一种生产大颗粒硫铵的焦炉煤气脱氨方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种生产大颗粒硫铵的焦炉煤气脱氨方法及系统，通过煤气加热系统、氨吸收系统、细晶消除系统、热量控制系统和酸度控制系统的协同作用，调整母液水含量、溶解度及酸度，控制硫铵晶体生长速度，使晶核生成量减小，进而得到大颗粒硫铵产品；本发明专利技术实现了生产大颗粒硫铵的目的，提升了硫铵产品的经济附加值。值。值。

【技术实现步骤摘要】
一种生产大颗粒硫铵的焦炉煤气脱氨方法及系统


[0001]本专利技术涉及焦炉煤气脱氨
，尤其涉及一种生产大颗粒硫铵的焦炉煤气脱氨方法及系统。

技术介绍

[0002]在炼焦过程中，煤中的氮部分转化为氨进入焦炉煤气系统，通常荒煤气中的含氨量为6～9g/m3。由于氨是腐蚀性介质，又是一种有价值的化工原料，因此必须从焦炉煤气中脱除。从回收氨资源的角度，可用于制备硫铵和无水氨产品。特别是用硫酸吸收焦炉煤气中的氨，吸收推动力大，且不存在可逆反应，同其他工艺相比，净煤气中的氨含量最低。同时硫铵为固体产品，容易保存和运输，适于连续化、规模化生产，特别适合焦炉煤气中氨的脱除。
[0003]利用焦炉煤气中的氨生产硫酸铵是一个吸收和结晶的过程，吸收过程的优劣决定了净煤气中的氨含量，结晶过程的优劣则直接决定了硫铵产品质量的好坏。硫铵结晶主要由过饱和溶液的形成、晶核的产生和晶体的成长几个阶段组成。硫铵浆液形成过饱和溶液，达到一定过饱和度后析出固相微观晶粒，这是晶核的形成过程，也称为初级成核；接着是晶核的长大也称为晶体的生长过程。同时，由于晶液的流动，晶体之间及晶体与设备之间的摩擦、碰撞，以及液体对晶体表面的冲刷，又产生新的晶核，称为二次成核。通常晶核的形成和晶体的成长是同时进行的。在结晶过程中，无论是晶核的形成，还是晶核的生长，都要消耗溶液中的溶质；即以一定的过饱和度为推动力。每一粒晶体都是由一粒晶核生长而成的，在一定条件下，晶核成核速率越大、晶核的生成量越多，由于溶液中有限的溶质要同时供应大量的晶核生长，晶核的生长速率就越慢，结果导致大量的细小结晶；反之，晶核的生成量越少，结晶粒度就会长得越大。所以，要得到大颗粒的硫铵产品，就要控制初级成核和二次成核的形成过程，避免形成过多晶核。通常的工艺手段有：减少体系内杂质(如灰尘、离子等)、调整母液过饱和度(控制温度和酸度)等。
[0004]减少体系内杂质(如灰尘、离子等)可通过优化上游单元的操作实现。而过饱和度的调整需要考虑温度、酸度等多种因素，实现起来较为复杂。公开号为CN114772611A的中国专利申请公开了“一种含氨酸汽制取硫酸铵的生产系统及方法”，通过加热的压缩空气搅拌母液，起到了减少动力能源消耗、易泄漏母液及喷射装置结垢的问题，在一定程度上有利于浓度梯度的形成，但由于该工艺只针对非煤气系统，因此不适用利用焦炉煤气生产硫酸铵的工艺。授权公告号为CN216837850U的中国技术专利公开了“一种焦炉煤气除氨系统”，包括煤气预热器、喷淋式饱和器、旋流板捕雾器、母液循环泵等，由于系统简单，不能控制母液的温度和酸度等关键参数，因此得到的硫铵产品质量无法保证。授权公告号为CN216571638U的中国技术专利公开了“一种焦化硫铵生产控制系统”，其在液位平衡泵和满流槽相连的管道中设有满流槽调节阀，在硫酸高置槽与满流槽相连的管道中设有加酸调节阀，通过连续检测母液酸度，自动调整加酸量，避免了人工检测的不足，虽促进了硫铵系统生产自动化的发展，但仍不能控制母液的质量。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种生产大颗粒硫铵的焦炉煤气脱氨方法及系统，通过煤气加热系统、氨吸收系统、细晶消除系统、热量控制系统和酸度控制系统的协同作用，实现了生产大颗粒硫铵的目的，提升了硫铵产品的经济附加值。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0007]一种生产大颗粒硫铵的焦炉煤气脱氨方法，通过协同调整母液水含量、溶解度及酸度，控制硫铵晶体生长速度，使晶核生成量减小，进而得到大颗粒硫铵产品；具体包括如下过程：
[0008]1)入口煤气温度低于40℃时，开启煤气加热系统，将煤气加热至40～65℃，通过控制煤气温度控制硫铵母液中的水含量；出口煤气温度高于65℃时该步骤省略；
[0009]2)加热后的煤气进入氨吸收系统，利用硫酸与煤气中的氨反应生成硫铵，硫酸吸收氨后煤气中的氨含量低于30mg/Nm3；
[0010]3)通过母液加热系统加热硫铵母液，形成局部过热区，控制硫铵母液的溶解度，消除细晶；
[0011]4)通过酸度控制系统控制硫铵母液的酸度在2％～6％范围内；
[0012]5)通过热量控制系统精准调配煤气加热系统和母液加热系统的热量；热量控制系统包括输入参数测量模块、输出参数测量模块、热量运算模块和热量控制模块；输入参数测量模块测量的变量包括：煤气/硫铵母液的入口温度Tin、煤气/硫铵母液的入口流量qin；输出参数测量模块测量的变量包括：煤气/硫铵母液的出口温度T
out
、煤气/硫铵母液的出口流量q
out
