一種膜結(jié)晶精制焦化粗硫銨的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種膜結(jié)晶精制焦化粗硫銨的方法。其技術(shù)方案是：預(yù)處理后的焦化粗硫銨結(jié)晶母液送入膜組件中，母液中的水經(jīng)膜蒸餾以水蒸汽的形式透過膜后在膜的另一側(cè)被冷凝成液體水，離開膜組件的結(jié)晶母液被濃縮達到過飽和后送入結(jié)晶器，晶體在循環(huán)結(jié)晶母液中流化懸浮生長，結(jié)晶器上層的結(jié)晶母液經(jīng)泵送入膜組件進行內(nèi)循環(huán)，結(jié)晶產(chǎn)品由結(jié)晶器下部引出，固液分離、干燥即得硫銨晶體。本發(fā)明采用膜蒸餾蒸發(fā)濃縮硫銨結(jié)晶母液而達到過飽和，而晶體生長位于流化床結(jié)晶器，為晶體生長提供了較好的條件，而流化床結(jié)晶器既有粒度分級作用，使得生長的硫銨晶體產(chǎn)品粒度大而且均勻。本發(fā)明還可有效降低硫銨重結(jié)晶精制生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種膜結(jié)晶精制焦化粗硫銨的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金焦化化工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種膜結(jié)晶精制焦化粗硫銨的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]焦化硫銨是焦爐煤氣凈化產(chǎn)生的大宗工業(yè)副產(chǎn)品。我國焦炭產(chǎn)量位居世界首位，國內(nèi)焦化硫銨產(chǎn)量巨大。硫酸銨是重要的氮肥，工業(yè)上還可作印染劑、食品催化劑、皮革脫灰劑等。
[0003]國內(nèi)焦化硫銨多為飽和器法生產(chǎn)，因其雜質(zhì)的影響往往帶有灰色、綠色、藍色、暗黑色或紅色，結(jié)晶多為針狀、片狀或粉末狀，成型的顆粒很小，平均粒徑不超過0.5_;而且水分、酸度超標。硫銨晶體易吸濕結(jié)塊，在空氣濕度大，晶體顆粒小和含水量高時尤為嚴重。吸潮后的硫銨對鋼鐵、水泥和麻袋等都有腐蝕性，易造成儲存、運輸和使用困難。
[0004]焦化硫銨的質(zhì)量必須滿足工業(yè)和農(nóng)業(yè)上的質(zhì)量標準，否則必須對其進行分離精制。目前，焦化粗硫銨的精制多采用蒸發(fā)結(jié)晶或先蒸發(fā)濃縮再冷卻結(jié)晶的工藝。但是，無論蒸發(fā)結(jié)晶還是冷卻結(jié)晶，在盤管和夾套等換熱表面都容易形成晶垢，顯著降低傳熱效率，使得蒸發(fā)速率或降溫速率不易控制，結(jié)晶時間延長，從而導(dǎo)致結(jié)晶產(chǎn)品粒度分布不均一，生產(chǎn)效率低。而且，對于蒸發(fā)結(jié)晶過程，結(jié)晶器內(nèi)固液懸浮密度越來越高，晶液混合不均勻，晶體易沉底，而且晶體之間和晶體與攪拌槳之間的摩擦碰撞致使結(jié)晶過程晶體破碎現(xiàn)象嚴重，這也會加劇結(jié)晶產(chǎn)品粒度分布不均一。
