80万吨冶金焦的焦化厂设立硫铵工段的工艺设计
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焦化厂硫铵工段安全技术操作规程一、工艺流程1、硫铵工序由冷鼓送来的煤气,经蒸汽预热后,进入喷淋式饱和器的上段喷淋室,在此分两股沿饱和器内壁与内除器的环形空间流动,并循环的母液充分接触,氨被吸收后煤气合并成一股,沿切线方向进入饱和器内除酸器,分离煤气中夹带的酸雾,后送往粗笨工段。
在饱和器下端结晶室上部的母液,用循环泵连续抽出送至上段喷淋室进行喷洒,吸收煤气中的氨,并循环搅动母液以改善硫铵结晶过程。
饱和器在生产时母液中不断有硫铵结晶生产,由上段喷淋室内的降液管流至下段结晶室的底部,用结晶泵将其连同一部分母液送至结晶沉降,然后排放至离心机内进行离心分离,滤除母液并用热水洗涤结晶,离心滤除的母液与结晶槽满流出来的母液一同自流同饱和器下段的母液中。
从饱和器满流口溢流出的母液,通过插入液封内的满流管流入满流槽,满流槽内的母液用小母液泵送至饱和器顶部用于二次喷洒洗铵之用。
买来的硫酸、放入硫酸地下槽后,用液下泵打往硫酸贮槽,在通过硫酸泵打往高位槽,然后自流加入满流槽,当硫酸高位槽的液位高时,可满流回硫酸贮槽,在定期用泵打往高位槽以作补充之用。
饱和器定期补水,并用水冲洗饱和器,所形成的大量母液即由满流槽至母液贮槽,用于给饱和器补液用。
带入母液中的焦油,在饱和器上段喷淋室内由满流口满流至满流槽,在饱和器下段结晶上部由焦油排出口排出至满流槽,满流至母液贮槽,定期捞出。
当硫酸高位槽的液位高时,可满流硫酸贮槽,再定期用泵送回高位槽以作补充。
从离心机卸出的硫铵产品,由螺旋输送机送至沸腾式干燥器,进行干燥后进入储料斗,,然后称量,推包,封袋,送入成品库,干燥冷却器顶部排出的尾气,经旋风分离,再经过水浴器过滤洗涤尾气中夹铵颗粒,由排风机排至大气。
2、蒸铵工序从萃取脱酚工段来的剩余氨水首先进入氨水贮槽,然后由氨水泵送入换热器预热至约90℃在进蒸氨塔顶,氨水在塔内逐级而下与蒸汽反复接触使NH3转移到汽相中,最后从塔底排入废水槽再次分离重油,废水泵从废水槽中把温度较高的废水送入换热器与氨水进行热交换,温度降低后的废水通过管道送往生化站作进一步的处理后排放,或送往熄焦池熄焦。
硫铵工段工艺指标控制方法(一)、蒸氨岗位:鼓冷工段送来的剩余氨水进入原料氨水槽静置脱除焦油后,用原料氨水泵送至换热器与蒸氨废水换热,然后进入蒸氨塔上部,塔底通入蒸汽进行蒸氨。
气相从塔顶经分缩器浓缩后进入饱和器。
塔底废水用废水泵送至换热器,与原料氨水换热,再经冷却器送至下道工序处理。
碱液经计量泵送至原料泵后氨水管。
工艺指标1、蒸氨塔底压力:0.03-0.04 MPa2、分缩器出口氨汽温度:97±2℃3、蒸氨废水含氨≤0.03%,PH:6.5~8.5,氨氮200-5004、原料入塔温度:≥60℃5、蒸氨塔底温度:≥105℃6、蒸氨塔顶温度:101-103℃7、采用浓度为38%的液碱(NaOH水溶液)保障措施:根据蒸氨废水化验结果,及时调节加碱量或蒸汽,确保各项指标合乎要求。
认真检查和调节,保证系统温度、压力稳定,每小时记录一次各项指标。
每小时检查各泵的运转情况,冷却水上水量,保证稳定,认真记录。
定时放蒸氨塔底焦油两次,每日蒸氨塔底排渣一次。
(二)、硫铵岗位:由脱硫工段来的煤气经煤气预热器后进入饱和器。
煤气在饱和器喷淋管,经母液循环泵送来的母液循环喷洒,其中的氨被母液中的硫酸吸收。
煤气从喷淋管出来后进入饱和器后室,经小母液循环泵送来的母液进一步喷洒吸收其中的氨后,沿切线方向进入饱和器内旋风除酸器,以分离出煤气中的酸雾,分离后的煤气经迷宫捕雾器进一步捕集煤气中微量酸雾后,送至终冷洗苯装置。
饱和器结晶室上部的母液经母液循环泵连续抽出,送至上部环形喷淋室喷洒。
吸收了氨的循环母液由中心降液管流至饱和器结晶室的底部,在此晶体长大,并引起颗粒分级,当结晶室内达到一定比例时,用结晶泵将其底部的母液送至供料槽。
结晶供料槽的浆液送至离心机。
分离出的硫铵结晶经螺旋输送机至震动流化床干燥器前室、中室,用经热风器加热的热空气对其干燥,后室再经冷风机送入的冷风冷却后进入硫铵贮斗。
从贮斗下来的硫铵晶体经称量,包装后进入成品库。
太原理工大学摘要苯是一种具有危害的化学品,在煤气中是一种杂质,如果煤气中含有粗苯,在居民使用中会出现燃烧不完全,冒黑烟等现象,对后续工段的工艺也有影响,同时,粗苯是一种有用的化学品,是重要的化工原料,经过分离可以分离出苯、甲苯、二甲苯等化学品,因此从粗煤气中提取出来粗苯不仅具有环保意义,而且具有经济价值。
终冷洗苯工段就是将硫铵工段输送来的粗煤气进行降温冷却,使粗煤气温度降到最佳吸收温度,同时可以脱除粗煤气中的萘进行回收,然后送入洗苯塔用洗油进行吸收,将粗苯分离出来。
