影響硫銨結(jié)晶粒度因素的控制

1、影響硫銨結(jié)晶粒度因素的控制焦化廠煉焦煤氣中氨的回收，普遍采用飽和器法生產(chǎn)硫銨。由于硫銨結(jié) 晶過程受多種因素影響，生產(chǎn)中一旦某種因素控制不當(dāng)，就會(huì)造成產(chǎn)品顆粒碎 小，水分、酸度超標(biāo)，影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此，找出影響硫銨結(jié)晶粒度的關(guān)鍵因 素，尋求最佳操作方法，成為一個(gè)重要課題。 硫銨結(jié)晶原理 硫銨的結(jié)晶屬于反應(yīng)過程，主要由反應(yīng)、過飽和溶液的形成、晶核的產(chǎn) 生和晶體的成長幾個(gè)階段組成。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，形式過飽和溶液，達(dá)到一定過 飽和度時(shí)，析出固相微觀晶粒，這是晶核的形成過程，也稱為初級(jí)成核，接著是 晶核的長大也稱為晶體的生長過程。同時(shí)，由于晶液的流動(dòng)，晶體之間及晶體與 設(shè)備之間的摩擦、碰撞，液體對(duì)晶體表

2、面的沖刷，又產(chǎn)生新的晶核，稱為二次成 核。通常晶核的形成和晶體的成長是同時(shí)進(jìn)行的。在結(jié)晶過程中，無論是晶核的 形成，還是晶核的生長，都要消耗溶液中的溶質(zhì)，均以一定的過飽和度為推動(dòng) 力。每一粒晶體都是由一粒晶核生長而成的，在一定條件下，如果晶核成核速率 越大，晶核的生成量越多，溶液中有限的溶質(zhì)要同時(shí)供應(yīng)大量的晶核生長，晶核 的生長速率就越慢，結(jié)果導(dǎo)致大量的細(xì)小結(jié)晶；反之，晶核的生成量越少，結(jié)晶 粒度就會(huì)長得越大?？梢?，晶核的生成速率和晶核的生長速率是此消彼長的關(guān) 系，如能控制這兩種速率，便可控制結(jié)晶的粒度。此外，結(jié)晶條件對(duì)產(chǎn)品的粒度也有很大的影響，如溫度、攪拌、酸度、雜質(zhì)等都 以一定的方式影響結(jié)

3、晶過程。 影響硫銨結(jié)晶粒度的因素 根據(jù)結(jié)晶原理分析，影響硫銨結(jié)晶粒度的因素，歸納起來，主要有以下 幾項(xiàng)： （）飽和器工作溫度（）母液的攪拌程度 （）母液的酸度和加酸制度 （）母液的晶比（）母液中的雜質(zhì) 生產(chǎn)中對(duì)一定工藝條件來說，影響較大的往往是哪些變化頻繁，或在量 的變化上敏感的因素，并且由于產(chǎn)生的結(jié)果滯后而增加了控制上的難度。對(duì)上述 幾個(gè)因素進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，飽和器工作溫度和母液的攪拌程度變動(dòng)不大，可以 說近似恒定；母液的酸度、晶比隨時(shí)間呈周期性變化，比較頻繁，控制不當(dāng)，對(duì) 結(jié)晶粒度將產(chǎn)生很大影響；母液中的雜質(zhì)的影響，在量的變化上比較敏感，一般來說 帶有很大的偶發(fā)性，可是一旦發(fā)生，對(duì)生產(chǎn)的影

4、響很大。所以，母液的酸度、晶 比、雜質(zhì)含量，是生產(chǎn)控制的重點(diǎn)。 影響因素的控制 母液酸度 母液酸度對(duì)硫銨結(jié)晶的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是酸度的高低對(duì)結(jié)晶形狀的 影響，二是酸度的頻繁變動(dòng)破壞了結(jié)晶的正常生長條件。在一定條件下，隨著母 液酸度的提高，母液的介穩(wěn)區(qū)減小，硫銨晶形從多面體顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)長易碎的六 角棱柱形，甚至針狀，同時(shí)，母液黏度增大，硫銨分子擴(kuò)散阻力增加，阻礙晶體 的正常生長；但是過低也不行，雖然硫銨結(jié)晶在的弱酸性介質(zhì)中生成 較大的圓形晶體，但是使氨的吸收效率下降，還易造成飽和器堵塞，特別是當(dāng)母 液攪拌不充分或酸度發(fā)生波動(dòng)時(shí)，可能在母液中局部出現(xiàn)中性或堿性區(qū)，母液中 的雜質(zhì)鐵等金屬離

