硫酸铵结晶

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硫酸铵生产工艺流程

硫酸铵生产工艺流程

硫酸铵生产工艺流程硫酸铵是一种重要的化肥和工业原料,其生产工艺流程主要包括溶液制备、蒸发结晶、干燥和粒化等步骤。

首先是溶液制备。

将硫酸和氨水按照一定的比例混合,生成硫酸铵溶液。

硫酸的浓度通常为60-70%,而氨水的浓度则在30-35%左右。

混合过程需要注意控制温度和搅拌速度,以确保反应的充分和均匀。

接下来是蒸发结晶。

将硫酸铵溶液送入蒸发器,通过加热使其中的水分逐渐蒸发,从而使溶液浓缩。

蒸发器通常采用多效蒸发器,可以充分利用热量,提高能源利用效率。

在蒸发过程中,需要控制温度和压力,以维持适宜的结晶条件,并避免结晶器内部结垢。

结晶完成后,需要进行干燥。

将湿度较高的硫酸铵晶体送入干燥器,通过加热和传热来除去水分。

干燥过程需要注意控制温度和通风速度,避免硫酸铵受热过度或受潮而糊化。

一般来说,干燥温度在60-80℃之间,干燥时间则根据实际情况而定。

最后是粒化。

将干燥后的硫酸铵晶体送入粒化机,通过挤压和成型来使其形成相应的颗粒状。

这一步骤主要是为了提高硫酸铵的储存和运输性能。

粒化过程中,需要控制挤压力度和速度,以保证产出的颗粒大小和形态一致。

整个生产工艺流程中,需要注意以下几个方面的问题:1. 安全环保:硫酸铵的生产过程中涉及到一些危险品,如硫酸和氨等,因此要做好安全防护措施,确保操作人员的安全。

同时,要合理利用能源,减少生产过程中产生的废水、废气和废渣,保护环境。

2. 质量稳定:生产硫酸铵的过程中要控制各个步骤的参数,确保产出的硫酸铵质量稳定。

对于溶液制备和蒸发结晶过程,要控制温度、浓度和搅拌速度等因素;对于干燥和粒化过程,要控制温度、湿度和机器设备的操作参数等。

3. 能源消耗:硫酸铵的生产过程中,蒸发和干燥是能源消耗较大的环节。

因此,要合理设计和选用设备,优化能源利用,提高能源利用效率。

总之,硫酸铵的生产工艺流程包括溶液制备、蒸发结晶、干燥和粒化等步骤。

通过合理控制各个步骤的参数,可实现硫酸铵的稳定质量和高效生产。

氨法脱硫的硫酸铵结晶影响因素探究

氨法脱硫的硫酸铵结晶影响因素探究

氨法脱硫的硫酸铵结晶影响因素探究摘要通过对影响氨法脱硫的硫酸铵结晶影响因素的分析,制定出在生产过程中应该采取的措施。

关键词氨法脱硫;硫酸铵;结晶氨法脱硫技术作为新兴的脱硫技术,逐步得到了广泛的应用。

氨法脱硫的副产品是硫酸铵,作为含氮含硫的肥料,具有广阔的市场需求。

这也是氨法脱硫技术得到推广应用的重要优势。

如何将回收的硫酸铵溶液进行浓缩结晶是氨法脱硫技术的重要环节。

1 概述东滩矿电厂以煤泥为燃料,是集发电、供热为一体的资源综合利用电厂。

该电厂采用氨法脱硫技术,由脱硫和回收两部分组织。

其中,回收系统由三效蒸发器、离心机、干燥机组成。

35%的硫酸铵溶液首先进入三效蒸发器进行浓缩,当浓度达到40%左右,溶液中有晶体产生并且晶体足够大时,由离心机实现固体与液体的分离,从而实现硫酸铵的回收。

在生产过程中,经常出现晶体生成不稳定、晶体大小不稳定。

结合结晶原理和其工艺特点,影响其结晶的因素主要由以下几点。

2 影响因素分析2.1杂质的对结晶的影响由于氨法脱硫采用≤10%废氨水,氨水中含有大量的未知的阴阳离子。

氨水经过与烟气反应,与系统设备接触后,可能会带有铁、铝、铜、铅、砷、氯等离子。

这些离子吸附在硫酸铵晶体的表面,遮盖了结晶表面的活性区域,使晶体生长缓慢。

金属离子对硫酸铵晶体的生长有较大的影响,尤其是铁离子影响最大。

硫酸铵溶液的杂质还可导致一定的时间内三效蒸发器内晶体体积大量积累,而离心机无法对细小的晶体颗粒进行分类,造成溶液的过饱和度升高。

在运行过程中,主要表现在三效蒸发器内细小晶体大量堆积,液位不停地升高,晶体却无法分离。

