内容发布更新时间 : 2024/5/10 2:16:57星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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温炼焦化学产品。

氨的产率取决于炼焦的工艺条件及原料煤的性质。这里所指的工艺条件是指结焦时间、炼焦温度、炉顶空间温度、煤气从碳化室逸出速度等。至于煤料的水分及粒度，只对氨的产率起间接影响，且在工业生产情况下，煤料的水分及粒度一般波动不大，故与氨的产率关系不甚密切。在工业高温炼焦条件下，干煤的全焦产率为65%—75%，转变为氨的氮量约占干煤中总氮量的15%—20%，若干煤中的总氮量平均为2%，即氮对干煤的产率为0.3%—0.4%，每吨干煤料的煤气发生量平均为300—3208—13g/

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，因此，出炉煤气中的含氨量为

对烟煤来说，煤中大量的氮是结合在开链的和环形化合物的氨基衍生物组成之内，。在炼焦过程中，煤的部分氮化物被分解，并以不同的形式分布于炼焦挥发产物之中，而另一部分氮则残留在焦炭里面。绝大部分氨是煤中有机物的氨基部分分解而成的。这些氨基部分可能直接存与煤中，也可能使炼焦过程中由其他更复杂的氮化物热解而成。比较起来，后一种的可能性更大。此外，少量的氨还可能由元素直接合成，但是合成氨的反应是一种剧烈的放热反应，同时也是可逆反应，，故在炼焦过程中，还会有氨解离成元素氮和氢的反应发生。可见，氨的产率与美的含氮量之间存在着密切的关系。煤的变质程度越深，氮的含量越低。

研究表明，对氨的产率起决定性作用的是煤中氮的存在形式和焦炉火道温度。

2硫铵生产方法的确定

目前绝大多数焦化厂都用硫酸吸收煤气中的氨来制取硫铵。根据工艺过程的不同，生产硫铵的方法可分为间接法、直接法和半直接法。此外，焦化厂还可以用石膏、芒硝或用煤气中的硫化氢代替硫酸来生产硫铵。

（1） 间接法 在现在生产硫酸方法未被提出之前，焦化厂曾用硫酸中和稀氨水，然后蒸

发溶液而来制取固体硫铵。这种方法后来进一步得到完善，即形成了所谓间接法。间接法生产硫铵的工艺过程为：煤气在洗氨塔中用水洗涤，氨被吸收，得到稀氨水，送去蒸馏。由蒸氨塔逸出的氨，进入饱和器后被硫酸吸收而得硫氨。这种方法要消耗大量水蒸气，而且蒸发设备庞大，经济效果不佳。现今不采用。

（2） 直接法 这种方法的工艺过程为：出炉煤气在煤气集气管中被循环氨水冷却，除去

其中的焦油，进入间接式初步冷却器。煤气在初步冷却器冷凝出的氨水补充到循环氨水中去，而煤气中所含的水汽量，恰好相当于配煤水分和化合水分的总和。煤气从初步冷却器出来，温度约为60~70℃,进入电扑焦油器，除去其中之焦油雾滴。然

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后带着全部氨经预热器进入饱和器。氨和硫酸结合而成硫氨。煤气出饱和器经除酸器，进入冷却到直接式冷却器，冷却到适宜温度，进入鼓风气。采用直接法生产硫铵虽然有很多优点，但因过多的设备处于负压状态，在生产上不安全，故在工业上未被采用。

（3） 半直接法 现代焦化厂广泛采用的是半直接法生产硫铵。我国多以饱和器作为氨的

吸收器，国外则有以硫酸洗氨塔代替饱和器的趋势，即所谓无饱和器法生产硫铵。采用饱和器或硫酸洗氨塔生产硫铵，实质上都属于半直接法。半直接法生产硫铵的工艺过程为：出炉煤气在初步冷却器中冷却到25~30℃，进入鼓风机。加压后，经电捕焦油器，煤气预热器.进入饱和器。在初步冷却器中冷凝下来的氨水全部与集气管循环氨水混合。多余的混合氨水送如氨蒸馏器中，蒸馏出的氨气也送入饱和器，并和煤气中的氨一起为硫酸吸收而得硫铵。由于该法工艺过程简单，生产成本低，故为国内外焦化厂普遍采用。

（4） 不用硫酸制取硫铵的方法 由于国民经济各部门对硫酸的需要量很大，焦化厂不用

硫酸制取的方法，一向为人们注意。以下简单是几种不用硫酸制取硫氨的方法。 ① 用石膏制取硫铵 将石膏粉碎呈粉末后，按气体或液体法进行反应：氨与二氧化碳

反应生成碳酸铵溶液，反应方程式为：2NH3?CO2?H2O??NH4?2CO3 碳酸铵与磷石膏反应生成料浆状硫酸铵溶液和碳酸钙沉淀：

?NH4?2CO3?CaSO4?2H2O??NH4?2SO4?CaC3O?2H2O将所得的硫

铵溶液用真空过滤器过滤。除去碳酸钙沉淀后的滤液中，约含硫铵40%，将 其送入蒸发器进行蒸发，得到结晶硫铵。然后经分离与干燥得到最后成品。

这种工艺过程复杂，需要的设备较多，耗用的蒸汽量很大，氨的回收率低，因此经济效果很差。由于该过程的副产品是碳酸钙，所以最好与水泥厂联合生产。

②用芒硝制取硫铵 芒硝与气态二氧化碳，氨与水按以下方式进行反应：Na2SO4+2NH3+CO2+H2O→2NaHCO3十(NH4)2SO4 2NaHCO3→(煅烧)2Na2CO3+H2O+CO2↑