终冷塔设计为两段式,分别用循环水和冷却水进行冷却,洗苯塔采用填料吸收塔进行吸收,使用塑料孔板波纹填料。
关键词:终冷洗苯洗油AbstractBenzene is a hazardous chemical impurity in the gas. If the gas contains benzene, the phenomenon of incomplete combustion, black smoke take place when residents use it. It also affects the process of follow-up section. At the same time, crude benzene is a useful chemicals, an important chemical raw material and it can be separated to benzene, toluene, xylene and other chemicals after the separation. Crude benzene extracted from the crude gas not only has environmental significance, but also has economic value. Final cold and wash benzene section is a section of cooling down the crude gas transported from thiamine section so that the temperature of the crude gas can be the best absorption temperature, while the removal and recovery of naphthalene in the crude gas can be done. Then it is transported into the washing benzene tower in which the wash oil absorbed the benzene. The final cooling tower is designed as two-stage tower. It cools the gas using circulating water and cooling water. The wash benzene tower take use of the packed absorption tower plastic corrugated plate packing.Keywords: final cold wash benzene wash oil年产80万吨焦化厂洗苯工段设计说明书一、概述1.1设计依据1.1.1设计依据依据有关部门下达的设计任务书或可行性研究报告的批文,环境影响报告书的批文,技术引进报告的批文,设计合同,其他文件等。
设计任务书一、设计任务为年产80万吨冶金焦的焦化厂设立硫铵工段。
二、设计的基础资料1.地理位置徐州焦化厂位于徐州的西面,用水主要用地下水、自来水和本厂的处理循环水。
硫铵工段属于焦化厂的回收车间。
它设立在回收车间的冷凝鼓风工段和粗笨工段之间。
2.自然气象条件徐州地区位于东经117*18 北纬34*17海拔高度 43米平均气压 1012.5年平均气温 14度极端最高气温 40.1度极端最低气温 -22.6度平均相对湿度 71%年降水量 869.9毫米年降水天数 91.7天最大积雪厚度 25厘米平均风速 3.0米/秒最大风速及风向 16WSW最多风向及频率 C14 ESE 12三、设计的基础数据假设年产80万吨的焦化厂用的是 2 座 63 孔的 TJL4350D 型焦炉。
每孔有效容积 26.6 m3 结焦时 24 小时,配煤的挥发份为26%,氨产量为加煤的0.3%;剩余氨水的含氨量为3.5g/l;装炉干煤的表面水为7%;煤气在初冷器冷却的温度为30度,进入硫铵工段的温度为45度。
焦炉炭化室尺寸:有效长 l=13280m有效高 h=4100m平均宽 b=500m堆积密度=1.0~1.15 t(干煤)/3m干1.绪论煤炭作为我国的主要能源之一,由于其储藏量有限,单纯作为燃料不仅浪费很大,而且会造成严重的环境污染,随着现代科技和化学工业的发展对煤炭的利用范围已大大扩展,煤炭的综合利用已被列为我国煤炭行业的三大支柱。
高温炼焦化学工业是煤炭的综合利用中历史最久,工业最完善,技术最成熟,应用最广泛的行业。
