CN103708501B - 一种膜结晶精制焦化粗硫铵的方法 - Google Patents

一种膜结晶精制焦化粗硫铵的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种膜结晶精制焦化粗硫铵的方法。其技术方案是：预处理后的焦化粗硫铵结晶母液送入膜组件中，母液中的水经膜蒸馏以水蒸汽的形式透过膜后在膜的另一侧被冷凝成液体水，离开膜组件的结晶母液被浓缩达到过饱和后送入结晶器，晶体在循环结晶母液中流化悬浮生长，结晶器上层的结晶母液经泵送入膜组件进行内循环，结晶产品由结晶器下部引出，固液分离、干燥即得硫铵晶体。本发明采用膜蒸馏蒸发浓缩硫铵结晶母液而达到过饱和，而晶体生长位于流化床结晶器，为晶体生长提供了较好的条件，而流化床结晶器既有粒度分级作用，使得生长的硫铵晶体产品粒度大而且均匀。本发明还可有效降低硫铵重结晶精制生产成本。

Description

一种膜结晶精制焦化粗硫铵的方法
技术领域
本发明属于冶金焦化化工技术领域，具体涉及一种膜结晶精制焦化粗硫铵的方法。
背景技术
焦化硫铵是焦炉煤气净化产生的大宗工业副产品。我国焦炭产量位居世界首位，国内焦化硫铵产量巨大。硫酸铵是重要的氮肥，工业上还可作印染剂、食品催化剂、皮革脱灰剂等。
国内焦化硫铵多为饱和器法生产，因其杂质的影响往往带有灰色、绿色、蓝色、暗黑色或红色，结晶多为针状、片状或粉末状，成型的颗粒很小，平均粒径不超过0.5mm；而且水分、酸度超标。硫铵晶体易吸湿结块，在空气湿度大，晶体颗粒小和含水量高时尤为严重。吸潮后的硫铵对钢铁、水泥和麻袋等都有腐蚀性，易造成储存、运输和使用困难。
焦化硫铵的质量必须满足工业和农业上的质量标准，否则必须对其进行分离精制。目前，焦化粗硫铵的精制多采用蒸发结晶或先蒸发浓缩再冷却结晶的工艺。但是，无论蒸发结晶还是冷却结晶，在盘管和夹套等换热表面都容易形成晶垢，显著降低传热效率，使得蒸发速率或降温速率不易控制，结晶时间延长，从而导致结晶产品粒度分布不均一，生产效率低。而且，对于蒸发结晶过程，结晶器内固液悬浮密度越来越高，晶液混合不均匀，晶体易沉底，而且晶体之间和晶体与搅拌桨之间的摩擦碰撞致使结晶过程晶体破碎现象严重，这也会加剧结晶产品粒度分布不均一。
膜结晶是一种耦合膜蒸馏与结晶的新型分离纯化技术，其操作原理是应用膜蒸馏技术去除结晶母液中的溶剂，使之达到过饱和状态而使溶质结晶析出。相较于常规的硫胺蒸发结晶或先蒸发浓缩后冷却结晶过程，膜结晶无需把结晶母液加热到沸腾，只需维持膜两侧适当的温度差，就可以使结晶母液中的水以水蒸气的形式透过膜孔，从而实现结晶母液浓缩而达到过饱和的目的。蒸发结晶过程的结晶母液表面与母液主体区域(或者冷却结晶过程中换热面与母液主体区域)存在温差，这使得蒸发结晶(或冷却结晶)过程母液中存在温度梯度，过饱和度不均一，生长的晶体粒度不均一。而膜结晶过程的结晶与溶剂浓缩是在不同装置完成，不存在母液过饱和度不均一的问题。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种膜结晶精制焦化粗硫铵的方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是：
步骤一、在常压、40~80℃和300～500r/min的转速条件下，先配制浓度为40~50wt%的焦化粗硫铵水溶液；再用NaOH调节焦化粗硫铵水溶液pH=7~9；然后向焦化粗硫铵水溶液中加入占焦化粗硫铵1~5wt%的活性炭，保温搅拌0.5~1h后保温过滤，滤液中加入酸性调节剂，使其pH=5~7，制得焦化粗硫铵结晶母液；
步骤二、将步骤一制备的焦化粗硫铵结晶母液送入膜组件中，母液中的水经膜蒸馏以水蒸汽的形式透过膜后在膜的另一侧被冷凝成液体水，离开膜组件的结晶母液被浓缩达到过饱和后送入结晶器，晶体在循环结晶母液中流化悬浮生长，结晶器上层的结晶母液经泵送入膜组件进行内循环，结晶产品由结晶器下部引出，固液分离、干燥即得硫铵晶体。
所述酸性调节剂是草酸、磷酸、柠檬酸、盐酸和硫酸中的一种或几种的组合。
所述膜组件为疏水性中空纤维膜组件。
所述结晶器为流化床结晶器。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
(1) 本发明所涉及的膜结晶精制焦化粗硫铵的方法，可先在粗硫胺溶解釜内加入碱液和活性炭，可去除焦化粗硫中的Al3+、Fe3+、砷等杂质以及焦油、焦油渣等不溶性物，提高硫铵产品色级和纯度。
(2) 本发明所涉及的膜结晶精制焦化粗硫铵的方法，采用中空纤维膜组件浓缩结晶母液，无需把结晶母液加热到沸腾就可以使母液中的水以水蒸气的形式透过膜孔而达到过饱和状态，有效降低了焦化粗硫蒸发结晶或冷却结晶工艺操作能耗。
(3) 本发明所涉及的膜结晶精制焦化粗硫铵的方法，结晶操作的过饱和度在膜组件中产生，而晶体生长位于流化床结晶器，晶体在循环结晶母液中流化悬浮，为晶体生长提供了较好的条件，而流化床结晶器既有粒度分级作用，又避免了加晶种操作，能够生长出粒度大而均匀的晶体。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
实施例1
一种膜结晶精制焦化粗硫铵的方法方法，其具体步骤是：
步骤一、在常压、40~80℃和300～500r/min的转速条件下，先配制浓度为40~50wt%的焦化粗硫铵水溶液；再用NaOH调节焦化粗硫铵水溶液pH=7~9；然后向焦化粗硫铵水溶液中加入占焦化粗硫铵1~5wt%的活性炭，保温搅拌0.5~1h后保温过滤，滤液中加入酸性调节剂，使其pH=5~7，制得焦化粗硫铵结晶母液；
步骤二、将步骤一制备的焦化粗硫铵结晶母液送入膜组件中，母液中的水经膜蒸馏以水蒸汽的形式透过膜后在膜的另一侧被冷凝成液体水，离开膜组件的结晶母液被浓缩达到过饱和后送入结晶器，晶体在循环结晶母液中流化悬浮生长，结晶器上层的结晶母液经泵送入膜组件进行内循环，结晶产品由结晶器下部引出，固液分离、干燥即得硫铵晶体。
所述酸性调节剂是草酸、磷酸、柠檬酸、盐酸和硫酸中的一种或几种的组合。
所述膜组件为疏水性中空纤维膜组件。
所述结晶器为流化床结晶器。
实施例2
一种膜结晶精制焦化粗硫铵的方法方法，其具体步骤是：
本实施例除所述的酸性调节剂是磷酸外，其余同实施例1。
实施例3
一种膜结晶精制焦化粗硫铵的方法方法，其具体步骤是：
本实施例除所述的酸性调节剂是柠檬酸外，其余同实施例1。
实施例4
一种膜结晶精制焦化粗硫铵的方法方法，其具体步骤是：
本实施例除所述的酸性调节剂是盐酸外，其余同实施例1。
实施例5
一种膜结晶精制焦化粗硫铵的方法方法，其具体步骤是：
本实施例除所述的酸性调节剂是硫酸外，其余同实施例1。

