硫酸铵三效蒸发系统结晶及干燥效果分析

硫酸铵三效蒸发系统结晶及干燥效果分析

摘 要：根据硫酸铵回收装置三效蒸发系统稳定生产过程中，出现的硫铵结晶颗粒小、干燥效果差、储料斗、包装系统无法正常使用等现象，通过分析和改造处理，最终达到较好的硫铵结晶干燥效果，实现储料斗、包装系统的正常使用。

关键词：三效蒸发系统 盘式干燥器 储料斗

前言

三效蒸发硫铵装置是炼化公司聚丙烯酰胺生产的配套装置，由蒸发结晶、离心分离、干燥、包装等工序组成，采取外循环加热、三效减压蒸发等操作，用稀硫酸作为吸收液将聚丙烯酰胺生产过程中的含氨废气，进行两级吸收后产生浓度约25%的稀硫酸铵溶液，经预热后温度达到60℃，首先通过一效加热室进行间接换热，换热后进入一效分离室进行汽液分离，在压差的作用下进入二效分离室，经过二效加热室换热后，由二效出料泵输送至旋流器， 旋流器底部固体含量较高的溶液进入稠厚器；旋流器顶部低浓度溶液送至三效分离室，经三效加热室换热，物料蒸发浓缩到固含量25%左右，经三效出料泵再输送至旋流器。旋流器顶部浓度较低的溶液回流至三效分离室继续浓缩，旋流器底部固体含量较高的溶液进入稠厚器增稠，通过离心机脱水后的固体结晶再进行烘干。由离心机分离和稠厚器溢流出的母液则流入母液罐，经母液泵输送至三效加热室继续蒸发提浓。烘干的硫铵结晶经过螺旋输送机送入储料斗，最后经过称重、包装、入库，实现回收结晶硫铵的目的。

一、三效蒸发系统硫铵结晶及干燥情况

1.三效蒸发系统硫铵结晶情况

稀硫铵液经过乏汽预热器、冷凝水预热器升温到70℃左右，经过一效加热室进入一效分离室，通过一效轴流泵强制循环加热到110℃左右，在一效分离室内进行汽液分离。一效浓缩硫铵液（浓度为37%）在压力差作用下进入二效分离室（操作温度为93℃左右），二效分离室内的硫铵溶液通过二效轴流泵进行强制循环，经过二效加热室加热浓缩后，由二效出料泵送入旋流器A，固含量为10%（V/V）的溶液经过旋流器分离出的低浓度硫铵溶液部分返回二效分离室继续浓缩，另一部分送至三效加热室进行加热浓缩，三效浓缩液（固含量为25%）经三效出料泵进入旋流器B，分离出的低浓度硫铵溶液进入三效加热室继续蒸发浓缩，高浓度含固液体（固含量为50%）进入稠厚器，靠压差流入离心机进行脱水分离，然后在下一工序进行干燥、包装。脱水分离和稠厚器溢流出的低浓度硫铵溶液进入母液罐，由母液泵送入三效加热室经过三效轴流泵强制循环，继续蒸发浓缩。

三效蒸发系统由于回收硫铵液蒸发时产生的蒸汽作为热源，达到了节能效果，但是也因为一效、二效的加热温度高、硫铵结晶速度快并且分离室的体积小，

造成硫铵结晶的晶核成长时间缩短，硫铵结晶颗粒普遍较小。

2.三效蒸发系统硫铵结晶干燥情况

经离心机脱水后含约2%水份的硫铵结晶，通过盘式干燥器顶部的定量加料器，匀速落在盘式干燥器内加热大盘上，硫铵晶体在耙叶的作用下在干燥盘上翻动搅拌，逐渐移动至加热大盘外缘，落到大盘下方的小干燥盘，继续在小干燥盘上耙叶的作用下逐渐移动至加热小盘内缘，落到小盘下方的大干燥盘上。大小盘上下交替排列，物料得以连续地流过整个干燥器；已干燥的物料从最后一层干燥盘落到冷却盘上，冷却盘内使用循环水作为换热介质，将物料冷却至低于70℃后，被耙叶推到出料口，通过螺旋输送机进入储料斗。

