煤氣中氨和粗輕吡啶的回收-剩余氨水的加工（煤化工技術(shù)課件）

《煤化工技術(shù)》剩余氨水加工制取黃血鹽的工藝流程及其操作

二、剩余氨水加工制取黃血鹽的工藝流程及其操作（一）黃血鹽的制取

1.黃血鹽的性質(zhì)黃血鹽是淡黃色單斜系結(jié)晶，有毒，易溶于水，不溶于乙醇。分子式為Na4Fe(CN)6·10H2O，分子量483.85，相對(duì)密度為1.4580，折射率1.5295，20℃時(shí)在水中的溶解度為31.85g/100mL。50℃時(shí)開始失水，81.5℃時(shí)成為無水物，435℃時(shí)分解。黃血鹽主要用于制取染料、油漆、油墨的原料，制作雙氧水的催化劑及棉布染色時(shí)的氧化劑，在醫(yī)藥上可用做青霉素、鏈霉素的培菌劑等。2.黃血鹽生產(chǎn)原理在蒸氨塔內(nèi)用直接蒸汽蒸餾剩余氨水，將其中氨、硫化氫、氰化氫、二氧化碳等成分以氣態(tài)蒸出，通入具有鐵刨花填料的氰化氫吸收塔，在吸收塔內(nèi)氰化氫被碳酸鈉水溶液選擇吸收，并與鐵發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)生成黃血鹽鈉，最后經(jīng)過冷卻、結(jié)晶、分離后即為產(chǎn)品。在吸收塔內(nèi)發(fā)生的主要反應(yīng)為：

Na2CO3+2HCN2NaCN+CO2↑+H2OFe+2HCNFe(CN)2+H2↑4NaCN+Fe(CN)2Na4Fe(CN)62.黃血鹽生產(chǎn)原理在蒸氨塔內(nèi)用直接蒸汽蒸餾剩余氨水，將其中氨、硫化氫、氰化氫、二氧化碳等成分以氣態(tài)蒸出，通入具有鐵刨花填料的氰化氫吸收塔，在吸收塔內(nèi)氰化氫被碳酸鈉水溶液選擇吸收，并與鐵發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)生成黃血鹽鈉，最后經(jīng)過冷卻、結(jié)晶、分離后即為產(chǎn)品。在吸收塔內(nèi)發(fā)生的主要反應(yīng)為：

Na2CO3+2HCN2NaCN+CO2↑+H2OFe+2HCNFe(CN)2+H2↑4NaCN+Fe(CN)2Na4Fe(CN)6

3.剩余氨水加工生產(chǎn)黃血鹽工藝流程剩余氨水加工生產(chǎn)黃血鹽工藝流程如圖4-23所示圖4-23剩余氨水加工及制取黃血鹽的流程1—原料氨水槽；2—過濾器；3—蒸氨塔；4—加熱器；5—氰化氫吸收塔；6—氨汽分縮器；7—循環(huán)泵；8—加熱器；9—沉降槽；10—結(jié)晶槽；11—離心機(jī)；12—濾液槽；13—稀釋槽；14—過濾槽；15—溶堿槽冷凝工段來的70℃左右的剩余氨水先在原料氨水槽1澄清焦油，通過裝有焦炭塊的過濾器2除去氨水中的焦油后，進(jìn)入蒸氨塔3。由塔底通入294kPa（表壓）的直接蒸汽加熱，使塔底溫度保持在105℃左右，直接蒸汽將氨水中的氨蒸吹出來，從塔頂逸出的蒸汽為氨、水汽、二氧化碳、硫化氫和氰化氫等的混合物，溫度為101～103℃，塔頂蒸汽含氨濃度與原料氨水濃度有關(guān)，一般約為4%左右。塔底蒸氨廢水含氨量低于0.01%，自蒸氨塔底排出經(jīng)冷卻后送生化處理裝置。塔頂逸出的氨汽進(jìn)入加熱器4，間接加熱到140～150℃后進(jìn)入氰化氫吸收塔5。含碳酸鈉140g/l左右的吸收液用循環(huán)泵7從吸收塔底抽出，經(jīng)母液預(yù)熱器8加熱到102～105oC送入塔頂噴淋。在吸收塔內(nèi)氣液接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)循環(huán)溶液含黃血鹽鈉達(dá)到300～500g/l時(shí)，由循環(huán)泵提出部分溶液，泵入沉降槽9。沉降槽內(nèi)母液溫度保持在60℃左右，在此溫度下，可保證將副產(chǎn)物及帶入的鐵屑等雜質(zhì)較完全地沉淀下來，而又使黃血鹽鈉不致析出結(jié)晶。沉淀的時(shí)間一般為4～5h。沉降槽內(nèi)澄清的溶液進(jìn)入攪拌式結(jié)晶槽10進(jìn)行攪拌冷卻結(jié)晶。結(jié)晶溫度控制在35℃左右，若溫度偏低，母液中的碳酸鈉也將結(jié)晶析出，從而會(huì)影響黃血鹽鈉的純度與顏色。氰化氫吸收塔內(nèi)上段為木格填料捕霧層高約500mm，中段為3～4m高的鐵屑填料層，下段是循環(huán)堿液槽。帶有攪拌器的結(jié)晶槽，四壁具有冷卻水套，可用調(diào)節(jié)冷卻水量來控制結(jié)晶溫度和結(jié)晶速度。通過離心機(jī)11分離黃血鹽結(jié)晶后的母液進(jìn)入濾液槽12或溶堿槽15，再回到循環(huán)堿液系統(tǒng)。沉降槽的沉渣放入稀釋槽13，加水稀釋后進(jìn)入過濾器14，濾液回濾液槽，濾渣棄去。脫除了氰化氫的氨汽（溫度為100～120℃）從塔頂逸出，進(jìn)入埋入式氨汽分縮器，鑄鐵管內(nèi)走氨汽，管外走冷卻水。氨汽經(jīng)分縮冷卻至99℃左右，分縮冷凝液作為回流返回蒸氨塔，濃度為10%～12%的濃縮氨汽送往飽和器或吡啶生產(chǎn)裝置。溶堿槽內(nèi)的濾液及補(bǔ)充堿液用堿液泵打入吸收塔底部，供循環(huán)噴灑用。

