硫酸铵结晶工艺和设备

F o r p e r s o n a l u s e o n l y i n s t u d y a n d r e s a r c h;n o t f r c o m me r c i a l u s e

一、硫酸铵的作用与用途

硫酸铵一种优良的氮肥，适用于一般土壤和作物，能使枝叶生长旺盛，提高果实品质和产量，增强作物对灾害的抵抗能力，可作基肥、追肥和种肥。能与食盐进行复分解反应制造氯化铵，与硫酸铝作用生成铵明矾，与硼酸等一起制造耐火材料。加入电镀液中能增加导电性。也是食品酱色的催化剂，鲜酵母生产中培养酵母菌的氮源，酸性染料染色助染剂，皮革脱灰剂。此外，还用于啤酒酿造，化学试剂和蓄电池生产等。还有一重要作用就是开采稀土,开采以硫酸铵作原料，采用离子交换形式把矿土中的稀土元素交换出来，再收集浸出液简单过滤分离后晒干成稀土原矿，每开采生产1吨稀土原矿约需5吨硫酸铵。

二、硫酸铵生成和制备

工业上采用氨与硫酸直接进行中和反应而得，目前用得不多，主要利用工业生产中副产物或排放的废气用硫酸或氨水吸收(如硫酸吸收焦炉气中的氨，氨水吸收冶炼厂烟气中二氧化硫，卡普纶生产中的氨或硫酸法钛白粉生产中的硫酸废液)在利用硫酸铵蒸发结晶器来结晶。也有采用石膏法制硫铵的(以天然石膏或磷石膏、氨、二氧化碳为原料)。由氢氧化铵和硫酸中和后，结晶、离心分离并干燥而得。中和法氨与硫酸约在100℃下进行中和反应，通过（硫酸铵蒸发结晶器）生成的硫酸铵晶浆液经离心分离、干燥，制得硫酸铵成品。其

2NH3+H2SO4→(NH4)2SO4回收法由炼焦炉气回收氨气，再与硫酸进行中和反应而得。

根据硫酸铵的物理性质硫酸铵蒸发结晶器采用强制蒸发结晶器或DTB结晶器，若硫酸铵溶液含有氯离子，在设备选材上则需要加以注意。考虑硫酸铵蒸发结晶器设备质量保证期，材质选择主要根据硫酸铵的物理性质，硫酸铵蒸发结晶器采用强制蒸发结晶器或DTB结晶器。

考虑硫酸铵蒸发结晶器设备质量保证期，材质选择主要考虑结晶器设备的使用期限，由于溶液含有氯离子，设备材质需要耐氯离子腐蚀，硫酸铵溶液为酸性大于5小于6.5，加热室可以用钛管，酸性小于5加热室就要用石墨，分离室用

钛复合板或玻璃钢，硫酸铵溶液为酸性大于6.5可以用不锈钢316L材质。

根据硫酸铵蒸发结晶器材料价格和设备成本的因素，我们建议将硫酸铵溶液中和调整PH大于6.5，在材质上可选择不锈钢。可以节省结晶器设备投资成本，和硫酸铵蒸发结晶器使用期限。

优点：

优点一：从能耗的角度，采用外循环蒸发器加强制循环结晶器，具有动力消耗低、清洗简单，便于操作的特点。根据出料温度的不同要求，可采用顺流操作。稀溶液首先经冷凝水预热后进蒸发器，充分利用了高温冷凝水的热量。各效夹套冷凝水预热溶液，其余冷凝水由泵排出，锅炉回用或排放。经蒸发后的浓缩液由泵排出到下工段。所需费用低，且硫酸铵蒸发结晶系统简单。

优点二：设备计算，循环量的计算，体循环量和生长容积，可溶性盐的浓度控制，不易产生结疤现象，可以根据沉降速度和母液中盐含量，使蒸发结晶器内的晶体达到理想状态。

优点三：综合考虑生产工艺的顺畅和实际情况，对容易产生问题的地方有恰当的解决方式,，烟气湿法脱硫问题一，前边除尘不彻底，溶液中带入杂质灰尘。

优点四：硫酸铵结晶颗粒小，母液中的结晶硫酸铵造成损失，包括重结晶的能耗损失和后面干燥的收尘损失两个方面。可以得到很好的解决。

优点五：硫酸铵专用蒸发结晶器具有传热系数大、换热面积小、抗盐析、抗结垢、适应性强、易于清洗；

三、工艺流程及设备计算参考

根据稀硫酸铵溶液进料量为4800KG/H，进料浓度按25%，硫酸铵产量按1000KG/H（含湿量1%），蒸发水量为3800KG/H，设定稀溶液的温度为35℃，经冷凝水预热器预热到60℃，出料温度： 50-60℃，冷却水进口温度： 30-32℃冷却水出口温度：40-45 ℃

双效硫酸铵蒸发结晶器

各效加热面积的计算：考虑一定的富裕系数，则各效面积为：

Ⅰ效：蒸发需面积：取传热系数为1500w/m2K

计算面积55㎡考虑管路中的不确定因素取A1＝70㎡

同理Ⅱ效：蒸发所需面积：取传热系数为1500w/m2K

A2＝70㎡

预热器的计算：20㎡

冷凝器的计算:末效蒸发液条件：蒸水量 1300KG/h 出料温度： 65-60℃考虑末效沸点升高: 5℃度左右

冷却水量的计算：设定冷却水进口温度30℃，出口温度40℃。

按蒸发量大一些考虑富裕量,所以

冷却水需要量：L＝84m3

考虑1.4倍富裕

冷却水需要量取120m3/h

硫酸铵蒸发结晶器蒸发浓缩采用二效顺流流程，稀溶液首先由泵输送到冷凝水预热器，然后进入一效蒸发器。经一效蒸发后进入到二效蒸发器，经二效蒸发器浓缩的悬浮溶液由泵排出到结晶器。冷凝水从一效依次到第二效逐级闪蒸，最后由冷凝水泵排出。蒸汽压力0.6Mpa。

其中二效为强制循环蒸发器，是依靠外加力——循环泵使液体进行循环。它的加热室有卧式和立式两种结构，液体循环速度大小由泵调节。根据分离室循环料液进出口的位置不同，它又可以分为正循环强制蒸发器及逆循环强制蒸发器，循环料液进口位置在出口位置上部的称为正循环，反之为逆循环。逆循环强制蒸发器具有更多优点。

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