焦化學(xué)產(chǎn)品及硫銨工藝

1、1.回收與精制煉焦化學(xué)產(chǎn)品的重要意義 煉焦化學(xué)產(chǎn)品在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，煉焦化學(xué)工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重要部門(mén)，它是鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的主要組成部分之一，也是煤炭的綜合利用工業(yè)。煉焦?fàn)t炭化室內(nèi)生成的荒煤氣經(jīng)冷卻、冷凝和各種吸收劑吸收處理后得到煤焦油、氨、粗苯、硫化氫、氰化氫、凈煤氣等，這些化學(xué)產(chǎn)品都是化學(xué)工業(yè)的重要原料。 焦?fàn)t煤氣中所含的氨可用于制取硫酸銨、濃氨水或無(wú)水氨；煤氣中主要成分-氫，可用于制造合成氨。進(jìn)一步制取尿素、硝酸銨、磷酸銨和碳酸銨等化肥，均可以直接用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。焦?fàn)t煤氣中所含有的乙烯可作為制取乙二醇和二氯乙烷的原料。焦?fàn)t煤氣中的氰化氫和硫化氫的回收，不僅可以得到硫磺、硫氰酸鈉、硫

2、代硫酸鈉、黃血鹽等化工產(chǎn)品，而且對(duì)減輕大氣和水質(zhì)的污染，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)以及減少對(duì)設(shè)備的腐蝕均具有重要意義。 粗苯和粗焦油都是焦化產(chǎn)品中組成極為復(fù)雜的半成品。經(jīng)精制加工后，得到的主要產(chǎn)品有：二硫化碳、苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、古馬隆一茚樹(shù)脂、萘、酚、蒽、咔唑、吡啶鹽基等。這些產(chǎn)品具有極為廣泛的用途。是塑料工業(yè)、合成纖維、合成橡膠、農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料、耐輻射材料、耐高溫材料以及國(guó)防工業(yè)極為寶貴的原料。 在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中，經(jīng)過(guò)回收化學(xué)產(chǎn)品的焦?fàn)t煤氣是熱值很高的冶金燃?xì)?，它是鋼鐵生產(chǎn)的重要燃料。焦?fàn)t煤氣除首先滿足鋼鐵生產(chǎn)的各種加熱爐自身的需要外，還可以經(jīng)過(guò)深度脫硫、脫萘、脫氫凈化后，用做民用燃料或送往其他

3、化學(xué)工廠用作化工合成原料。 煉焦化學(xué)產(chǎn)品過(guò)去是煉焦廠的副產(chǎn)品，近些年來(lái)，隨著焦化產(chǎn)品日益增多和在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要作用，煉焦化學(xué)產(chǎn)品在焦化廠中已經(jīng)擺脫了副產(chǎn)品的地位，和焦炭一樣，也成為焦化廠中的主要產(chǎn)品了。從焦?fàn)t產(chǎn)生的荒煤氣需在化產(chǎn)回收車(chē)間進(jìn)行冷卻、輸送，回收焦油、氨、硫、苯族烴等化學(xué)產(chǎn)品，同時(shí)也凈化煤氣。因?yàn)槊簹庵谐龤?、甲烷、乙烷、乙烯等成分外，其他成分含量雖少，卻會(huì)產(chǎn)生有害的作用。如蔡會(huì)以固體結(jié)晶析出，堵塞設(shè)備及煤氣管面氨水溶液會(huì)腐蝕設(shè)備和管路，生成的銨鹽會(huì)引起堵塞；硫化氫及硫化物會(huì)腐蝕設(shè)備，生成的硫化鐵會(huì)引起堵塞；一氧化氮及過(guò)氧化氮與煤氣中的丁二烯、苯乙烯、環(huán)戊二烯等聚合成復(fù)雜的化合物