2.2 pH值对结晶的影响溶液PH值对结晶的影响主要表现在两个方面:一是对结晶形状的影响,二是破坏结晶的正常生长条件。

在一定条件下,随着溶液pH值的升高,溶液的介稳区减小,硫酸铵晶形由多面体颗粒变成细长的六角棱柱形,甚至针形。

同时,母液黏度增大,硫酸铵分子扩散阻力增加,阻碍晶体的正常生长。

硫酸铵简介

硫酸铵简介

硫酸铵无色结晶或白色颗粒。

无气味。

280℃以上分解。

水中溶解度:0℃时70.6g,100℃时103.8g。

不溶于乙醇和丙酮。

0.1mol/L水溶液的pH为5.5。

相对密度1.77。

折光率1.521。

硫酸铵主要用作肥料,适用于各种土壤和作物。

还可用于纺织、皮革、医药等方面。

别称:硫铵,化学式(NH4)2SO4,分子量132.14,水溶性0℃溶解70.6g。

20℃溶解75.4g,密度1.77物理性质InChI=1/2H3N.阿斯顿-5(2,3)4/h2*1H3;(H2,1,2,3,4)外观与性状:纯品为无色斜方晶体,工业品为白色至淡黄色结晶体。

氮(N)含量:21.0%min水分:0.2max游离酸:0.05max熔点(℃): 230-280℃沸点(℃):无资料折射率:n20/D 1.396硫酸铵分子结构式相对密度(水=1): 1.77相对蒸气密度(空气=1): 7.9饱和蒸气压(kPa):无资料燃烧热(kJ/mol):无意义临界温度(℃):无资料临界压力(MPa):无资料辛醇/水分配系数的对数值:无资料闪点(℃):无意义引燃温度(℃):无意义爆炸上限%(V/V):无意义爆炸下限%(V/V):无意义溶解度:0℃溶解70.6g。

20℃溶解75.4g。

30℃溶解78g。

40℃溶解81g。

化学性质纯品为无色透明斜方晶系结晶,水溶液呈酸性。

不溶于醇、丙酮和氨水。

有吸湿性,吸湿后固结成块。

加热到513℃以上完全分解成氨气、氮气、二氧化硫及水。

与碱类作用则放出氨气。

与氯化钡溶液反应生成硫酸钡沉淀。

也可以使蛋白质发生盐析。

行业发展2013年5月24日国内硫酸铵市场波动不大,场内高报低走现象较为普遍。

当日太原钢铁480吨硫酸铵拍卖,起拍价550元/吨,成交于560元/吨,基本体现硫酸铵市场跌势趋缓的状态。

产业洞察研究《中国硫酸铵产业运行态势》统计现华东市场报价未有波动,实单走货较低,其中山东市场低位存620-650元/吨,江浙及安徽市场质量稍差执行至600元/吨;华北硫酸铵市场僵持观望,主流厂家价格继续有所下调,市场高报低走情况较为普遍,内蒙地区弱势运行,主流报盘在450-500元/吨,低端听闻存400元/吨货源,成交一般;华中市场高位基本退市,河南低位630元/吨;东北黑龙江地区新单执行至800元/吨,吉林、辽宁在760-780元/吨;西北及西南硫酸铵市场低迷,走货困难,宁夏、青海多执行500元/吨。

硫酸铵结晶工艺和设备

硫酸铵结晶工艺和设备

一、硫酸铵的作用与用途硫酸铵一种优良的氮肥,适用于一般土壤和作物,能使枝叶生长旺盛,提高果实品质和产量,增强作物对灾害的抵抗能力,可作基肥、追肥和种肥。

能与食盐进展复分解反响制造氯化铵,与硫酸铝作用生成铵明矾,与硼酸等一起制造耐火材料。

参加电镀液中能增加导电性。

也是食品酱色的催化剂,鲜酵母生产中培养酵母菌的氮源,酸性染料染色助染剂,皮革脱灰剂。

此外,还用于啤酒酿造,化学试剂和蓄电池生产等。

还有一重要作用就是开采稀土,开采以硫酸铵作原料,采用离子交换形式把矿土中的稀土元素交换出来,再收集浸出液简单过滤别离后晒干成稀土原矿,每开采生产1吨稀土原矿约需5吨硫酸铵。

二、硫酸铵生成和制备工业上采用氨与硫酸直接进展中和反响而得,目前用得不多,主要利用工业生产中副产物或排放的废气用硫酸或氨水吸收(如硫酸吸收焦炉气中的氨,氨水吸收冶炼厂烟气中二氧化硫,卡普纶生产中的氨或硫酸法钛白粉生产中的硫酸废液)在利用硫酸铵蒸发结晶器来结晶。

