CN102897795A - 一种大颗粒硫酸铵晶体的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大颗粒硫酸铵晶体的生产方法，将硫酸铵水溶液加入结晶器，经蒸发结晶、分离及干燥处理后得到固体硫酸铵晶体，将其中的蒸发结晶采用波段温度操作，延长结晶停留时间，促使硫酸铵晶体长大，颗粒粒径可达到2～4mm，本发明可以利用传统的蒸发结晶工艺流程，具有投资成本低，同时产品拓宽硫酸铵的应用领域。

Description

一种大颗粒硫酸铵晶体的生产方法

技术领域

本发明属于晶体生长技术领域，涉及一种大颗粒硫酸铵晶体的生产方法，传统的硫酸铵生产工艺是将硫酸铵水溶液，经蒸发、结晶、分离及干燥处理后得到固体硫酸铵，本发明利用传统工艺流程，对其中的蒸发结晶采用波段温度操作，延长结晶停留时间的方法，促使硫酸铵晶体长大，颗粒粒径达到2～4mm。

背景技术

传统的硫酸铵生产技术，是将硫酸铵溶液加热到55-65℃后，在真空（绝对压力为10KPa）状态下蒸发，使硫酸铵溶液中的部分水分汽化并移除，从而到达过饱和，过饱和溶液中的溶质在结晶罐中呈晶体状态析出。晶体的产生可分为两个阶段，先是形成极细微的晶核，然后这些晶核再成长为一定大小和形状的晶体。硫酸铵晶体分为颗粒状或粉末状，国内硫酸铵晶体的大小不一，常见为细颗粒状硫酸铵晶体。

   卫宏远申请了两项有关大颗粒硫酸铵的专利，CN200820145025.0为实用新型，主要涉及大颗粒硫铵的结晶装置，包括结晶器、导流筒、筒形挡板和搅拌器,其特征是搅拌器从结晶器底部垂直伸入到导流筒中，生产的大颗粒粒径达500～2000μm。CN200810154636.6中涉及大颗粒硫铵生产工艺及结晶装置，其特征是从酸洗单元过来的30％～50％的不饱和硫酸铵溶液进入结晶器后,进行真空蒸发,操作温度为40℃～70℃,将水分蒸发得到硫铵晶体；结晶过程中硫铵母液在外循环通道中进行换热并消除过量细晶,利用部分结晶器中蒸发出来的低压蒸汽来对进入外循环通道的循环母液进行加热。

日本的田中健等2004年5月在《燃料化工》第35卷第3期上发表了“大颗粒硫铵的生产经验”的文章，文章介绍的大颗粒硫酸铵生产方法，一是将下降管延长至距结晶槽底部1m处，二是往结晶槽中增加晶种，这样大颗粒硫酸铵粒径平均在1.4mm。

专利CN91221776.6中涉及半直接法、直接法生产大颗粒硫酸铵的喷洒泡沸型结晶选择沉淀饱和器适用于以炼焦煤气生产硫铵的回收系统。该实用新型对传统的饱和器加以革新,降低煤气分配伞浸入母液的深度,增设喷洒吸收装置,结晶选择沉淀装置,使煤气进入饱和器的阻力降低1／2～2／3；改善了过程的蒸发条件,煤气终冷热负荷降低；进入结晶槽的结晶可大于0．5mm,小颗粒结晶继续悬浮在母液中进一步长大；从而使饱和器法也能产出大颗粒工业品级的硫酸铵。

