煤化工工艺大作业氨回收工段工艺论证院系：资源与环境学院班级：化工09—4班姓名：小孩学号：14指导老师：大海氨回收工段工艺论证作者：摘要：炼焦煤在焦炉干馏过程中，煤中的元素氮大部分与氢化合生成氨，小部分转化为吡啶等含氮化合物，氨的生成量相当于装入煤量的 0.25％～0.35％，粗煤气中的含氨量一般为6～9g/m3。

关键词：氨的回收饱和器无饱和器冷却器一、硫铵生产工艺生产硫铵是焦炉煤气净化工艺流程中回收氨的传统方法。

我国20世纪60年代以前建成的大中型焦化厂均采用半直接法鼓泡型饱和器生产硫铵，该工艺的主要缺点是设备腐蚀严重，硫铵质量差，煤气系统阻力大。

在宝钢一期工程的建设中，我们引进了酸洗法生产硫铵工艺，它是由酸洗、真空蒸发结晶以及硫铵离心、干燥、包装等三部分组成。

与饱和器法相比，由于实现了氨的吸收与硫铵结晶分离的操作，以获得优质大颗粒硫铵结晶。

酸洗塔结构为空喷塔，煤气系统阻力仅为饱和器的1/4，煤气鼓风机的电耗可大幅度下降。

采用干燥冷却机将干燥后的硫铵进一步冷却，防止结块，有利于自动包装。

鞍山焦耐院将此工艺经改进后用于天津煤气二厂，装置投产后已通过了技术鉴定。

在宣钢和北焦的建设中，我们引进了间接法饱和器生产硫铵工艺，该工艺是从酸性气体中回收氨，其硫铵的质量比饱和器法好，但因在较高温度（100℃左右）下操作，对设备和管道材质的要求高，加之饱和器尺寸并不比半直接法小，因此投资高于半直接法。

在杭钢焦化厂，我们将此工艺用于蒸氨塔后氨汽生产硫铵，并已正常投产。

除上述方法外，鞍钢二回收从法国引进的二手设备喷淋式饱和器，以代替半直接法的鼓泡型饱和器。

喷淋式饱和器的特点是煤气系统阻力较小，设备尺寸可相对减小，硫铵质量有所提高。

国内已有不少厂家用其代替老式的鼓泡型饱和器。

但是，不管采用那种生产硫铵的工艺，从经济观点分析，其共同的致命缺点是硫铵的收入远远不够支付其生产费用。

下面重点介绍一下酸洗法和喷淋式饱和器生产硫铵的工艺。

1、酸洗法生产硫铵工艺酸洗法硫铵生产工艺由氨的回收、蒸发结晶与分离干燥等3部分组成。

煤气自下而上经过酸洗塔，在酸洗塔分上下两段，均用含游离酸2％～3％的硫铵母液进行喷洒，煤气中的氨即与硫酸结合生成硫铵，从酸洗塔顶逸出煤气经除酸器分离出酸雾后送入煤气总管。

用泵将母液循环槽中的硫铵母液抽送至结晶槽，结晶槽的母液用循环泵抽出，经母液加热器加热后送入真空蒸发器，蒸发器在（绝压）11kPa压力和48℃下工作，母液因真空蒸发而浓缩，浓缩后的过饱和溶液经中心管自流至结晶槽底部。

含有小颗粒结晶的母液在结晶槽中部经循环泵抽出大量循环，使结晶不断长大，几乎不含结晶的母液在结晶槽上部溢流至满流槽，再用泵送回母液循环槽。

大颗粒结晶沉积在结晶槽底部用浆液泵送往供料槽。

蒸发器的真空是用二级蒸汽喷射造成的，蒸汽喷射器使用0.7MPa的中压蒸汽。

从蒸发器上部出来的汽体经第一凝缩器与第二凝缩器冷凝后排往热井。

含有大颗粒结晶的硫铵母液在供料槽内进行沉降分离，上部清液溢流回结晶槽，底部含有50％结晶的母液进入离心机，滤液经滤液槽后再返回结晶槽。

硫铵结晶采用带冷风的干燥冷却器进行干燥、冷却。

酸洗法硫铵与老式饱和器硫铵工艺相比，有以下优点：酸洗法工艺采用空喷塔，煤气系统阻力小，约为饱和器法的1/4～1/5，使风机电耗可以大大降低；酸洗法工艺在酸洗塔内母液始终控制在不饱和状态，结晶颗粒是在真空蒸发结晶系统内形成，由于采用了大流量的母液循环，控制了晶核的形式，并使结晶有足够的成长时间，因而，可以获得大颗粒的优质硫铵结晶。