由于煤炭的自身组成特殊性,在炼焦同时产生的煤气中,含有多种可供回收利用的成分,其中氨作为生产过程中的有害成分之一,其含量虽少但由于其水溶液具有腐蚀设备和管路,生成的铵盐会引起堵塞,燃烧产生的氮氨化物污染大气,所以有必要将其回收,并加以利用。
硫铵的生产不仅达到了除去煤气中氨的目的,而且硫铵作为化肥应用于农业中可以提高农作物的单位面积产量,对农业的发展起着重要作用。
焦化厂化工车间硫铵岗位技术操作规程范文第一章总则第一条为了规范焦化厂化工车间硫铵岗位的技术操作,确保生产过程中的安全和环保要求,保障生产的正常进行,制定本操作规程。
第二条硫铵岗位技术操作规程适用于焦化厂化工车间硫铵岗位的工作人员。
第三条硫铵岗位技术操作规程以操作安全、操作规范、环境保护为中心,制定出相应的工作要求。
第四条所有工作人员都应熟悉并执行本操作规程,确保操作的安全可靠性。
第五条工作人员应熟悉已经完全了解本操作规程,具备熟练操作的能力才能参与硫铵的生产工作。
第六条操作规程的内容应随着工艺的调整和更新进行及时修改和完善。
第七条工作人员应经过相关的安全培训,取得相应的资格证书方可上岗操作。
第二章安全操作第八条工作人员上岗前应仔细检查工作场所的设备设施,确保完好无损。
第九条工作人员应全程穿戴防护设备,并定期检查设备的完好性。
第十条工作人员上岗前应进行相关的安全培训,熟悉本操作规程。
第十一条工作人员应按照工艺要求,正确操作设备,不得擅自调整操作参数。
第十二条工作人员在操作过程中应严格按照工艺流程要求进行操作,不得随意添加剂量。
第十三条工作人员应了解并掌握急救方法,如遇事故应及时报告并进行处理。
第十四条工作人员应熟练掌握紧急事故的处理方法,并按照规定进行相应的应急演练。
第三章操作规范第十五条工作人员应熟悉原料的性质和工艺要求,确保质量合格。
第十六条工作人员应熟练掌握硫铵的生产工艺,确保操作无误。
第十七条工作人员应按照标准配方添加原料,并严格按照工艺要求进行操作,确保产品的合格率。
第十八条工作人员应定期检查设备的运行状态,确保设备正常工作。
第十九条工作人员应注意原料和产品的储存条件,遵守储存要求。
第二十条工作人员应按照工艺要求进行设备的清洗和保养,保持设备的良好状态。
第四章环境保护第二十一条工作人员应定期检查并维护废气排放设备,确保排放达标。
第二十二条工作人员应根据废气排放要求进行相应的处理,保障环境的清洁。
80万吨/年型焦工程化产回收工艺安装及管网工程施工方案编制人:审核人:批准人:苏州工业设备安装集团有限公司第十分公司二0一三年五月工程概况及特点1.1工程概况我公司承建山东巨铭能源有限公司化产车间非标设备制作、回收工艺安装及管网工程,特编此方案来保证施工质量和安全性。
主要工作量1.1.1冷鼓电捕管道及非标设备制作安装十六台非标设备及各种平台栏杆各类泵安装1.1.2.洗脱苯工段工艺管网九台非标设备及泵类安装平台栏杆制作安装1.1.3.地下管网循环水安装1.1.4.工艺及供热外管网制作安装管架通廊制作安装2.2施工特点2.2.1施工任务重本次工程从工程实际工作量来看,施工时间紧,工艺管线多。
2.2.2施工难度大本次工程参考套用图纸,边施工边按实际情况下制作安装,这给施工造成了极大的困难。
2.2.3安全难度大本次改造工程施工人员多,施工场地窄小,吊装作业多,交叉作业多,高空作业,这样增加了现场安全作业的难度,地下管网施工因对地下情况不是十分了解,安全上难于防范,因此安全难度很大。
目录3.1 吊装工施工方案...................................................................................3.2 钢结构件施工...........................................................................................3.3 静设备施工原则方案...........................................................................3.4 塔安装...................................................................................................3.5 泵安装方案............................................................................................3.6 