煤气中氨和粗轻吡啶的回收复件.ppt
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1、第七章 煤气中氨和粗轻吡啶的回收,在荒煤气初步冷却后,煤气中的一部分氨转入冷凝氨水中,其余部分存在于煤气中。前者是通过氨水蒸馏的方法进行,后者是通过吸收剂将煤气中的氨吸收下来,然后再进行回收加工。常用的氨吸收剂有硫酸、水、磷酸二氢铵溶液、磷酸等。采用不同的吸收剂,其工艺过程不同,得到的产品也不同。我国焦化厂从焦炉煤气中回收氨大多采用生产硫铵的流程和生产浓氨水流程。,第七章 煤气中氨和粗轻吡啶的回收,第一节 饱和器法生产硫铵 第二节 粗轻吡啶盐基的回收 第三节 蒸氨及黄血盐的生产 第四节 无饱和器法生产硫铵 第五节 水洗氨法与浓氨水蒸馏 第六节 磷铵法制取无水氨,第一节 饱和器法生产硫铵,一、硫
2、铵生产原理 硫铵是一种白色或微带颜色的结晶(由于杂质的影响往往带有绿色、兰色或者灰色),在空气中容易吸收水分而结成块状。 制取硫酸铵化学原理主要是氨与硫酸的中和反应。 2NH3 + H2SO4 (NH4)2SO4 当酸过量时,便生成硫酸氢铵NH4HSO4(酸式盐) NH3 + H2SO4(过量) NH4HSO4 硫酸氢铵又被氨进一步饱和转变为硫酸铵。 NH4HSO4 + NH3 (NH4)2SO4,一、硫铵生产原理,溶液中硫酸氢铵与硫酸铵的比例取决于溶液中硫酸的浓度,这种以重量百分率表示浓度,称为酸度。当酸度为12时,主要生成硫酸铵。当酸度达到1214时,主要生成硫酸氢铵。因此,在酸度不大的情
3、况下(生产控制在46),从饱和溶液中析出的只有硫酸铵结晶。 物质在溶液中结晶时,每一个晶体均经历两个阶段,即晶核形成阶段与晶体成长阶段。 晶核形成和其成长取决于溶液的过饱和度,使溶液中结晶物质的浓度维持过饱和状态。,二、硫铵结晶的影响因素,1、母液温度对结晶的影响 硫铵在母液中的溶解度随着温度升高而增加。母液温度过高或过低都不利于晶体成长。母液温度较高时,由于母液粘度降低而增加了硫铵分子间晶体表面的扩散速度,有利于晶体长大。母液温度过高时,硫铵在母液中的溶解度很大,当温度波动时(温度降低),造成局部过饱和现象,促使大量晶核形成,这样就得不到大颗粒晶体。 饱和器中的水分是由煤气、氨气和硫酸带入的
4、。为了蒸发饱和器的多余水分,保持饱和器内的水平衡以防止母液被稀释。,二、硫铵结晶的影响因素,2、母液酸度对结晶的影响 母液酸度对硫铵结晶过程影响较大,酸度过大使溶解在母液中的硫铵数量增加,难以获得大颗粒结晶,反之,则可能使氨和吡啶吸收不完全。 一般情况下,母液酸度维持在46比较合适。,二、硫铵结晶的影响因素,3、杂质对结晶的影响 在纯净的母液中,硫铵结晶的生长速度最快。母液中的杂质对结晶的成长和晶形均有不利影响,母液中含有的金属离子不同,硫铵晶体的晶形也不同。纯净母液形成的晶形是由扁六方形棱面和锥面复合组成的,强度较高。当母液中含有Al3+和Fe3+时,则生成细长片状的晶体,在生产中这种晶体会
