含氨尾气生产硫酸铵蒸发与结晶工艺探讨
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摘 要 本文以大庆炼化公司聚合物一厂硫铵车间在工艺生产中，含氨尾气治理硫酸铵这一项目，探讨将尾气中的氨气运用稀硫酸吸收生成浓度25%的稀硫铵，经由结晶、蒸发、干燥、理性等工藝可以获得成品硫酸铵，研究硫酸铵工艺蒸发及结晶工艺，以期可以作为解决现有蒸发提浓工艺技术的现有问题，改进技术提高产品质量创造更多的经济效益及社会效益。
关键词 含氨尾气；硫酸铵；蒸发与结晶
目前国内硫酸铵生产工艺主要分为两类：农用级、工业级，划分了质量标准为优等、一等、合格，产品市场价格存在较大悬殊[1]。国内硫酸铵的主要生产，包括了内酰胺副产、聚丙烯酰胺副产、含氨尾气处理副产、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯等有机产品副产。硫酸铵的副产工艺技术，实现了氨与硫酸的化学反应可得稀硫酸铵溶液，经过蒸发、结晶、离心、干燥等多项工艺程序，即可达到固体的硫酸铵产品[2]。本文探究含氨为其在硫酸铵生产中，蒸发及结晶工艺进行分析。
1 硫酸铵物化性能及主要生产工艺概述
1.1 硫酸铵物化性能
硫酸铵简称为硫铵，分子公式为：，为无色的斜方晶体，工业品呈白色或是淡黄色的结晶体，硫铵纯品易溶于水，水溶液以酸性不溶醇、丙酮、氨。在吸湿之后会较快的固结，含有杂质的硫铵呈浅色及暗褐色等颜色[3]。
1.2 硫酸铵主要生产工艺
生产硫酸铵的主要生产工艺，在目前主要是经过硫酸、氨经过化学反应所形成了稀硫酸铵溶液，之后经过蒸发、结晶、离心以及干燥的工艺程序，即可得到硫铵产品[4]。最早由于氨与硫酸两者之间直接反应实现硫酸铵的生产工艺，由于具备了较久的生产流程，且成本投入较大，生产成本较高，所以目前已经不再运用。我厂现有的硫酸铵生产工艺，主要采用稀硫酸吸收焦炉气内的氨，或是其他含有氨的尾气副产，经过硫酸铵溶液的蒸发及结晶所得。
2 硫酸铵蒸发工艺技术
2.1 硫酸铵蒸发工艺路线
本文主要采用了热集成技术，经过将稀硫铵由原本的25%蒸发浓缩至37%，通过模拟计算这一工艺，其中运用的基础原理包括化工原理、化工热力学，经过计算对比单效、双效、三效的不同蒸发工艺，完成数据比选后发现三效蒸发工艺，最为适用于万吨级的硫铵蒸发工艺技术中，并且同时还对三效蒸发工艺的硫铵蒸发器，具体换热面积完成计算，确定加热室、分离室外型尺寸。可以发现：三效蒸发工艺在生产过程中，能够相较单效及双效蒸发，减小蒸汽的消耗量及循环水量，能够很大幅度的将运行成本有效降低，节约能源消耗。但是此种蒸发工艺很容易所致堵塞，但是可以采用控制工艺参数，加设蒸汽冲洗或是脱盐水，从而有效降低三效蒸发的工艺技术影响。
2.2 工艺过程模拟计算
通过运用化学平衡法计算硫酸铵的析出化学方程式，计算所得单效蒸发的热负荷最终值为Q=1404.5kW、双效蒸发的热负荷最终值为Q=1130.6kW、三效蒸发的热负荷最终值为Q=738.7kW；而单效蒸发的主要工艺控制参数计算结果包括：蒸发压力为20Kpa（表压）、温度为109℃、液相浓度是37%、双效蒸发的主要工艺控制参数计算结果包括：蒸发压力为40Kpa（真空度）、温度为93℃、液相含固量是10%、三效蒸发的主要工艺控制参数计算结果包括：蒸发压力为80Kpa（真空度）、温度为66.5℃、液相含固量是25%；在循环加热室计算后，参照、计算所得A1=99.83m2、A2=85.88m2、A3=79.74m2。
2.3 硫铵蒸发工艺流程
在本厂运用的聚丙烯酰胺装置，经生产稀硫铵溶液内存在浓度为2%的研磨油，而此种物质沸点较高无法在硫铵蒸发工艺内完全成功去除，会在蒸发器加热室内滞留，对蒸发效率及最终的固体硫铵产品质量造成影响。笔者认为可以开发新型三效蒸发器能够有效去除研磨油，该工艺技术主要采用在单效、双效分离室，液面位置分别设置出口，含油的污水可以经由出口取出之后经由分层器，可以在焚烧炉内处理上层研磨油，而下层水则可以借助泵循环回至分离室内，有效去除研磨油保证产品质量。
3 硫酸铵结晶技术
3.1 硫酸铵结晶工艺技术研究
硫铵的结晶工艺原理，包括了几个工艺阶段包括了形成饱和溶液或是过冷溶液、产生晶核、晶体成长以及再结晶的过程。晶核即产生晶核，之后经过晶粒的成长产生晶核即成核过程，而晶核的成长也就是晶体的成长过程。通过依据结晶原理及工作经验，笔者认为对硫铵结晶的粒度造成影响的主要因素包括：其一为结晶环境，譬如存在杂质情况下便会影响晶形以及结晶过程。譬如三价铁离子会对扩散介稳区产生促进作用，因此降低了结晶的速度。介质的pH值同样会影响硫铵晶体，因此在生产中需要控制结晶器的pH能够固定在3～4.1范围内。结晶过程控制的主要参数包括了温度、压力重要参数；其二为晶体生长速率影响晶体粒度。在存在杂质情况下会降低晶核的生长速度，并且增加晶体的生长线速度以及晶体的平均力度；其三为反应结晶影响，与一般结晶不同反应结晶通常是随着粒子老化也就是相转变、聚结、破碎的两次过程的。
3.2 硫铵结晶工艺流程
通过结合硫铵结晶的工艺原理与上部分分析的硫铵结晶工艺技术影响因素控制，再加上国内外硫铵结晶工艺的现状，本文提出运用新型DTB型结晶工艺，能够对目前我国现有传统罐式的硫铵结晶方式弊端有效解决，增加原本工艺的硫铵结晶0.5mm至1～3mm，从而对硫铵产品的工艺质量有效提高。
4 结束语
总而言之通过严格重视含氨尾气生产硫酸铵的蒸发及结晶工艺，增设新型三效蒸发器实现对研磨油的有效去除，以及新型DTB型结晶工艺能够增加硫铵结晶颗粒，有效提升了产品附加值，创造更多的社会效益及经济效益。
参考文献
[1] 雷立岗，王也，和海荣. 氨法烟气脱硫中硫酸铵结晶问题的探讨[J]. 中国石油和化工标准与质量，2014，（2）：29-29.
[2] 张进华，樊小明，段付岗，等. 氨法脱硫生产中硫酸铵结晶差的原因及工艺优化措施[J].中氮肥，2015，（5）：27-30.
[3] 殷李国.氨法烟气脱硫副产物硫酸铵蒸发结晶实验研究[J].应用化工，2016，45（11）：2039-2042.
[4] 杨超.利用硫酸尾气废热生产固体硫酸铵的技术探讨[J].硫酸工业，2009，（2）：48-52.
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