也有采用石膏法制硫铵的(以天然石膏或磷石膏、氨、二氧化碳为原料)。

由氢氧化铵和硫酸中和后,结晶、离心别离并枯燥而得。

中和法氨与硫酸约在100℃下进展中和反响,通过〔硫酸铵蒸发结晶器〕生成的硫酸铵晶浆液经离心别离、枯燥,制得硫酸铵成品。

其2NH3+H2SO4→(NH4)2SO4回收法由炼焦炉气回收氨气,再与硫酸进展中和反响而得。

根据硫酸铵的物理性质硫酸铵蒸发结晶器采用强制蒸发结晶器或DTB结晶器,假设硫酸铵溶液含有氯离子,在设备选材上那么需要加以注意。

考虑硫酸铵蒸发结晶器设备质量保证期,材质选择主要根据硫酸铵的物理性质,硫酸铵蒸发结晶器采用强制蒸发结晶器或DTB结晶器。

考虑硫酸铵蒸发结晶器设备质量保证期,材质选择主要考虑结晶器设备的使用期限,由于溶液含有氯离子,设备材质需要耐氯离子腐蚀,硫酸铵溶液为酸性大于5小于6.5,加热室可以用钛管,酸性小于5加热室就要用石墨,别离室用钛复合板或玻璃钢,硫酸铵溶液为酸性大于6.5可以用不锈钢316L材质。

生产过程中的硫酸铵蒸发结晶以及中和结晶的主要对比分析

生产过程中的硫酸铵蒸发结晶以及中和结晶的主要对比分析

生产过程中的硫酸铵蒸发结晶以及中和结晶的主要对比分析我国化工企业在生产过程中,会由于生产过程以及生产工艺的不同会出现不同的化学反应,文章主要针对生产过程中的硫酸铵的蒸发结晶以及中和结晶之间的内容进行对比和分析,希望通过文章的阐述以及分析能够让我国的化工行业在硫酸铵的生产过程中更好的选择生产工艺,同时也为我国的化工领域的发展以及创新贡献力量。

标签:硫酸铵;蒸发结晶;中和结晶;结晶器;真空;循环泵;浆料在我国的化工领域,化学纤维以及工程用塑料的生产原料最主要还是己内酰胺。

化学纤维的产品以及工程塑料的相关产品在发展以及创新过程中和我国的人民生活水平的提升有着非常重要的连带关系。

近些年我国的人民生活水平在逐渐的提升,因此对于化工产品的需求也在不断的增多,这样就要求我们将己内酰胺的相关化学产品变成种类更加丰富,数量不断提升。

现阶段在世界范围内生产己内酰胺最主要的生产工艺也是现阶段应用最为广泛的生产工艺为环己酮——羟胺生产路线工艺。

这一生产工艺主要的技术基础就是环己酮贝克曼重排。

我们在化工生产过程中的液相贝克曼重排能够在发烟硫酸的有关催化下,进行贝克曼重排化学反应,如果反应进一步和氨进行中和反应,就会得到我们化工生产中需要的已内酰胺,同时还能够得到硫酸铵。

在化工生产过程中,贝克曼重排反应之后,我们为了有效的中和重排反应产生的发烟硫酸,在生产过程中主要应用了两种生产工艺方法。

第一种是进行硫酸铵的蒸发结晶;第二种是进行硫酸铵的中和结晶。

蒸发结晶主要是在重排液体中导入总量20%的氨水,让两者在反应器中充分的进行中和反应,在中和反应结束后,我们进行分层处理。

我们对上层的己内酰胺进行一系列的萃取以及精制得到了我们需要的成品己内酰胺;反应溶液下层的液体是含量在40%的硫酸铵,我们将一定浓度的硫酸铵经过硫酸铵泵进行输送,将其送到硫酸铵的储罐之中,之后我们经由相关的泵送至蒸发结晶器中进行蒸发结晶处理,然后经过相应的离心干燥得到我们需要的硫酸铵成品。

硫酸铵蒸发结晶

硫酸铵蒸发结晶

硫酸铵蒸发结晶硫酸铵蒸发结晶一、物料组成及处理量:溶质名称:硫酸铵溶剂:水进料浓度:20%进料总量:3吨/小时进料温度:30℃蒸发总量:2.4吨/小时进料液:PH6~7二、处理要求:将物料蒸发浓缩、把硫酸铵结晶出来运行方式:连续给料三、工艺说明:1、工艺流程说明:(1)物料加热、蒸发:物料通过进料泵经过进料流量计计量后进预热器预热,利用蒸发器二次蒸汽冷凝下来的凝结水,将物料预热到80度以上,然后进强制循环泵的入口和结晶器出来的液体混合。