5、子和銨生成膠態(tài)氫氧化物，并蒙在硫銨晶體上，使晶體成長困 難和結(jié)晶過程復(fù)雜化，而且當(dāng)母液酸度低于時(shí)，因母液密度下降易產(chǎn)生 泡沫，使飽和器操作惡化。為避免這些影響，必須在酸性介質(zhì)中進(jìn)行結(jié)晶，正常 生產(chǎn)時(shí)，母液酸度保持在為宜。酸度對(duì)結(jié)晶粒度的影響還表現(xiàn)在定期 向系統(tǒng)大加酸時(shí)，母液酸度大幅度提高，使母液中的晶種消失，破壞了結(jié)晶的正 常生長條件。再次結(jié)晶時(shí)，在較高飽和度下發(fā)生初級(jí)成核，使母液中的細(xì)小結(jié)晶 增多。因此要生產(chǎn)大顆粒結(jié)晶硫胺，應(yīng)減少大加酸的次數(shù)，如把每班一次大加酸 改為天一次，盡量延長飽和期的穩(wěn)定操作時(shí)間。 母液晶比母液中所含硫胺結(jié)晶的體積與母液和結(jié)晶總體積的比，稱為晶比。對(duì)飽 和器中晶比的控

6、制，是控制硫胺結(jié)晶粒度的重要措施。從結(jié)晶原理可以知道，如能控制成核速率和晶核的生長速率便可控制晶 體的粒度。然而，在生產(chǎn)中這兩種速率是極不易控制的，無論是爆發(fā)式的初級(jí)成 核，還是因摩擦碰撞產(chǎn)生的二次成核都很難控制，生成的晶核總是過量，即成核 速率過高。晶核的生長速率相對(duì)于成核速率來說是很慢的，在其他條件不變時(shí)主 要取決于母液的過飽和度，提高過飽和度可以加快晶體的生長。過飽和度的高 低，在一定溫度下取決于母液中晶核的數(shù)量。當(dāng)母液中存在足量晶核時(shí)，新生成 的硫胺溶質(zhì)完全用于晶體的生長，過飽和度趨于穩(wěn)定，晶體處于穩(wěn)定的生長環(huán)境 中。生產(chǎn)中采用控制晶比的辦法來控制過飽和度，達(dá)到控制晶體粒度的目的。晶比

7、的大小直接影響結(jié)晶的粒度。晶比過大時(shí)由于摩擦碰撞機(jī)會(huì)增多， 大顆粒結(jié)晶被破碎，使二次成核量增大，晶體成長速率減慢，晶體粒度減小，并 使母液攪拌阻力增加，導(dǎo)致攪拌不良，同時(shí)減少了氨與硫酸反應(yīng)所需的容積，不 利于氨的吸收，還易加重堵塞情況；晶比太小可能出現(xiàn)晶核量少，使過飽和度升 高，產(chǎn)生大量的初級(jí)成核，使結(jié)晶粒度減小，晶比太小，使取出次數(shù)增加，縮短 了晶體的生長時(shí)間，同樣使晶體粒度減小。因此，母液中必須控制一定的晶比， 以利得到大顆粒硫胺。晶比的控制原則應(yīng)是：避免初級(jí)成核，適當(dāng)控制二次成核，盡量延長晶體的生長 時(shí)間。對(duì)晶比的控制，除在量上控制晶比外，還要對(duì)結(jié)晶的形狀、色澤進(jìn)行觀 察，預(yù)測飽和器內(nèi)結(jié)

8、晶情況，結(jié)合實(shí)際取出結(jié)晶粒度進(jìn)行判斷，調(diào)節(jié)。如果發(fā)現(xiàn) 晶液中結(jié)晶細(xì)小，且取出晶粒也小，則應(yīng)考慮是否酸度過高，還是晶比高低不 當(dāng)，成核過多所致；如果不僅結(jié)晶細(xì)小而且著色，則應(yīng)考慮雜質(zhì)影響。正常生產(chǎn) 中晶比的控制，最小不低于，達(dá)時(shí)取出為宜。 雜質(zhì) 溶液中的雜質(zhì)，對(duì)結(jié)晶過程的所有階段都產(chǎn)生影響。硫銨母液中雜質(zhì)的 種類和含量，主要取決于所采用的工藝流程、硫酸質(zhì)量、用水質(zhì)量和設(shè)備的防腐 質(zhì)量。母液中所含的可溶性雜質(zhì)主要有鐵、鋁、銅、鉛、銻、砷等各種鹽類，多 半來自硫酸、設(shè)備腐蝕和工業(yè)用水，這些離子吸附在硫銨結(jié)晶的表面，遮蓋了結(jié) 晶表面的活性區(qū)域，使結(jié)晶成長緩慢；有時(shí)由于雜質(zhì)在一定晶面上的選擇性吸 附，以致形成細(xì)小畸形顆粒。金屬離子對(duì)硫銨晶體的生長有較大影響，尤其是鐵 離子影響最大，即使在母液中含量極少，也會(huì)使晶體生長速率顯著下降。例如三 價(jià)鐵離子會(huì)促使介穩(wěn)區(qū)擴(kuò)大，減慢結(jié)晶速度，在溶液中含量達(dá) 時(shí)會(huì)促 使硫銨結(jié)晶變長，而在較高濃度時(shí)導(dǎo)致生成針狀晶體。這種晶體會(huì)在生產(chǎn)過程中 大量破碎，使成品硫銨的粒度大幅減小。此外，母液中的不溶性雜質(zhì)如煤焦油 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，阻礙晶體生長。母液中的