[0005]膜結(jié)晶是一種耦合膜蒸餾與結(jié)晶的新型分離純化技術(shù)，其操作原理是應(yīng)用膜蒸餾技術(shù)去除結(jié)晶母液中的溶劑，使之達到過飽和狀態(tài)而使溶質(zhì)結(jié)晶析出。相較于常規(guī)的硫胺蒸發(fā)結(jié)晶或先蒸發(fā)濃縮后冷卻結(jié)晶過程，膜結(jié)晶無需把結(jié)晶母液加熱到沸騰，只需維持膜兩側(cè)適當?shù)臏囟炔?，就可以使結(jié)晶母液中的水以水蒸氣的形式透過膜孔，從而實現(xiàn)結(jié)晶母液濃縮而達到過飽和的目的。蒸發(fā)結(jié)晶過程的結(jié)晶母液表面與母液主體區(qū)域(或者冷卻結(jié)晶過程中換熱面與母液主體區(qū)域)存在溫差，這使得蒸發(fā)結(jié)晶(或冷卻結(jié)晶)過程母液中存在溫度梯度，過飽和度不均一，生長的晶體粒度不均一。而膜結(jié)晶過程的結(jié)晶與溶劑濃縮是在不同裝置完成，不存在母液過飽和度不均一的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，目的是提供一種膜結(jié)晶精制焦化粗硫銨的方法。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案的具體步驟是:
步驟一、在常壓、4(T80°C和300~500r/min的轉(zhuǎn)速條件下，先配制濃度為40~50wt%的焦化粗硫銨水溶液；再用NaOH調(diào)節(jié)焦化粗硫銨水溶液pH=7、；然后向焦化粗硫銨水溶液中加入占焦化粗硫銨f5wt%的活性炭，保溫攪拌0.5^1h后保溫過濾，濾液中加入酸性調(diào)節(jié)劑，使其pH=5~7，制得焦化粗硫銨結(jié)晶母液；
步驟二、將步驟一制備的焦化粗硫銨結(jié)晶母液送入膜組件中，母液中的水經(jīng)膜蒸餾以水蒸汽的形式透過膜后在膜的另一側(cè)被冷凝成液體水，離開膜組件的結(jié)晶母液被濃縮達到過飽和后送入結(jié)晶器，晶體在循環(huán)結(jié)晶母液中流化懸浮生長，結(jié)晶器上層的結(jié)晶母液經(jīng)泵送入膜組件進行內(nèi)循環(huán)，結(jié)晶產(chǎn)品由結(jié)晶器下部引出，固液分離、干燥即得硫銨晶體。
[0008]所述酸性調(diào)節(jié)劑是草酸、磷酸、檸檬酸、鹽酸和硫酸中的一種或幾種的組合。
[0009]所述膜組件為疏水性中空纖維膜組件。
[0010]所述結(jié)晶器為流化床結(jié)晶器。
[0011]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果:
(1)本發(fā)明所涉及的膜結(jié)晶精制焦化粗硫銨的方法，可先在粗硫胺溶解釜內(nèi)加入堿液和活性炭，可去除焦化粗硫中的Al3+、Fe3+、砷等雜質(zhì)以及焦油、焦油渣等不溶性物，提高硫銨產(chǎn)品色級和純度。
[0012](2)本發(fā)明所涉及的膜結(jié)晶精制焦化粗硫銨的方法，采用中空纖維膜組件濃縮結(jié)晶母液，無需把結(jié)晶母液加熱到沸騰就可以使母液中的水以水蒸氣的形式透過膜孔而達到過飽和狀態(tài)，有效降低了焦化粗硫蒸發(fā)結(jié)晶或冷卻結(jié)晶工藝操作能耗。
[0013](3)本發(fā)明所涉及的膜結(jié)晶精制焦化粗硫銨的方法，結(jié)晶操作的過飽和度在膜組件中產(chǎn)生，而晶體生長位于流化床結(jié)晶器，晶體在循環(huán)結(jié)晶母液中流化懸浮，為晶體生長提供了較好的條件，而流化床結(jié)晶器既有粒度分級作用，又避免了加晶種操作，能夠生長出粒度大而均勻的晶體。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的描述，并非對其保護范圍的限制。
[0015]實施例1
一種膜結(jié)晶精制焦化粗硫銨的方法方法，其具體步驟是:
步驟一、在常壓、4(T80°C和300~500r/min的轉(zhuǎn)速條件下，先配制濃度為40~50wt%的焦化粗硫銨水溶液；再用NaOH調(diào)節(jié)焦化粗硫銨水溶液pH=7、；然后向焦化粗硫銨水溶液中加入占焦化粗硫銨f5wt%的活性炭，保溫攪拌0.5^1h后保溫過濾，濾液中加入酸性調(diào)節(jié)劑，使其pH=5~7，制得焦化粗硫銨結(jié)晶母液；
