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1、第四章碳铵与联碱的生产核 心技术与工艺流程 第一节碳铵的生产核心技术与工艺流程 碳酸氢铵简称碳铵。是中国目前生产的氨态氮肥的主要品种之一。为大多数小型 氮肥厂采用, 原因是:( ) 用氨水洗去变换气中的 , 并把氨水洗涤后气体中的 回 收下来, 以保证供给合格的原料气 小于 或 , 小于 (标准) ; ( ) 制取碳酸氢铵肥料。 一、 碳酸氢铵的性质和用途 (一) 碳酸氢铵的性质 碳酸氢铵又名重碳酸铵, 它是氨的酸式碳酸盐, 分子式 , 分子量 , 纯 碳酸氢铵的密度为 的白色斜方晶体, 含 : , : , : , 工业产品因含有硫化物, 水分等杂质, 而为白色, 浅灰色或黄色结晶。 碳酸氢铵
2、在 以下低温的干燥空气中, 是比较稳定的, 当温度升高, 空气湿度较 大, 当碳酸氢铵本身为含水较多的细小结晶时, 呈现不稳定性, 分解为 、 和 。 ( ) ( ) ( ) ( ) 温度越高, 空气湿度越大, 含水量越多, 结晶越小, 在空气中暴露时间越长, 则其分 解速度越快, 不同时间碳酸氢铵的分解率如表 所示。 第四章碳铵与联碱的生产核心技术与工艺流程 请下载后获得完整资料! 请用Adobe Acrobat打开下载的pdf文档, 可在附件框中找到完整的资料, 注意一定用Adobe Acrobat软件打开! 由于碳酸氢铵分解时放出气氨, 故成品碳酸氢铵带有浓郁的刺激氨味。 表 碳酸氢铵的
3、分解率与时间和水含量的关系 样品名称温度 不同天数碳酸氢铵分解率 干燥成品 含水 湿成品 碳酸氢铵具有强烈的吸湿性和结块性, 易溶于水, 其水溶液的 值为 , 略显 酸性, 它在水中的溶解度随温度的升高而增大, 如表 所示。 表 碳酸氢铵在水中的溶解度 温度 溶解度 水 根据碳酸氢铵的性质, 在生产过程中, 要尽可能控制生成粗大的结晶, 成品水含量 低, 并进行密闭装袋, 减少碳酸氢铵的分解损失。如在生产过程中加入一定添加剂, 或 将成品进行干燥, 也可以提高其稳定性。 碳酸氢铵的质量标准, 如表 所示。 表 化工部颁布碳酸氢铵标准 ( ) 指标名称干碳酸氢铵 湿碳酸氢铵 一级品二级品 外观白
4、色或微黄色结晶白色或微黄色结晶白色或微黄色结晶 氮 ( ) 含量 水分 ( ) 含量 (二) 碳酸氢铵的用途 碳酸氢铵主要用作化肥, 也可以用于制药或其他工业, 碳酸氢铵是廉价的良好的水 第二篇氮肥生产核心技术与工艺流程 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 溶性氮肥, 在施用过程中, 氮被作物吸收, 而 可以促进作物光合作用, 在土壤中不 留下任何有害杂质, 它既可作追肥, 也可以作为基肥, 既能干施, 也可湿施, 如将碳酸氢 铵粒化, 或用磷肥作包裹颗粒, 可以大大减少氨的损失, 同时补入了作物所需的其他营 养元素, 据报道, 特殊粒化的碳酸氢铵, 在空气中
5、 天, 挥发损失仅 。 二、 碳酸氢铵生产的基本原理 (一) 化学反应 浓氨水制备的化学反应为: ( ) 浓氨水碳化过程的化学反应: ( ) ( ) ( ) ( ) 反应式 ( ) 主要在碳化副塔中进行, 而反应式 ( ) 主要在碳化主塔中进行, 并生成碳 酸氢铵结晶。 实际上的反应过程是 与 首先反应生成甲铵: ( ) 甲铵进一步水解生成碳酸铵: ( ) ( ) 碳酸铵再吸收 生成碳酸氢铵: ( ) ( ) 若变换气中含有 , 会发生下列反应: ( ) ( ) ( ) (二) 浓氨水吸收 的平衡 浓氨水吸收 , 主要是气相中的 溶解于浓氨水, 再与液相中 反应生成碳 酸氢铵。其过程可用式 (