4、一一煤氣膠，不利于煤氣輸送和使用；不飽和碳?xì)浠衔?苯乙烯等)在有機(jī)硫化物的觸媒作用下，能聚合生成“液相膠”而引起障害。對(duì)上述能產(chǎn)生障害的物質(zhì)，要求有不同程度的清除。2.硫酸銨的性質(zhì)氨對(duì)于干煤的產(chǎn)率一般為0.25%0.35% 。當(dāng)煉焦煤氣經(jīng)初步冷卻后，部分氨轉(zhuǎn)入冷凝氨水中，氨在煤氣和冷凝氨水中的分配，取決于煤氣初冷的方式（間冷、直冷或間-直混冷）、冷凝氨水的產(chǎn)量和煤氣冷卻的程度。當(dāng)采用間接冷卻時(shí)，煤氣冷卻溫度愈低，冷凝氨水量愈大，則冷卻器后煤氣中含氨量愈少，反之則多。一般情況下，初冷后煤氣中的含氨量為68g/m3。硫酸銨也可簡(jiǎn)稱(chēng)為硫銨，是焦化廠中大量生產(chǎn)的重要化學(xué)產(chǎn)品之一。我國(guó)大部分大型焦化廠

5、均采用飽和器法生產(chǎn)硫酸銨以回收煤氣中的氨。純態(tài)的硫酸銨為無(wú)色長(zhǎng)菱形晶體，密度為1766kg/m3，分子量為132.15，化學(xué)純的硫酸銨含21.2%，含氨為氮量為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780830kg/m3范圍內(nèi)。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。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(guò)0.5mm。硫酸銨是重要的氮肥，對(duì)多種農(nóng)作物，如小麥、棉花、馬鈴薯、水稻、大頭菜等均有良

6、好的肥效。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(lái)許多不便，且潮濕的硫酸銨對(duì)鋼鐵、水泥和包裝袋等均有腐蝕性。雖然硫酸銨含氮量比硝酸銨和尿素低，且能使土壤酸化，具有一定的吸水腐蝕性。但它仍是一種較好的農(nóng)業(yè)用化肥，特別對(duì)于中性和堿性土壤施用更具有良好效果。因此，目前焦化廠生產(chǎn)的硫酸銨在農(nóng)業(yè)上仍占有重要地位。3.飽和器法生產(chǎn)硫酸銨的方法及結(jié)晶原理3.1生產(chǎn)硫酸銨的方法煤氣中的氨很容易和硫酸作用生成硫酸銨，硫酸吸收氨是一個(gè)快速不可逆的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。在焦化廠內(nèi)，這種吸收反應(yīng)可在飽和器內(nèi)進(jìn)行，也可在吸收塔內(nèi)進(jìn)行。對(duì)于在飽和器內(nèi)

7、吸收氨的方法有三種：直接法、間接法和半直接法。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酸銨。煤氣離開(kāi)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。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)的剩余氨水一起送去蒸氨塔蒸餾，蒸出的氨氣全部進(jìn)入飽和器被硫酸吸收生成硫酸銨。這種方法得到的硫酸銨質(zhì)量好，但要

8、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)某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)量的硫酸銨，實(shí)踐證明此法生產(chǎn)硫酸銨，工藝先進(jìn)、節(jié)約能源、經(jīng)濟(jì)合理。為我國(guó)焦化廠硫酸銨生產(chǎn)開(kāi)啟了新的途徑。半直接法：煤氣在初冷器內(nèi)被冷卻到2535，經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)加壓后，再經(jīng)電捕焦油器除去焦油霧，然后在飽和器內(nèi)與硫酸母液充分接觸生成硫酸銨。冷凝工段的剩余氨水進(jìn)入蒸氨塔蒸餾，蒸出的氨氣同煤氣一起進(jìn)入飽和器內(nèi)回收氨，或送往毗啶生產(chǎn)裝置中的中和器。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)硫酸銨就是這種半直接法。3.2飽和器內(nèi)的硫酸

