硫酸铵生产系统优化改造

段宁

关键词：硫酸铵;蒸铵脱酸;饱和器;离心机;搅拌风;除酸器

0 引言

河钢宣钢焦化厂硫酸铵的生产采用间接饱和器法，把从全负压煤气洗涤工艺中脱出的转入液相的NH3，从蒸氨脱酸系统中蒸出，送入饱和器中，与饱和器中加入的硫酸进行反应，生成硫酸铵晶体，通过离心机、干燥机等设备，生产出硫酸铵产品。生产过程中，因酸气量不足、设备故障等原因，造成收率低，质量差。针对影响硫酸铵收率的因素，采取相应的对策，收到了较好的效果。

1 工艺简介

河钢宣钢焦化厂硫酸铵工段的生产采用的是间接法鼓泡式饱和器内生产硫酸铵的工艺。采用全负压煤气吸收洗涤工艺，把從煤气中吸收洗涤下的富液经蒸氨脱酸塔后，蒸出含有NH3、H2S、HCN、CO2等气体的酸气。酸气经黄雪盐生产工段的吸收塔后，HCN被吸收，含有NH3、H2S、CO2的酸气从饱和器中央酸汽管进入，经泡费伞穿过母液层鼓泡而出，在饱和器中，氨气与加入的硫酸在搅拌风的作用下进行反应，生成硫酸铵晶体，当硫酸铵晶体达到一定比例后，用工业风通过提料管将硫酸铵晶体提到稠化器，再经过离心机、传送带、干燥机等设备，生产出硫酸铵产品，含有H2S、CO2气体的酸气从饱和器经除酸器，送往硫酸生产系统，用于生产硫酸。

氨和硫酸发生中和反应为：

2NH3+H2SO4→（NH4）2SO4 △H=-275kJ/mol

上述反应是不可逆放热反应，当用硫酸吸收煤气中的氨时，实际的热效应较小。

用适量的硫酸和氨进行反应时，生成的是中式盐（NH4）2SO4，当硫酸过量时，则生成酸式盐NH4HSO4，其反应：

NH3+H2SO4→NH4HSO4 △H=-165 kJ/mol

随溶液吸氨量增加，酸式盐又可转变为中式盐：

NH4HSO4+NH3→（NH4）2SO4

饱和器中同时存在两种盐时，由于酸式盐较中式盐易溶于水或稀硫酸中，故在酸度不大的情况下，从饱和器中析出的只有硫酸铵结晶。

2 影响硫酸铵收率的因素

母液温度要求≥97℃，母液酸度2-3%，母液温度和母液酸度不正常，影响硫酸铵颗粒的生成。母液温度过高或过低都对硫酸铵晶体产生影响。

硫酸铵提料和搅拌所用的工业风主要由焦化厂空压机站集中供风，正常供风风压为0.5MPa，交班风量200-400m3/h。用工业风进行搅拌，目的在于使母液酸度、浓度、温度均匀，硫酸铵结晶在母液中呈悬浮状态，延长在母液中的停留时间，有利于硫酸铵分子向结晶表面扩散，生产大颗粒硫酸铵。工业风压低或波动。硫酸铵提料不畅甚至提不上料，饱和器中搅拌不均匀。而当空压机检修或其他用户集中用风时，就会造成系统风压的降低和波动，硫酸铵提料风压低，提料不畅甚至提不上料，提料的不均造成硫酸铵提料管及回流管等堵塞，必须进行透管，额外增加岗位工的劳动强度的同时，长时间不能正常提料造成饱和器阻力的升高。搅拌风温度低，从而加强了高温母液对离心机的腐蚀;

蒸氨系统贫液泵会出现跳车现象，如果发现不及时，在短时间内蒸氨塔液位迅速增长，蒸氨脱酸塔顶温急剧下降，蒸不出NH3，会造成硫酸铵饱和器不吃酸。硫酸铵生产所用的NH3是从蒸氨系统蒸出后，经黄血盐吸收塔再到硫酸铵饱和器，因循环母液量太大，或者铁刨花堆积状态变坏等原因，造成黄血盐体统阻力高，阻止氨气的正常通过，从而影响硫酸铵饱和器的正常反应。