经强制循环泵的输送,进入加热蒸发器,物料经过蒸发器壳程蒸汽的间接加热,吸收热量后温度升到108°C,然后进入DTB结晶器的闪蒸室,由于闪蒸室内为负压,物料进来后瞬间进行蒸发,大部分水变成温度为90°C的二次蒸汽,由二次蒸汽出口进入MVR蒸汽压缩机,蒸汽经压缩后蒸汽的压力提高,同时温度也升高到110°C,满足物料闪蒸脱水加热温度的要求。

水蒸气经冷凝后成冷凝水排出,进入下道工序的处理。

(2)结晶进入结晶器中的物料在螺旋桨的推动下,通过导流筒快速上升至液体表层,由于设备内为负压,部分水瞬间产生蒸发成为蒸汽后有顶部出口排出再利用,没有蒸发的物料沿导流筒与挡板之间的环形通道流至器底,重又被吸入导流筒的下端,形成了内循环通道,以较高速率反复循环,使料液充分混合,保证了器内各处的过饱和度比较均匀,极大地强化了结晶器的生产能力。

圆筒形挡板将结晶器分隔为晶体生长区和澄清区。

澄清区的物料溢流后和母液混合后经循环泵输送加热器循环加热。

结晶器内的物料经设备内混合区、养晶区后晶体颗粒很快的长大,颗粒大晶体由于沉降速度大于悬浮速度,在结晶器的底部会形成一个悬浮密度稳定的晶浆区,通过密度的自动控制,利用晶浆泵的输送,将含晶体30%~40%的晶浆送往离心机进行分离。

得到颗粒较大的硫酸铵晶体。

母液经处理将剩余的产品提出后返回系统重新蒸发提纯。

2、设备情况介绍:(1)加热蒸发器换热面积为200m2,管程介质为饱和硫酸铵溶液,壳程介质为水蒸气,管程介质为:316L,壳程介质为碳钢。

硫酸铵晶体形状-概念解析以及定义

硫酸铵晶体形状-概述说明以及解释1.引言1.1 概述硫酸铵是一种重要的化工原料,它在农业、医药和工业领域有着广泛的应用。

硫酸铵晶体的形状对其性质和用途具有重要影响,因此对硫酸铵晶体形状的研究具有重要意义。

本文将从硫酸铵晶体形成的过程、影响因素以及不同形状硫酸铵晶体的应用等方面进行探讨,旨在全面了解硫酸铵晶体形状的重要性,并展望其未来的研究方向。

1 概述部分的内容文章结构部分内容如下:1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

在引言中将对硫酸铵晶体形状进行概述、介绍文章的结构和明确文章的目的。

在正文部分将详细介绍硫酸铵晶体的形成过程、影响晶体形状的因素以及不同形状晶体的应用。

最后,在结论部分将总结硫酸铵晶体形状的重要性,展望未来硫酸铵晶体形状研究的发展方向,并对文章进行总结。

通过以上结构安排,将全面探讨硫酸铵晶体形状的相关问题。

1.3 目的本文旨在深入探讨硫酸铵晶体的形状,并研究影响硫酸铵晶体形状的因素。

通过对硫酸铵晶体形成机制、影响因素及不同形状晶体的应用进行分析,旨在揭示硫酸铵晶体形状对其性能和应用的重要性,并为未来的相关研究提供参考和启示。

同时,希望通过本文的撰写,增进对硫酸铵晶体形状的认识,促进其在工业生产和科学研究中的应用。

2.正文2.1 硫酸铵晶体的形成硫酸铵晶体的形成是一种复杂的过程,通常发生在溶液中。

当硫酸铵溶解于水中时,硫酸根离子和铵离子会相互结合形成晶体。

这个过程通常受到溶液中温度、压力、溶质浓度和溶剂性质等因素的影响。

根据研究发现,硫酸铵晶体的形成速率和晶体形状与溶液的饱和度有关。

在高浓度的溶液中,硫酸铵晶体往往形成得更快,并且更容易形成规整的晶体形状。

而在低浓度的溶液中,晶体的形成速率较慢,晶体形状也较不规则。

此外,溶液的温度也对硫酸铵晶体的形成有重要影响。

通常来说,高温下晶体的形成速率更快,晶体形状也更规整。

而在低温下,晶体形成的速率较慢,晶体形状也更容易受到外界因素的干扰而变得不规则。

浅谈硫酸铵结晶颗粒大小影响因素

浅谈硫酸铵结晶颗粒大小影响因素发布时间:2023-01-15T03:51:02.732Z 来源:《工程管理前沿》2022年8月16期作者:李家良[导读] 我公司现有两套硫酸铵装置,分别采用单效蒸发和三效蒸发两条不同的工艺路线,成品硫酸铵晶体大小也完全不同,根据装置实际运行情况,分析影响硫酸铵晶体成长因素的几个方面。