4.影響黃血鹽生產(chǎn)的主要因素：（1）解析效率和吸收效率黃血鹽產(chǎn)量主要取決于氰化氫解吸效率和吸收效率。影響解吸塔氰化氫解吸效率主要是進(jìn)塔的蒸汽量。在一定條件下，進(jìn)塔蒸汽量增加，解吸效率提高。吸收效率取決于鐵屑質(zhì)量以及鐵屑填充高度、吸收塔溫度、母液循環(huán)量及循環(huán)母液堿度等因素。吸收反應(yīng)是吸熱過程，解吸出來的含氰化氫蒸汽加熱到140℃以上。若低于140℃，吸收效率顯著下降，副反應(yīng)增多，產(chǎn)品質(zhì)量下降。循環(huán)母液溫度一般控制在105～110℃，若此溫度過高會(huì)形成無水黃血鹽結(jié)晶，易堵塞吸收塔。一般控制循環(huán)母液堿度在100～120g/l范圍內(nèi)，堿度低于100g/l時(shí)，則吸收效率下降；堿度高于150g/l時(shí)，則產(chǎn)品堿含量偏高。當(dāng)堿度大于170g/l時(shí)，產(chǎn)品中有大量碳酸鈉結(jié)晶(Na2CO3·10H2O)，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。（2）熱沉降工藝為了提高黃血鹽產(chǎn)品質(zhì)量，母液須先進(jìn)沉降槽，除去硫化鐵、鐵屑、普魯士藍(lán)等雜質(zhì)。為防止母液自然冷卻析出結(jié)晶而影響雜質(zhì)沉降和分離，沉降槽應(yīng)采用蒸汽夾套保溫，以保證母液溫度不低于60℃。沉降4～5h，將清液送去結(jié)晶，沉降雜質(zhì)由底部放至澄清槽，用水洗后再過濾，回收洗液，除去雜質(zhì)。（3）結(jié)晶溫度黃血鹽的質(zhì)量很大程度上取決于結(jié)晶操作溫度。當(dāng)母液中黃血鹽含量在270～300g/l時(shí)，結(jié)晶溫度—般為28～35℃。溫度過高時(shí)，產(chǎn)品產(chǎn)率下降；溫度過低時(shí)，有碳酸鈉結(jié)晶析出，影響產(chǎn)品純度。結(jié)晶速度通過調(diào)節(jié)結(jié)晶槽夾套的冷卻水量來控制，結(jié)晶操作應(yīng)使晶體慢慢成長(zhǎng)，冷卻太快時(shí)引起生成太多的晶核，所得結(jié)晶顆粒細(xì)小，分離結(jié)晶較為困難。因此結(jié)晶時(shí)間一般控制在2～3小時(shí)?！睹夯ぜ夹g(shù)》剩余氨水的加工第四節(jié)剩余氨水的加工用半直接法生產(chǎn)硫銨的焦化廠，硫銨工段均設(shè)有剩余氨水加工裝置，將剩余氨水蒸餾可以得到含氨濃度為10%～12%的氨汽。常用以下方法對(duì)此氨汽進(jìn)行處理：1.不回收吡啶鹽基時(shí)，將氨汽直接通入飽和器生產(chǎn)硫酸銨。2.回收吡啶鹽基時(shí)，將氨汽通往粗輕吡啶生產(chǎn)裝置，用以中和母液中游離酸和分解硫酸吡啶。3.在半負(fù)壓HPF法脫硫系統(tǒng)氨汽冷凝成氨水（含氨＞10%）進(jìn)入反應(yīng)槽補(bǔ)充脫硫液中的堿源。在剩余氨水加工系統(tǒng)中如果回收氰化氫以制取黃血鹽鈉，則蒸氨塔的氨汽經(jīng)過氰化氫吸收塔后再分縮，再進(jìn)入中和器或飽和器。通過對(duì)剩余氨水進(jìn)行處理，既是環(huán)境保護(hù)的要求，又可獲得有用的化工原料。一、剩余氨水的組成在間接初冷的條件下，約為焦?fàn)t煤氣中含氨量的30%進(jìn)入冷凝氨水中。當(dāng)用直管冷卻器進(jìn)行間冷時(shí)，所得剩余氨水的組成如表4-12所示：