其它机械设备安装...................................................................... ......3.7 管道施工方案.......................................................................................3.8 管道试压................................................................................................3.9 管道吹扫................................................................................................4.1 施工阶段划分........................................................................................4.2 确保工期的保证措施............................................................................4.3 施工网格计划(见附表)....................................................................4.4 施工前期技术准备................................................................................4.5 施工过程技术准备................................................................................4.6 工程交付验收........................................................................................4.7 质量管理................................................................................................4.8 质量保证措施........................................................................................4.9 安全管理控制目标................................................................................5.0 安全保证原则........................................................................................5.1 安全保证措施........................................................................................5.2 施工现场脚手架搭设和使用安全管理................................................5.3 设备运输吊装安全管理........................................................................5.4 进设备内作业安全管理........................................................................5.5 高空作业安全管理................................................................................5.6 现场交通安全管理................................................................................5.7 防爆安全管理.........................................................................................5.8 试压作业安全管理................................................................................5.9 文明施工管理.........................................................................................6.0 附表(人员组织网络图、施工进度计划表).....................................3.1 吊装工施工方案一、工程吊装特点1、被吊构件很多属于吊装高度高、构件重等特点,应根据不同的构件属性有计划的安排吊车。
焦化厂硫铵工序献一记
焦化厂是生产焦炭的场所,其中的硫铵工序是制取硫酸铵的工艺
流程。
这个工序需要材料的充分配合和数个步骤的运行,才能产生优
质的硫酸铵。
首先,炼焦煤经过煤气化工序获得的焦油在焦化厂硫铵工序中扮
演着关键的角色。
这个工序将焦油和氨水混合,得到含有氨的混合溶液。
混合溶液的浓度需要控制在特定范围内,才能使后续的反应顺利
进行。
接着,在混合溶液中加入石灰石,这个步骤能够将混合溶液中的
游离氧化物去除。
石灰石还能够中和氨的过量含量,使得混合物更为
稳定。
在这个步骤之后,我们可以发现反应溶液呈现白色浑浊的状态。
然后,混合溶液在高温高压条件下进行反应,反应的粘稠度会逐
渐降低。
经过蒸发和干燥,就会得到颗粒饱满的硫酸铵产品。
但是,要想获得高质量的硫酸铵产物,并不仅仅是以上三个步骤
就足够了。
在这个工艺流程中,还需要加入一些稳定剂,控制反应体
系中的温度和压力。
还需要对原料进行认真的检测,确保它们的纯度
和质量符合要求。
否则,不仅会对产品成品率造成影响,也会对设备
造成损害。
总的来说,焦化厂硫铵工序的流程是复杂而细致的。
只有在原料选择、反应条件和工艺操作都得到良好的控制、管理和实践下,才能获得出色的硫酸铵产物。
本科生毕业设计设计题目:200万吨/年焦化厂硫铵工段设计中国矿业大学毕业设计任务书学院专业年级学生姓名任务下达日期:毕业设计日期:毕业设计题目:200万吨焦化厂硫铵工段设计毕业设计专题题目:毕业设计主要内容和要求:对200万吨/年焦化厂进行主要物料计算,确定配套的氨回收工段的主要设计依据。
确定氨回收的工艺流程,并根据硫铵生产的工艺,进行设计的工艺计算、设备的选型计算、进行工艺布置,并绘制工艺流程、工艺布置和主要非标设备的图纸,对整个工段的建设进行投资估算和效益分析院长签字:指导教师签字:中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书指导教师评语(①基础理论及基本技能的掌握;②独立解决实际问题的能力;③研究内容的理论依据和技术方法;④取得的主要成果及创新点;⑤工作态度及工作量;⑥总体评价及建议成绩;⑦存在问题;⑧是否同意答辩等):成绩:指导教师签字:年月日中国矿业大学毕业设计评阅教师评阅书评阅教师评语(①选题的意义;②基础理论及基本技能的掌握;③综合运用所学知识解决实际问题的能力;③工作量的大小;④取得的主要成果及创新点;⑤写作的规范程度;⑥总体评价及建议成绩;⑦存在问题;⑧是否同意答辩等):成绩:评阅教师签字:年月日中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩摘要本设计为年产焦炭200万吨焦化厂回收车间硫铵工段的工艺设计,该焦化厂拟建于徐州市西北郊区。
本设计内容包括:生产原理、工艺流程、计算及设备的选型、工艺布置、操作规程、成本估算、经济分析等。
本设计采用技术较成熟的饱和器法中的半直接法来回收煤气中的氨,工艺流程如下:从冷凝工段来的煤气首先进入煤气预热器,然后进入饱和器,在饱和器内,煤气中的氨与硫酸反应生成硫铵,硫铵经后续操作分离,从饱和器出来的煤气送往粗苯工段。
计算部分包括物料衡算和热量衡算,通过对主要设备如饱和器、煤气预热器、沸腾干燥器等的计算来确定适宜的母液温度和煤气预热温度,同样可以确定本设计所需的三台饱和器及其它设备。
封面作者:Pan Hongliang仅供个人学习800Kt/a硫磺制酸装置工艺设计设计者:邓小东学号:007班级:黔化本041指导老师:刘珍贤2009年5月16日毕业设计(论文)任务书设计(论文)题目:800KT/a 硫磺制酸装置工艺设计函授站:北京化工大学专业:化学工程与工艺班级:黔化本041班学生姓名:邓小东指导教师(含职称):刘珍贤1.设计(论文)的主要任务及目标设计的主要任务:根据毕业设计课题要求,结合设计条件,主要完成800KT/a 硫磺制酸装置设计说明书、气体流量及组成计算、液体流量及组成计算、气体热量计算、循环酸温计算、主要设备尺寸核算、主要管道尺寸核算。