李家良大庆炼化公司化工生产一部摘要:我公司现有两套硫酸铵装置,分别采用单效蒸发和三效蒸发两条不同的工艺路线,成品硫酸铵晶体大小也完全不同,根据装置实际运行情况,分析影响硫酸铵晶体成长因素的几个方面。

关键词:硫酸铵晶体;单效蒸发;三效蒸发一、装置概况化工生产一部硫铵作业区现有两套生产装置,一套硫铵设计能力0.6万吨/年,处理丙烯腈装置产生的稀硫酸铵溶液;二套硫铵设计生产能力1.5万吨/年,处理聚丙烯酰胺尾气回收装置产生的稀硫酸铵溶液,分别采用单效蒸发和三效蒸发生产技术,都是由蒸发结晶、离心分离、干燥、包装等工序组成。

二、生产工艺简介1、一套硫铵装置采用的是单效蒸发技术,利用丙烯腈装置生产过程中的副产品稀硫酸铵溶液为原料,稀硫铵液经蒸发器循环泵采用强制循环送到蒸发器加热器,经过加热器内管间的1.0MPa、250℃过热蒸汽加热后返回蒸发器,蒸发器底部的过饱和硫酸铵溶液,由蒸发器料浆泵送入稠厚器,稠厚器是重力沉降设备,过饱和溶液中的清液由上部溢流线进入母液槽,下部固液比为5:3的硫酸铵溶液依靠位差流入离心机,离心分离出的母液通过甩水线流入母液槽,分离出来的硫酸铵晶体在流化床干燥器内脱水干燥后,进入贮料斗,再通过半自动码垛机进行成品包装。

2、二套硫铵装置采用三效蒸发技术,来自聚丙烯酰胺尾气吸收装置的稀硫铵溶液经乏汽预热器和冷凝水预热器预热后进入三效蒸发系统进行蒸发,一效蒸发产生的蒸汽给二效加热器做热源,二效蒸发器产生的蒸汽给三效加热器做热源,三效蒸发器蒸出的二次蒸汽经冷凝回收后返回给上游尾气回收装置重新利用,蒸发后的过饱和硫酸铵溶液通过出料泵送进稠厚器沉降,沉降后的溶液进入离心机进行脱水,脱水后的硫酸铵固体颗粒进入盘式干燥器烘干,烘干后出来的硫酸铵产品经包装机包装。

