溫度對硫銨結晶的影響及其處理方法

【摘要】本文著重闡述了陜焦公司煉焦煤氣中氨的回收以及溫度對硫銨結晶的影響。焦化廠生產硫銨普遍采用飽和器法生產硫銨，硫銨結晶過程受多種因素影響，生產中一旦某種因素控制不當，就會造成產品顆粒碎小，水分、酸度超標，影響產品質量。因此，找出影響硫銨結晶粒度的關鍵因素，尋求最佳操作方法——溫度對硫銨結晶的影響，使硫銨塔后含氨符合技術要求，保證硫銨正常生產，成為一個重要課題。

【關鍵詞】結晶溫度；母液控制；酸度；過飽和度；結晶過程

1.溫度對硫酸銨結晶的影響

飽和器的溫度制度是為維持飽和器內的水平衡而制定的，母液溫度過高或過低都不利于結晶的成長。飽和器在酸洗和水洗時形成的母液量，對其溫度制度影響最大。母液溫度過高時，母液的黏度降低，硫銨分子向晶體表面的擴散速度加快而有利于晶體長大，但同時也易因溫度波動而造成局部過飽和現象，也促成大量的晶核生成，因而得不到大顆粒的硫銨。母液溫度過低時，可以限制晶核的大量生成，但降低了傳質速度，同樣得不到大顆粒的硫銨結晶。在不同的溫度下，硫銨具有不同的溶解度，當飽和器內母液的各部位出現不同溫度時，硫銨的濃度也隨之改變。生產實踐表明，飽和器的母液溫度穩定在40～42℃范圍內，對生產大顆粒結晶最為適宜。母液中結晶含量——晶比要控制適當，晶比太大時，相對減少了氨與硫酸反應的容積，不利于氨的吸收，并使母液攪拌的阻力增大，導致母液攪拌不良，也易造成飽和器的堵塞。

經過我們長期從事硫銨工作的實踐總結分析，影響硫銨飽和器的溫度一般有以下幾個方面：煤氣在鼓風機內溫升產生溫度、預熱器后的煤氣溫度、飽和器加酸放熱產生的溫度、大氣溫度以及蒸氨系統蒸氨而產生的氨氣溫度等。

2.預熱器后的煤氣溫度、母液溫度

預熱器后煤氣溫度是保持飽和器內的水平衡，以防止母液被稀釋，其與初冷器后煤氣溫度、煤氣在鼓風機內的溫升以及向硫酸銨生產系統補入的水量等有關。為了蒸發飽和器中多余的水分，進入飽和器的煤氣必須進行預熱，為不使預熱溫度過高，影響硫酸銨的質量，除降低初冷器后煤氣溫度外，必須嚴格控制進入飽和器的水量，如沖洗飽和器、除酸器以及離心機內洗滌硫酸銨的用量水等帶入的水。一般情況下，預熱器后煤氣溫度控制在50～60℃范圍內。

2.1飽和器的溫度制度是依據飽和器的水平衡制定的。飽和器應在保證母液不被稀釋的條件下，采用較低的適宜溫度操作，并使其保持穩定。飽和器的母液溫度一般保持在40～42℃范圍內，對生產大顆粒結晶最為適宜，使硫銨生產更加穩定。因此，煤氣預熱器是為母液提供熱量的，只要母液溫度適合晶比的生成和晶比的長大，加上受大氣溫度、飽和器加酸放熱產生的溫度、以及蒸氨系統蒸氨而產生的氨氣溫度等的影響，我們對煤氣預熱器溫度沒有要求，在2010年公司技術處組織的工藝指標評定會上得到了公司有關部門的認可。

2.2下面就我公司焦化二廠硫銨車間日常工作中總結出的經驗談一談溫度對硫銨結晶的影響。根據我公司生產實際和飽和器類型的不同，對母液溫度的要求也不同。2005年5月以前我公司采用的是鼓泡式飽和器，母液溫度要求48～50℃可以得到大顆粒結晶硫酸銨，而且生產穩定，產量高。到2005年5月以后更換為噴淋式飽和器以后，母液溫度在48～50℃就有些高了，生產出硫銨銨顆粒小、難放料，經常造成飽和器阻力增大，系統阻力大、煤氣輸出不暢，生產不穩定，結晶泵和結晶槽經常堵塞，使生產處于半停產狀態，經過我們的不斷摸索和實踐重新制定母液溫度，發現母液溫度45～48℃最為適宜。