专利CN90109065.4中涉及到了一种制备大颗粒硫酸铵的方法，该专利描述的是把制备己内酰胺的副产物硫酸铵溶液输入到硫酸铵结晶罐，让它在罐内通过浓缩而沉淀，在把含有结晶硫酸铵的浆料(底液)从上述硫酸铵结晶罐的底部排出以后，利用分离装置从该浆料中回收硫酸铵晶体；这方法的特征在于该硫酸铵结晶罐至少装有一个搅拌器用来搅拌该结晶罐内的浆料，一个安培计用来测量该搅拌器的电流，一个比重计用来测量浆料的浓度，以及一个晶体-液体界面测量计用来测量浆料中的硫酸铵晶体含量；通过至少监视上述结晶罐内搅拌器的电流值，上述浆料的浓度，该浆料中硫酸铵晶体的含量，以及由结晶罐底部排出的浆料中硫酸铵晶体的颗粒大小的分布；把浆料中硫酸铵晶体含量的上限，取为等于因为延长小颗粒硫酸铵晶体在罐内的滞留时间同时抑制浆料中过剩结晶核的产生，硫酸铵晶体正好生长到最大尺寸这一时刻结晶罐内的晶体滞留量；另一方面，浆料中晶体含量的下限，则取为等于在已达到过饱和状态的浆料中新的硫酸铵结晶核异常地产生出来的时刻之前罐内的晶体滞留量，增加或减少由结晶罐底部排出的浆料数量，以使余留在罐内的硫酸铵晶体数量在上述结晶罐内硫酸铵晶体含量的上限和下限之间的范围内反复增加或减少。因硫酸铵易结块，这对搅拌机设备性能要求较高。

上述大颗粒硫酸铵制备技术不适合于利用传统的硫酸铵蒸发结晶工艺流程，为了充分利用传统的硫酸铵蒸发结晶工艺流程，本发明采用波段温度操作，延长结晶停留时间生产大颗粒硫酸铵晶体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生产大颗粒硫酸铵晶体的方法，适合利用传统硫铵蒸发结晶工艺流程。

技术方案

本发明将硫酸铵水溶液加入结晶器中，经蒸发结晶、分离及干燥处理后得到固体硫酸铵，其特征在于蒸发结晶是采用波段温度操作，延长结晶停留时间，促使硫铵晶体长大，颗粒粒径达到2～4mm。

本发明所述的蒸发结晶采用波段温度操作是指，先将温度从40～45℃提升至50～60℃，当结晶罐晶浆浓度达到60～90%，再由50～60℃降至40～45℃，系统在此温度循环以促使硫酸铵晶体长大，循环液是晶浆液经过澄清后的清硫铵溶液，晶浆主要集中在结晶器中下部，循环液是从结晶罐上部清液循环至结晶器底部。

本发明所述的蒸发结晶温度从40～45℃提升至50-60℃需要控制升温速率，升温速率2～6℃/小时。

本发明所述的延长停留时间是指晶浆浓度达到60-90%时，蒸发结晶温度降至40～45℃，并在该温度条件下循环约2～3小时。

本发明所述的分离是指硫铵晶体颗粒达到2～4mm时，需将晶体部分移出，直至晶浆浓度降到40～50%时，停止移出。停止移出后，向结晶器中补加硫酸铵水溶液重新进行一个结晶过程。

本发明的所述的干燥将移出的晶体进行干燥得到大颗粒硫酸铵晶体。

本发明为了减少蒸发时间和加快晶体长大，可从外部向结晶器中加入硫酸铵“晶种”。

本发明蒸发结晶开始时晶浆浓度为30%～40%。

本发明所述的晶浆浓度是指晶浆液中硫酸铵晶体的体积百分含量。

本发明的硫酸铵水溶液质量百分比浓度为41%～43%。

本发明的大颗粒硫酸铵晶体干燥时干燥炉热风进口温度为160℃，干燥段温度约87℃，干燥出口温度为60℃，干燥时间约2分钟。

本发明的结晶器是各种适合结晶的结晶罐、结晶器，常用的有DTB结晶器、OSIO结晶器等，特别优选OSIO结晶器。

本发明主要效果是不需对传统工艺进行大的改造，通过蒸发结晶的波段温度操作，延长结晶停留时间，生产出颗粒粒径达到2～4mm硫酸铵晶体，大颗粒硫酸铵晶体可用于绿化的航空喷洒、医药行业等。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

在结晶罐加入硫酸铵水溶液使晶浆浓度40%，在温度42.7℃开始蒸发，系统用蒸汽升温，控制升温速度2℃/小时，4小时后结晶罐晶浆浓度达80%～90%，蒸发温度为50℃，系统开始降温，1小时后系统温度降至42.6℃，并在42-43℃循环3小时，晶浆浓度稳定在90%，颗粒均匀，粒径在3～4mm，启动晶浆泵抽料，移出大颗粒硫酸铵晶体，经过干燥得到大颗粒硫酸铵晶体产品，干燥时干燥炉热风进口温度为160℃，干燥段温度约87℃，干燥出口温度为60℃，干燥时间约2分钟。