硫酸铵溶析结晶

硫酸铵溶析结晶硫酸铵是一种广泛应用于化学实验和工业生产中的化学品。

它是一种白色晶体,具有良好的水溶性和热稳定性。

硫酸铵可以用于制备其他化学品,如硫酸铵氮肥、硫酸铵磷肥、硫酸铵钾肥等。

硫酸铵还可以用于制备火柴头、染料、橡胶加工助剂等。

硫酸铵的制备方法有很多种,其中硫酸铵溶析结晶法是一种常用的制备方法。

硫酸铵溶析结晶法是利用硫酸铵的水溶性,将硫酸铵溶解在水中,然后通过调节温度、浓度、酸碱度等条件,使硫酸铵逐渐结晶出来。

这种制备方法具有操作简便、成本低廉、成品纯度高等优点。

硫酸铵溶析结晶的制备过程可以分为三个步骤:溶解、结晶、分离。

第一步是溶解。

将硫酸铵加入水中,搅拌均匀,使硫酸铵完全溶解。

溶解的过程中需要保持适当的温度和酸碱度,以促进硫酸铵的溶解。

第二步是结晶。

将溶解好的硫酸铵溶液加热至一定的温度,使硫酸铵逐渐结晶出来。

结晶的过程中需要控制温度和浓度,以获得合适的结晶速度和结晶度。

第三步是分离。

将结晶好的硫酸铵分离出来,可以通过过滤、离心、蒸发等方法进行。

分离的过程中需要注意分离效率和成品纯度。

硫酸铵溶析结晶法的制备条件有很多,其中温度、浓度、pH值等是影响制备效果的重要因素。

温度是影响硫酸铵结晶速度和结晶度的重要因素。

一般来说,温度越高,硫酸铵的溶解度越大,结晶速度也越快。

但是过高的温度会导致结晶不完全或者结晶度较低,影响成品质量。

因此,适宜的温度应根据具体情况进行选择,一般在50℃~80℃之间。

浓度也是影响硫酸铵结晶的重要因素。

浓度过高会导致结晶不完全或者成品质量较差,浓度过低则会影响结晶速度。

因此,适宜的浓度应根据具体情况进行选择,一般在30%~50%之间。

pH值是影响硫酸铵结晶的重要因素之一。

pH值过高或者过低都会影响结晶速度和成品质量。

因此,适宜的pH值应根据具体情况进行选择,一般在6~8之间。

硫酸铵溶析结晶法的优点包括制备过程简单、成本低廉、成品纯度高等。

但是也存在一些缺点,如结晶速度较慢、操作过程较复杂等。

硫酸铵结晶

硫酸铵结晶硫酸铵是一种易溶性的盐。

0℃时,在100g水中溶解70g(NH4)2SO4,而100℃时,可溶解102g。

可见,硫酸铵溶解度具有比较小的温度系数。

所以用热法只能达到不大的过饱和度,硫酸铵结晶为无色晶体,斜方晶系。

硫酸铵作为普通的肥料之一,引起了和正在引起研究者的注意。

实际上,对它在生成沉淀时的性能进行了全面的研究。

硫酸铵不能生成很好的过饱和溶液。

根据计算和实验数据,在75~95℃的温度范围内,其溶液绝对极限过饱和度应该是2~3g/100gH2O【10】, (NH4)2SO4的极限过冷度也比较高,接近硝酸钾溶液所具有的的极限过冷度。

在30~50℃的温度范围内的极限过冷度的值,按冷却速度的不同而处在3.0~4.5℃之间。

有晶种存在时,他们可降低到1.75~2.5℃【13】.硫酸铵结晶通常在过饱和度不大的情况下进行。

这时,无论是一次晶核生成或是二次晶核生成,都是有可能的。

一次晶核生成服从于一般的理论规律【12】.硫酸铵溶液中的二次晶核生成,已经作为专门的研究课题【20】.试验是在装有搅拌器的结晶器内进行的。

采用大小不同的硫酸铵晶体作为晶种。

每经过10min选取悬浮液的式样,并测定粒子大小的分布情况。

〝硫酸铵-水〞是属于所谓的第二级系统,它的特点之一是在低过饱和度时结晶。

如果加入晶种量不大,则出现新的晶核。

生成增补的晶核使过饱和度降低下来并趋于稳定。

在晶种量充足时,就不会出现新的晶核,筛分数据可以证明这一点。

曾指出,自发生成的晶核仅仅是溶液过冷度超过2.7℃时才开始。

在硫酸铵结晶时,二次晶核生成的机理,据推断【20】是与固体粒子的相互碰撞及它们与搅拌器或结晶器表面碰撞有关。

硫酸铵结晶的动力学,在具体条件下取决于形成过饱和的速度、结晶开始并生成沉淀的过饱和度以及其它的结晶过程所需的一般条件。

按照拉尔森和穆林的意见,晶核生成的速度取决于极限过饱和度。

考虑到式(3-11),可以用下式表述这个关系:N0=K N(△c)lim,式中在N 下角的0表示达到极限过饱和度时生成晶核的速度。

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硫酸铵结晶硫酸铵是一种易溶性的盐。

0℃时,在100g水中溶解70g(NH4)2SO4,而100℃时,可溶解102g。

可见,硫酸铵溶解度具有比较小的温度系数。

所以用热法只能达到不大的过饱和度,硫酸铵结晶为无色晶体,斜方晶系。

硫酸铵作为普通的肥料之一,引起了和正在引起研究者的注意。

实际上,对它在生成沉淀时的性能进行了全面的研究。

硫酸铵不能生成很好的过饱和溶液。

根据计算和实验数据,在75~95℃的温度范围内,其溶液绝对极限过饱和度应该是2~3g/100gH2O【10】, (NH4)2SO4的极限过冷度也比较高,接近硝酸钾溶液所具有的的极限过冷度。

