内容发布更新时间 : 2024/12/23 0:27:26星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
是硫酸铵晶核生成的推动力。当溶液的过饱和度低时，这两个过程都进行得很慢，晶核生成的速率相对更慢一些，故可得到大颗粒硫酸铵。当过饱和度过大时，这两个过程进行得较快，硫酸铵晶核生成的速率要更快一些，因而得到的是小颗粒硫酸铵。因此，为了制得大颗粒硫酸铵，必须控制溶液的过饱和度在一定范围，并且要控制足够长的结晶时间使晶体长大。
由图1.1可见，AB溶解度曲线与CD超溶解度曲线大致平行。AB右下侧为稳定区，不会有硫酸铵晶核形成。AB线与CD线间为介稳区，晶核不能自发形成。CD线左上侧为不稳定区，能自发形成大量晶核。
图1.1 溶液、浓度和结晶过程之间的关系
实际生产中，母液中总有细小结晶和微量杂质存在，即存在晶种，造成晶核形成所需的过饱和度较无晶核时低，因此在介稳区内，主要是晶体在长大，同时亦有新晶核形成。因此，为生产粒度较大的硫酸铵结晶，必须控制适宜的过饱和度使母液处于介稳区内。
硫酸铵晶体长大的过程属于硫酸铵分子有液相向固相扩散的过程，其长大的推动力有溶液的过饱和度决定，扩散阻力主要是晶体表面上的液膜
阻力。故增大溶液的过饱和度和减少扩散阻力，均有利于晶体的长大。但考虑到过饱和度会促使晶核形成速率过大，所以溶液过饱和度必须控制在较小的（介稳区）范围内。 1.3.2 工艺优缺点
喷淋式饱和器主要性能特点有以下五个方面[8]：
第一，喷淋式饱和器除氨，充分吸收焦炉煤气中的氨气，明显解决了氨气对环境的污染问题。由于在喷淋室上部设有多个螺旋扇面喷头，形成一定喷角，使喷洒出的硫酸铵母液均朝向煤气流动方向，气液充分接触，充分吸收煤气中的氨，大大减少了煤气中氨的含量，明显降低了氨气在空气中的排放，保护了环境。
第二，设备阻力小，大大降低了风机能耗，明显增加了经济效益。由于煤气在饱和器中的通道是一个环形的空喷空间，所以煤气阻力大大降低了。该饱和器的设计阻力不大于2kpa。
第三，除酸器内置，结构紧凑，体积小，质量轻，设备安装检修方便。喷淋式饱和器的三层套筒式结构，外层与中层之间的环形空间是喷淋室，煤气在此空间与喷洒的循环母液充分接触，除去煤气中的氨。脱氨后的煤气沿侧壁上升通道进入中层与内层之间的环形空间，经由上至下旋转流动，使煤气中夹带的酸滴得到分离，除酸后的煤气由内层套筒导出饱和器。喷淋式饱和器将吸氨与除酸巧妙地结合在一起，给基础设施和设备安装检修提供了极大方便。
第四，喷淋式饱和器底部带结晶室，有利于硫酸铵结晶的解决，增大了结晶颗粒，提高了硫铵产品质量和产量，增加了经济效益。喷淋式饱和器下部是一个圆筒形结晶室，循环泵从结晶室上部抽取硫铵母液送入喷淋室喷洒吸氨的母液经过降液管进入结晶室，由于降液管伸入结晶室底部，所以母液在上升过程中，大小结晶颗粒自然分级，大颗粒沉在结晶室底部，
悬浮在上部的小颗粒重新被循环泵收入，再次进行喷洒，结晶成大颗粒，沉入结晶室底部。当母液结晶达到一定程度后，从结晶室底部被抽取，经干燥生成硫铵结晶。由于硫铵颗粒大，质量好，因而提高了其价格，增加了经济效益。
第五，喷淋式饱和器采用OCr18Ni9耐酸不锈钢材料制作，设备防腐性能好，使用寿命长，大大延长设备更换周期，减少停产次数，从而明显提高了经济效益。
同时喷淋式饱和器后的氨含量不大于30 mgm3，否则会腐蚀后续工序的设备与管道，导致洗脱苯工序洗油乳化，加大洗油耗量，影响正常生产。当氨含量不合格的煤气进入甲醇生产装置后，在压缩阶段会产生碳铵结晶，造成活塞环磨损，影响其正常运行；还会堵塞系统换热器，导致停车检修；影响精脱硫系统催化剂，造成堵塞，从而导致系统被迫停车检修。因此，彻底脱除煤气中的氨是十分必要的。利用喷淋式饱和器回收氨工艺，关键在于控制预热器温度、饱和器酸度、饱和器温度、离心机水洗温度、干燥系统风量平衡等要点，只有要点控制好了，才能生产出优质硫酸铵( NH4)2SO4，才能使整个氨回收系统稳定，使出工段的煤气中氨含量低于30mgm3，真正达到即回收又净化的目的。喷淋式饱和器生产的硫铵不仅颗粒大，而且质量好。因此综合经济效益好，值得广泛推广。尽管喷淋式饱和器硫铵生产工艺有其许多优点：材质为不锈钢，设备使用寿命长，集酸洗吸收、结晶、除酸、蒸发为一体，具有煤气系统阻力小，结晶颗粒较大，平均直径在0.7mm，硫酸铵质量好，工艺流程短，易操作等特点。但是它仍然存在缺陷和不足，如吸收、结晶仍未完全分离，结晶过程无法单独控制，硫铵颗粒仍然较小，设备选材要求较高[9]。
第二章 喷淋式饱和器法的工艺流程
2.1 喷淋式饱和器法生产硫酸铵的工艺流程
喷淋式饱和器分为上段和下段，上段为吸收室，下段为结晶室。 由脱硫工序来的焦炉煤气经煤气预热器预热至60～70℃或更高温度，目的是为了保持饱和器水平衡。
煤气预热后，进入喷淋式饱和器的上段，分成两股沿饱和器水平方向沿环形室做环形流动，每股煤气均经过数个喷头用含游离酸量3.5%～4%的循环母液喷洒，以吸收煤气中的氨，然后两股煤气汇成一股进入饱和器的后室，用来自小母液循环泵（也称二次喷洒泵）的母液进行二次喷洒，以进一步除去煤气中的氨。煤气再以切线方向进入饱和器内的除酸器，除去煤气中夹带的酸雾液滴，从上部中心出口管离开饱和器再经捕雾器捕集下煤气中的微量酸雾后到终冷洗苯工段。喷淋式饱和器后煤气含氨一般小于0.03gm3。
饱和器的上段和下段以降液管联通。喷洒吸收氨后的母液从降液管流到结晶室的底部，在此结晶核被饱和母液推动向上运动，不断地搅拌母液，使硫酸铵晶核长大，并引起颗粒分级。用结晶泵将其底部的浆液送至结晶槽.含有小颗粒的母液上升至结晶室的上部，母液循环泵从结晶室上部将母液抽出，送往饱和器上段两组喷洒箱内进行循环喷洒，使母液在上段与下段之间不断循环。
饱和器的上段设满流管，保持液面并封住煤气，使煤气不能进入下段。满流管插入满流槽中也封住煤气，使煤气不能外逸。饱和器满流口溢出的母液流入满流槽内的液封槽，再溢流到满流槽，然后用小母液泵送至饱和器的后室喷洒。冲洗和加酸时，母液经满流槽至母液储槽，再用小母液泵送至饱和器。此外，母液储槽还可供饱和器检修时储存母液之用。