酸洗法硫铵的设备与管道均采用了超低碳不锈钢（OOCrl7Nil4Mo2）,较好地解决了稀硫酸的腐蚀问题，酸洗塔可不设备品，大大减少了设备的维修工作量。

我国自行设计的酸洗法硫铵生产装置，将酸洗塔由一台两段改为二台各一段的空喷塔，这样，两台可以互为备用，便于连续、稳定生产。

2、喷淋式饱和器法硫铵工艺喷淋式饱和器硫铵生产工艺与鼓泡式饱和器流程基本一样，只是将喷淋式饱和器代替鼓泡式饱和器。

喷淋式饱和器是将饱和器和结晶器连为一体，流程更为简化。

在此流程中采用母液加热器，从结晶槽顶部一部分母液通过加热器加热，再循环返回饱和器喷淋。

在饱和器底部控制一定的母液液位，母液从满流管流入满流槽。

在满流槽中除去焦油的母液流入母液贮槽。

母液循环泵从结晶槽上部抽出母液，送到喷淋室的环形分配箱进行喷洒，母液循环量为15L/m3。

吸收氨后的母液通过中心降液管向下流到结晶槽底部。

饱和器内母液酸度控制20％～30％，结晶段的结晶体积百分比上限为35％～40％，下限为4％。

晶比达到25％时，启动结晶泵抽取结晶，送往结晶槽提取硫铵。

在保证饱和器水平衡的条件下，一般饱和器母液温度保持在50～55℃，煤气出口温度44～48℃。

喷淋式饱和器的阻力一般为1000～2000Pa，为旧式鼓泡型饱和器的1/5～1/4。

饱和器后的煤气含氨可达到30～50mg/m3。

喷淋式饱和器的结构有如下特点：①喷淋室由本体、外套筒和内套筒组成，煤气进入本体后向下在本体与外套筒的环形室内流动，然后由上出喷淋室，再沿切线方向进入外套筒与内套筒间旋转向下进入内套筒，由顶部出去。

外套筒与内套筒间形成旋风分离作用，以除去煤气夹带的液滴，起到除酸器的作用。

②在喷淋室的下部设置母液满流管，控制喷淋室下部的液面，促使煤气由入口向出口在环形室内流动。

③在煤气入口和煤气出口间分隔成两个弧形分配箱，在弧形分配箱配置多组喷嘴，喷嘴方向朝向煤气流，形成良好的气液接触面。

④喷淋室的下部为结晶槽，用降液管与结晶槽连通，循环母液通过降液管从结晶槽的底部向上返，不断生成的硫铵晶核，穿过向上运动的悬浮硫铵母液，促使晶体长大，并引起颗粒分级，小颗粒升向顶部，从上部出口接到循环泵，结晶从下部抽出。

⑤在煤气出口配置有母液喷洒装置。

煤气入口和出口均设有温水喷洒装置，可以较彻底清洗喷淋室。

⑥饱和器材质，国外引进的设备其材质均采用耐酸不锈钢制造，所用材料牌号为URANUS 50（法国牌号）；我国引进的酸洗法酸洗塔材质为SUS316L，目前国内采用的喷淋式饱和器和母液加热器均采用SUS316L，它可使用于接触介质硫酸酸度在10％以下的设备。

综上所述，喷淋式饱和器工艺综合了旧式饱和器法流程简单，酸洗法有大流量母液循环搅拌，结晶颗粒大的优点，又解决了旧式饱和器法煤气系统阻力大，酸洗法工艺流程长，设备多的缺点。