9、銨結(jié)晶原理在飽和器內(nèi)硫酸銨從母液中形成晶體要經(jīng)歷兩個(gè)階段：首先是細(xì)小的結(jié)晶中心-晶核的形成，而后是晶核（或晶體）的長(zhǎng)大。通常這兩個(gè)過(guò)程是同時(shí)進(jìn)行的。在既定的結(jié)晶條件下，若晶核形成的速率大于晶體成長(zhǎng)的速率，得到的是小粒結(jié)晶。反之，則可得到大粒結(jié)晶。顯然，如控制好此兩者速率，便可控制晶體顆粒的大小。圖4-3表明了晶核在溶液中自發(fā)的形成與溶液的溫度和濃度之間的關(guān)系。圖中AB為普通溶解度曲線，CD為超溶解度曲線,后者位于過(guò)飽和區(qū)，且與AB大致平行。在AB曲線的右端，因?yàn)槿芤簺](méi)有達(dá)到飽和，在此區(qū)域內(nèi)，沒(méi)有晶核形成，稱(chēng)為穩(wěn)定區(qū)。.AB與CD間的區(qū)域稱(chēng)為介穩(wěn)區(qū)。在此區(qū)域內(nèi)，晶核不能自發(fā)形成。在CD線左端稱(chēng)為

10、不穩(wěn)定區(qū)，于此區(qū)域內(nèi)能形成大量晶核。一般的降溫結(jié)晶原理，可由線段EFGH表明，原來(lái)濃度為E而未加晶種的溶液，只當(dāng)冷卻至G時(shí)，才有大量晶核急劇形成，溶液濃度隨之降至飽和點(diǎn)H。在飽和器內(nèi)，可認(rèn)為母液溫度是不變的。如母液原來(lái)的濃度為E，由于硫酸和氨的中和反應(yīng)是連續(xù)進(jìn)行的，母液中硫酸銨分子不斷增加，又因母液溫度不變，故其濃度逐漸增加到F，即達(dá)到飽和。此時(shí)在理論上可以結(jié)晶，但實(shí)際上尚缺乏所需要的過(guò)飽和程度。當(dāng)母液濃度繼續(xù)提高到介穩(wěn)區(qū)時(shí)，雖已處于過(guò)飽和狀態(tài)，但在沒(méi)有晶種的情況下，仍無(wú)晶核形成。只有當(dāng)母液濃度提高到G點(diǎn)后才有大量晶核形成，母液的濃度也隨之降至飽和點(diǎn)F。在上述過(guò)程中，所需的過(guò)飽和程度較高，晶核

11、的生成速率遠(yuǎn)比成長(zhǎng)速率大。因而，所得的晶體很小。在飽和器剛開(kāi)工生產(chǎn)和大加酸后出現(xiàn)的情況即是如此。在實(shí)際生產(chǎn)中，母液中總是存在著細(xì)小結(jié)晶和微量雜質(zhì)的，即存在著所謂的晶種，此時(shí)晶核形成所需的過(guò)飽和程度遠(yuǎn)較無(wú)晶種時(shí)為低。在介穩(wěn)區(qū)內(nèi)，主要是晶體在長(zhǎng)大，同時(shí)也有新晶核形成。所以，為生產(chǎn)粒度較大的硫酸銨結(jié)晶，必須使母液處于介穩(wěn)區(qū)適宜的過(guò)飽和狀態(tài)。晶體的長(zhǎng)大過(guò)程屬于硫酸銨分子由液相向固相擴(kuò)散的過(guò)程。硫酸銨分子由液相向晶體擴(kuò)散的推動(dòng)力是由溶液的過(guò)飽和程度所決定的，擴(kuò)散阻力即為晶體表面上的液膜阻力。故增大溶液的過(guò)飽和度和減小擴(kuò)散阻力，均有利于晶體長(zhǎng)大，但考慮到過(guò)飽和程度高會(huì)促使晶核形成的速率加大，所以對(duì)過(guò)飽和程