在30~50℃的温度范围内的极限过冷度的值,按冷却速度的不同而处在~℃之间。

有晶种存在时,他们可降低到~℃【13】.硫酸铵结晶通常在过饱和度不大的情况下进行。

这时,无论是一次晶核生成或是二次晶核生成,都是有可能的。

一次晶核生成服从于一般的理论规律【12】.硫酸铵溶液中的二次晶核生成,已经作为专门的研究课题【20】.试验是在装有搅拌器的结晶器内进行的。

采用大小不同的硫酸铵晶体作为晶种。

每经过10min选取悬浮液的式样,并测定粒子大小的分布情况。

〝硫酸铵-水〞是属于所谓的第二级系统,它的特点之一是在低过饱和度时结晶。

如果加入晶种量不大,则出现新的晶核。

生成增补的晶核使过饱和度降低下来并趋于稳定。

在晶种量充足时,就不会出现新的晶核,筛分数据可以证明这一点。

曾指出,自发生成的晶核仅仅是溶液过冷度超过℃时才开始。

在硫酸铵结晶时,二次晶核生成的机理,据推断【20】是与固体粒子的相互碰撞及它们与搅拌器或结晶器表面碰撞有关。

硫酸铵结晶的动力学,在具体条件下取决于形成过饱和的速度、结晶开始并生成沉淀的过饱和度以及其它的结晶过程所需的一般条件。

按照拉尔森和穆林的意见,晶核生成的速度取决于极限过饱和度。

考虑到式(3-11),可以用下式表述这个关系:N0=K N(△c)lim,式中在N 下角的0表示达到极限过饱和度时生成晶核的速度。

另一方面,N0与溶液的冷却速度有关:N0注意到△c lim=(dc eq/dT) △T lim及利用(14-1)式和(14-2)式的关系,得溶液的的冷却速度与极限过冷度的关系式:lgT =k + n N lg△T lim(14-3)利用得到的关系式,可以求得晶核生成过程的阶数(n N),对于含有晶种的(NH4)2SO4—H20系统来说,这个阶数等于±.具有斜方晶形的硫酸铵晶体是在不同指数的晶面上成长不同而得出的。

其中,有晶面{111}{110}{010}{100}.每一个晶面都具有自己的成长线速度。

对于各个晶面,L与过饱和度的关系也各不相同。

例如,对于晶面{100},成长过程的阶数n=1,而晶面{001},n=2.因此,这时所说的晶体成长线速度,基本上指的是结晶粒径增大的平均速速。

这个速度可以用方程式(14—12)和(14—13)以及其它表示过饱和度的各种方法的关系式来描述。

其中,硫酸铵结晶的成长线速度可以用下面的方程式计算:L = k(△c)n (14-4)按照成长线速度的数据计算N N/n比值,它的范围为±.利用上面所说的n N数据,可以求得硫酸铵晶体成长过程的级数等于.在表14-3中列举了晶核生成和(NH4)2SO4晶体成长的数据,这些数据是在18℃时连续运转的结晶器中的得到的。