2.3生產實例 陜焦公司焦化二廠在硫銨開工初期，我們嚴格執行操作規程，仍然遵照以前的加酸制度和操作方法，母液溫度控制在45～48℃，大家精心操作，硫銨結晶也正常形成，料白、晶比大，領導和員工都很高興，半年多的辛勤勞動沒有白廢，大量的改造工作終于有了結果。當晶比達到放料要求后及時開機放料，這時問題出來了，晶比雖然很大、很白，但顆粒太小，離心機篩網根本就掛不住料，離心機推料難，晶比愈來愈大，顆粒長不大，24小時不停放料仍然解決不了問題，整個飽和器、滿流槽、結晶槽母液晶比幾乎占據一半，最后被迫停產。經過我們多次調節研究分析，發現是母液溫度太高，不能再用以前的溫度控制點，于是依次降低母液溫度，使其控制到40～42℃后硫銨顆粒變大了放料也正常了離心機篩網也能掛料了，每班放料時間能控制在2—3小時，飽和器、滿流槽、結晶槽母液晶比達到了正常要求，班產量在15噸以上，徹底解決了生產難問題。

2.4分析原因

2.4.1母液溫度過高時，母液的黏度降低，硫銨分子向晶體表面的擴散速度加快而有利于晶體長大，但也促成大量的晶核生成，因而得不到大顆粒的硫銨。

2.4.2飽和器母液溫度的控制不是一成不變的，理論上要求的工藝指標和以前的經驗也因時間和環境的不同而發生變化。

2.4.3飽和器母液溫度也不能調節的太頻繁，要有一個穩定的過程，因為頻繁調節母液溫度破壞了飽和器的母液穩定性、均勻性，破壞了飽和器水平衡。

2.4.4飽和器放料也不能連續時間太長，不給晶比一個成長機會，晶核之間相互碰幢造成飽和器的母液晶比顆粒更小，難以放料。

3.蒸氨后的氨汽直接進入飽和器對母液溫度的影響

3.1焦化生產中，會產生10%～14%的剩余氨水，剩余氨水的加工和煤氣中氨的回收是焦化廠化產回收的重要環節，目前采用飽和器生產硫銨的焦化廠，均將剩余氨水在蒸氨塔中汽提成10%～12%的氨汽全部回收進入硫銨飽和器。蒸氨后的氨汽直接進入飽和器，硫銨產量增加10%以上。但在實際生產中，存在氨汽進入硫銨飽和器造成母液溫度偏高，母液的黏度降低，難以形成大顆粒硫酸銨，這就要求我們要控制冷卻后的氨氣溫度在合適的范圍，不能使進入飽和器的氨汽中帶有大量蒸汽， 造成硫銨母液溫度偏高， 部分焦油溶解 而使母液顏色變黑。另外氨氣從飽和器煤氣進口進入，煤氣溫度升高，硫銨結晶變細小，因此在蒸氨氣進入系統后，需降低煤氣預熱器溫度，增加大母液循環泵流量，控制好蒸氨塔分縮器溫度在一定范圍內，盡量使進入飽和器的氨氣純氨氣，來保證飽和器母液溫度在40～42℃之間。

3.1結果分析

我陜焦公司焦化二廠化產車間硫銨系統，在一段時間蒸氨后的氨汽直接進入飽和器，造成飽和器的母液溫度高，母液的黏度降低，難以形成大顆粒硫酸銨，離心機篩網不能掛料，生產處于不正常狀態，從此蒸氨后的氨汽再也沒有進入飽和器。依據我任硫銨工段段長多年和硫銨工作的經驗，飽和器的母液溫度高不是由于蒸氨后的氨汽造成，雖然蒸氨后的氨汽溫度一般在80～90℃，但它進入飽和器只占煤氣量的很小一部分，不會影響飽和器的母液溫度。影響飽和器母液溫度的是和蒸氨后的氨汽一塊進入飽和器的蒸汽，它是造成飽和器的母液溫度偏高的主要原因。

3.3合理化建議

在今后蒸氨生產中，盡量使蒸氨塔頂出純氨汽，不要夾雜太多的蒸汽，這就要求我們在平時生產中注意調節好蒸氨塔分縮器溫度，來保證蒸氨塔頂氨汽的純度，只有這樣才能氨汽進入飽和器，生產更多的硫酸銨，也為環保工作作出貢獻。

4.結語

飽和器的溫度制度是為維持飽和器內的水平衡而制定的。母液溫度過高或過低都不利于結晶的成長。適宜的母液溫度是在保證母液不被稀釋的條件下，采用較低的操作溫度，并使其保持穩定和均勻，嚴格控制母液溫度在40～42℃。調節好蒸氨塔分縮器溫度，來保證蒸氨塔頂氨汽的純度，不要夾雜太多的蒸汽，飽和器的水平衡才不會被破壞，硫銨生產才能穩定，產量才會大幅提高，才能生產出優質的硫銨產品。