在硫酸铵生产过程中，设备故障，如除酸器堵、提料管漏、离心机不推料、转鼓松动或干燥机不过料等。

3 解决途径和系统改造

在饱和器内当晶比太大时，相对的减少了氨与硫酸反应所需的容积，不利于氨的吸收，并使母液搅拌的阻力加大，导致母液搅拌不良。晶比太大时，结晶间摩擦的机会增多，大结晶破裂成小结晶的可能性增加。当饱和器中积聚过多的结晶时，堵塞情况也将严重。当晶比太小时，则不利于结晶的长大，反而有大量的新晶核生成。此外，当晶比小时，母液的密度降低，母液中的酸焦油及其乳化物不易与其分层，从而污染硫酸铵产品。根据以上理论我们把以前硫酸铵工每一个小时检查一次饱和器晶比情况，现在改为每20min检查一次，及时观察饱和器内晶比情况。保证饱和器内晶比在40-60%，以前硫酸铵工将饱和器内晶比母液中晶比达到40%时，开车提取母液中的结晶，当晶比降到20%时，停车。现在调整为当晶比达到50%时，开车提取母液中的结晶，当晶比降到30%时，停车。

当提料管短或出现沙眼问题时，出料不均匀，严重时，提不上料来。造成提料管故障问题的原因是：硫酸铵提料和搅拌所用的工业风主要由焦化厂空压机站集中供风，正常供风风压为0.5MPa，而当空压机检修或其他用户集中用风时，就会造成系统风压的降低，硫酸铵提料风压低，提料不畅甚至提不上料，工业风压力低时，不能满足提料需要，改用蒸汽提料，造成提料管腐蚀损坏。针对这一问题，作业区与厂有关部门协作，在硫酸铵岗位配备一台空压机，专门为硫酸铵提料供风，风压可达到0.6MPa以上，厂部空压机站供风可作为饱和器搅拌用风，这样，解决了空压机站供风不足之问题，满足了硫酸铵提料用风，消除了蒸汽提料带来的不利影响。另外，岗位工在发现提料困难时，及时分析原因，若提料管故障，及时拔提料管，进行焊接处理，保证正常提料，提高硫酸铵产量。降低提料管长度及弯曲度，把提料管从稠化器上部进料改成从侧面进料，使高度降低了0.6m，提料管弯曲度从90°改成45°，并重新制作四通管路，这几项改造成功地使提料管缩短了3m，有效解决了提料阻力大的问题。

脱酸塔、蒸氨塔底的排油操作从以前的每周一次调整为两天一次，洗涤塔底部放油从以前的每两周一次调整为一周一次。定期将沉积在塔底的焦油排放出来。为进一步降低富液中的含油量，在富液泵出口加两台砂滤器，对富液进行过滤，进一步降低富液的含油量。

对于出现的除酸器堵塞问题，相关技术人员对除酸器进行改造，如图。

氨水从从除酸器上部进入冲洗，除酸器内的硫酸铵结晶颗粒被热氨水溶解，通过排液管流至硫酸工段的冷凝液槽。改造后运行稳定，由改造前每周堵塞2次，变为彻底消除堵塞现象，确保了硫酸铵及后续工段的稳定运行，保证了硫酸铵、硫酸的收率和质量净煤气含铵、硫化氢在合理的范围内，取得了一定的经济效益。

针对干燥机过料慢或不过料，主要采取的措施是：加强供风机的维护与管理，调节好供给干燥机的风量、风压、风温，保证其正常;干燥机两边的电振调节合适，使其均匀稳定振动，保证过料均匀、顺利。

4 结束语

针对硫酸铵产出中出现的实际问题，通过采取相应的措施，使问题得到了较好的解决，同时也使硫酸铵在质量和产量上都有了显著的提高。

参考文献：

[1]何建平，李辉.炼焦化学产品回收技术[M].北京：冶金工业出版社，2006.

[2]范伯云，李哲浩.焦化厂化产生产问答（第二版）[M].北京：冶金工业出版社，2004.

[3]肖瑞华，白金锋.煤化学产品工艺学[M].北京：冶金工业出版社，2003.