Claims (4)

1.一种膜结晶精制焦化粗硫铵的方法，其特征在于，具体按以下步骤完成：
步骤一、在常压、40~80℃和300～500r/min的转速条件下，先配制浓度为40~50wt%的焦化粗硫铵水溶液；再用NaOH调节焦化粗硫铵水溶液pH=7~9；然后向焦化粗硫铵水溶液中加入占焦化粗硫铵1~5wt%的活性炭，保温搅拌0.5~1h后保温过滤，滤液中加入酸性调节剂，使其pH=5~7，制得焦化粗硫铵结晶母液；
步骤二、将步骤一制备的焦化粗硫铵结晶母液送入膜组件中，母液中的水经膜蒸馏以水蒸汽的形式透过膜后在膜的另一侧被冷凝成液体水，离开膜组件的结晶母液被浓缩达到过饱和后送入结晶器，晶体在循环结晶母液中流化悬浮生长，结晶器上层的结晶母液经泵送入膜组件进行内循环，结晶产品由结晶器下部引出，固液分离、干燥即得硫铵晶体。
2.根据权利要求1所述的膜结晶精制焦化粗硫铵的方法，其特征在于，所述的所述酸性调节剂是草酸、磷酸、柠檬酸、盐酸和硫酸中的一种或几种的组合。
3.根据权利要求1所述的膜结晶精制焦化粗硫铵的方法，其特征在于，所述的膜组件为疏水性中空纤维膜组件。
4.根据权利要求1所述的膜结晶精制焦化粗硫铵的方法，其特征在于，所述的结晶器为流化床结晶器。
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