设计目标:采用先进成熟的工艺设备,节能措施和环保措施,达到高效、节能、环保的要求,取得好的经济效益。
2.设计(论文)的基本要求和内容硫磺制酸装置的物料衡算和热量衡算,及主要设备的尺寸计算、定型型号的选择,原辅材料的消耗计算,和带工艺控制点的工艺流程图和设备装备图的绘制,设计说明书的编制。
3.主要参考文献(1)南京化学工业(集团)公司设计院编写、化工部硫酸工业信息站出版的《硫酸工艺设计手册之工艺计算篇》;(2)南京化学工业(集团)公司设计院编写、化工部硫酸工业信息站出版的《硫酸工艺设计手册之物化数据篇》;(3)南化公司设计院一室供稿、南化公司研究院《硫酸工业》编辑部编印的《接触法硫酸工艺设计常用参考资料选编之试用稿第三分册》;(4)汤桂华主编,《化肥工学丛书、硫酸》,化学工业出版社出版发行。
4.进度安排设计诚信声明本人郑重声明:所呈交的设计是本人独立完成,设计中有关资料和数据是实事求是的。
尽我所知,除文中已经加以标注和致谢外,本设计不包含其他人已经发表或撰写的成果。
若有不实之处,本人愿意承担相关法律责任。
作者签名:邓小东日期:2009 年 5 月 16 日800Kt/a硫磺制酸装置工艺设计摘要硫酸是一种重要的基本化工原料。
在我国,硫酸产品有20%、75%、93%和98%等不同规格。
第一章绪论一、我国焦化行业的现状及发展炼焦化学产品在国民经济中占有重要的地位,炼焦化学工业是国民经济的一个重要部门,是钢铁联合企业的主要组成部分之一,是煤炭的综合利用工业。
煤在炼焦时,除有75% 左右变成焦炭外,还有25%左右生成多种化学产品及煤气。
在高温炼焦过程中,炼焦煤中所含的氮有10%~12%转变为氮气,约60%残留于焦炭中,有15%~20%生成氨,有1.2%~1.5%转变为毗啶盐基。
所生成的氨与赤热的焦炭反应则生成氰化氢。
2004年以后,中国焦化行业出现一些新特点:中国焦化行业显现新特点——焦炭产能急剧膨胀,产量过剩若隐若现这是因为:一方面,部分焦炭项目仍处于建设阶段,还不能形成实际的焦炭产量;同时,由于国家在2004年底出台了新的焦化行业准入标准,一大批落后的焦炭产能将被淘汰。
这使得焦炭产量过剩始终是若隐若现。
中国焦炭供给和需求大致呈现总体平衡、略有富余的态势。
——炼焦煤资源充足,但价格上升幅度较大凭借相对丰富的炼焦煤资源,我国还是有能力保证焦炭生产的原料煤供应。
不过,由于产业结构的原因,相对零散且缺乏资源保障的中国焦化行业,不得不接受炼焦原料煤价格日益上涨的现实。
——焦化行业整合时代即将来临很长一段时间以来,企业规模过小、产业零散问题一直困扰着中国焦化行业的发展。
在 2002年以前,产能100万吨以上的独立焦化企业只有寥寥数家。
经过近几年的民展,中国独立焦化企业平均产能规模有所扩大,出现了一批超过200万吨的大型独立焦化企业。
预计随着市场竞争的加剧,焦化行业优胜劣汰的局面将会出现,产业集中化趋势将日益明显,大型国际化焦化企业集团即将形成。
随着焦炭行业的迅速发展,存在的问题也日益显现。
首要问题是产能严重过剩。
自2002 年以来,由于全球钢铁业的快速发展,焦炭出现了供应紧张的局面,国内外焦炭价格上涨迅猛。
鉴于此种状况,各国为了降低对我国焦炭的依存度,纷纷恢复、改扩建焦炉,2005年至2006年,全球焦炭产能将新增8000万吨,其中我国新增5800万吨、巴西660万吨、德国290万吨、印度280万吨、美国270万吨、波兰220万吨,2005年国际焦炭产能将超过 4.5亿吨。
设计任务书一、设计任务为年产80万吨冶金焦的焦化厂设立硫铵工段。
二、设计的基础资料1.地理位置徐州焦化厂位于徐州的西面,用水主要用地下水、自来水和本厂的处理循环水。
硫铵工段属于焦化厂的回收车间。
它设立在回收车间的冷凝鼓风工段和粗笨工段之间。
2.自然气象条件徐州地区位于东经117*18 北纬34*17海拔高度 43米平均气压 1012.5年平均气温 14度极端最高气温 40.1度极端最低气温 -22.6度平均相对湿度 71%年降水量 869.9毫米年降水天数 91.7天最大积雪厚度 25厘米平均风速 3.0米/秒最大风速及风向 16WSW最多风向及频率 C14 ESE 12三、设计的基础数据假设年产80万吨的焦化厂用的是 2 座 63 孔的 TJL4350D 型焦炉。
每孔有效容积 26.6 m3 结焦时 24 小时,配煤的挥发份为26%,氨产量为加煤的0.3%;剩余氨水的含氨量为3.5g/l;装炉干煤的表面水为7%;煤气在初冷器冷却的温度为30度,进入硫铵工段的温度为45度。
