下，采用较低 的适宜温度操作，并使其保持稳定。
▪ 在高原环境下，饱和器的母液温度一般保持在 40~55℃范围内，对生产大颗粒结晶最为适宜。
3）、母液酸度和加酸制度
▪ 硫酸铵的结晶热为10.87kJ/mol。温度变化对溶解度 影响不大，硫酸铵溶于水要吸收热量。19.6℃时， 1mol硫酸铵溶于1L水时要吸收热量8.36kJ。
▪ 硫酸铵易溶于水，其水溶液呈弱酸性，1％的溶液pH 为5.7。硫酸溶于水时要吸收热量，每溶解1kg硫酸铵 吸收热量约63kJ。
喷淋式饱和器生产硫铵工艺
煤气中氨的回收
氨（NH3）的性质及用途
▪ 常温常压下，氨是具有特殊刺激性气味的无色气 体，密度为0.771kg/m3， 比空气密度小，易溶 于水，其水溶液呈碱性且具有一定的腐蚀性；在 常压下冷却到-35℃或在常温下加压至11.2MPa 时气态氨就液化成无色透明液体。当在空气中浓 度为0.04g/m3时已有感觉，当浓度为1.5～ 27g/m3时，在0.5～1小时内对有机生物可致死， 或引起严重中毒。
▪ 8. 硫铵结晶冲洗热水温度；70-85℃
▪ 9. 硫铵成品每袋；50㎏±0.5㎏/袋
▪ 10.硫酸高位槽液位：≦2300㎜
▪ 11.低位槽液位： ≦1300
▪ 12.煤气预热器阻力： ≦500pa
▪ 附：硫铵质量指标：
▪
指标名称
一级品 二级品
▪
含氮量％
>21％ >20.8％
▪
水份 ％
≦0.3％ ≦1.0％
▪ 氨是一种重要的化工产品 ，是生产氮肥、制造 硝酸和铵盐等化工产品的重要原料。
煤气中氨的危害
▪ 氨对干煤的产率一般为～，通常情况下，初 冷后煤气中的氨含量为～ g m3；在氧和水蒸气，特 别是硫化氢和氰化氢存在下，有很强的腐蚀作用。很多 焦化厂和煤气厂曾因氨的脱除效率不高，造成脱苯洗油 中含氨浓度超标，致使脱苯装置设备受到不同程度的腐 蚀；同时还会在洗苯的过程中，洗下煤气中的氨，会造 成洗油质量的恶化和洗油单耗提高。为了防止化产品车 间的设备及煤气管道的腐蚀，焦炉煤气需要脱氨净化。 一般焦炉煤气中的氨含量控制在g m3以下为宜。但 是对于民用煤气厂，煤气中的氨含量要求控制在g m3以下。