12、度必須控制在較小的范圍內(nèi)。 在正常操作條件下，硫酸銨結(jié)晶的介穩(wěn)區(qū)是很小的。對(duì)酸度5%的硫酸銨酸性溶液的過(guò)飽和度，在進(jìn)行攪拌的情況下，所得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖4-4所示。由圖4-4可見(jiàn)，母液的結(jié)晶溫度平均低于飽和溫度3.4 。在溫度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)飽和程度即為0.09%*3.4=0.3%，這就是說(shuō)，結(jié)晶在母液內(nèi)的生成區(qū)域是很小的。在這個(gè)區(qū)域被控制在很小的情況下，當(dāng)母液中結(jié)晶的生長(zhǎng)速度與反應(yīng)生成的硫酸銨量相平衡時(shí)，晶核生成量最小，可得到大顆粒結(jié)晶。4飽和器法生產(chǎn)硫酸銨的工藝流程4.1工藝原理硫銨工藝的原理是用硫酸吸收煤氣中的氨得到硫銨 ,其化學(xué)

13、反應(yīng)式為:氨和硫酸的反應(yīng)為放熱過(guò)程 ,當(dāng)用硫酸吸收焦?fàn)t煤氣中的氨時(shí) ,實(shí)際熱效應(yīng)與硫銨母液的酸度和溫度有關(guān)。用適量硫酸與氨反應(yīng) ,可生成中式鹽。如果硫酸過(guò)量 ,則生成酸式鹽 ,其化學(xué)反應(yīng)式為:隨著溶液中氨飽和程度的提高 ,酸式鹽又轉(zhuǎn)變?yōu)橹惺禁} ,其化學(xué)反應(yīng)式為:溶液中酸式鹽和中式鹽的比例取決于溶液中游離酸的濃度。當(dāng)酸度僅為 1%2%時(shí) ,主要生成中式鹽;當(dāng)酸度提高時(shí) ,酸式鹽的含量也相應(yīng)提高。由于酸式鹽易溶于水和稀硫酸中 ,故在酸度不大時(shí) ,從飽和溶液中析出的只有硫酸銨晶體。根據(jù)煤氣與母液接觸方式不同，有鼓泡式和噴淋式兩種飽和器法生產(chǎn)硫酸銨的方法。在2000年以前，我國(guó)的焦化廠多采用鼓泡式飽和

14、器法生產(chǎn)硫酸銨，現(xiàn)在新建、改建的焦化廠均采用噴淋式飽和器法生產(chǎn)硫酸銨。4.2鼓泡式飽和器法鼓泡式飽和器法生產(chǎn)硫酸銨的工藝流程如圖4-5所示。由鼓風(fēng)機(jī)壓送來(lái)的煤氣，經(jīng)電捕焦油器除焦油霧后，進(jìn)入煤氣預(yù)熱器預(yù)熱到6070或更高一些溫度。其目的是為了蒸發(fā)飽和器中多余水分，以防止母液被稀釋?zhuān)瑹崦簹鈴娘柡推髦醒朊簹夤苓M(jìn)入，經(jīng)泡沸傘穿過(guò)母液層鼓泡而出。其中的氨即被硫酸吸收，因此飽和器起著鼓泡吸收器的作用。煤氣出飽和器后進(jìn)入除酸器，分出煤氣所挾帶的酸霧后，被送往粗苯工段。飽和器后煤氣中的含氨量一般要求低于0.03g/m3。從鼓風(fēng)冷凝工段（或脫酚工段）來(lái)的剩余氨水經(jīng)蒸氨后得到的氨氣，如不生產(chǎn)吡啶時(shí)，便直接與煤氣

