CN105776248B - 碳酸铵生产装置及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳酸铵生产装置及其生产方法，涉及碳酸铵生产技术领域。包括喷淋式吸收装置，喷淋式吸收装置包括吸收室和结晶室；吸收室设有含有氨气和二氧化碳的混合气体进口、尾气出口、喷淋装置和降液管，降液管与结晶室相连；结晶室设有循环母液进、出口、碳酸铵与母液混合物出口；结晶室通过管路与补水系统连接；碳酸铵母液循环喷洒系统包括母液循环泵，母液循环泵分别通过管道一、二与循环母液出口和喷淋装置连接；结晶室碳酸铵与母液混合物出口与结晶装置进口通过结晶泵和管道连接，结晶装置出口与分离装置进口相连，分离装置母液出口通过管道与结晶室循环母液进口相连。本发明碳酸铵生产装置及其生产方法，保护了环境、降低了成本。

Description

碳酸铵生产装置及其生产方法
技术领域
本发明涉及碳酸铵生产技术领域。
背景技术
化工生产中产生的含有NH4CNS和K2CO3的水溶液，例如：在HPF法焦炉煤气脱硫和真空碳酸钾法焦炉煤气脱硫过程中产生的含有NH4CNS和K2CO3的水溶液，在蒸发的过程中会产生含有氨气和二氧化碳气体的混合气体，涉及到的主要化学反应的反应方程式如下：
NH4CNS+K2CO3→(NH4)2CO3+KCNS
(NH4)2CO3 →2 NH3↑+H20+CO2↑
上述碳酸盐和铵盐产生的混合气体处理麻烦，会提高生产成本，直接排放则会造成严重的环境污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种保护环境、降低成本的碳酸铵生产装置及其生产方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种碳酸铵生产装置，包括喷淋式吸收装置、碳酸铵母液循环喷洒系统、补水系统、结晶装置和分离装置；喷淋式吸收装置包括上段吸收室和下段结晶室；吸收室的上部侧面设有含有氨气和二氧化碳的混合气体进口和尾气出口，吸收室上部内侧设有喷淋装置，吸收室底部中间设有降液管，降液管与结晶室相连；结晶室上部两侧分别设有结晶室循环母液进口和结晶室循环母液出口，结晶室底部设有结晶室碳酸铵与母液混合物出口；结晶室通过管路与补水系统连接；碳酸铵母液循环喷洒系统包括母液循环泵，母液循环泵分别通过管道一、管道二与结晶室循环母液出口和喷淋装置连接，形成碳酸铵母液循环喷洒回路；结晶装置上部和底部分别设有结晶装置进口和结晶装置出口；分离装置上设有分离装置进口、分离装置碳酸铵晶体出口和分离装置母液出口；结晶室碳酸铵与母液混合物出口与结晶装置进口通过结晶泵和管道连接，结晶装置出口与分离装置进口相连，分离装置母液出口通过管道与结晶室循环母液进口相连。
优选的，分离装置碳酸铵晶体出口与产品包装或者烘干系统相连。
优选的，结晶装置包括结晶槽，结晶槽包括上部圆柱型筒体和下部锥型筒底。
优选的，分离装置包括用于分离碳酸铵晶体与碳酸铵母液的离心机。
上述碳酸铵生产装置生产碳酸铵的方法，包括以下步骤 ：
1）结晶室中装有碳酸铵母液，通过结晶室循环母液出口、管道一、母液循环泵和管道二进入喷淋装置喷洒碳酸铵母液；
