炼焦化学产品回收与加工 第二讲 磷酸吸氨法回收煤气中的氨 模块四 第二讲 磷酸吸氨法回收煤气中的氨.ppt

问题 1.磷酸在水溶液中可以解离几种酸根？ 2.磷酸和煤气中的氨气反应生成什么？ 3.磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸三铵稳定性哪个最好？ 4.什么是弗萨姆法氨回收工艺？ 5.磷酸吸收法的优点？ 6.如何除去进解吸塔的酸性气体？ 7.如何防止精馏塔内酸性气体腐蚀设备？ 8.无水氨生产工艺？ 9.无水氨工艺生产需要哪些主要设备？ 10.影响吸收操作的因素？ 11.什么是空喷吸收塔？ 第二讲 磷酸吸氨法回收煤气中的氨 　 一、生产工艺原理 　1.用磷酸回收氨的基本原理 磷酸是中等强度的三元酸，它在水溶液中能离解为磷酸二氢根离子 H2PO4－1， 磷酸一氢根离子（HPO4－2）和磷酸根离子（PO4—3）。磷酸在水中发生电离，其第一级电离常数为7.51×10－3,在水溶液中主要电离成H+和 H2PO4—1；其第二级电离常数为6.23×10—8 ,主要离解成H+和HPO4—2；其第三级电离常数为4.8×10—18 ，主要电离成H+和PO4—3。由于磷酸的水溶液存在上述各种离子，所以用磷酸吸收焦炉煤气作中的氨，能生成磷酸一铵（NH4H2PO4）、磷酸二铵[（NH4）2HPO4]和磷酸三铵[(NH4)3PO4]。 第二讲 磷酸吸氨法回收煤气中的氨 　 纯净的磷酸一铵、磷酸二铵和磷酸三铵均是白色结晶物质，其主要性质如表4-4所示。 　　由表4-4可知，当磷铵溶液加热到125oC时磷酸一铵的氨蒸气压很低，表明磷酸一铵是十分稳定的；在50oC时磷酸二铵已产生明显的氨蒸气压，当温度达70oC即开始放出氨变成磷酸一铵，说明磷酸二铵不太稳定；磷酸铵最不稳定，在室温下就能分解放出氨而变成磷酸二铵。因此，弗萨姆法所用磷铵溶液主要由磷酸一铵和磷酸二铵组成。? 表4-4 磷酸铵盐主要性质 ? 名称 ? 分子式 ? 晶型 ? 生成热，kJ/kmol 氨蒸汽压（Pa） 0.1mol/l溶液的pH值 25℃在水中溶解度， ％ 50oC 100oC 125oC 磷酸一铵 磷酸二铵 磷酸三铵 NH4H2PO4 (NH4)2HPO4 (NH4)3PO4 正方晶系 单斜晶系 三斜晶系 121417 203060 244509 0.0 26.5 — 0.49 49 6305 0.49 294 11549 4.4 7.8 9.0 41.6 72.1 24.1 第二讲 磷酸吸氨法回收煤气中的氨 　 磷酸与焦炉煤气接触发生的吸收反应具有选择性，只吸收煤气中的碱性组分氨，而不吸收酸性组分二氧化碳、硫化氢和氰化氢等。因此，焦炉煤气无需化学净化，便可生产出极纯的磷酸二铵。根据磷酸的这种性质，在焦化厂常利用磷酸一铵溶液作为吸氨剂来回收焦炉煤气中的氨，于40～60℃温度下,溶液中部分磷酸—铵能很快地吸收煤气中的氨而生成磷酸二铵。而在高温下对吸收了氨的富液加热解吸时，溶液中部分磷酸二铵受热分解放出所吸收的氨并还原为磷酸一铵，所得贫液又重新返回吸收塔循环使用。上述过程的反应为： 第二讲 磷酸吸氨法回收煤气中的氨 　 采用磷铵溶液吸收煤气中氨时，吸收塔后煤气含氨量，主要取决于在吸收操作温度下入吸收塔磷铵溶液(贫液)液面上的氨分压，即取决于磷铵溶液中的磷酸二铵含量。所以，在一定的吸收温度下，入塔贫液中的总铵量，一铵和二铵盐之间的质量比是十分重要的。一般喷洒贫液中含磷铵量约为41%，NH3/H3PO4(摩尔比)约1.l～1.3，当吸收操作温度为40～60℃时，煤气中99%以上的氨将被吸收下来，吸氨富液中NH3/H3PO4(摩尔比)约1.7～1.9。 　由于磷酸吸氨具有选择性，既然可生成纯度很高的磷酸二铵，在较高温度下将其分解便能得到纯度很高的氨气，经冷凝后就可生产出纯度很高的液态氨，称之为无水氨。 第二讲 磷酸吸氨法回收煤气中的氨 　 二、无水氨生产工艺流程 　无水氨的生产有两种形式：一是用磷酸一铵贫液在吸收塔内直接吸收煤气中的氨而形成磷酸二铵富液。富液经过解吸及精馏生产无水氨。二是用磷酸一铵贫液在吸收塔内吸收来自蒸氨装置送来的氨蒸汽中的氨而形成磷酸二铵富液，富液通过解吸及精馏生产无水氨。这两种形式的无水氨生产工艺流程除原料气不同外，其余基本相同。以含氨煤气为原料的无水氨生产工艺流程见图4-18。 第二讲 磷酸吸氨法回收煤气中的氨 　 图4-18无水氨生产工艺流程 1—磷酸槽 2—吸收塔 3—贫液冷却器 4—贫富液换热器 5—蒸发器 6—解吸塔 7—部分冷凝器 8—精馏塔给料槽 9—一精馏塔 10—精馏塔冷凝器 11—烧碱槽 12—泡沫浮选除焦油器 13—焦油槽 14—溶液槽 15—活性炭吸附器 第二讲 磷酸吸氨法回收煤气中的氨 　 由图4-13可知，清除了焦油的焦炉煤气由空喷吸