；热量运算模块根据输入参数测量模块及输出参数测量模块返回的实测值分别计算煤气加热系统/母液加热系统的输入热量Q
in
、煤气加热系统/母液加热系统的输出热量Q
out
以及煤气加热系统/母液加热系统的补入热量QD，计算公式为：
[0013]Q
in
＝C
in
q
in
T
in
；C
in
为输入煤气/硫铵母液的比热；
[0014]Q
out
＝C
out
q
out
T
out
；C
out
为输出煤气/硫铵母液的比热；
[0015]QD＝Q
out
‑
Q
in
。
[0016]进一步的，所获得的大颗粒硫铵粒径范围为400～3000μm。
[0017]进一步的，所述煤气加热系统的加热方式为蒸汽加热、电加热或微波加热。
[0018]进一步的，所述硫酸吸收氨的过程在饱和器或酸洗塔内进行。
[0019]进一步的，所述加热硫铵母液的方式为蒸汽加热、电加热或微波加热；母液加热系统采用间歇运行方式，当粒径2mm以下的细晶比例达到35％时启动母液加热系统；母液加热系统启动后，当粒径2mm以下的细晶比例小于30％时，关闭母液加热系统。
[0020]进一步的，当母液加热系统停止运行时，热量控制系统根据预设值自动加大煤气加热系统的热量供应；反之，当母液加热系统投入运行时，热量控制系统自动减小煤气加热系统的热量供应。
[0021]进一步的，所述煤气从氨吸收系统带出的水量＝煤气带入水量+其他气体带入水量+硫酸带入水量+离心机带入水量+尾气洗净塔带入水量
‑
离心机后硫铵带出水量。
[0022]进一步的，所述热量控制系统向煤气加热系统补入的热量为QDg，向母液加热系统补入的热量为QDc；补入的总热量ΣQ＝QDg+QDc，即补入的总热量＝煤气带出热量+湿硫铵带出热量+送结晶槽母液带出热量+饱和器/酸洗塔中热损失
‑
煤气带入热量
‑
其他气体带入
热量
‑
硫酸带入热量
‑
硫酸稀释热
‑
洗涤水带入热量
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生产大颗粒硫铵的焦炉煤气脱氨方法，其特征在于，通过协同调整母液水含量、溶解度及酸度，控制硫铵晶体生长速度，使晶核生成量减小，进而得到大颗粒硫铵产品；具体包括如下过程：1)入口煤气温度低于40℃时，开启煤气加热系统，将煤气加热至40～65℃，通过控制煤气温度控制硫铵母液中的水含量；出口煤气温度高于65℃时该步骤省略；2)加热后的煤气进入氨吸收系统，利用硫酸与煤气中的氨反应生成硫铵，硫酸吸收氨后煤气中的氨含量低于30mg/Nm3；3)通过母液加热系统加热硫铵母液，形成局部过热区，控制硫铵母液的溶解度，消除细晶；4)通过酸度控制系统控制硫铵母液的酸度在2％～6％范围内；5)通过热量控制系统精准调配煤气加热系统和母液加热系统的热量；热量控制系统包括输入参数测量模块、输出参数测量模块、热量运算模块和热量控制模块；输入参数测量模块测量的变量包括：煤气/硫铵母液的入口温度Tin、煤气/硫铵母液的入口流量qin；输出参数测量模块测量的变量包括：煤气/硫铵母液的出口温度T
out
、煤气/硫铵母液的出口流量q
out
；热量运算模块根据输入参数测量模块及输出参数测量模块返回的实测值分别计算煤气加热系统/母液加热系统的输入热量Q
in
、煤气加热系统/母液加热系统的输出热量Q
out
以及煤气加热系统/母液加热系统的补入热量QD，计算公式为：Q
in
＝C
in
q
in
T
in
；C
in
为输入煤气/硫铵母液的比热；Q
out
＝C
out
q
out
T
out
；C
out
为输出煤气/硫铵母液的比热；QD＝Q
out
‑
Q
in
。2.根据权利要求1所述的一种生产大颗粒硫铵的焦炉煤气脱氨方法，其特征在于，所获得的大颗粒硫铵粒径范围为400～3000μm。3.根据权利要求1所述的一种生产大颗粒硫铵的焦炉煤气脱氨方法，其特征在于，所述煤气加热系统的加热方式为蒸汽加热、电加热或微波加热。4.根据权利要求1所述的一种生产大颗粒硫铵的焦炉煤气脱氨方法，其特征在于，所述硫酸吸收氨的过程在饱和器或酸洗塔内进行。5.根据权利要求1所述的一种生产大颗粒硫铵的焦炉煤气脱氨方法，其特征在于，所述加热硫铵母液的方式为蒸汽加热、电加热或微波加热；母液加热系统采用间歇运行方式，当粒径2mm以下的细晶比例达到35％时启动母液加热系统；母液加热系统启动后，当粒径2mm以下的细晶比例小于30％时，关闭母液加热系统。6.根据权利要求5所述的一种生产大颗粒硫铵的焦炉煤气脱氨方法，其特征在于，当母液加热系统停止运行时，热量控制系统根据预设值自动加大煤气加热系统的热量供应；反之，当母液加热系统投入运行时，热量控制系统自动减小煤气加热系统的热量供应。7.根据权利要求1所述的一种生产大颗粒硫铵的焦炉煤气脱氨方法，其特征在于，所述煤气从氨吸收系统带出的水量＝煤气带入水量+其他气体带入水量+硫酸带入水量+离心机带入水量+尾气洗净塔带入水量
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【专利技术属性】
技术研发人员：毕成，王明登，
申请(专利权)人：中冶焦耐大连工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：