2）在蒸馏浓缩含有硫氰酸铵和碳酸钾的水溶液时，蒸出的含有氨气和二氧化碳的混合气体冷却到10℃-70℃后通过混合气体进口进入喷淋式吸收装置的吸收室中，并与喷洒的碳酸铵母液逆流接触；被吸收除去氨气和二氧化碳气体的尾气从尾气出口排出；氨气和二氧化碳在碳酸铵母液中生成一定浓度的碳酸铵溶液，通过降液管流入结晶室，结晶室上部的碳酸铵母液被母液循环泵抽出送到吸收室中继续吸收氨气和二氧化碳；
3）结晶室下部的碳酸铵晶体连同部分碳酸铵母液通过结晶泵送至结晶装置中，在温度为10-30℃条件下经过静置结晶后，送至分离装置分离出碳酸铵晶体，分离装置分离出的碳酸铵母液通过结晶室循环母液进口送入结晶室上部，继续吸收氨气和二氧化碳。
其中，碳酸铵母液为脱盐水吸收氨气和二氧化碳后得到的。
优选的，当结晶室内的碳酸铵母液中碳酸铵的质量浓度大于45%时，通过补水系统补充脱盐水。
优选的，步骤2）中：含有氨气和二氧化碳的混合气体冷却到60-70℃后通过混合气体进口进入喷淋式吸收装置的吸收室中。
优选的，步骤2）中：含有氨气和二氧化碳的混合气体中氨气的摩尔数大于等于二氧化碳摩尔数的2倍。
优选的，结晶室内的温度为10-40℃。碳酸铵在结晶室内开始结晶但不能完全结晶，结晶装置内温度10-30℃，碳酸铵在结晶室有少部分结晶，在结晶装置大部分结晶。
当混合气体中氨气的摩尔数小于等于二氧化碳摩尔数的1倍时，即生成碳酸氢铵同样适用于本装置和本方法。
当原始开工时，结晶室中装的是脱盐水，通过补水系统补充脱盐水。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
（1）本发明碳酸铵生产装置及其生产方法，保护了环境、降低了成本；
（2）该碳酸铵生产装置结构合理，使用简单。该装置也可以应用于碳酸氢铵的生产；
（3）使用该装置和含有硫氰酸铵和碳酸钾的溶液产生的混合气体生产碳酸铵，成本低，且避免了氨气和二氧化碳气体的排放，保护了环境；
（4）使用该装置生产碳酸铵，碳酸铵母液可以回收利用，提高了碳酸铵的收率；
（5）使用该装置生产碳酸铵，碳酸铵的质量含量大于98%，纯度高。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明；
图1是本发明的结构示意图；
图中，1、混合气体进口；2、喷淋式吸收装置；3、喷淋装置；4、尾气出口；5、吸收室；6、管道二；7、结晶室；8、母液循环泵；9、管道一；10、结晶室循环母液出口；11、结晶室碳酸铵与母液混合物出口；12、结晶泵；13、分离装置母液出口；14、分离装置碳酸铵晶体出口；15、分离装置；16、分离装置进口；17、结晶装置出口；18、结晶装置；19、结晶装置进口；20、补水系统；21、降液管；22、结晶室循环母液进口。
具体实施方式
实施例1
一种碳酸铵生产装置，见图1所示，包括喷淋式吸收装置2、碳酸铵母液循环喷洒系统、补水系统20、结晶装置18和分离装置15；喷淋式吸收装置2包括上段吸收室5和下段结晶室7；吸收室5的上部侧面设有含有氨气和二氧化碳的混合气体进口1和尾气出口4，吸收室5上部内侧设有喷淋装置3，吸收室5底部中间设有降液管21，降液管21与结晶室7相连；结晶室7上部两侧分别设有结晶室循环母液进口22和结晶室循环母液出口10，结晶室7底部设有结晶室碳酸铵与母液混合物出口11；结晶室7通过管路与补水系统20连接；碳酸铵母液循环喷洒系统包括母液循环泵8，母液循环