生產(chǎn)過程中的硫酸銨蒸發(fā)結晶以及中和結晶的主要對比分析

摘 要：我國化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中，會由于生產(chǎn)過程以及生產(chǎn)工藝的不同會出現(xiàn)不同的化學反應，文章主要針對生產(chǎn)過程中的硫酸銨的蒸發(fā)結晶以及中和結晶之間的內容進行對比和分析，希望通過文章的闡述以及分析能夠讓我國的化工行業(yè)在硫酸銨的生產(chǎn)過程中更好的選擇生產(chǎn)工藝，同時也為我國的化工領域的發(fā)展以及創(chuàng)新貢獻力量。

關鍵詞：硫酸銨；蒸發(fā)結晶；中和結晶；結晶器；真空；循環(huán)泵；漿料

在我國的化工領域，化學纖維以及工程用塑料的生產(chǎn)原料最主要還是己內酰胺。化學纖維的產(chǎn)品以及工程塑料的相關產(chǎn)品在發(fā)展以及創(chuàng)新過程中和我國的人民生活水平的提升有著非常重要的連帶關系。近些年我國的人民生活水平在逐漸的提升，因此對于化工產(chǎn)品的需求也在不斷的增多，這樣就要求我們將己內酰胺的相關化學產(chǎn)品變成種類更加豐富，數(shù)量不斷提升?，F(xiàn)階段在世界范圍內生產(chǎn)己內酰胺最主要的生產(chǎn)工藝也是現(xiàn)階段應用最為廣泛的生產(chǎn)工藝為環(huán)己酮——羥胺生產(chǎn)路線工藝。這一生產(chǎn)工藝主要的技術基礎就是環(huán)己酮貝克曼重排。我們在化工生產(chǎn)過程中的液相貝克曼重排能夠在發(fā)煙硫酸的有關催化下，進行貝克曼重排化學反應，如果反應進一步和氨進行中和反應，就會得到我們化工生產(chǎn)中需要的已內酰胺，同時還能夠得到硫酸銨。

在化工生產(chǎn)過程中，貝克曼重排反應之后，我們?yōu)榱擞行У闹泻椭嘏欧磻a(chǎn)生的發(fā)煙硫酸，在生產(chǎn)過程中主要應用了兩種生產(chǎn)工藝方法。第一種是進行硫酸銨的蒸發(fā)結晶；第二種是進行硫酸銨的中和結晶。蒸發(fā)結晶主要是在重排液體中導入總量20%的氨水，讓兩者在反應器中充分的進行中和反應，在中和反應結束后，我們進行分層處理。我們對上層的己內酰胺進行一系列的萃取以及精制得到了我們需要的成品己內酰胺；反應溶液下層的液體是含量在40%的硫酸銨，我們將一定濃度的硫酸銨經(jīng)過硫酸銨泵進行輸送，將其送到硫酸銨的儲罐之中，之后我們經(jīng)由相關的泵送至蒸發(fā)結晶器中進行蒸發(fā)結晶處理，然后經(jīng)過相應的離心干燥得到我們需要的硫酸銨成品。中和結晶主要是在重排液體中適當?shù)募尤霘鈶B(tài)的氨，這樣重排液體就會和氣態(tài)的氨經(jīng)由化學噴頭進入中和晶體專用號器皿中，需要注意的是在進行中和結晶的過程中我們需要在結晶器中放置適當?shù)乃?，這樣能夠在中和反應過程中將水蒸發(fā)掉。讓中和反應后的硫酸銨在專業(yè)的結晶器中形成晶漿，晶漿通過相應的稠厚處理；離心處理以及干燥處理得到我們需要的成品硫酸銨。這時候己內酰胺會在結晶器中的折流區(qū)域進行積聚，我們通過泵來進行抽取，然后萃取處理，精制處理得到化工生產(chǎn)需要的己內酰胺。

1 在化工生產(chǎn)過程中硫酸銨蒸發(fā)結晶的主要流程

整個硫酸銨液體的蒸發(fā)結晶需要從硫酸銨母液罐中開始。我們在化工生產(chǎn)過程中將40%濃度的硫酸銨液體經(jīng)由硫酸銨泵進入硫酸銨的母液罐中，這樣能夠有效的和離心泵內流出的硫酸銨母液進行混合處理，然后，兩種途徑而來的硫酸銨溶液會由母液罐中的泵體進入結晶器中。由于有真空泵的幫助，結晶器內的壓力能夠有效的保障在15KPa，這樣的壓力環(huán)境能夠有效的將硫酸銨結晶需要的溫度控制在65攝氏度左右。結晶器中有兩臺循環(huán)泵進行漿料的內部循環(huán)。我們在化工生產(chǎn)過程中，循環(huán)泵的主要流量通?？刂圃?000m3/小時。在整個液體循環(huán)過程中，我們會使用兩臺相同型號的換熱器對硫酸銨的漿料分別加熱處理，這樣能夠在很大程度上為水分蒸發(fā)提供必要的熱量。兩臺加熱器的加熱對象不同。其中有一臺換熱器使用的熱水為重排反應產(chǎn)生的熱水對結晶器中的硫酸銨進行加熱；另外的一臺換熱器則是利用了低壓蒸汽的方式來對結晶器中的硫酸銨進行加熱。