15、混合進(jìn)入飽和器；當(dāng)生產(chǎn)吡啶時(shí)，則將此氨氣通入回收吡啶裝置的中和器中。氨在中和母液的游離酸和分解硫酸吡啶時(shí)所生成的硫酸銨，又隨中和器回流母液返回飽和器系統(tǒng)中。飽和器母液中不斷有硫酸銨生成，當(dāng)達(dá)到一定的過(guò)飽和程度時(shí)，就會(huì)析出硫酸銨結(jié)晶。因此，飽和器還起著結(jié)晶設(shè)備的作用。用結(jié)晶泵不斷地將沉于飽和器底的結(jié)晶連同一部分母液送至結(jié)晶槽，使較大顆粒結(jié)晶沉降下來(lái)，并排放到離心機(jī)內(nèi)進(jìn)行離心分離，濾出母液，再用熱水洗滌結(jié)晶，以減少結(jié)晶表面上的游離酸和雜質(zhì)。離心分離出來(lái)的母液與結(jié)晶槽流出來(lái)的母液一同自流回到飽和器中。離心機(jī)卸出的硫酸銨結(jié)晶，由螺旋輸送機(jī)送至沸騰干燥器內(nèi)，經(jīng)熱空氣干燥后送入硫酸銨貯斗，然后稱(chēng)量包裝送入

16、成品庫(kù)。沸騰干燥器用的熱空氣由送風(fēng)機(jī)經(jīng)熱風(fēng)器加熱后送來(lái)。沸騰干燥器排除的熱空氣經(jīng)旋風(fēng)分離除塵器捕集夾帶的細(xì)粒結(jié)晶后，由排風(fēng)機(jī)抽出放散。為了控制飽和器內(nèi)煤氣與母液的良好接觸，需使泡沸傘在母液中有一定的液封高度，并需保持母液液面穩(wěn)定。為此在飽和器側(cè)面設(shè)有一個(gè)滿流口，從滿流口溢出的母液通過(guò)插入液封內(nèi)的滿流管流入滿流槽。流入滿流槽的母液用循環(huán)泵連續(xù)送回飽和器底部的噴射器，使飽和器內(nèi)母液不斷地循環(huán)攪動(dòng)，以改善結(jié)晶過(guò)程。煤氣中帶有的焦油霧在飽和器中與硫酸作用生成酸焦油，泡沫狀酸焦油漂浮在母液液面上，并與母液一起流入滿流槽中。漂浮在滿流槽液面上的酸焦油應(yīng)及時(shí)撈出或引至酸焦油處理裝置，予以回收處理。往飽和器內(nèi)

17、補(bǔ)充的硫酸，由硫酸貯槽送至硫酸高置槽，再自流進(jìn)入飽和器。新酸從設(shè)于中央煤氣管的加酸管引入。飽和器是周期性連續(xù)操作設(shè)備。當(dāng)定期大加酸、補(bǔ)水或用水沖洗飽和器和除酸器時(shí)，所形成的大量母液可由滿流槽滿流至母液貯槽暫時(shí)貯存。而在下次大加酸的正常生產(chǎn)過(guò)程中，又將所貯存的母液用母液泵送回飽和器中作補(bǔ)充。此外，母液貯槽還可供飽和器檢修停工時(shí)貯存飽和器內(nèi)的母液。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高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成飽和器的堵塞，因此在操作中必須定期進(jìn)行酸洗和水洗。當(dāng)回收粗輕吡啶時(shí)，為了防止鐵氰鉻合物的泥渣隨脫吡啶母液進(jìn)入飽和器，需先將回流母液凈化。4.3噴淋式飽和器法噴淋式飽和器法生產(chǎn)硫酸銨工藝流程

18、如圖4-6所示。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，煤氣預(yù)熱的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入環(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%4.5%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)自小母液泵（也稱(chēng)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，以上部中心出口管離開(kāi)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。飽和器的上段與下段

19、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，在此晶核通過(guò)飽和母液向上運(yùn)動(dòng)，不斷地?cái)嚢枘敢?，使硫酸銨晶核長(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。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)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)滿流槽至母液貯槽，再用小母液泵送至飽和器。此外，母液貯槽還可供飽

20、和器檢修時(shí)貯存母液之用。結(jié)晶槽的漿液排入到離心機(jī)，經(jīng)分離的硫酸銨晶體由皮帶輸送機(jī)送至振動(dòng)式流化床干燥機(jī)，并用被熱風(fēng)器加熱的空氣干燥，再經(jīng)冷風(fēng)冷卻后進(jìn)入硫酸銨貯斗。然后稱(chēng)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。干燥硫酸銨后的尾氣經(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90%93%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，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