其工艺流程和操作条件与现有的鼓泡型饱和器相接近，易于掌握，设备材料国内能够解决。

不但可以在新建厂采用，而且更适于老厂的大修改造。

3、鼓泡式饱和器法由鼓风机来的焦炉煤气，经电捕焦油器后进入煤气预热器。

在预热器内用间接蒸汽加热煤气到60～70℃或更高的温度，目的是为了使煤气进入鼓泡式饱和器蒸发饱和器内多余的水分，保持饱和器内的水平衡。

预热后的煤气沿饱和器中央煤气管进入饱和器，经泡沸伞从酸性母液中鼓泡而出，同时煤气中的氨被硫酸所吸收。

煤气出饱和器后进入除酸器，捕集其夹带的酸雾后，被送往粗苯工段。

鼓泡式饱和器后煤气含氨一般小于0.03g/m3。

冷凝工段的剩余氨水经蒸氨后得到的氨气，在不生产吡啶时，直接进入饱和器；当生产吡啶时将此氨气通入吡啶中和器。

氨在中和器内与母液中的游离酸及硫酸吡啶作用，生成硫酸铵，又随中和器回流母液返回饱和器。

饱和器母液中不断有硫酸铵生成，在硫酸铵含量高于其溶解度时，就析出结晶，并沉淀于饱和器底部。

其底部结晶被抽送到结晶槽，在结晶槽内使结晶长大并沉淀于底部。

结晶槽底部硫酸铵结晶放到离心机内进行离心分离，滤除母液，并用热水洗涤结晶，以减少硫酸铵表面上的游离酸和杂质。

离心分离的母液与结晶槽满流出的母液一同自流回饱和器中。

从离心机分离出的硫酸铵结晶经螺旋输送机，送入沸腾干燥器内，用热空气干燥后送入硫酸氨储斗，经称量包装入成品库。

为了使饱和器内煤气与母液接触充分，必须使煤气泡沸伞在母液中有一定的液封高度，并保证饱和器内液面稳定，为此在饱和器上还设有满流口，从满流口溢出的母液经插入液封内的满流管流入满流槽，以防止煤气逸出。

满流槽下部与循环泵链接，将母液不断地抽送到饱和器底部的喷射器。

因而一定的喷射速度，故饱和器内母液被不断循环搅动，以改善结晶过程。

煤气带入饱和器的煤焦油雾，在饱和器内与硫酸作用生成所谓的酸煤焦油，泡沫状酸煤焦油漂浮在母液面上，并与母液一起流入满流槽。

漂浮于满流槽液面上的酸煤焦油应及时捞出，或引入一分离处理装置与母液分离，以回收母液。

饱和器内所需补充的硫酸，由硫酸仓库送至高置槽，再自流入饱和器，正常生产时，应保持母液酸度为4%～6%，硫酸加入量为中氨的需要量；当不生产粗轻吡啶时，硫酸加入量要大一些，还要中和随氨气进入饱和器的氨。

饱和器在操作一定时间后，由于结晶的沉积将使其阻力增加，严重时会造成饱和器的堵塞。

所以操作中必须定期进行酸洗和水洗。

当定期大加酸、补水、用水冲洗饱和器及除酸器时，所形成的大量母液有漫流槽满流至母液储槽。

在正常生产时又将这些母液抽回饱和器以作补充。

饱和器是周期性连续操作设备，为了防止结晶堵塞，定期大加酸和水洗，从而破坏了结晶生成的正常条件，加之结晶在饱和器底部停留时间短，因而结晶颗粒较小，平均直径在0.5mm。

这些都是鼓泡式饱和器存在的缺点。

二、无饱和器法生产硫酸铵用饱和器法生产硫酸铵的方法存在着阻力大、硫酸铵结晶颗粒小、易堵塞设备等缺点。

所以，近年来无饱和器法生产硫酸铵的方法得到了迅速发展。

此法特点就是喷洒酸洗塔内用不饱和的酸性母液作为吸收剂，吸收煤气中氨，所得硫酸铵的结晶过程在单独的蒸发器内进行。

一些焦化厂采用后收到了明显的效果。

1无饱和器法生产硫酸铵的工艺流程煤气与蒸氨工段来的一部分氨气一起进入酸洗塔下段，煤气入口处及下段用酸度为2%~3%的循环母液喷洒，煤气与氨蒸气中大部分氨在此被吸收下来，此段得到的是硫酸铵浓度约40%的不饱和硫酸铵母液，上段喷洒的母液酸度为4%~5%，以吸收煤气和氨蒸气中剩余的氨及轻吡啶盐基，酸洗塔后煤气中含氨低于0.1g/m3。

由酸洗塔顶出来的煤气经旋风除酸器脱除酸雾后去脱苯工段。

酸洗塔的两段都有独立的母液循环系统。

下段来的部分母液先进入酸焦油分离槽，经分离后去澄清槽。

另一部分母液满流进入母液循环槽，由此用泵送往酸洗塔下段循环喷洒，母液循环量一般为 3.5 m3/km3煤气。

由酸洗塔上段引出的母液经循环槽用于上段喷洒，其循环喷洒量约为2.6 m3/km3煤气。

循环母液中需要补充的酸由酸高置槽补充。

澄清槽内的母液用结晶泵送至加热器，连同由结晶槽来的母液一起加热至60℃左右，然后进入真空蒸发器。

蒸发器内由两级蒸汽喷射器造成的87kPa的真空度，母液沸点降至55~60℃。

在此，母液因水分蒸发而得到浓缩，浓缩后的过饱和硫酸铵母液流入结晶槽，结晶长大并沉到结晶槽下部，仅含少量细小结晶的母液用循环泵送至加热器进行循环加热，而由结晶槽顶溢流的母液则经满流槽泵回循环母液槽。