6、 ) 表示: ( ) 碳化过程中的平衡, 既有气液相平衡, 也有液固相平衡, 同时还有化学反应的平衡, 第四章碳铵与联碱的生产核心技术与工艺流程 因此它是一个多相复杂的反应平衡。 对于气相 和液相的平衡, 主要影响 向液相扩散的因素是温度、 压力, 即温 度越低, 压力越高, 气向液相扩散越有利, 另外, 增大气液接触面积也有利于气相 向液相扩散。 从浓氨水吸收 的化学平衡来看, 由于反应是一个体积减少的反应, 故提高压 力, 会使反应向生成碳酸氢铵方向进行, 同时, 反应系放热反应, 所以降低温度对反应的 平衡有利, 如果提高氨水和 的浓度, 也可促使反应向右进行, 含量限制。 图 的平衡分
7、压与温度、 溶液碳化度的关系 (氨水浓度 ) 对于碳酸氢铵固相和液相之间的平衡, 它与温度、 溶液中的碳化度有关, 同时还与 碳酸氢铵的结晶条件有关系。 即温度较低, 溶液中 、 浓度较高, 在一定条件下, 对碳酸氢铵的结晶是有利的。 对碳化过程平衡的影响因素主要是温度、 压力、 氨水浓度和溶液的碳化度。 图 和 为温度、 碳化度与液面上 、 的平衡关系。随温 度升高和碳化度的增大, 气相中 的平衡分压增高, 而氨的平衡分压随温度升高和 碳化度的减少而增大。 图 为氨水浓度、 碳化度与液面上 和 的平衡关系。氨水的碳化 度越高, 液面上氨的平衡分压越低而 的平衡分压随碳化度的升高而增大, 在相
8、同 碳化度时, 氨水浓度越高, 和 平衡分压也增高。 第二篇氮肥生产核心技术与工艺流程 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 (三) 吸收速度 氨水吸收 速度受反应式 ( ) 所控制。式 ( ) 为二级化学反应, 在不同温度下 与氨水的反应速度常数如表 所示。 以上反应速度常数 ( ) 与温度的关系可整理为式 ( ) : ( ) ( ) 图 的平衡分压与 温度、 溶液碳化度的关系 (氨水浓度 ) 图 在 和氨水浓度为 , , , 滴度时, 氨水溶液液面上 二氧化碳及氨的平衡蒸汽压 注: ( ) ( ) 二氧化碳与氨水的反应速度常数 温度 ( ) ( ) 从表 看
9、出, 反应速度常数虽随温度上升而增大, 但氨液面上 的平衡 分压也随温度升高而增大, 相对地减少了吸收推动力, 而氨水吸收 的速度正比于 反应速度常数与吸收的推动力, 因此当氨水浓度和碳化度一定时, 随着温度的升高, 吸 收速度可能增加也可能减少, 图 表明了这种情况, 如原始溶液的氨浓度为 时, 当碳化度在 之前, 温度低的碳化曲线位于温度的曲线的左下 第四章碳铵与联碱的生产核心技术与工艺流程 方, 即在同一碳化度时, 当温度高时吸收速度也比较快。相反, 当碳化度在 以上时, 温度低的曲线位于温度高的曲线的右上方, 即在同一碳化度下, 当温度高 时, 吸收速度都比较慢。 碳化过程的吸收速度又
10、随着溶液碳化度的增加而减慢, 这个关系也可以从图 看出, 但在某些温度下, 曲线出现反常现象, 即在碳化度 左右时, 曲线呈现 峰形。反应反常现象相当于碳酸氢铵溶液中开始析出结晶。起初析出 结晶 的速度较快, 也即从溶液中移去 的速度较快, 这促使吸收速度加快, 因此曲线上 升。随后, 结晶过程中的饱和度降低, 结晶速度减慢, 这时曲线开始重新下降。当变换 气压力升高时, 气体的分压也升高, 吸收推动力也随之增大, 因此吸收速度也增大。 对于碳化过程的吸收速度, 提高压力、 降低温度、 以及降低碳化度都是有利的。 图 在不同温度下二氧化碳吸收速度 与溶液碳化度的关系 (四) 结晶过程 氨水吸收