21、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)。4.4飽和器法生產(chǎn)硫酸銨的工藝改進(jìn)4-10 存在的問(wèn)題（1） 母液滿流管易堵塞滿流管控制飽和器噴淋室下部的液面，促使煤氣在環(huán)形室內(nèi)流動(dòng)，通過(guò)母液噴灑吸收煤氣中的氨。母液能否穩(wěn)定滿流直接影響飽和器的正常運(yùn)行。生產(chǎn)中滿流管常被硫銨晶體堵塞，氣溫較低時(shí)情形尤為嚴(yán)重；另外，排酸焦油時(shí)，滿流槽底部有焦油渣沉積，堵塞滿流管，母液滿流不暢通，飽和器內(nèi)液面波動(dòng)增大，影響煤氣洗氨效果，器后煤氣含氨高達(dá)0.07g/m3。（2）加酸系統(tǒng)存在問(wèn)題當(dāng)母液配酸和大加酸操作時(shí)，由于加酸管安裝過(guò)深，硫酸密度大，難以被水?dāng)嚢柘♂專(zhuān)瑹崃可l(fā)不出去，造

22、成滿流槽沖酸，母液酸度控制困難，酸耗量增加。同時(shí)沖酸造成滿流槽腐蝕嚴(yán)重，附近管道和設(shè)備也有一定程度腐蝕。飽和器僅運(yùn)行4個(gè)月，滿流槽底就腐蝕出直徑150mm的孔洞，不得不停產(chǎn)檢修。（3）飽和器阻力增加過(guò)快飽和器投產(chǎn)后，阻力經(jīng)常超出正?？刂品秶?，最高時(shí)超過(guò)5kPa，運(yùn)行不足2個(gè)月即被迫停產(chǎn)檢修。分析發(fā)現(xiàn)，噴淋裝置密封墊松動(dòng)，母液的弧形分配箱漏液，噴淋室局部掛料嚴(yán)重，噴淋室到內(nèi)室煤氣切線入口被硫銨堵塞，導(dǎo)致飽和器阻力增大。（4） 硫銨出料時(shí)發(fā)生飛料離心機(jī)排液管與結(jié)晶槽母液回流管連接位置處于同一高度，結(jié)晶槽回流液倒流到離心機(jī)排液管內(nèi)，排液管長(zhǎng)期積存硫銨母液，管壁吸附有大量的結(jié)晶，造成離心機(jī)排液管堵塞。

23、硫銨出料時(shí)，離心機(jī)濾出的分離液無(wú)法排出，分離液經(jīng)螺旋輸送機(jī)進(jìn)入流化床干燥機(jī)，堵塞篩網(wǎng)，干燥機(jī)內(nèi)風(fēng)量不均勻，局部風(fēng)量過(guò)大，導(dǎo)致硫銨飛料。同時(shí)，硫銨晶體表面的母液未被有效分離，游離酸偏高，硫銨結(jié)塊。4.4.2解決的措施（1）因飽和器滿流管內(nèi)母液流動(dòng)慢，故母液中的晶體容易析出沉積到滿流管的內(nèi)壁。室外溫度低時(shí)極易堵塞管道。對(duì)飽和器的滿流管進(jìn)行如下改造：滿流管取一定的傾斜角度，增加母液在滿流管內(nèi)的流動(dòng)速度，防止硫銨晶體附著。同時(shí)，滿流槽加裝沖洗水管。（2）改造加酸系統(tǒng)見(jiàn)圖1。加酸管管口在原有基礎(chǔ)上提高3m，并保持管口在滿流槽液面300mm處。改造后，濃硫酸與母液混合較好，配酸時(shí)產(chǎn)生的熱量能及時(shí)散出，減少

