噴淋式飽和器技術(shù)在煤化工硫酸銨生產(chǎn)中的應(yīng)用

韓家龍

摘 要：硫酸銨又稱為硫銨，是重要的化工產(chǎn)品原料，主要用于化肥、皮革、醫(yī)藥、紡織等方面。煉焦荒煤氣再加工是生產(chǎn)硫銨產(chǎn)品的一種重要方式，噴淋式飽和技術(shù)在其中的應(yīng)用，能夠有效提高煤化工硫酸銨生產(chǎn)水平?；诖?，文章主要對(duì)噴淋式飽和器法制硫銨的工藝原理進(jìn)行了簡要分析，并對(duì)其生產(chǎn)操作要點(diǎn)進(jìn)行了研究，希望能夠提高硫酸銨的生產(chǎn)工藝效率。

關(guān)鍵詞：煤化工；硫酸銨生產(chǎn)；噴淋式飽和器法；原理；要點(diǎn)

引言

當(dāng)前，我國煤炭資源緊缺，煤炭生產(chǎn)加工污染嚴(yán)重，加強(qiáng)對(duì)煤氣中氨的回收再加工已成為煉焦生產(chǎn)中的重要內(nèi)容，對(duì)于氨的回收和高效利用也一直是現(xiàn)代煤化工重要的研究方向。在國家提倡煤炭資源高效利用、大力發(fā)展集約化新型煤化工產(chǎn)業(yè)的背景下，運(yùn)用噴淋式飽和器法，能夠保證煤化工生產(chǎn)的穩(wěn)定性，為企業(yè)取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。所以，煤化工企業(yè)在硫酸銨生產(chǎn)過程中，應(yīng)加大噴淋式飽和器法的應(yīng)用力度，充分發(fā)揮工藝優(yōu)勢，為提高硫酸銨工藝技術(shù)水平奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1噴淋式飽和器法制硫酸銨工藝原理

1.1氨回收制硫酸銨的基本化學(xué)原理

在煤化工生產(chǎn)過程中，利用氨回收工藝是煤化工制硫酸銨的基礎(chǔ)化學(xué)原理，其主要是利用氨與硫酸的中和反應(yīng)原理生產(chǎn)硫酸銨，具體化學(xué)反應(yīng)方程式如下所示：

在中和反應(yīng)過程中，氨與硫酸反應(yīng)是不可逆的，因此，該反應(yīng)的穩(wěn)定性比較強(qiáng)。同時(shí)，在氨與硫酸的中和反應(yīng)過程中，其硫酸量對(duì)反應(yīng)生成物的影響也比較大，若硫酸過量則會(huì)生成硫酸氫銨：

1.2噴淋式飽和器法制硫酸銨的工藝流程

在煤化工企業(yè)生產(chǎn)過程中，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。由脫硫工序來的煤氣經(jīng)煤氣預(yù)熱器預(yù)熱至60～70℃或更高溫度，目的是為了保持飽和器水平衡。利用噴淋式飽和器法制取硫酸銨的工藝流程可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：

第一，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沿環(huán)形室做環(huán)形流動(dòng)，每股煤氣均經(jīng)過數(shù)個(gè)噴頭用含游離酸量3.5%～4%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，用來自小母液循環(huán)泵（也稱二次噴灑泵）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，從上部中心出口管離開飽和器再經(jīng)捕霧器捕集下煤氣中的微量酸霧后到終冷洗苯工段。

第二，噴灑吸收氨后的母液從降液頂部流到結(jié)晶室的底部，在此結(jié)晶核被飽和母液推動(dòng)向上運(yùn)動(dòng)，不斷地?cái)嚢枘敢?，使硫酸銨晶核長大，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)。

1.3噴淋式飽和器法制硫銨的技術(shù)優(yōu)勢

第一，能源消耗水平低。噴淋式飽和器法生產(chǎn)硫酸銨，能夠改善煤氣與母液接觸方式，降低煤氣流動(dòng)的阻力（不大于1500Mpa），從而能夠有效降低鼓風(fēng)機(jī)的能耗；并且母液循環(huán)利用的方式既起到了攪拌效果，減少了設(shè)備的堵塞，同時(shí)也降低了硫酸的消耗。

第二，工藝效率高。噴淋飽和器生產(chǎn)硫酸銨法，通過噴淋方式使煤氣與母液得到了充分的接觸，使煤氣中的氨與硫酸的中和反應(yīng)較為徹底，相比于濃氨水工藝，其氨回收效率得到了極大的提高，除氨更為徹底，二次噴淋后煤氣氨含量可降低至0.05g/Nm3～0.03 g/Nm3以下。

第三，經(jīng)濟(jì)效益好。在煤化工硫酸銨生產(chǎn)過程中，其飽和器材料是不銹鋼，具有較強(qiáng)的抗腐蝕能力，這能夠保證飽和器使用性能，縮短維修周期，降低維修成本；并且產(chǎn)品為固體結(jié)晶，純度高、易運(yùn)輸、易存放，有較好的市場銷路，為企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2飽和器法制硫酸銨在煤化工中的應(yīng)用