泵8分别通过管道一9、管道二6与结晶室循环母液出口10和喷淋装置3连接，形成碳酸铵母液循环喷洒回路；结晶装置18上部和底部分别设有结晶装置进口19和结晶装置出口17；分离装置15上设有分离装置进口16、分离装置碳酸铵晶体出口14和分离装置母液出口13；结晶室碳酸铵与母液混合物出口11与结晶装置进口19通过结晶泵12和管道连接，结晶装置出口17与分离装置进口16相连，分离装置母液出口13通过管道与结晶室循环母液进口22相连。
分离装置碳酸铵晶体出口14与产品包装或者烘干系统相连。
结晶装置18包括结晶槽，结晶槽包括上部圆柱型筒体和下部锥型筒底。
分离装置15包括用于分离碳酸铵晶体与碳酸铵母液的离心机。
上述碳酸铵生产装置生产碳酸铵的方法，包括以下步骤 ：
1）结晶室7中装有碳酸铵母液，通过结晶室循环母液出口10、管道一9、母液循环泵8和管道二6进入喷淋装置3喷洒碳酸铵母液；结晶室7内的温度为30℃。
2）在蒸馏浓缩含有硫氰酸铵和碳酸钾的水溶液时，蒸出的含有氨气和二氧化碳的混合气体冷却到40℃后通过混合气体进口1进入喷淋式吸收装置2的吸收室5中，并与密集喷洒的温度为30℃的碳酸铵母液逆流接触；被吸收除去氨气和二氧化碳气体的尾气从尾气出口4排出；氨气和二氧化碳在碳酸铵母液中生成一定浓度的碳酸铵溶液，通过降液管21流入结晶室7，结晶室7上部的碳酸铵母液被母液循环泵8抽出送到吸收室5中继续吸收氨气和二氧化碳；
3）结晶室7下部的碳酸铵晶体连同部分碳酸铵母液通过结晶泵12送至结晶装置18中，在温度为15℃条件下经过静置结晶后，送至分离装置15分离出质量含量大于98%的碳酸铵晶体，分离装置15分离出的碳酸铵母液通过结晶室循环母液进口22送入结晶室7上部，继续吸收氨气和二氧化碳。
碳酸铵母液为脱盐水吸收氨气和二氧化碳后得到的。当结晶室7内的碳酸铵母液中碳酸铵的质量浓度大于45%时，通过补水系统20补充脱盐水。含有氨气和二氧化碳的混合气体中氨气的摩尔数大于等于二氧化碳摩尔数的2倍。
实施例2
与实施例1的碳酸铵生产装置相同。
碳酸铵生产装置生产碳酸铵的方法，包括以下步骤 ：
1）结晶室7中装有碳酸铵母液，通过结晶室循环母液出口10、管道一9、母液循环泵8和管道二6进入喷淋装置3喷洒碳酸铵母液；结晶室7内的温度为10℃。
2）在蒸馏浓缩含有硫氰酸铵和碳酸钾的水溶液时，蒸出的含有氨气和二氧化碳的混合气体冷却到60℃后通过混合气体进口1进入喷淋式吸收装置2的吸收室5中，并与密集喷洒的温度为10℃的碳酸铵母液逆流接触；被吸收除去氨气和二氧化碳气体的尾气从尾气出口4排出；氨气和二氧化碳在碳酸铵母液中生成一定浓度的碳酸铵溶液，通过降液管21流入结晶室7，结晶室7上部的碳酸铵母液被母液循环泵8抽出送到吸收室5中继续吸收氨气和二氧化碳；
3）结晶室7下部的碳酸铵晶体连同部分碳酸铵母液通过结晶泵12送至结晶装置18中，在温度为10℃条件下经过静置结晶后，送至分离装置15分离出质量含量大于98%的碳酸铵晶体，分离装置15分离出的碳酸铵母液通过结晶室循环母液进口22送入结晶室7上部，继续吸收氨气和二氧化碳。
碳酸铵母液为脱盐水吸收氨气和二氧化碳后得到的。当结晶室7内的碳酸铵母液中碳酸铵的质量浓度大于45%时，通过补水系统20补充脱盐水。含有氨气和二氧化碳的混合气体中氨气的摩尔数大于等于二氧化碳摩尔数的2倍。