24、了對(duì)滿流槽底部的腐蝕，運(yùn)行1年多未發(fā)生沖酸和滿流槽腐蝕。同時(shí)酸度控制較為理想，酸耗下降了A90kg/t。3）對(duì)飽和器的噴淋裝置進(jìn)行密封處理，定期用熱水沖洗飽和器煤氣切線入口，較好的解決了漏液和飽和器掛料問(wèn)題。為進(jìn)一步降低煤氣預(yù)熱器阻力，煤氣預(yù)熱器管束由DN32mm改為DN50mm，并增加噴灑裝置，以降低硫銨系統(tǒng)阻力，確保硫銨系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。（4）針對(duì)硫銨飛料問(wèn)題，改造了離心機(jī)排液管和干燥機(jī)。將離心機(jī)排液管提高800mm，并保留一定傾角。改造后離心機(jī)排液管暢通，離心機(jī)未發(fā)生漏液。同時(shí)，在干燥機(jī)上加開(kāi)清掃孔，定期對(duì)振動(dòng)床進(jìn)行清掃及沖洗，避免篩網(wǎng)堵塞，解決了硫銨飛料問(wèn)題。改造離心機(jī)沖洗裝置，取消原來(lái)

25、的淋水噴頭，在直管段鉆出數(shù)個(gè)DN3mm的孔洞，使沖洗更加均勻，硫銨游離酸含量降至0.05%以下，硫銨水分控制在2%以內(nèi)，提高了硫銨質(zhì)量和產(chǎn)量。4.4.3 相關(guān)技術(shù)的討論增大結(jié)晶槽的容積在飽和器內(nèi)硫銨從母液中形成晶體需經(jīng)歷兩個(gè)階段，即晶核的形成和晶核的長(zhǎng)大。若晶核形成速率大于晶體的成長(zhǎng)速率，則產(chǎn)品粒度小；反之則可得到大顆粒結(jié)晶。可見(jiàn)控制這兩種速率，即可控制產(chǎn)品的粒度。沉積于飽和器底部的硫銨結(jié)晶，用結(jié)晶泵將其連同部分母液一起抽出，送往結(jié)晶槽，再?gòu)慕Y(jié)晶槽底部進(jìn)入離心機(jī)，離心分離出的母液與結(jié)晶槽滿流的母液一起自流入飽和器。硫銨結(jié)晶則由螺旋輸送機(jī)送至硫銨干燥器。硫銨的結(jié)晶成長(zhǎng)過(guò)程在飽和器及結(jié)晶槽中，當(dāng)含

26、硫銨結(jié)晶的母液流過(guò)結(jié)晶槽時(shí)，大顆粒的硫銨結(jié)晶便沉降下來(lái)，在結(jié)晶槽中繼續(xù)長(zhǎng)大。目前的設(shè)計(jì)中離心機(jī)及干燥設(shè)備并非連續(xù)操作，一般按每班工作5 h考慮。如果結(jié)晶槽的容積小了，則大顆粒的硫銨結(jié)晶也會(huì)被母液帶回飽和器，這樣容易堵塞母液管道，同時(shí)也會(huì)增加開(kāi)啟離心機(jī)的次數(shù)。因此加大結(jié)晶槽的容積是必要的，既有利于硫銨晶體長(zhǎng)大，也有利于離心機(jī)操作穩(wěn)定。5.無(wú)飽和器法生產(chǎn)硫酸銨用飽和器法生產(chǎn)硫酸銨的方法存在著阻力大、硫酸銨結(jié)晶顆粒小、易堵塞設(shè)備等缺點(diǎn)。所以，近年來(lái)無(wú)飽和器法生產(chǎn)硫酸銨的方法得到了迅速發(fā)展。此法特點(diǎn)就是噴灑酸洗塔內(nèi)用不飽和的酸性母液作為吸收劑，吸收煤氣中氨，所得硫酸銨的結(jié)晶過(guò)程在單獨(dú)的蒸發(fā)器內(nèi)進(jìn)行。一