11、 比较容易达到工艺要求, 然而结晶过程却很难掌握, 在某些情况下, 与 转化为结晶物少, 这一方面使产品产量低; 另一方面, 母液中 含量高, 即 碳化度高。在液氨充足时, 造成大量母液过剩, 在液氨紧张时, 形成恶性循环, 使全厂氨 碳不平衡, 严重时, 被迫停车。因此, 必须选择出适宜条件, 保证碳酸氢铵产量高, 结晶 颗粒大而均匀。而这些决定于氨水中 的相平衡与结晶的速率。 体系的相图分析图 为 系统多温相图的 碳酸氢铵结晶区放大图。 为等碳化度线以及不同浓度的纯氨水碳化过程线。 碳化度是碳化液中 的摩尔数与 的摩尔数比值的百分率。溶液中只要 与 的比值相同, 必具有相同的碳化度而与氨水
12、浓度无关, 因而等碳化线是纯水 第二篇氮肥生产核心技术与工艺流程 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 点 向外放射的直线。图中有了这两种线, 便可根据溶液的原始成分及碳化终了的数 据, 很方便地确定碳化的过程终了时, 系统组成点在图中的位置并进行有关的工艺计 算。 ( ) 碳化途径。在碳化生产中进入碳化副塔的浓氨水是由循环母液经吸氨后制得 的, 故其中已含有一定数量的碳酸盐, 其组成大约为含氨 , 碳化度 。如图 中 点。在碳化副塔中吸收 , 碳化度不断升高, 出副塔液碳 化度约为 , 系统组成点至图 上 点。当温度不低于 时, 溶液在这 个阶段处于不饱和区,
13、 故不仅不会析出结晶, 反而会把附于塔壁的结晶溶解, 达到洗塔 的目的。 图 系统应用相图 出副塔后溶液导入主塔继续碳化, 系统组成点主要在碳酸氢铵结晶区移动, 析出大 量碳酸氢铵结晶。碳化结束时取出液碳化度约为 , 在图 上 点。根据直线反比法则, 此时固相在 点, 液相点是在 延长线与饱和曲线的交点, 若溶液为 , 交点为 。此时系统内碳酸氢铵结晶与溶液数量之比等于线 长 度与线 长度之比。 ( ) 碳化条件分析。碳化过程是比较复杂的, 相图只能解决系统达到平衡时的组成 问题, 即结晶的纯度和固液比。而反应速度, 气体净化度, 结晶的粒度大小等问题对碳 化生产也是十分重要的, 所以在选择条
14、件时应全国考虑。这里仅结合相图分析碳化生 产中有关结晶的纯度和取出固液比问题。 氨水浓度。图 中 点为 氨水进行碳化, 最终碳化度为 的 系统组成点; 点为 的氨水进行碳化, 最终碳化度仍为 的系统组成点。根据 第四章碳铵与联碱的生产核心技术与工艺流程 反比法则, 前者取出液固液比等于线 与线 长度的比值; 后者取出液固液比等于 与线 长度之比。显然后者的比值比前者大, 即氨水的浓度高, 氨水吸收能力 强。取出固液比高。至于杂晶生成问题, 根据图 可知, 氨水在 以下, 温 度不低于 , 是不会有碳酸氢铵结晶以外的其他杂晶析出。 温度。从图 可以看出, 碳化温度低可使反应趋于完全, 取出液固液