实施例3
与实施例1的碳酸铵生产装置相同。
碳酸铵生产装置生产碳酸铵的方法，包括以下步骤 ：
1）结晶室7中装有碳酸铵母液，通过结晶室循环母液出口10、管道一9、母液循环泵8和管道二6进入喷淋装置3喷洒碳酸铵母液；结晶室7内的温度为40℃。
2）在蒸馏浓缩含有硫氰酸铵和碳酸钾的水溶液时，蒸出的含有氨气和二氧化碳的混合气体冷却到70℃后通过混合气体进口1进入喷淋式吸收装置2的吸收室5中，并与密集喷洒的温度为40℃的碳酸铵母液逆流接触；被吸收除去氨气和二氧化碳气体的尾气从尾气出口4排出；氨气和二氧化碳在碳酸铵母液中生成一定浓度的碳酸铵溶液，通过降液管21流入结晶室7，结晶室7上部的碳酸铵母液被母液循环泵8抽出送到吸收室5中继续吸收氨气和二氧化碳；
3）结晶室7下部的碳酸铵晶体连同部分碳酸铵母液通过结晶泵12送至结晶装置18中，在温度为30℃条件下经过静置结晶后，送至分离装置15分离出质量含量大于98%的碳酸铵晶体，分离装置15分离出的碳酸铵母液通过结晶室循环母液进口22送入结晶室7上部，继续吸收氨气和二氧化碳。
碳酸铵母液为脱盐水吸收氨气和二氧化碳后得到的。当结晶室7内的碳酸铵母液中碳酸铵的质量浓度大于45%时，通过补水系统20补充脱盐水。含有氨气和二氧化碳的混合气体中氨气的摩尔数大于等于二氧化碳摩尔数的2倍。
实施例4
与实施例1的碳酸铵生产装置相同。
碳酸铵生产装置生产碳酸铵的方法，包括以下步骤 ：
1）结晶室7中装有碳酸铵母液，通过结晶室循环母液出口10、管道一9、母液循环泵8和管道二6进入喷淋装置3喷洒碳酸铵母液；结晶室7内的温度为20℃。
2）在蒸馏浓缩含有硫氰酸铵和碳酸钾的水溶液时，蒸出的含有氨气和二氧化碳的混合气体冷却到10℃后通过混合气体进口1进入喷淋式吸收装置2的吸收室5中，并与密集喷洒的温度为20℃的碳酸铵母液逆流接触；被吸收除去氨气和二氧化碳气体的尾气从尾气出口4排出；氨气和二氧化碳在碳酸铵母液中生成一定浓度的碳酸铵溶液，通过降液管21流入结晶室7，结晶室7上部的碳酸铵母液被母液循环泵8抽出送到吸收室5中继续吸收氨气和二氧化碳；
3）结晶室7下部的碳酸铵晶体连同部分碳酸铵母液通过结晶泵12送至结晶装置18中，在温度为13℃条件下经过静置结晶后，送至分离装置15分离出质量含量大于98%的碳酸铵晶体，分离装置15分离出的碳酸铵母液通过结晶室循环母液进口22送入结晶室7上部，继续吸收氨气和二氧化碳。
碳酸铵母液为脱盐水吸收氨气和二氧化碳后得到的。当结晶室7内的碳酸铵母液中碳酸铵的质量浓度大于45%时，通过补水系统20补充脱盐水。含有氨气和二氧化碳的混合气体中氨气的摩尔数大于等于二氧化碳摩尔数的2倍。

Claims (9)

1.一种碳酸铵生产装置生产碳酸铵的方法，其特征在于：
碳酸铵生产装置包括喷淋式吸收装置(2)、碳酸铵母液循环喷洒系统、补水系统(20)、结晶装置(18)和分离装置(15)；
所述喷淋式吸收装置(2)包括上段吸收室(5)和下段结晶室(7)；吸收室(5)的上部侧面设有含有氨气和二氧化碳的混合气体进口(1)和尾气出口(4)，吸收室(5)上部内侧设有喷淋装置(3)，吸收室(5)底部中间设有降液管(21)，降液管(21)与结晶室(7)相连；结晶室(7)上部两侧分别设有结晶室循环母液进口(22)和结晶室循环母液出口(10)，结晶室(7)底部设有结晶室碳酸铵与母液混合物出口(11)；结晶室(7)通过管路与补水系统(20)连接；