焦炉炭化室尺寸:有效长 l=13280m有效高 h=4100m平均宽 b=500m堆积密度=1.0~1.15 t(干煤)/3m干1.绪论煤炭作为我国的主要能源之一,由于其储藏量有限,单纯作为燃料不仅浪费很大,而且会造成严重的环境污染,随着现代科技和化学工业的发展对煤炭的利用范围已大大扩展,煤炭的综合利用已被列为我国煤炭行业的三大支柱。
高温炼焦化学工业是煤炭的综合利用中历史最久,工业最完善,技术最成熟,应用最广泛的行业。
由于煤炭的自身组成特殊性,在炼焦同时产生的煤气中,含有多种可供回收利用的成分,其中氨作为生产过程中的有害成分之一,其含量虽少但由于其水溶液具有腐蚀设备和管路,生成的铵盐会引起堵塞,燃烧产生的氮氨化物污染大气,所以有必要将其回收,并加以利用。
硫铵的生产不仅达到了除去煤气中氨的目的,而且硫铵作为化肥应用于农业中可以提高农作物的单位面积产量,对农业的发展起着重要作用。
硫铵的生产方法有:饱和器法和非饱和器法。
饱和器法有分直接法和半直接法。
直接法热的煤气从焦炉中出来经过煤气冷凝器冷却再经电捕焦油器清洁净化后进入饱和器,在饱和器内,煤气中的氨同硫酸结合生成硫铵。
直接法由于对电捕焦油器等净化装置要求较高以保硫酸铵产品质量。
因此,在工业上应用比较困难,所以此法在工业上得不到广泛应用,难以推广。
间接法煤气中的氨在氨洗塔中用冷水吸收,所得氨水从蒸馏柱进入饱和器同浓硫酸反应制成硫酸铵。
由于这方法需要的设备庞大,投资大,消耗掉大量的蒸汽,耗能大,经济效果也不好。
因此,此法在工业上应用很少,很难推广,特别是在现代化工业生产中应用更少。
半直接法:由焦炉出来的煤气经过冷却,所得的冷凝氨水通过氨蒸馏柱蒸出氨水并和煤气中的氨共同进入饱和器,穿过母液层和硫酸溶液相互作用生成酸式硫酸铵。
半直接法生产硫酸铵由于生产流程简单,产品成本较低,工艺技术及管理较成熟,因此在工业生产上应用较广,但它也不是十全十美,也有它的缺点,主要有下列几点:(1)需处理一定量的氨水。
(2)结晶颗粒较小。
(3)煤气通过饱和器阻力较大,因而能量消耗大。
因此半直接法生产硫铵的工业等有待进一步改进,以适应现代工业生产的需要,尽管如此,由于它的生产工艺管理等方面均较直接法和间接法先进,因此工业生产上应用较广。
本设计选择半直接法。
2.饱和器法生产硫铵原理2.1.1物理性质(1)纯态硫酸氨为无色长棱形结晶体,工业为白色或浅灰色黄色晶体颗粒,晶体密度1.776KG/M3。
(2)结晶热10.87KG/MOL,结晶区位于硫铵含量较低区域。
(3)易溶与水,其水溶液呈弱酸性,易吸潮结块。
2.1.2硫铵用途长期以来,主要用来做肥料,适用多种土壤和多种作物,还可用于纺织、皮革、医药等方面。
食用硫酸铵由工业硫酸铵加入蒸馏水溶解,加入除砷剂、除重金属剂进行溶液净化、过滤、蒸发浓缩、冷却结晶、离心分离、干燥制得。
用做食品添加剂,做面团调解剂、酵母养料等。
2.1.3生产的工艺流程1.流程选择目前,我国大部分焦化厂均用饱和器法生产硫酸铵,来回收煤气中的氨。
国外除趋向于用沸萨姆法生产无水氨外,还有许多焦化厂用饱和器法或酸洗法生产硫酸铵。
所以硫酸铵仍是目前焦化厂生产的主要产品之一。
用硫酸吸收煤气中的氨是快速不可逆的化学反应,所以可在饱和器或酸洗塔内,使焦炉煤气与适量浓度的硫酸接触以用来回收煤气中的氨。
本设计选择半直接法。
2.生产工艺流程的原理焦化厂生产的硫铵是浓硫酸和氨气在饱和器内发生如下化学反应而生成硫铵的。
反应方程式:H2SO4+NH3----(NH4)2SO4 (硫酸适量)H2SO4+NH3---- NH4HSO4 (硫酸过量)NH4HSO4+NH3----(NH4)2SO4上述反应是防热反应,当用硫酸吸收炼焦煤气中的氨时,当用硫铵吸收炼焦煤气中的氨时,实际所得的热效应和硫铵母液的酸度及温度有关,其值约比理论反应放出的热量少10%左右。
由上述反应方程式可以看出产品硫铵既存在着正盐又存在着酸式盐,它们分别以各自的形式存在于生产硫铵的溶液中,而溶液中酸式盐还是正盐各自所占的比主要由溶液的酸度决定,溶液的酸度可以用加入硫酸的数量多少来调节。
在饱和器内的酸度控制在1-2%时,生成的硫铵产品主要为正盐当酸度升高时,随酸度的提高而酸式盐含量则提高,饱和器内酸度控制(指母液的酸度)在4-8%时饱和器和母液中同时存在着正盐又存在着酸式盐。
但酸式盐比正盐更容易溶于水和稀硫酸,因此,在溶解度达到极限时,在饱和器的酸度范围内从溶液中首先析出的是(NH4)2SO4,而-----则次出或不出。
在饱和器内硫铵从母液中形成晶体要经历两个阶段:首先是细小的结晶中心----晶核的形成,而后是晶核(或晶体)的长大。
通常两个过程同时进行的。
即在一定的条件下结晶,若晶核形成的速率大于晶体成长的速率,得到的是小粒结晶。
反之,则得到大粒结晶。
显然,如控制好此速率,便可控制晶体颗粒的大小,从而可以得到较满意的产品硫酸铵颗粒粒度。