15、比 高。当氨水浓度为 , 图上 点为碳化结束时系统组成点, 点为 时液相组成 点, 为 时的液相组成点。由反比法则线可知 愈长, 取出液中固液比愈高, 显 然线 比 线的长度要长, 证明 比 时的取出液固液比高。 碳化度。在碳化主塔中, 如其他条件相同, 溶液的碳化度愈高, 则结晶量愈大。 在图上表现为碳化结束时, 系统组成点 向上移动, 线 加长, 线 缩短。 碳酸氢铵结晶量决定于氨水浓度, 碳化度和塔底温度。有了上述三个数据, 就可以 方便地利用相图计算结晶量。如已知浓氨水组成为图 中 点, 可确定碳化 过程系统组成移动线 。若最终碳化度为 。即可从 的碳化度射线与 线的交点确定碳化终点或
16、系统状态点 。通过 点和 点画直线与系统温度 的溶解度曲线交于 。有了这三个点, 便可用直线反比法则计算结晶量。 用尺量得: 取出物料固液比 (质量) 为: 碳化循环过程在相图上的表示碳化液在固定副塔、 预碳化塔和碳化塔中形 成密闭的循环称为碳化液的循环, 其循环过程如图 ( ) 所示。 图 ( ) 碳化液的循环示图 碳化液的循环过程也可以在 体系相图中表示出来, 如图 ( ) 所示, 图中 点是碳化母液的状态点, 点是副塔取出液的状态点, 点表示两种 溶液混合后的组成, 箭头 则表示混合液 的吸氨过程, 直线的延长线和纯氨状态 第二篇氮肥生产核心技术与工艺流程 标准分享网 w w w .b
17、z f x w .c o m 免费下载 点 相连接, 实际上浓氨水 是 、 、 三个部分的混合, 从 点可读出浓氨水的组成 ( 、 的质量百分浓度) 和溶液的碳化度。从 到 、 反映浓氨水的碳化过程, 点是碳化过程的终点状态, 它处于碳酸氢铵结晶及其饱和溶液的两相区, 故可分为固、 液两部分, 液相是碳化母液 , 固相则是碳酸氢铵的结晶 , 碳化终点 的位置可显示 出碳化的程度, 也决定着母液的组成和数量, 图中仅绘出 的溶解度曲线, 表示取出 温度, 碳化液的循环途径如 所示。 根据相图, 可分析指导实际生产过程, 例如在一定原始氨水浓度以及取出温度的条 件下, 碳化过程终点碳化度降低时,
18、不但使碳酸氢铵结晶量减少, 母液量增多, 而且母液 中 和 的浓度也升高, 因而在配制浓氨水时, 就需补入比较多的稀氨水, 造成循 环量的增加, 这样的循环, 必然使碳酸氢铵产率降低, 设备能力下降, 而动力消耗增加, 因此, 在生产中应及时进行调整。 图 ( ) 碳化液循环过程在相图上的表示 如果在碳化度和温度一定的条件下, 原始氨水浓度降低时, 与上述循环结果一样, 所以, 在合理的碳化度范围内, 循环过程的近似三角形越大, 结晶线上和结晶量成比例 的线 越长时, 碳酸氢铵的结晶量越多, 碳化液循环量越少, 设备生产能力越大。为 此, 在保证出塔原料气中 和 合格的条件下尽可能使氨水浓度高
19、一些, 反应终 点的碳化度高一些是合理的。 通过 相图讨论, 可了解晶体能否析出, 以及析出数量有关的影响 因素, 但不能反映溶液的结晶过程、 结晶速度以及影响晶体颗粒大小的因素。 影响晶体颗粒大小的因素碳化塔取出液中碳酸氢铵晶体的大小, 对碳化工序 第四章碳铵与联碱的生产核心技术与工艺流程 的生产及碳酸氢铵的稳定性, 均有很大的影响。晶体颗粒大, 结构紧密, 则含水量少, 稳 定性高。若晶体过于细小, 不仅碳酸氢铵成品中水分含量高, 稳定性差, 分解损失大, 而 且离心分离后的母液中含细晶太多, 使吸氨后浓氨水的碳化度增高, 吸收二氧化碳的能 力降低, 碳化系统操作恶化。 当溶液中碳酸氢铵的