步驟二、將步驟一制備的焦化粗硫銨結(jié)晶母液送入膜組件中，母液中的水經(jīng)膜蒸餾以水蒸汽的形式透過膜后在膜的另一側(cè)被冷凝成液體水，離開膜組件的結(jié)晶母液被濃縮達到過飽和后送入結(jié)晶器，晶體在循環(huán)結(jié)晶母液中流化懸浮生長，結(jié)晶器上層的結(jié)晶母液經(jīng)泵送入膜組件進行內(nèi)循環(huán)，結(jié)晶產(chǎn)品由結(jié)晶器下部引出，固液分離、干燥即得硫銨晶體。
[0016]所述酸性調(diào)節(jié)劑是草酸、磷酸、檸檬酸、鹽酸和硫酸中的一種或幾種的組合。
[0017]所述膜組件為疏水性中空纖維膜組件。
[0018]所述結(jié)晶器為流化床結(jié)晶器。
[0019]實施例2
一種膜結(jié)晶精制焦化粗硫銨的方法方法，其具體步驟是:
本實施例除所述的酸性調(diào)節(jié)劑是磷酸外，其余同實施例1。
[0020]實施例3
一種膜結(jié)晶精制焦化粗硫銨的方法方法，其具體步驟是:
本實施例除所述的酸性調(diào)節(jié)劑是檸檬酸外，其余同實施例1。[0021]實施例4
一種膜結(jié)晶精制焦化粗硫銨的方法方法，其具體步驟是: 本實施例除所述的酸性調(diào)節(jié)劑是鹽酸外，其余同實施例1。
[0022]實施例5
一種膜結(jié)晶精制焦化粗硫銨的方法方法，其具體步驟是: 本實施例除所述的酸性調(diào)節(jié)劑 是硫酸外，其余同實施例1。
【權(quán)利要求】
1.一種膜結(jié)晶精制焦化粗硫銨的方法，其特征在于，具體按以下步驟完成: 步驟一、在常壓、4(T80°C和300~500r/min的轉(zhuǎn)速條件下，先配制濃度為40~50wt%的焦化粗硫銨水溶液；再用NaOH調(diào)節(jié)焦化粗硫銨水溶液pH=7、；然后向焦化粗硫銨水溶液中加入占焦化粗硫銨f5wt%的活性炭，保溫攪拌0.5^1h后保溫過濾，濾液中加入酸性調(diào)節(jié)劑，使其pH=5~7，制得焦化粗硫銨結(jié)晶母液； 步驟二、將步驟一制備的焦化粗硫銨結(jié)晶母液送入膜組件中，母液中的水經(jīng)膜蒸餾以水蒸汽的形式透過膜后在膜的另一側(cè)被冷凝成液體水，離開膜組件的結(jié)晶母液被濃縮達到過飽和后送入結(jié)晶器，晶體在循環(huán)結(jié)晶母液中流化懸浮生長，結(jié)晶器上層的結(jié)晶母液經(jīng)泵送入膜組件進行內(nèi)循環(huán)，結(jié)晶產(chǎn)品由結(jié)晶器下部引出，固液分離、干燥即得硫銨晶體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜結(jié)晶精制焦化粗硫銨的方法，其特征在于，所述的所述酸性調(diào)節(jié)劑是草酸、磷酸、檸檬酸、鹽酸和硫酸中的一種或幾種的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜結(jié)晶精制焦化粗硫銨的方法，其特征在于，所述的膜組件為疏水性中空纖維膜組件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜結(jié)晶精制焦化粗硫銨的方法，其特征在于，所述的結(jié)晶器為流化床結(jié)晶器。
【文檔編號】C01C1/24GK103708501SQ201310694018
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月18日
【發(fā)明者】張春桃, 劉幫禹, 王鑫, 王海蓉 申請人:武漢科技大學(xué)