Производство сульфата аммония из аммиака коксового газа.мощность 120.000 тонн в год

 
Введение    

Сульфат аммония – кристаллическое  вещество. Производство сульфата аммония  происходит в основном на коксохимических  заводах. Получаемый при коксовании каменных углей коксовый газ содержит значительное количество аммиака. Извлекать  аммиак можно различными способами, особо распространен один – извлечение аммиака серной кислотой с получением сульфата аммония. 
В зависимости от технологии его получения может меняться крупность кристаллов и их форма, что влияет на условия его хранения, транспортирования и применения. 
Развитие производства сульфата аммония связано с непрерывным ростом использования его в качестве азотистого удобрения для получения высоких урожаев сельскохозяйственных культур.

1. Физико–химические  свойства

сульфата  аммония      

Сульфат аммония (NH₄)₂SO₄ – белые кристаллы ромбической формы.     

Относительная молекулярная масса – 132.14 г/моль.    

Плотность – 1.769 г/см³ (при 20°С).    

Насыпная  плотность: 0.77–1.01 т/м³     

Давление  аммиака над сульфатом аммония: 0.5 мм рт. ст. (при 205°С)                                                 

50.8 мм рт. ст. (при 300°С)    

Температура плавления: 513°С (разлагается на аммиак и серную кислоту)     

При нагревании разлагается с потерей  аммиака, превращаясь в кислые соли.    

Растворение идет с поглощением  тепла – 1 ккал (при 19.6°С).    

Температура кипения насыщенного водного  раствора: 108.9°С (760 мм рт. ст.)      

В присутствии аммиака растворимость  сульфата аммония значительно уменьшается. Растворимость в воде также уменьшается с увеличением концентрации органических веществ в растворе, причем влияние последних сильнее, чем влияние температуры.    

Растворимость сульфата аммония  в воде показана ниже.  
 

3. Производство  сульфата аммония

из  аммиака коксового  газа     

Содержащийся  в коксовом газе аммиак (7–10 г/м³) можно перерабатывать в сульфат аммония тремя способами: косвенным, прямым и полупрямым.    

Косвенный способ состоит в следующем: коксовый газ подвергают охлаждению в газовых  холодильниках для выделения  из него смолы и водяных паров. Оставшийся в газе аммиак поглощают водой в аммиачных скрубберах. Затем из аммиачной и надсмольной воды, образовавшейся вследствие расслоения смолы и сконденсировавшихся водяных паров, в дистилляционных колоннах отгоняют аммиак, который связывают серной кислотой с образованием сульфата аммония. Этот метод требует больших капиталовложений на сооружение аммиачных скрубберов, а также большого расхода электроэнергии воды и пара. Кроме того, он связан с большими потерями аммиака. Вследствие своей нерентабельности этот способ в промышленности не применяется.     

В прямом способе поглощение аммиака серной кислотой с образованием сульфата аммония производится непосредственно из горячего коксового газа, температура которого превышает температуру конденсации содержащихся в газе водяных паров.    

Обычно  температуру поддерживают на уровне 110°С. Этот способ также не применяется в нашей промышленности из-за сложной технологии, а также потому, что не позволяет улавливать ценные пиридиновые основания.     

Полупрямой  способ как наиболее экономичный получил самое широкое применение в коксохимической промышленности. Сущность этого способа состоит в том, что вначале из коксового газа выделяют смолу и водяные пары путем его охлаждения. Образовавшаяся жидкая фаза расслаивается на два слоя: нижний (смола) и верхний (надсмольная вода), в котором частично растворен аммиак.    

Надсмольную воду подвергают обработке для выделения из нее аммиака, который затем направляют на поглощение серной кислотой вместе с очищенным от смолы коксовым газом, содержащим оставшееся количество аммиака.    

Для выделения из надсмольной воды аммиака  ее подвергают дистилляции. При нагревании до 100°С острым паром из нее выделяется растворенный аммиак и происходит разложение части аммонийных солей, образовавшихся при взаимодействии аммиака коксового газа с содержащимися в нем примесями – двуокисью углерода, сероводородом, серным и сернистым ангидридом, хлористым водородом, цианистыми соединениями и др. Такие аммонийные соли, как карбонат, гидрокарбонат и сульфид аммония легко разлагаются при нагревании с выделением аммиака. Для разложения остальных аммонийных солей надсмольную воду обрабатывают в дистилляционной колонне известковым молоком, например:

(NH₄)₂CO₃ + Сa(ОН)₂ = 2NH₃ + 2Н₂O + CaSO₄    

Поглощение  аммиака из коксового газа можно производить в сатураторах (сатураторный метод) или скрубберах (бессатураторный метод).    

До  последнего времени переработку аммиака коксового газа в сульфат аммония производили в сатураторах, в которых совмещены процессы поглощения аммиака серной кислотой и кристаллизации сульфата аммония. Совмещение этих двух процессов в одном аппарате не позволяет поддерживать технологический режим, который обеспечивал бы более полное поглощение аммиака из коксового газа и способствовал образованию крупнокристаллического сульфата аммония. Наиболее рационально процессы поглощения и кристаллизации проводить раздельно – поглощение аммиака вести в скрубберах, а кристаллизацию сульфата аммония – на кристаллизационных установках. По этому методу работают многие заводы и получают крупнокристаллический продукт с хорошими физическими свойствами.