20、浓度大于一定温度下该组分的饱和浓度时, 则碳酸氢铵从溶 液中结晶析出。结晶过程包括晶核的形成与晶核的成长两个阶段。对于相等的结晶产 量而言, 若在结晶过程中晶核的形成速度, 远大于晶核成长的速度, 则晶体细而多, 反 之, 则晶体粗而少。若这二速度彼此相近, 则晶体大小参差不一。显然, 控制好二者速 度, 便可控制晶体的大小, 以便能得到产量高、 结晶大的碳酸氢铵产品。影响晶体颗粒 大小的因素有几方面。 溶液过饱和度。影响晶体大小的主要因素是溶液的过饱和度。溶液的过饱和度 增加, 既能加快晶核形成速度, 又能加快晶体生长速度, 但对晶核的形成更加有利。过 饱和度对结晶的影响如图 所示。随着溶液
21、过饱和度的增加, 晶体粒度急速 减小。而且过饱和度达到某一数值后, 晶体密度降低, 晶体疏松, 易破碎。因此在结晶 过程中, 应控制在尽可能低的过饱和度下操作。降低溶液中碳酸氢铵浓度, 增加碳酸氢 铵的溶解度, 均可降低过饱和度。适当提高溶液的温度和适当降低氨水与二氧化碳的 反应速度, 可以减少溶液的过饱和度, 均有利于获得较大的晶体。 图 过饱和度对结晶影响的示意图 晶核生成的速度; 晶体成长的速度; 晶体粒度指数 (晶粒增长 晶粒数目) ; 晶体密度 温度。温度低, 有利于晶核的形成, 温度高, 有利于晶体的长大。所以在较低温 度下结晶时, 一般得到的是细小晶体, 在较高温度下结晶时, 晶
22、体的粒度比较大。但高 温下碳酸氢铵溶解度大, 溶液中析出晶体少, 为了既能得到大颗粒的晶体, 又能从溶液 中析出尽可能多的晶体, 理想的温度状况是在生成晶核的区域, 温度控制高一些, 以减 少晶核生成率, 然后逐渐降低温度, 以便析出尽可能多的晶体。 溶液在塔内的停留时间。溶液在塔内应有足够的停留时间, 使晶体有充分的时 间成长。溶液在塔内的停留时间可按下式计算: 第二篇氮肥生产核心技术与工艺流程 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 停留时间 碳化塔有效容积 ( ) 入塔氨水量 ( ) 当低负荷生产时, 所需氨水量少, 溶液停留时间长, 使晶体有充分的时间成长
23、, 获得 的晶体颗粒大。 悬浮液中固液比。生产中以一定量的悬浮液, 静置片刻, 使晶体自然沉降, 观察 晶体占整个体积的百分数, 称为固液比。悬浮液中固液比大, 则晶体成长的表面积也 大, 有利于降低溶液的过饱和度, 可获得大颗粒晶体。 添加剂。在碳化液中加入少量添加剂, 能使晶体长大, 离心分离效率提高, 成品 含水分降低, 因而可提高碳酸氢铵的稳定性, 同时由于晶体表面吸附了一层添加剂, 还 能防止碳酸氢铵的结块。 碳酸氢铵质量的改进碳铵生产在产品的质量上长期以来一直存在水分高、 结 块严重、 分解损失大等缺点。 提高碳铵稳定剂的研究, 大约在 世纪 年代德国就报道有关的专利, 后来日 本
24、、 美国、 波兰和前苏联等国家也作过不少研究。我国从 年上海化工研究院研究 的 阴离子表面活性剂, 经工厂连续运转使用表明, 操作正常安全, 无起泡带液 现象。产品质量提高、 含水量降低、 结晶颗粒大、 分解损失率和结块率下降。 年以来, 中国科学院沈阳应用生态研究所在土壤肥力、 土壤酶学、 土壤生态学 研究的基础上研究出长效碳酸氢铵。长效碳酸氢铵是在生产碳铵时, 在吸氨与碳化副 塔之间加入某种潜育性固化剂和硝酸还原酶抑制剂、 添加剂与碳铵共结晶而成。它既 保持了普通碳铵的优点, 又克服了普通碳铵挥发损失大, 氮素利用率低, 肥效期短等缺 点, 使普通碳铵变成一种氮素利用率和尿素相当, 又具有