27、些焦化廠采用后收到了明顯的效果。5.1無(wú)飽和器法生產(chǎn)硫酸銨的工藝流程無(wú)飽和器法生產(chǎn)硫酸銨的工藝流程如圖4-29所示。煤氣與蒸氨工段來(lái)的一部分氨氣一起進(jìn)入酸洗塔下段，煤氣入口處及下段用酸度為2%3%的循環(huán)母液噴灑，煤氣與氨蒸氣中大部分氨在此被吸收下來(lái)，此段得到的是硫酸銨濃度約40%的不飽和硫酸銨母液，上段噴灑的母液酸度為4%5%，以吸收煤氣和氨蒸氣中剩余的氨及輕吡啶鹽基，酸洗塔后煤氣中含氨低于0.1g/m3。由酸洗塔頂出來(lái)的煤氣經(jīng)旋風(fēng)除酸器脫除酸霧后去脫苯工段。酸洗塔的兩段都有獨(dú)立的母液循環(huán)系統(tǒng)。下段來(lái)的部分母液先進(jìn)入酸焦油分離槽，經(jīng)分離后去澄清槽。另一部分母液滿流進(jìn)入母液循環(huán)槽，由此用泵送往酸

28、洗塔下段循環(huán)噴灑，母液循環(huán)量一般為3.5 m3/km3煤氣。由酸洗塔上段引出的母液經(jīng)循環(huán)槽用于上段噴灑，其循環(huán)噴灑量約為2.6 m3/km3煤氣。循環(huán)母液中需要補(bǔ)充的酸由酸高置槽補(bǔ)充。澄清槽內(nèi)的母液用結(jié)晶泵送至加熱器，連同由結(jié)晶槽來(lái)的母液一起加熱至60左右，然后進(jìn)入真空蒸發(fā)器。蒸發(fā)器內(nèi)由兩級(jí)蒸汽噴射器造成的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)飽和硫酸銨母液流入結(jié)晶槽，結(jié)晶長(zhǎng)大并沉到結(jié)晶槽下部，僅含少量細(xì)小結(jié)晶的母液用循環(huán)泵送至加熱器進(jìn)行循環(huán)加熱，而由結(jié)晶槽頂溢流的母液則經(jīng)滿流槽泵回循環(huán)母液槽。由蒸發(fā)器頂部引出的蒸汽于冷凝器冷凝后去生化脫酚裝置處理

29、。結(jié)晶槽內(nèi)形成含硫酸銨達(dá)70%以上的硫酸銨漿液，用泵送至供料槽后排入離心機(jī)進(jìn)行分離。分離母液經(jīng)濾液槽返回結(jié)晶槽，結(jié)晶由螺旋輸送機(jī)送至干燥冷卻器，在此用熱空氣使之沸騰干燥并冷卻至常溫，然后由皮帶運(yùn)輸機(jī)送往倉(cāng)庫(kù)。由干燥冷卻器排出的氣體于洗凈塔用水洗滌，部分洗滌液送入濾液槽，以補(bǔ)充母液蒸發(fā)所失去的水。滿流槽上部引出來(lái)的部分母液送往毗啶回收裝置，已經(jīng)脫除了吡啶并經(jīng)凈化后的母液又送回結(jié)晶母液循環(huán)系統(tǒng)。中和硫酸吡啶的氨氣可由氨水蒸餾系統(tǒng)供給。無(wú)飽和器法生產(chǎn)的硫酸銨質(zhì)量好、結(jié)晶顆粒大，宜于機(jī)械化施肥，其質(zhì)量如下：5.2主要生產(chǎn)設(shè)備無(wú)飽和器法生產(chǎn)硫酸銨，除飽和器法生產(chǎn)時(shí)的有關(guān)設(shè)備外，主要有空噴酸洗塔和真空蒸發(fā)器等。 5.2.1空噴酸洗塔空噴酸洗塔為一直立中空塔，塔壁用鋼板焊制而成，內(nèi)襯鉛板，再襯以耐酸磚。也有全部用不銹鋼材焊制的，其結(jié)構(gòu)如圖4-30所示。由圖可見(jiàn)，空噴酸洗塔由中部的斷塔板分為上下兩段。下段除了煤氣入口處設(shè)有母液噴嘴外，另設(shè)