碳酸铵母液循环喷洒系统包括母液循环泵(8)，母液循环泵(8)分别通过管道一(9)、管道二(6)与结晶室循环母液出口(10)和喷淋装置(3)连接，形成碳酸铵母液循环喷洒回路；
结晶装置(18)上部和底部分别设有结晶装置进口(19)和结晶装置出口(17)；分离装置(15)上设有分离装置进口(16)、分离装置碳酸铵晶体出口(14)和分离装置母液出口(13)；
结晶室碳酸铵与母液混合物出口(11)与结晶装置进口(19)通过结晶泵(12)和管道连接，结晶装置出口(17)与分离装置进口(16)相连，分离装置母液出口(13)通过管道与结晶室循环母液进口(22)相连；
碳酸铵生产装置生产碳酸铵的方法，包括以下步骤：
1)结晶室(7)中装有碳酸铵母液，通过结晶室循环母液出口(10)、管道一(9)、母液循环泵(8)和管道二(6)进入喷淋装置(3)喷洒碳酸铵母液；
2)在蒸馏浓缩含有硫氰酸铵和碳酸钾的水溶液时，蒸出的含有氨气和二氧化碳的混合气体冷却到10℃-70℃后通过混合气体进口(1)进入喷淋式吸收装置(2)的吸收室(5)中，并与喷洒的碳酸铵母液逆流接触；被吸收除去氨气和二氧化碳气体的尾气从尾气出口(4)排出；氨气和二氧化碳在碳酸铵母液中生成一定浓度的碳酸铵溶液，通过降液管(21)流入结晶室(7)，结晶室(7)上部的碳酸铵母液被母液循环泵(8)抽出送到吸收室(5)中继续吸收氨气和二氧化碳；
3)结晶室(7)下部的碳酸铵晶体连同部分碳酸铵母液通过结晶泵(12)送至结晶装置(18)中，在温度为10-30℃条件下经过静置结晶后，送至分离装置(15)分离出碳酸铵晶体，分离装置(15)分离出的碳酸铵母液通过结晶室循环母液进口(22)送入结晶室(7)上部，继续吸收氨气和二氧化碳。
2.根据权利要求1所述的碳酸铵生产装置生产碳酸铵的方法，其特征在于所述分离装置碳酸铵晶体出口(14)与产品包装或者烘干系统相连。
3.根据权利要求1所述的碳酸铵生产装置生产碳酸铵的方法，其特征在于所述结晶装置(18)包括结晶槽，结晶槽包括上部圆柱型筒体和下部锥型筒底。
4.根据权利要求1所述的碳酸铵生产装置生产碳酸铵的方法，其特征在于所述分离装置(15)包括用于分离碳酸铵晶体与碳酸铵母液的离心机。
5.根据权利要求1所述的碳酸铵生产装置生产碳酸铵的方法，其特征在于所述碳酸铵母液为脱盐水吸收氨气和二氧化碳后得到的。
6.根据权利要求1所述的碳酸铵生产装置生产碳酸铵的方法，其特征在于，当结晶室(7)内的碳酸铵母液中碳酸铵的质量浓度大于45％时，通过补水系统(20)补充脱盐水。
7.根据权利要求1所述的碳酸铵生产装置生产碳酸铵的方法，其特征在于，步骤2)中：含有氨气和二氧化碳的混合气体冷却到60-70℃后通过混合气体进口(1)进入喷淋式吸收装置(2)的吸收室(5)中。
8.根据权利要求1 所述的碳酸铵生产装置生产碳酸铵的方法，其特征在于，步骤2)中：含有氨气和二氧化碳的混合气体中氨气的摩尔数大于等于二氧化碳摩尔数的2倍。
9.根据权利要求1所述的碳酸铵生产装置生产碳酸铵的方法，其特征在于，结晶室(7)内的温度为10-40℃。
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