噴淋式飽和器技術在煤化工硫酸銨生產中的應用

韓家龍

摘 要：硫酸銨又稱為硫銨，是重要的化工產品原料，主要用于化肥、皮革、醫藥、紡織等方面。煉焦荒煤氣再加工是生產硫銨產品的一種重要方式，噴淋式飽和技術在其中的應用，能夠有效提高煤化工硫酸銨生產水平。基于此，文章主要對噴淋式飽和器法制硫銨的工藝原理進行了簡要分析，并對其生產操作要點進行了研究，希望能夠提高硫酸銨的生產工藝效率。

關鍵詞：煤化工；硫酸銨生產；噴淋式飽和器法；原理；要點

引言

當前，我國煤炭資源緊缺，煤炭生產加工污染嚴重，加強對煤氣中氨的回收再加工已成為煉焦生產中的重要內容，對于氨的回收和高效利用也一直是現代煤化工重要的研究方向。在國家提倡煤炭資源高效利用、大力發展集約化新型煤化工產業的背景下，運用噴淋式飽和器法，能夠保證煤化工生產的穩定性，為企業取得了良好的經濟效益。所以，煤化工企業在硫酸銨生產過程中，應加大噴淋式飽和器法的應用力度，充分發揮工藝優勢，為提高硫酸銨工藝技術水平奠定堅實的基礎。

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原理

在煤化工生產過程中，利用氨回收工藝是煤化工制硫酸銨的基礎化學原理，其主要是利用氨與硫酸的中和反應原理生產硫酸銨，具體化學反應方程式如下所示：

在中和反應過程中，氨與硫酸反應是不可逆的，因此，該反應的穩定性比較強。同時，在氨與硫酸的中和反應過程中，其硫酸量對反應生成物的影響也比較大，若硫酸過量則會生成硫酸氫銨：

1.2噴淋式飽和器法制硫酸銨的工藝流程

在煤化工企業生產過程中，噴淋式飽和器分為上段和下段，上段為吸收室，下段為結晶室。由脫硫工序來的煤氣經煤氣預熱器預熱至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方面進行分析：

第一，煤氣預熱后，進入噴淋式飽和器的上段，分成兩股沿飽和器水平方向沿環形室做環形流動，每股煤氣均經過數個噴頭用含游離酸量3.5%～4%的循環母液噴灑，以吸收煤氣中的氨，然后兩股煤氣匯成一股進入飽和器的后室，用來自小母液循環泵（也稱二次噴灑泵）的母液進行二次噴灑，以進一步除去煤氣中的氨。煤氣再以切線方向進入飽和器內的除酸器，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晶室的底部，在此結晶核被飽和母液推動向上運動，不斷地攪拌母液，使硫酸銨晶核長大，并引起顆粒分級。用結晶泵將其底部的漿液送至結晶槽，含有小顆粒的母液上升至結晶室的上部，母液循環泵從結晶室上部將母液抽出，送往飽和器上段兩組噴灑箱內進行循環噴灑，使母液在上段與下段之間不斷循環。

1.3噴淋式飽和器法制硫銨的技術優勢

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

第二，工藝效率高。噴淋飽和器生產硫酸銨法，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，經濟效益好。在煤化工硫酸銨生產過程中，其飽和器材料是不銹鋼，具有較強的抗腐蝕能力，這能夠保證飽和器使用性能，縮短維修周期，降低維修成本；并且產品為固體結晶，純度高、易運輸、易存放，有較好的市場銷路，為企業帶來了良好的經濟效益。

2飽和器法制硫酸銨在煤化工中的應用

通過對噴淋式飽和器法生產硫酸銨工藝進行分析與研究可以發現，在飽和器法制硫酸銨操作中，母液酸度、反應溫度、母液攪拌、母液噴淋等都是影響其操作工藝的關鍵因素。下面就簡單的來分析：

2.1母液酸度對煤化工硫酸銨生產的應用

在硫酸銨生產過程中，若母液濃度對飽和器除氨效果和硫銨產品質量的影響較為明顯。如果母液酸度過低的話，則會使母液除氨的效果降低，導致氨脫除不徹底，煤氣含氨量偏高，硫銨的回收率和生產效率也隨之降低，也容易造成飽和器的堵塞，同時還會使母液中的鐵離子沉淀，母液變黑，硫銨晶體發灰且成長緩慢；如果酸度過高的話，也會造成結晶粒度的下降，晶核增多，硫銨結晶小而散，同時還會造成產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質量，在噴淋式飽和器法生產硫酸銨過程中，需將飽和器適宜的母液酸度控制在3%～5%較為適宜，在實際的生產中，應根據結晶情況和硫銨產出率等情況對母液酸度進行適當的調整。

2.2反應溫度對硫酸銨生產工藝的影響

母液溫度也是影響硫銨結晶的重要因素。在實際的操作中，母液溫度是根據飽和器內水含量的多少來確定的，以維持器內系統的水平衡為控制目標，使煤氣能夠將多余的水分帶走，防止母液被過分稀釋，以保證硫銨結晶較好地生成長大，設備長期穩定運行。飽和器內的水主要來自于93%濃硫酸中夾帶的水和由煤氣帶入的水。通過反復對比，確定母液溫度控制在50℃～55℃范圍內是最為合適的，使飽和器內水含量趨于平衡，生產達到較為理想的狀態。母液溫度的控制，主要通過調節煤氣預熱器的蒸汽量來實現，在生產操作中應勤于觀察，密切注意溫度波動，及時調節，以使溫度控制在技術要求范圍內。

2.3母液噴淋對硫酸銨生產工藝的影響

母液噴淋是噴淋式飽和器關鍵的技術環節，其噴淋效果的好壞也直接關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，根據生產經驗，母液噴灑壓力保持在0.02 MPa時可達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從控制結晶大小以及母液結晶含量（<30%）入手。另外，還應定期檢查噴淋頭，發現腐蝕嚴重的，或是松動脫落的，應及時更換維修，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晶相分離，降低產品附著的游離酸的含量，提高產品品質。為確保離心機穩定工作，并保證良好的離心分離效果，主要應控制好結晶槽內的料層厚度和均勻性，在保證離心機供料穩定的情況下又不堵塞下料管，分離后的硫銨結晶再經過70℃以上的熱水沖洗進一步降低游離酸含量。為保證產品水分合格，水洗之后還要對產品進行120℃的熱風干燥除水，干燥處理要保證足夠的溫度和時間，并使料層均勻，才能使水分充分蒸發，水含量降低，達到理想的干燥效果。

結束語

綜上所述，噴淋式飽和器法在煤化工硫酸銨生產中的應用，具有較好的技術優勢，為了保證其工藝生產效益，技術人員應對噴淋式飽和器法工藝的影響因素進行分析與研究，控制好工藝參數，尤其是母液的溫度、酸度等等，不斷優化并改進煤化工生產工藝水平，為企業帶來更好的經濟效益和社會效益，促進我國新型煤化工行業的快速發展。

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