作为杂质(Cx)使用的是离子Cr3+(M-----悬浮液的稠度)。

溶液在45℃时进入结晶器。

这里时间t应理解为冷却到18℃的时间。

从表中可以看出,晶核生成的速度随冷却而增加,这个速度与最大过冷度相当。

同时,成长线速度稍有减小。

在时间t增加一倍的情况下,其晶体的平均直径实际上并没有变化。

有杂质存在时,N减小,而L和L稍有增加。

还给出硫酸铵结晶的其它数据。

按照这些数据,硫酸铵晶体在30℃、60℃和90℃时的成长线速度分别是15、24和18μm/min。

在前两个温度条件下,过饱和系数s=,而在90℃时s=。

硫酸铵晶形的变体问题具有重大意义。

这方面的研究发表了大量著作,例如【24】。

首先应当指出介质PH值对硫酸铵晶形的影响。

在强酸溶液中生成碎小的针状晶体。

在中性的、碱性的溶液中晶体的直径减小。

在PH5~6时弱酸性介质中生成比较大的圆形晶体。

铁、铵、铬、锰、镁、锌、钴的离子和许多其它无机添加物,对晶形和结晶过程中的各方面都产生影响。

阴离子杂质,像氯、氰、硫代氰酸盐离子,磷酸盐离子等也有影响。

例如,三价铁离子会促使介稳区扩大,减慢结晶速度,在溶液中的含量达到%时会促使硫酸铵晶体变长,而在较高的浓度时导致生成针状晶体。

铅离子会促使大粒(NH4)2SO4晶体析出,并生成连生体。

杂质锰离子会促进晶核生成。

有他们存在时硫酸铵结晶为粗大的片状晶体。

有机杂质在硫酸铵结晶中占有特殊的地位。

他们常常加速晶体的成长,促使生成较大的圆形晶体。

例如,有尿素存在时,使介稳区缩小,长成圆形晶体并生成双生结晶的连生体。

在一定浓度下,杂质酚也会使等轴晶形的硫酸铵晶体析出,粒径增大并出现聚合体。

在有淀粉存在时,(NH4)2SO4晶体逐渐变成六面片状体,而杂质吡啶会引起很小的晶体出现。

制取〝米粒状〞的无机结晶产品有重大的工业意义。

这样的叫法是指制得的晶粒是圆形的和按一轴向稍微延长的,它们就像米粒一样。

米粒状的结晶产品中的一部分是硫酸铵。

这样的外形是由于杂质铁、铝、镁、锰、铜离子存在以及在溶液中添加草酸和碳酰胺的情况下得到的。

勃罗乌尔研究了硫酸锰、硫酸铜、硫酸镁、硫酸锌、硫酸钴的影响。

他也研究了像硼酸和钼酸铵这些添加物对硫酸铵结晶的作用。

已经查明,硫酸铵与其它硫酸盐的阳离子生成(NH4)形式的盐。

研究的结果证实了关于锰、铜、镁对于生成米粒状结晶方面的文献数据。

还表明,锌离子也能促使生成比较完善的硫酸铵晶体,颗粒较圆,尺寸增大,而介稳区的宽度变窄。

硼酸的影响不大,而钼酸铵则有不良影响。

后者存在时析出类似碎片的、不规则的晶体。

在工业条件下,硫酸铵可用不同方法制造,其中包括:硫酸与氨相互作用、用碳酸铵溶液处理硫酸钙、加工已内酰胺生产的废液以及其它方法。

在用氨中和硫酸时按以下反应得到硫酸铵溶液:2NH3+H2SO4 (NH4)2SO4在此情况下,硫酸铵从过饱和溶液中结晶。

因为制取硫酸铵所使用的硫酸中含有杂质,它们对产品结晶产生影响。

杂质铁和铵因为生成胶态氢氧化物,并蒙在硫酸铵晶体上,使成长困难和结晶过程复杂化。

为了避免这些影响,必须在酸性介质中进行结晶。

但是,存在过剩硫酸时,(NH4)2SO4变为细粒晶体的固相,这会造成过滤和与母液分离的困难。

为避免这种情况,建议在液相中含H2SO4为~100ml水的条件下进行结晶。

为了制止铁和铵离子的有害影响,也可以用磷酸、过磷酸钙和某些其它添加物预先沉淀的方法。

为了增加晶体的粒径,结晶在连续过程中进行,同时延长粒子成长的时间。

在炼焦化学生产中制得硫酸铵时,也用氨中和硫酸的反应。

在这种情况下,结晶既有在一般的结晶器中进行的,也有在真空下进行的。

其中有采用英国一家公司研制的结晶型结晶器。

在这种结晶器中,大、小晶体预先分离,并且小晶体和母液一起与一部分新的溶液混合,重新回到育晶设备中。

为了从硫酸钙制得硫酸铵,可以利用石膏、硬石膏、甚至磷石膏。

其过程按以下反应来实现:CaSO4 + (NH4)2CO3 (NH4)2SO4 + CaCO3 在这个过程中,既有碳酸钙结晶,也有主要产品的沉淀。

在从系统中排除碳酸钙时,为确保很好的相分离,必须首先解决生成大结晶CaCO3的问题。

CaCO3分离以后,蒸发含有40%~42%(NH4)2SO4和%左右(NH4)2CO3的溶液。

在蒸发时间内,硫酸铵开始结晶,然后,在40~45℃下在真空结晶系统内继续进行结晶。

硫酸铵吸湿性小,它的吸湿点在15℃时为81.虽然如此,将其制成颗粒还是合适的。

试验证明,添加25%左右磷钙石粉可制得相当坚实的颗粒。

从列举的数据看出,为了制得所需的物理化学特性和较大产量的硫酸铵,其基本的和必要的条件是考虑到在过饱和度不大的情况下结晶有关的所有特点。

首要的问题是控制过饱和度,足够准确地测定过饱和度,一般来说这是很复杂的。

因为在过饱和度不大的情况下,即使比较准确测定液相中硫酸铵的浓度也不容易。

测定的误差可能比过饱和度本身的值还大。

硫酸铵在结晶阶段上比较有前途的生产控制方法是基于利用各种物理性质与浓度的关系。

这些性质有:密度、电导率、折射率。

这些性质能够准确地测得。

加之,应用上述方法所得到的相液中硫酸铵浓度改变的信息,可以实现过程的地洞控制。

知道溶液的过饱和度,可查明一次和二次晶核生成的特点以及预先计算晶体成长到规定粒径所需的时间。

在采用各种添加物时,必须估计到它们对硫酸铵溶解度影响的程度。

后者应该是首先校正溶液过饱和度的数据。

此外,应该经常考虑到由于杂质与液相中含有的组分相互作用而有可能生成补充的晶核,也要考虑在系统中不溶性杂质的作用。

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