将反应所得溶液送去过滤分离，除去Na2HCO3沉淀，而滤液用少量硫酸中和，送入结晶设备浓缩结晶。所得结晶经分离、干燥后即为产品。按该法生产硫铵时，可以得到碳酸氢钠副产品。

据文献资料报道，采用该法制取硫铵时，硫酸钠的利用率高达98.5%。硫酸用量对1吨

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硫铵约为144千克。硫铵质量很高，不含有游离酸，含氮量可达21%。此外，每吨干煤料可得到碳酸氢钠约为9公斤。

但是，在焦化厂实现上述工艺过程是有困难的。单是加工硫铵溶液，就需混合、结晶、中和和蒸发等许多工序。处理碳酸氢纳的装置同样也很复杂。此外，采用该法在技术经济上的合理性，还得进一步研究。

③用工业废气中的二氧化硫制取硫铵 一些焦化厂靠近烧结铁矿的烧结厂或燃烧高硫煤的大型发电厂。在这种情况下，焦化厂利用烧结厂或发电厂工业废气中的二氧化碳来制取硫铵是很理想的。

这种方法的实质在于焦化厂生产的浓氨水在吸收器中与废气中的二氧化硫作用，生成亚硫酸氢铵和亚硫酸铵。当有硫化氢存在时，溶液在加热器中发生分解，生成硫代硫酸铵：

当溶液中硫代硫酸铵达到一定浓度后，剩余的亚硫酸氢铵和硫代硫酸铵作用，生成硫铵和元素硫： 但此法尚在试验研究阶段，工业中并未采用。

综上所述，综合权衡利弊，本次设计采用第三种方法，即半直接法 。

第二章、饱和器法硫铵生产工艺

1工艺流程图及流程叙述

外置除酸器饱和器法生产硫铵的工艺流程见下图

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如上图所述：炼焦煤气经初冷器冷却到25℃—35℃，其中部分氨气以冷凝氨水形式析出。冷却后的煤气被鼓风机加压，使经电补焦油器，然后进入煤气预热器3，用间接蒸汽加热至60℃-70℃，煤气预热的目的在于保持饱和器的水平衡，以免饱和器内母液因煤气中水汽的冷凝而被冲淡。预热后的煤气沿中央煤气管进入饱和器6，并经煤气分配伞从酸性母液中鼓泡而出，其中氨即为硫酸吸收。煤气出饱和器后进入除酸器2，以分离所夹带的酸雾，然后煤气去粗笨工段。

母液中不断有硫铵生成，当其呈过饱和状态后便有硫铵结晶析出。用结晶泵8将饱和器底部的硫胺浆即送至结晶槽11，使之沉淀分离。结晶槽上的母液满流至回流槽7，然后流回饱和器。结晶槽底部较浓的料浆被送入离心机10进行离心过滤。为降低产品游离酸含量，在离心机中用温水洗涤滤饼。离心分离后的滤液则由回流槽返回饱和器。

离心机后的硫铵，通常含水2-3%。为使其水分降至0.5%以下，湿硫铵经皮带运输机送入沸腾式干燥机进行干燥。干燥后的硫铵即为产品。

为使饱和器内母液酸度和温度均匀，同时使小粒结晶呈悬浮状态以利其成长，母液需要搅拌。为此，饱和器内的母液不断地经满流管流入满溜槽4，然后用循环泵5将其送入饱和器底部经喷射式搅拌器喷出，使母液进行强烈的搅拌。

2硫铵工段的正常操作制度

正常操作时，为使饱和器内母液酸度保持在4-6%的范围内，需从硫铵高置槽1连续的往饱和器中补充新硫酸。饱和器的阻力通常为450-500毫米水柱。但生产一段时间后，由于硫铵结晶沉积在壁器上和煤气泡沸伞等处，而使其阻力增加，有时可达700毫米水柱以上。为消除饱和器阻力的增加和防止其堵塞，应定期进行饱和器的酸洗和水洗，以溶解其内的结晶沉积物。此时，所制造的过量母液经满溜槽流至母液贮槽12中暂时贮存，待饱和器内母液不足时，再用母液泵9将其送回使用。

除酸器、循环泵、结晶泵和母液管道，也应定期用温水洗涤，以防被硫铵结晶堵塞。 经初冷器后，煤气尚含焦油雾,而鼓风机后则降为0.2-0.5g/Nm。当设置电补焦油器时，煤气中的焦油雾含量则降至。焦油雾在饱和器中受硫酸的作用而聚合呈树脂状的酸焦油。酸焦油的真比重为1.24-1.26。由于它往往夹带着气泡，故视比重通常不超过1.10。正常操作时，母液比重为1.27-1.30，酸焦油能浮于液面上，并随母液流入满溜槽，在此用人工定期捞除。

酸焦油是硫铵工段生产的废物，至今还为找到利用它的好办法。

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