5、被大量粉碎,导致硫铵粒度减小。 另外杂质还影响饱和器的操作,在硫铵生产中,必须采取有效措施,减少母液中的杂质。,二、硫铵结晶的影响因素,4、搅拌对结晶的影响 搅拌可以促进溶质分子向晶核表面扩散,还可以减少饱和器内部各部位温度和浓度不均匀的程度,易于增大硫铵的颗粒。加大母液循环量也有利于制取大颗粒硫铵结晶。 5、结晶浓度的影响 母液中的结晶浓度(晶比)是指母液中所含结晶的体积对母液和结晶总体积的百分比。为有利于氨和吡啶的吸收,减少搅拌阻力和有利于结晶的长大,晶比不宜过大;而晶比太小,不利于结晶的长大。因此一般控制晶比在4050。,三、饱和器法生产硫铵的工艺流程,饱和器法生产硫铵的工艺流程见图7-
6、2。来自冷凝鼓风工段的煤气首先进入煤气预热器,被预热到65左右,然后,热煤气与蒸氨塔来的氨气合并进入饱和器,氨被硫酸吸收。煤气出饱和器后进入除酸器,除去所夹带的酸雾后送往粗苯工段。在饱和器后煤气中的含氨量一般要求低于30mg标m3 。饱和器中硫铵结晶用结晶泵将晶体连同部分母液送至结晶槽。硫铵晶体经离心机离心分离,分离出来的母液返回饱和器。离心机卸出的硫铵晶体经流化干操后得到产品。,三、饱和器法生产硫铵的工艺流程,三、饱和器法生产硫铵的工艺流程,饱和器溢出的母液不断通过满流口流入满流槽,再由循环泵连续送回饱和器底部的喷射器,不断搅动母液。满流槽漂浮的酸焦油,用人工捞出或引至酸焦油处理装置进行回收
7、。,四、硫铵工段的主要设备,硫铵工段的主要设备有煤气预热器、饱和器、离心机、干燥机、除酸器等。其中饱和器是硫铵工段的主要设备,饱和器的构造型式较多,图7-3为常用的外部除酸式饱和器。,四、硫铵工段的主要设备,饱和器是用钢板焊制的具有顶盖和锥底的圆形设备,内壁衬以防酸层。此外,饱和器顶盖内表面及中央煤气管的外表面,由于经常与酸雾接触,均需焊铅板衬层,采用环氧玻璃钢衬饱和器顶盖的内表面及中央煤气管表面,也有良好的效果,在中央煤气管下端装有煤气泡沸伞。沿泡沸伞整个圆周,焊有一定数量弯成一定弧度的导向叶片,构成了多个弧形通道,使煤气均匀分布并鼓泡穿过母液,同时还促使饱和器中的上层母液剧烈地旋转,从而使
8、母液中的硫酸铵晶体保持一定的悬浮状态,这对于晶体的长大是有利的。,四、硫铵工段的主要设备,泡沸伞煤气出口上缘应浸没至饱和器满流口下缘一定距离。一般情况下,为使饱和器后煤气含氨量小于30mg标m3,泡沸伞的浸没深度不应小于200mm。煤气通过饱和器的阻力主要由浸没深度所决定。 饱和器法工艺的主要参数为:饱和器后煤气中含氨不大于30mg/m3;煤气进口速度1215m/s;中央煤气管内煤气速度为0.70.9m/s;煤气进饱和器温度6070;煤气出饱和器温度5565;饱和器内母液温度5055;饱和器阻力为55006500Pa。 近年来,国内焦化厂开始采用了全不锈钢制造的新型喷淋式硫铵饱和器,替代原有的
9、饱和器,取得了较好的效果,尤其是设备的腐蚀和系统阻力大大减少,操作和维护也大大方便,值得推广。,第二节 粗轻吡啶盐基的回收,吡啶是一种具有特殊气味的油状液体、易溶于水,在炼焦过程,煤中的氮约有1.21.5转变成粗轻吡啶,煤气初冷后,其吡啶含量约为0.40.6g/标m3,其中轻吡啶约占7585。剩余氨水中的吡啶含量约为0.20.5g/L,其中轻吡啶约占25。 粗轻吡啶的组成主要是吡啶、甲基吡啶、二甲基吡啶和中性油。,一、回收吡啶的原理,二、回收粗轻吡啶的工艺流程,一、回收吡啶的原理,吡啶是粗轻吡啶中含量最多、沸点最低的组分,吡啶具有弱碱性,其碱性比氨弱。在饱和器中,吡啶与母液中的硫酸作用生成硫酸