实施例2

在结晶罐加入硫酸铵水溶液使晶浆浓度35%，在温度为45℃开发蒸发结晶，蒸发结晶系统用蒸汽控制升温，升温速度为3～4℃/小时，3小时后，蒸发结晶系统温度为56℃，晶浆浓度60%～70%。再过半小时，蒸发撤温，1小时后温度降至44.5℃系统内循环2.5小时，晶浆浓度70%～80%，晶体颗粒粒径为2～4mm，启动晶浆泵抽料，移出大颗粒硫酸铵晶体，经过干燥得到大颗粒硫酸铵晶体产品，干燥时干燥炉热风进口温度为160℃，干燥段温度约87℃，干燥出口温度为60℃，干燥时间约2分钟。。

实施例3

在结晶罐加入硫酸铵水溶液使晶浆浓度30%，在温度为40℃开发蒸发结晶；蒸发结晶系统用蒸汽控制升温，控制升温速度3～6℃/小时，3.5小时后结晶罐晶浆浓度达60～65%，蒸发温度为54.5℃，系统开始降温，1.5小时后系统温度降至40.6℃，并在此温度下循环2.5小时，晶浆浓度稳定在70%～75%，颗粒均匀且较大，粒径在3～4mm，启动晶浆泵抽料，移出大颗粒硫酸铵晶体，经过干燥得到大颗粒硫酸铵晶体产品，干燥时干燥炉热风进口温度为160℃，干燥段温度约87℃，干燥出口温度为60℃，干燥时间约2分钟。

本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (10)

1.一种大颗粒硫酸铵晶体生产方法，将硫酸铵水溶液加入结晶器，经蒸发结晶、分离及干燥处理后得到固体硫酸铵晶体，其特征在于蒸发结晶是采用波段温度操作，延长结晶停留时间，促使硫铵晶体长大，颗粒粒径达到2～4mm。

2.根据权利要求1所述的大颗粒硫酸铵晶体生产方法，其特征在于所述的蒸发结晶采用波段温度操作是指先将温度从40-45℃提升至50-60℃，当结晶罐晶浆浓度达到60-90%，再由50-60℃降至40-45℃，系统在此温度下循环以促使硫酸铵晶体长大，循环液是晶浆液经过澄清后的清硫铵溶液，晶浆主要集中在结晶器中下部，循环液是从结晶罐上部清液循环至结晶器底部。

3.根据权利要求1所述的大颗粒硫酸铵晶体生产方法，其特征在于所述的延长停留时间是指晶浆浓度达到60-90%时，蒸发结晶温度降至40-45℃，并在该温度条件下循环2-3小时。

4.根据权利要求1所述的大颗粒硫酸铵晶体生产方法，其特征在于所述的分离是当硫铵晶体颗粒达到2～4mm时，需将晶体部分移出，直至晶浆浓度降到40-50%时，停止移出，向结晶器中补加硫酸铵水溶液重新进行一个结晶过程。

5.根据权利要求1所述的大颗粒硫酸铵晶体生产方法，其特征在于所述的蒸发结晶从外部向结晶器中加入硫酸铵“晶种”。

6.根据权利要求1所述的大颗粒硫酸铵晶体生产方法，其特征在于所述硫酸铵水溶液质量百分比浓度为41%～43%。

7.根据权利要求1所述的大颗粒硫酸铵晶体生产方法，其特征在于所述的结晶器是DTB结晶器、OSIO结晶。

8.根据权利要求2所述的大颗粒硫酸铵晶体生产方法，其特征在于所述的蒸发结晶温度从40-45℃提升至50-60℃需要控制升温速率，升温速率2-6℃/小时。

9.根据权利要求4所述的大颗粒硫酸铵晶体生产方法，其特征在于将移出的晶体进行干燥得到大颗粒硫酸铵晶体。

10.根据权利要求4所述的大颗粒硫酸铵晶体生产方法，其特征在于将移出的晶体进行干燥得到大颗粒硫酸铵晶体。