從結晶器內部出來的蒸汽會經(jīng)由冷凝器表面的冷凝處理進入冷凝液罐中，沒有凝結的氣體就會使用真空泵進行抽離。從冷凝器中抽出的冷凝液主要的用途有四個。第一個是洗滌結晶器的軸封；第二個是洗滌離心機的軸封；第三個是洗滌硫化干燥器的軸封；第四個是洗滌泵站的軸封。其余的多余液體會進入污水處理環(huán)節(jié)，進行相應的處理。結晶器底部的硫酸銨漿料會通過結晶泵送至旋液分離器，通過旋液分離器來進行增稠處理，增稠處理后的硫酸銨漿料會進入下一步離心機中。在離心機中經(jīng)過處理的硫酸銨漿料水分含量約為百分之二；離心母液離開離心機后會繼續(xù)回到母液容器中進行進一步的結晶處理。其余的含水量在百分之二的硫酸銨顆粒會進入相關的干燥容器中進行干燥處理。之后通過干燥處理的硫酸銨會進入到下一道程序，直至成為成品為止。

2 在化工生產(chǎn)過程中硫酸銨中和結晶的主要流程

中和結晶的主要流程有8個。分別是：原料準備、中和結晶反應、沉降區(qū)準備、漿液的輸送、真空工藝、潷析工序、稠厚離心以及干燥離心。下面主要闡述中和結晶反應以及潷析工序。

中和結晶。中和結晶器為導流筒折流板型DTB結晶器。結晶器通過導流筒內一個大的、低轉速轉動的攪拌器，把成長晶粒從下部循環(huán)至沸騰表面，在沸騰表面水分被蒸發(fā)，漿液從沸騰表面沿導流筒外側向下流動，并由導流筒下部重新循環(huán)至導流筒內，部分漿液進入折流區(qū)，在此區(qū)域漿液的湍流減少，晶體與酰胺油發(fā)生沉降分離。

潷析工序。潷析器進料泵將懸浮在中和結晶器沉降區(qū)上部的酰胺油抽走，送至潷析器內以分離酰胺油中夾帶的硫酸銨母液。潷析器也用于收集來自稠厚器的溢流漿液。含酰胺油的輕相通過擋板溢流至潷析器的輕相區(qū)，酰胺油靠重力自流至己內酰胺儲罐，酰胺油的液位通過出料調節(jié)閥調節(jié)。潷析器重相區(qū)的母液靠重力自流至硫酸銨母液罐，稠厚器的界面是通過母液出口調節(jié)閥調節(jié)。

3 在化工生產(chǎn)過程中蒸發(fā)結晶以及中和結晶之間的區(qū)別以及優(yōu)劣

在硫酸銨溶液蒸發(fā)結晶的過程中需要的生產(chǎn)原料是濃度在40%的分離完成的硫酸銨，這種硫酸銨中不含有己內酰胺，因此按照生產(chǎn)產(chǎn)品的質量來分析，蒸發(fā)結晶生產(chǎn)的硫酸銨具有更好的產(chǎn)品質量，不易發(fā)黃。但是需要注意的一個問題是硫酸銨的蒸發(fā)結晶處理，在處理過程中需要大量的用水，同時水分的蒸發(fā)過程需要外部熱源的幫助，蒸發(fā)出來的水分由于溫度過高，因此需要進行必要的冷卻處理，降低水分的溫度，這樣的過程非常消耗能源，不利于我國現(xiàn)階段節(jié)能減排的要求。

在硫酸銨溶液中和結晶的過程中需要的生產(chǎn)原料有兩種，第一種是重排液；第二種是氣態(tài)的氨。這樣的兩種原料在結晶器的反應中能夠得到硫酸銨以及少量的己內酰胺。這兩種物質的混合就導致了生產(chǎn)出來的硫酸銨內會有己內酰胺雜質。在產(chǎn)品質量的問題上，不如蒸發(fā)結晶的硫酸銨產(chǎn)品。產(chǎn)品容易發(fā)黃。但是由于在生產(chǎn)過程中采用的是中和結晶的反應，就導致了整個過程中沒有相應的水分出現(xiàn)，相反我們還需要對整個反應過程添加水分，依靠中和反應就能夠有效的蒸發(fā)掉全部水分。因此在整個生產(chǎn)過程中不需要額外的熱源支持，較為節(jié)能環(huán)保。較為符合我國現(xiàn)階段的節(jié)能減排號召。

通過上述的分析，我們能夠發(fā)現(xiàn)，在生產(chǎn)硫酸銨的過程中，兩種生產(chǎn)工藝蒸發(fā)結晶以及中和結晶都能夠實現(xiàn)生產(chǎn)硫酸銨的目的，但是兩種方法的優(yōu)缺點也都較為明顯。如果我們要求更好的生產(chǎn)質量，我們就使用蒸發(fā)晶體的工藝來生產(chǎn)硫酸銨產(chǎn)品；如果我們要在生產(chǎn)過程中節(jié)能減排，我們就使用中和結晶的工藝來生產(chǎn)硫酸銨產(chǎn)品。

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