10、吡啶,生成酸式盐或中性盐,其反应式如下: C5H5N + H2SO4 C5H5NHHSO4 (酸式盐) 2C5H5N + H2SO4 (C5H5NH)2SO4(中性盐) 当母液酸度高时,有利于吡啶的回收,在母液中主要含有酸式硫酸吡啶,该化合物不稳定,升高温度极易离解并与硫铵反应产生游离吡啶,其反应式如下: C5H5NHHSO4 +(NH4)2SO4 = 2NH4HSO4 + C5H5N,一、回收吡啶的原理,所以,当母液温度提高或母液中硫铵含量增多时,都将促使酸式硫酸吡啶的离解,而使得吡啶游离出来。因此在母液的液面上总有相应压力的吡啶蒸汽,使吡啶随煤气带走而损失。粗轻吡啶的生产涉及到从煤气中吸收
11、吡啶以及从母液中提取吡啶两个方面。 从母液中提取吡啶,用蒸氨所得的氨汽在中和器内中和,母液中的游离酸使酸式盐变为中性盐,从而使吡啶解吸出来。中和硫酸吡啶反应式如下: C6H5NHHSO4 + 2NH3 = (NH4)2SO4 + C5H5N,二、回收粗轻吡啶的工艺流程,中和器法提取吡啶的工艺流程如图7-4所示。母液由硫铵结晶槽引至母液沉淀槽,进一步析出硫铵结晶并除去浮在母液表面的杂质后引入母液中和器。由蒸氨塔氨汽分缩器来的1012的氨汽进入中和器,与母液中的硫酸吡啶进行中和反应分解出吡啶。由于反应放热,加上氨汽冷凝热的析出,使中和器温度保持在9599。吡啶蒸汽和其它氨、氰化氢、硫化氢、二氧化碳
12、、水汽及少量油气和酚从中和器逸出,进入冷凝冷却器被冷却到3040。含吡啶的冷凝液进入吡啶分离器分离,从上层分离出来的粗轻吡啶经计量槽进入贮槽,下层的分离水则返回中和器,在中和母液过程中生成的硫铵随脱吡啶后的母液返回饱和器或者进入母液净化系统。,二、回收粗轻吡啶的工艺流程,图7-4 母液中和器生产吡啶的工艺流程 1-母液沉淀槽;2-母液中和器;3-吡啶冷凝器;4-吡啶分离器;5-计量槽;6-贮槽,第三节 蒸氨及黄血盐的生产,在饱和器法生产硫铵的流程中,设置剩余氨水的蒸馏装置,将来自溶剂脱酚后的剩余氨水进行蒸氨,得到浓度为1012的氨汽,不回收吡啶时,氨汽直接通往饱和器制取硫铵。回收吡啶时,则通往
13、吡啶中和器,以中和母液中的游离酸和分解硫酸吡啶。另外,在氨水蒸吹过程中还可以回收氰化氢用以制取黄血盐。,一、氨水蒸馏工艺,二、黄血盐的生产,一、氨水蒸馏工艺,氨水蒸馏工艺流程如图7-5所示。原料氨水经换热器与热废水换热后,进入蒸氨塔上部第一层塔盘,塔底用直接蒸汽作为热源进行蒸吹,将氨水中的氨蒸出,废水含氨量不高于0.01。从塔顶逸出的蒸汽中含有氨、水汽、二氧化碳、硫化氢及氰化氢的混合气体,温度为101l03的混合气体进入氨汽分缩器,氨汽部分冷凝并回流到蒸氨塔,浓缩后的氨汽则进入中和器或饱和器中。,一、氨水蒸馏工艺,图7-5氨水蒸馏工艺流程图 1蒸氨塔;2氨汽分缩器;3换热器;4蒸氨废水槽,二、
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