通過對(duì)噴淋式飽和器法生產(chǎn)硫酸銨工藝進(jìn)行分析與研究可以發(fā)現(xiàn)，在飽和器法制硫酸銨操作中，母液酸度、反應(yīng)溫度、母液攪拌、母液噴淋等都是影響其操作工藝的關(guān)鍵因素。下面就簡單的來分析：

2.1母液酸度對(duì)煤化工硫酸銨生產(chǎn)的應(yīng)用

在硫酸銨生產(chǎn)過程中，若母液濃度對(duì)飽和器除氨效果和硫銨產(chǎn)品質(zhì)量的影響較為明顯。如果母液酸度過低的話，則會(huì)使母液除氨的效果降低，導(dǎo)致氨脫除不徹底，煤氣含氨量偏高，硫銨的回收率和生產(chǎn)效率也隨之降低，也容易造成飽和器的堵塞，同時(shí)還會(huì)使母液中的鐵離子沉淀，母液變黑，硫銨晶體發(fā)灰且成長緩慢；如果酸度過高的話，也會(huì)造成結(jié)晶粒度的下降，晶核增多，硫銨結(jié)晶小而散，同時(shí)還會(huì)造成產(chǎn)品硫酸氫銨含量偏高，酸耗增加。為了保證煤化工硫酸銨的生產(chǎn)質(zhì)量，在噴淋式飽和器法生產(chǎn)硫酸銨過程中，需將飽和器適宜的母液酸度控制在3%～5%較為適宜，在實(shí)際的生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)結(jié)晶情況和硫銨產(chǎn)出率等情況對(duì)母液酸度進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

2.2反應(yīng)溫度對(duì)硫酸銨生產(chǎn)工藝的影響

母液溫度也是影響硫銨結(jié)晶的重要因素。在實(shí)際的操作中，母液溫度是根據(jù)飽和器內(nèi)水含量的多少來確定的，以維持器內(nèi)系統(tǒng)的水平衡為控制目標(biāo)，使煤氣能夠?qū)⒍嘤嗟乃謳ё?，防止母液被過分稀釋，以保證硫銨結(jié)晶較好地生成長大，設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行。飽和器內(nèi)的水主要來自于93%濃硫酸中夾帶的水和由煤氣帶入的水。通過反復(fù)對(duì)比，確定母液溫度控制在50℃～55℃范圍內(nèi)是最為合適的，使飽和器內(nèi)水含量趨于平衡，生產(chǎn)達(dá)到較為理想的狀態(tài)。母液溫度的控制，主要通過調(diào)節(jié)煤氣預(yù)熱器的蒸汽量來實(shí)現(xiàn)，在生產(chǎn)操作中應(yīng)勤于觀察，密切注意溫度波動(dòng)，及時(shí)調(diào)節(jié)，以使溫度控制在技術(shù)要求范圍內(nèi)。

2.3母液噴淋對(duì)硫酸銨生產(chǎn)工藝的影響

母液噴淋是噴淋式飽和器關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)，其噴淋效果的好壞也直接關(guān)系到煤氣中氨的回收效率。噴淋的目的在于使煤氣與母液充分接觸，使煤氣中的氨得到充分回收利用，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，母液噴灑壓力保持在0.02 MPa時(shí)可達(dá)到較為理想的除氨效果。影響噴淋霧化效果的主要因素是母液中的晶體含量，母液晶比越高，則母液霧化的效果越差。因此，要保持較理想的噴淋效果主要還是應(yīng)從控制結(jié)晶大小以及母液結(jié)晶含量（<30%）入手。另外，還應(yīng)定期檢查噴淋頭，發(fā)現(xiàn)腐蝕嚴(yán)重的，或是松動(dòng)脫落的，應(yīng)及時(shí)更換維修，以保證噴淋效果。

2.4離心分離和水洗干燥

離心分離的主要作用是使母液與硫銨結(jié)晶相分離，降低產(chǎn)品附著的游離酸的含量，提高產(chǎn)品品質(zhì)。為確保離心機(jī)穩(wěn)定工作，并保證良好的離心分離效果，主要應(yīng)控制好結(jié)晶槽內(nèi)的料層厚度和均勻性，在保證離心機(jī)供料穩(wěn)定的情況下又不堵塞下料管，分離后的硫銨結(jié)晶再經(jīng)過70℃以上的熱水沖洗進(jìn)一步降低游離酸含量。為保證產(chǎn)品水分合格，水洗之后還要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行120℃的熱風(fēng)干燥除水，干燥處理要保證足夠的溫度和時(shí)間，并使料層均勻，才能使水分充分蒸發(fā)，水含量降低，達(dá)到理想的干燥效果。

結(jié)束語

綜上所述，噴淋式飽和器法在煤化工硫酸銨生產(chǎn)中的應(yīng)用，具有較好的技術(shù)優(yōu)勢，為了保證其工藝生產(chǎn)效益，技術(shù)人員應(yīng)對(duì)噴淋式飽和器法工藝的影響因素進(jìn)行分析與研究，控制好工藝參數(shù)，尤其是母液的溫度、酸度等等，不斷優(yōu)化并改進(jìn)煤化工生產(chǎn)工藝水平，為企業(yè)帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，促進(jìn)我國新型煤化工行業(yè)的快速發(fā)展。

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