表4-12剩余氨水的組成冷凝液處理方式組成，g/1揮發(fā)NH3H2SCO2HCN冷凝液?jiǎn)为?dú)分離3～71～30.1～0.30.1～0.9冷凝液與循環(huán)氨水混合分離1～30.2～20.04～0.140.04～0.14在剩余氨水中，除了含有氨、硫化氫、氰化氫、二氧化碳外還含有酚1.2～2.5g/l，吡啶鹽基0.2～0.5g/l，以及少量的萘、輕油等。由于在完全混合的氨水中氨的含量較低，難以滿足回收吡啶的需要，故多采用部分氨水合系統(tǒng)，控制混合氨水的揮發(fā)氨含量約為2.5～3.5g/l，剩余氨水中含有50～120mg/l的氰化氫，如不予回收，將隨氨汽重返煤氣系統(tǒng)并轉(zhuǎn)入煤氣終冷水系統(tǒng)而污染大氣和水體．故需從氨水中通過制取黃血鹽的方式回收氰化氫。黃血鹽是一種較為常用的化工原料。《煤化工技術(shù)》剩余氨水加工主要設(shè)備

三、剩余氨水加工主要設(shè)備剩余氨水加工的主要設(shè)備為蒸氨塔。目前，我國(guó)焦化廠廣泛采用的蒸氨塔有泡罩式和柵板式兩種，通常多用泡罩塔。新式泡罩式蒸氨塔構(gòu)造如圖4-24所示。泡罩式蒸氨塔主要由塔體和塔盤組成。塔盤如圖4-25所示包括泡罩(圓形或條形)、溢流堰板、降液管和塔板。塔板間距一般為350～600mm。圖4-24泡罩式蒸氨塔圖4-25條形泡罩式塔盤圖圖4-26泡罩式蒸氨塔新式泡罩蒸氨塔分上、下兩段，用法蘭連接，內(nèi)有25層條形泡罩塔盤。上段(5層和外殼)用鈦材制造，下段(20層和外殼)用超低碳不銹鋼制造。分縮器放在蒸氨塔頂部，是蒸氨塔的一部分。原料氨水從塔頂進(jìn)入，沿降液管逐層下降，被經(jīng)升汽管上升的水蒸氣逐層蒸餾，蒸出游離氨。含氨蒸氣從塔頂經(jīng)分縮器排出。氨水從第14層塔盤引出，送往反應(yīng)塔。在反應(yīng)塔內(nèi)加入氫氧化鈉使固定銨分解為游離氨，氨氣回到第15層。蒸氨廢水從塔底排出。老式泡罩塔盤用鑄鐵制造。老式泡罩式蒸氨塔構(gòu)造如圖4-26所示，由多個(gè)高0.5～0.7m的單個(gè)鑄鐵塔段組成