韩家龙
摘 要：硫酸铵又称为硫铵，是重要的化工产品原料，主要用于化肥、皮革、医药、纺织等方面。炼焦荒煤气再加工是生产硫铵产品的一种重要方式，喷淋式饱和技术在其中的应用，能够有效提高煤化工硫酸铵生产水平。基于此，文章主要对喷淋式饱和器法制硫铵的工艺原理进行了简要分析，并对其生产操作要点进行了研究，希望能够提高硫酸铵的生产工艺效率。
关键词：煤化工；硫酸铵生产；喷淋式饱和器法；原理；要点
引言
当前，我国煤炭资源紧缺，煤炭生产加工污染严重，加强对煤气中氨的回收再加工已成为炼焦生产中的重要内容，对于氨的回收和高效利用也一直是现代煤化工重要的研究方向。在国家提倡煤炭资源高效利用、大力发展集约化新型煤化工产业的背景下，运用喷淋式饱和器法，能够保证煤化工生产的稳定性，为企业取得了良好的经济效益。所以，煤化工企业在硫酸铵生产过程中，应加大喷淋式饱和器法的应用力度，充分发挥工艺优势，为提高硫酸铵工艺技术水平奠定坚实的基础。
1喷淋式饱和器法制硫酸铵工艺原理
1.1氨回收制硫酸铵的基本化学原理
在煤化工生产过程中，利用氨回收工艺是煤化工制硫酸铵的基础化学原理，其主要是利用氨与硫酸的中和反应原理生产硫酸铵，具体化学反应方程式如下所示：
在中和反应过程中，氨与硫酸反应是不可逆的，因此，该反应的稳定性比较强。同时，在氨与硫酸的中和反应过程中，其硫酸量对反应生成物的影响也比较大，若硫酸过量则会生成硫酸氢铵：
1.2喷淋式饱和器法制硫酸铵的工艺流程
在煤化工企业生产过程中，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。利用喷淋式饱和器法制取硫酸铵的工艺流程可以从以下几个方面进行分析：
第一，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。
第二，喷洒吸收氨后的母液从降液顶部流到结晶室的底部，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。
1.3喷淋式饱和器法制硫铵的技术优势
第一，能源消耗水平低。喷淋式饱和器法生产硫酸铵，能够改善煤气与母液接触方式，降低煤气流动的阻力（不大于1500Mpa），从而能够有效降低鼓风机的能耗；并且母液循环利用的方式既起到了搅拌效果，减少了设备的堵塞，同时也降低了硫酸的消耗。
第二，工艺效率高。喷淋饱和器生产硫酸铵法，通过喷淋方式使煤气与母液得到了充分的接触，使煤气中的氨与硫酸的中和反应较为彻底，相比于浓氨水工艺，其氨回收效率得到了极大的提高，除氨更为彻底，二次喷淋后煤气氨含量可降低至0.05g/Nm3～0.03 g/Nm3以下。
第三，经济效益好。在煤化工硫酸铵生产过程中，其饱和器材料是不锈钢，具有较强的抗腐蚀能力，这能够保证饱和器使用性能，缩短维修周期，降低维修成本；并且产品为固体结晶，纯度高、易运输、易存放，有较好的市场销路，为企业带来了良好的经济效益。
2饱和器法制硫酸铵在煤化工中的应用
通过对喷淋式饱和器法生产硫酸铵工艺进行分析与研究可以发现，在饱和器法制硫酸铵操作中，母液酸度、反应温度、母液搅拌、母液喷淋等都是影响其操作工艺的关键因素。下面就简单的来分析：
2.1母液酸度对煤化工硫酸铵生产的应用
在硫酸铵生产过程中，若母液浓度对饱和器除氨效果和硫铵产品质量的影响较为明显。如果母液酸度过低的话，则会使母液除氨的效果降低，导致氨脱除不彻底，煤气含氨量偏高，硫铵的回收率和生产效率也随之降低，也容易造成饱和器的堵塞，同时还会使母液中的铁离子沉淀，母液变黑，硫铵晶体发灰且成长缓慢；如果酸度过高的话，也会造成结晶粒度的下降，晶核增多，硫铵结晶小而散，同时还会造成产品硫酸氢铵含量偏高，酸耗增加。为了保证煤化工硫酸铵的生产质量，在喷淋式饱和器法生产硫酸铵过程中，需将饱和器适宜的母液酸度控制在3%～5%较为适宜，在实际的生产中，应根据结晶情况和硫铵产出率等情况对母液酸度进行适当的调整。
2.2反应温度对硫酸铵生产工艺的影响
母液温度也是影响硫铵结晶的重要因素。在实际的操作中，母液温度是根据饱和器内水含量的多少来确定的，以维持器内系统的水平衡为控制目标，使煤气能够将多余的水分带走，防止母液被过分稀释，以保证硫铵结晶较好地生成长大，设备长期稳定运行。饱和器内的水主要来自于93%浓硫酸中夹带的水和由煤气带入的水。通过反复对比，确定母液温度控制在50℃～55℃范围内是最为合适的，使饱和器内水含量趋于平衡，生产达到较为理想的状态。母液温度的控制，主要通过调节煤气预热器的蒸汽量来实现，在生产操作中应勤于观察，密切注意温度波动，及时调节，以使温度控制在技术要求范围内。
2.3母液喷淋对硫酸铵生产工艺的影响
母液喷淋是喷淋式饱和器关键的技术环节，其喷淋效果的好坏也直接关系到煤气中氨的回收效率。喷淋的目的在于使煤气与母液充分接触，使煤气中的氨得到充分回收利用，根据生产经验，母液喷洒压力保持在0.02 MPa时可达到较为理想的除氨效果。影响喷淋雾化效果的主要因素是母液中的晶体含量，母液晶比越高，则母液雾化的效果越差。因此，要保持较理想的喷淋效果主要还是应从控制结晶大小以及母液结晶含量（<30%）入手。另外，还应定期检查喷淋头，发现腐蚀严重的，或是松动脱落的，应及时更换维修，以保证喷淋效果。
2.4离心分离和水洗干燥
离心分离的主要作用是使母液与硫铵结晶相分离，降低产品附着的游离酸的含量，提高产品品质。为确保离心机稳定工作，并保证良好的离心分离效果，主要应控制好结晶槽内的料层厚度和均匀性，在保证离心机供料稳定的情况下又不堵塞下料管，分离后的硫铵结晶再经过70℃以上的热水冲洗进一步降低游离酸含量。为保证产品水分合格，水洗之后还要对产品进行120℃的热风干燥除水，干燥处理要保证足够的温度和时间，并使料层均匀，才能使水分充分蒸发，水含量降低，达到理想的干燥效果。
结束语
综上所述，喷淋式饱和器法在煤化工硫酸铵生产中的应用，具有较好的技术优势，为了保证其工艺生产效益，技术人员应对喷淋式饱和器法工艺的影响因素进行分析与研究，控制好工艺参数，尤其是母液的温度、酸度等等，不断优化并改进煤化工生产工艺水平，为企业带来更好的经济效益和社会效益，促进我国新型煤化工行业的快速发展。
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