25、长效、 增产等特点的优质氮肥。 目前已在 多个省市和地区推广应用。试验证明, 它可以提高碳铵氮素利用率 ( ) , 延长肥期 天, 减少施肥量 ( ) , 农作物增产 。 中科院南京土壤研究所研制开发成功, 用钙镁磷肥包膜碳铵长效肥。它不仅控制 了养分的释放, 而且抑制了氨的挥发, 其包膜工艺是, 在粉状碳铵中混入 白云石熟 粉作为添加剂, 混均后造粒, 移入转盘中用磷酸酸化, 然后, 转动转盘撒上钙镁磷肥, 使 其在颗粒表面形成一层均匀的膜壳, 再用石蜡沥青封面, 控制释放率。 化工部上海化工研究院研究开发的磷钾碳铵, 它是由磷酸一铵, 氯化钾与碳铵相配 混的一种混合肥料。它可以使碳铵的含水
26、量降低, 达到防结块的目的。目前已在国内 化肥厂推广生产。 三、 碳酸氢铵生产的工艺条件 选择工艺条件的原则是保证优惠的技术经济指标前提下, 使原料气成分符合要求, 生成的碳铵结晶粗大、 均匀、 稳定。并使碳化系统稳定高产, 保持水平衡, 根据碳化过程 的基本原理选择工艺条件。 第四章碳铵与联碱的生产核心技术与工艺流程 (一) 氨水浓度 提高氨水浓度的好处是: 有利于 的吸收; 可提高取出液的固液化, 减少母液循 环量, 可以降低泵与离心机的电耗。因氨水浓度高, 单位体积氨水吸收 多, 即溶液 生成碳酸氢铵多, 从溶液中析出的碳酸氢铵结晶也多。但氨水浓度升高的同时, 会造成 碳化副塔出口气体中
27、氨含量增加, 对氨平衡不利。氨水浓度过高, 还会有杂晶析出。在 生产中氨水浓度的确定主要决定于母液中 含量。因 的含量高, 所制得氨水对 的吸收能力就低, 为了保证对 的吸收, 就应适当提高氨水浓度。取出温度过 高, 就会造成母液中 含量高, 氨水浓度应控制高一些; 取出温度低, 母液中 含 量低, 所制得氨水吸收 能力强, 为了减少氨的损失, 氨水浓度就应适当低一些。另 外氨水浓度还与季节有关, 夏季气温、 水温均高, 塔内溶液温度也高, 对 吸收不利, 氨水浓度应当高些, 冬季可控制低一些。如: 夏季 ; 冬季 ; (二) 碳化度 碳化度是指氨吸收 的程度。溶液碳化度高, 对吸收不利, 而
28、对提高产量有利; 还能减少出口气体带走氨量, 对提高氨转化率有利。因此, 浓氨水中, 碳化度不能过高, 维持在 , 以利于吸收。预碳化塔主要任务是清洗气体中 , 对氨水进行预 碳化, 但不能结晶, 同时还兼有清洗结疤作用, 所以预碳化塔清液碳化度不能过高, 也不 能太低。在保证不结晶的前提下稍高一点。一般在 以下不会有结晶。主塔的任 务是获得高产优质的碳酸氢铵结晶。所以主塔中碳化度应该高一些。一般大于 。但也不能过高, 否则, 主塔出口气中 含量高, 预碳化塔负荷重, 原料气体 难以合格。 (三) 温度 主塔的温度从相图 、 图 分析可知, 塔的上部温度应稍 高些, 这样可以避免过早析出晶体,
29、 而反应速度也可能加快。但温度高时氨耗增加, 因 此上部应低于中部。一般低于 。主塔中部是主要反应区, 晶核最容易生成, 提高 这个区域的温度, 能降低溶液过饱和度, 减少晶核生成, 避免生成过多的细小晶体。此 区域的温度一般维持在 为宜。在碳化塔下部应保持较低的温度, 以降低碳酸 氢铵的溶解度, 提高晶体产量。但底部和中部温度差不能太大, 以免使料浆 (液) 流至塔 低时降温过快, 而形成较大的过饱和度, 从而使晶核生成过快, 生成细小晶体, 因此, 冷 却过程降温要慢, 要均匀。图 为温度分布示意图, 但对于非菌帽型, 保持这 第二篇氮肥生产核心技术与工艺流程 标准分享网 w w w .b