干燥器顶部的引风机将干燥器内物料湿气通过排风管抽出，干燥器侧面有以蒸汽为热源的散热器将进入盘式干燥器的冷空气加热。通过蒸汽调节阀控制，将干燥器内温度保持在80℃以上。由于物料湿气中夹带微量的硫铵粉尘，为了避免硫铵粉尘排放至大气后造成环境污染，同时也减少硫铵的损失，通过水浴除尘器用脱盐水吸收湿气夹带的粉尘后再放空；洗涤液储存在循环液罐中，通过洗涤泵的输送，循环洗涤、吸收湿气中夹带的粉尘，当洗涤液中硫铵浓度达到18%时，排至原料缓冲罐回收利用。由于干燥的硫铵晶体颗粒细小、潮气大，经常堵塞干燥器的下料口和储料斗，严重影响了计量秤和包装系统的正常使用。

二、硫酸铵结晶及干燥效果的改善方法

1.三效蒸发系统结晶效果的改善

针对三效蒸发系统的生产特点，总结出以下几点影响硫铵晶体大小的两条原因：

1.1一效分离室、二效分离室加热温度高，硫铵晶体结晶核生成过快；

1.2三效分离室体积有限，二效分离室和母液槽内硫铵溶液进入量过快，造成三效分离室内硫铵溶液停留时间短，硫铵结晶核没有成长期就被抽出分离了。

由于生产节能需要，一效和二效分离室温度不能进行降温调整，所以解决三效蒸发系统硫铵结晶颗粒细小的重点，主要集中在增加稀硫铵液的循环时间环节上。由物料流程图可以看出，二效分离室内硫铵溶液进入三效分离室的途径有两条：直接由二效出料泵经过旋液器A后输送至三效分离室，和通过稠厚器溢流后进入母液槽，由母液泵输送至三效分离室。

通过二效、三效分离室和稠厚器及母液槽流程的研究分析，首先在经过旋液器输送硫铵液的管线上，靠近三效加热室的部位增加了阀门，可以调节二效出料泵至三效分离室的硫铵液流量。其次是旋液器A进入稠厚器的硫铵液溢流量，为了使旋液器A能保持较多的进料量，提高稠厚器的积料速度，所以未进行通过关小旋液器A至稠厚器进料阀的方法来控制稠厚器溢流量。而是在母液泵出

口至三效加热室的管线上增加一条返回二效加热室的管线，使旋液器A/B溢流至母液槽的部分硫铵液通过这条管线送回二效分离室进行蒸发。这条管线的增加，既控制了三效分离室硫铵液的进入量，又增加了硫铵液由二效分离室和三效分离室至母液槽再至二效分离室的流程，延长了硫铵晶体的被分离时间，也就延长了硫铵晶体的晶核成长时间。

2.三效蒸发系统硫铵结晶干燥效果的改善

在硫铵晶体颗粒略有增大后，干燥器和储料斗内潮气大问题仍然没有缓解，经过多次的生产调整和实验发现，通过提高加热盘和散热器的温度，使盘式干燥器内的加热温度提高到100～120℃，储料斗器壁上还经常有水珠出现，仍无法减少潮气。一次生产过程中，班组操作员忘记关闭干燥器上部观察口的误操作，使问题解决有了新的转机。在观察口未关闭的2个小时里，包装秤运行正常，未出现因硫铵晶体粘度大而造成的堵塞。为了进一步印证这一效果，在干燥器上部观察口处临时增加了一台流量为1500m3/h的轴流风机。通过实验观察，增加轴流风机以后，干燥器和储料斗内潮气明显减少，储料斗器壁上未在出现水珠，而且计量秤堵塞现象明显减少。

由此分析，此前的干燥器引风机虽然也抽出一部分水蒸气，但因为流量较小而未能全部排出，使水蒸气逐渐聚集导致物料潮湿、粘度增大，堵塞干燥器和储料斗出口。通过更换大流量引风机后，干燥器和储料斗内潮气大问题已基本解决，并且还降低了干燥器的干燥热源蒸汽耗量。

三、结论

在解决硫铵晶体细小和干燥器、储料斗内潮气大的问题过程中，通过三效蒸发系统硫铵溶液由流程末端返回前端进行再次蒸发提浓的实际效果来看，不仅未造成生产负荷的降低，还因为硫铵晶核的成长时间延长而改善了硫铵结晶颗粒细小的问题，保证了包装系统的正常运行。

干燥器引风机的排风量增加后，实验性的逐渐降低干燥盘和散热器的加热蒸汽量，将干燥器温度由100℃降至80℃，成品硫铵含水量仍低于产品含水量要求指标，并且干燥器和储料斗内未在出现水珠。由此可见潮气的产生主要是干燥器引风机的流量大小决定的，如果增大引风机的排量是否可以进一步降低干燥盘和散热器的蒸汽耗量，实现节能效果，还有待进一步的实验。