由于饱和器内氨和硫铵不断的反应生成硫铵,当硫铵与硫酸达到一定的过饱和程度时,即形成晶核。
晶核的成长速度和溶液的洁净程度,溶液的酸度以溶质由液相向固相的传质速率有关,在纯净的母液中,硫铵晶体的生长速度最快,母液中的可溶性杂质对结晶的成长速度和晶核均有不利的影响。
传质速率是由硫铵分子从晶体表面上移走晶体热的速率所决定的,而在饱和器内充分搅拌使使母液受到充分的混合,以提高传质速率,同时还可以使饱和器内的母液的酸度和温度均匀,且使洗粒晶体的母液中呈悬浮状态和延长其在母液中的停留时间,均有利于结晶长大。
母液内晶体的生长速度随着温度的提高而显著增大。
由于晶体各棱面的平均生长速度比晶体沿生长长向速度增长的速度较快,温度的提高还有助于降低晶体的长宽比和形成较好的晶形。
同时,由于体积生长的速度随结晶的温度的提高有很大的增长,因而在适当的提高温度的情况下,可把溶液的过饱和程度控制在教小的范围内,从而大大减少针形晶核的形成,但是不是把温度提高的太高,否则会适得其反,饱和器母液的酸度对硫铵结晶的成长也有一定的影响。
随着母液酸度的提高(从0到10%的范围内),大颗粒结晶的产率下降,同时结晶的形状也发生变化,从长宽比小的多面颗粒多数转变为有胶结趋势的细长六角形棱柱形,甚至变形针状。
这是因为当其他条件不变的时候母液的介稳区随着酸度的增加而减少,因而不保持有利于晶体成长所必须的过饱和程度。
同时,随着酸度的提高,母液的黏度将增大。
因而增加了硫铵分子向晶体表面扩散的阻力,阻碍了晶体正常的生长。
可见,硫铵晶体的平均粒度是随着母液酸度的提高而减少的。
但是,从生产的操作来看,母液的酸度过低也是不允许的。
这是因为除了使氨和吡啶吸收不完全外,还同时易使饱和器堵塞,此外,当酸度低于2.5-3.5%时,因母液比重的下降,还易于使泡沫产生,导致操作条件恶化。
2.1.4原料来源及其选择1.原料来源进入硫铵工段的原料有煤气,剩余氨水和硫酸,其中煤气来自于冷凝鼓风工段,剩余氨水来自于溶剂脱酚工段,硫酸来自酸碱库。
2.硫酸的选择焦化生产硫铵一般采用:1.浓度为75-78%的塔式酸;2.浓度为98%的接触法硫酸;3.少量使用精苯的再生酸掺入到新酸中。
其中塔式酸一般含有铅、砷及氮的氧化物等杂质。
氮的氧化物在操作过程中会转入煤气中,其他杂质会影响硫铵的晶体和颜色,同时不利于获得大颗粒的结晶。
此外,还会使饱和器的母液生成泡沫影响安全生产。
精苯车间的再生酸对钢材有着强烈的腐蚀作用,其中有的焦油酸和磺酸,在硫铵结晶时严重污染环境,因此应于新酸混合均匀使用。
浓硫酸具有含杂质少,带人饱和器的水分也少,且加入饱和器有较高的稀释热。
因此可减少煤气预热器的负荷等优点。
但浓硫酸价高,且冬季易冻,还会使煤气中的不饱和组分聚合,影响产品的质量。
权衡上述利弊,本设计所用的硫酸的浓度为78%,其中再生酸是再大加酸时加入母液储槽的,在母液储槽分离其所含焦油后,再进入饱和器,选用这样的酸既可以降低煤气预热器的负荷,又可以利用精苯车间的再生酸。
2.2硫酸氨的结晶过程某种物质在溶液中结晶时,每一个晶体均经历两个阶段,在饱和器内硫铵从母液中形成晶体要经历两个阶段:首先是细小的结晶中心----晶核的形成,而后是晶核(或晶体)的长大。
通常两个过程同时进行的。
即在一定的条件下结晶,若晶核形成的速率大于晶体成长的速率,得到的是小粒结晶。
反之,则得到大粒结晶。
显然,如控制好此速率,便可控制晶体颗粒的大小,从而可以得到较满意的产品硫酸铵颗粒粒度。
晶核形成和其成长取决于溶液的过饱和度,使溶液结晶中的物质的浓度维持在过饱和状态,以便在溶液和晶体表面之间建立浓度差,使溶液中的结晶中的物质向晶体表面转移,溶液的过饱和度既为结晶的推动力,推动力越大,则结晶过程速率也越快。
晶核形成和溶液的温度和浓度之间有一定关系,见图1-1。
图中AB线与普通溶解度曲线,CD线为超溶解度曲线,AB与CD线之间为介稳区,在此区域内,晶核不能自发形成。
若浓度为E的未加晶种的溶液冷至F,达到饱和,理论上可以结晶,但实际上过饱和程度还不够,由F到冷到G,溶液经介稳区已处于过饱和状态,但仍无结晶形成。
只有冷到G,才有大量晶核急剧形成。
溶液浓度迅速降至H(饱和点),这样得到的晶体很小。
为了控制晶体数目和大小,可在结晶前,溶液中加入晶种,降低晶核形成所需的过饱和度。
过饱和度急剧降低时,则生成新晶核的速度小,而晶核成长速度大,过饱和度大,则反之。
因此在实际生产中为了得到较大颗粒的硫酸铵结晶,必须使母液处于介稳区和适宜的过饱和度。
2.3硫桉结晶影响因素1)温度的影响由图2-2可以看出,硫铵在母液中的溶解度,随着温度升高而增加。
但饱和器内母液温度的高低,是取决于饱和器的水平衡。