30、 z f x w .c o m 免费下载 种温度分布比较困难, 特别是间歇取出, 这种明显地 “两头低, 中间高” 的温度分布更难 达到。另外, 塔底温度也受冷却水温和用量的限制。因此工艺条件的确定既要有理论 分析, 也要重视实践经验和经济核算, 只有这样才能避免片面性, 使生产更加合理, 控制 碳化塔温度的主要方法是调节冷却水用量。为了使塔顶温度低于中段温度, 冷却水应 分别由塔顶和塔低进入, 换热后由塔中部流出。 图 塔温沿塔高的分布曲线 顶碳化塔的温度顶碳化塔的作用是进一步吸收主塔尾气中的 和提高 浓氨水碳化度 (由 提高至 ) 。预碳化塔温度控制高一些, 可加速 结疤的溶解和 吸收,
31、但温度太高, 预碳化塔尾气中 和 含量增高, 且使主塔 顶部温度高, 为了兼顾这两个方面, 一般在刚刚调塔后的 内塔内结疤多, 为加速 溶解, 塔内温度可控制在 以上, 然后逐渐降到 。 (四) 压力 变换气压力高, 气相中的 分压也高, 吸收推动力大, 吸收速度加快, 从气液平 衡的角度来看, 增加压力可使气体中 和 的平衡含量下降, 提高了尾气的净化 程度和减少了 的损失。压力提高, 生产强度增大, 设备尺寸可以缩小, 但腐蚀加 大, 对设备的材质和制造要求较高。碳化系统的操作压力通常决定于加压变换的压力 和系统阻力, 还与压缩机型号有关, 一般碳化压力在 。 四、 碳酸氢铵生产的工艺流程
32、及主要设备 (一) 工艺流程 气体流程如图 所示, 来自变换工段含 的气体, 依次进入碳化塔 第四章碳铵与联碱的生产核心技术与工艺流程 ( ) 、( )(假定碳化塔 ( ) 为生产塔,( ) 为副塔, 视塔内结疤情况, 两塔轮流倒用) , 鼓泡 通过碳化液并进行反应。反应放出热量, 通过水箱移走。含 左右气体从塔 ( ) 顶部出来进入塔 与软水反应, 继续吸收二氧化碳和气体中氨, 使出口气中的二氧 化碳降至 左右, 氨降低至 (标准状态) 左右, 然后送往压缩工段。 液体从塔底引出至稀氨水槽, 此稀氨水可引至脱硫工序作脱硫用, 也可以废氨水出售, 还可回收一部分制备浓氨水。 液体流程浓氨水由浓
33、氨水贮槽, 经浓氨水泵打入碳化塔 ( ) 吸收气体中部分 二氧化碳并鼓泡溶解塔内的结疤, 然后由塔 ( ) 底部排出, 经碳化泵打入碳化塔 ( ) 吸收 变换气中的二氧化碳, 生成含晶体 的 悬浮液。此悬浮液靠塔内压 力压入稠厚器, 经离心机分离后, 得固体碳酸氢铵成品, 由底部下料斗卸出, 包装后入 库。分离晶粒后尚有部分微小晶粒的母液, 则靠位差流入晶液槽, 经晶液泵送到旋风除 晶器进行二次分离, 余下的晶体去稠厚器、 离心机再分离, 清液则去母液槽供制浓氨水 用。 图 图碳化工艺流程示意图 ( ) , ( ) 碳化塔; 尾气洗涤塔; 稠厚器; 离心机; 旋风除晶器; 晶液槽; 晶液泵; 碳化泵; 浓氨水泵; 稀氨水母液贮槽; 浓氨水贮槽; 吸氨泵; 吸氨排管; 吸氨喷嘴; 碳化氨水贮槽 吸氨流程高位吸氨器为一圆筒体, 下部为锥体, 筒体有一中心管, 中心管四周 布满 小孔, 底部封死。吸收液由泵送至吸氨器顶部进入中心管, 经中心管的 小孔向四周喷洒。气氨进入吸氨器筒体, 与吸收液接触而被吸收。吸氨后的浓氨水经 冷却排管冷却后, 送入浓氨水槽。高位吸氨器的安装高度一般为 。由于高位 吸氨器位置较高, 吸氨后的浓氨水向下流动时位差大于 以上, 使吸氨器内及气氨 总管压力降低, 从而降低了合成系统氨冷器的温度, 相应地降低了合成塔进口氨含量,
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