DOI:10.13751/j.cnki.kjyqy.2013.13.027
科技专论
影响硫铵结晶粒度因素的控制
李志宏
大庆炼化公司聚合物一厂硫铵车间
【摘要】本文主要介绍了硫铵结晶原理和硫铵结晶的影响因素，以及硫铵结晶因素的主要控制方法。
【关键词】硫铵；结晶；粒度
过量。过饱和度的高低，在一定温度下取决于母液中晶核的数量。当母
液中存在足量晶核时，新生成的硫胺溶质完全用于晶体的生长，过饱和度趋于稳定，晶体处于稳定的生长环境中。生产中采用控制晶比的办法来控制过饱和度，达到控制晶体粒度的目的。晶比的大小直接影响结晶的粒度。晶比过大时由于摩擦碰撞机会增多，大颗粒结晶被破碎，使二次成核量增大，晶体成长速率减慢，晶体粒度减小，并使母液搅拌阻力增加，导致搅拌不良，同时减少了氨与硫酸反应所需的容积，不利于氨的吸收，还易加重堵塞情况；晶比太小可能出现晶核量少，使过饱和度升高，产生大量的初级成核，使结晶粒度减小，晶比太小，使取出次数增加，缩短了晶体的生长时间，同样使晶体粒度减小。因此，母液中必须控制一定的晶比，以得到大颗粒硫胺。
晶比的控制原则应是：避免初级成核，适当控制二次成核，尽量延长晶体的生长时间。对晶比的控制，除在量上控制晶比外，还要对结晶的形状、色泽进行观察，预测饱和器内结晶情况，结合实际取出结晶粒度进行判断，调节。如果发现晶液中结晶细小，且取出晶粒也小，则应考虑是否酸度过高，还是晶比高低不当，成核过多所致。
３.3杂质
硫铵母液中杂质的种类和含量，取决于所采用的工艺流程、硫酸质量、用水质量和设备的防腐质量。母液中所含的可溶性杂质主要有铁、铜铝、砷等各种盐类，主要来自硫酸、设备腐蚀和工业用水，这些离子吸附在硫铵结晶的表面，遮盖了结晶表面的活性区域，使结晶成长缓慢；金属离子对硫铵晶体的生长有较大影响，尤其是铁离子影响最大，即使在母液中含量极少，也会使晶体生长速率显著下降。母液中的杂质不仅影响硫铵的晶形和晶体成长，而且还使单位时间内晶体体积总增长量小于饱和器中硫铵生成量，打破固液平衡，不仅使晶体强度降低，同时形成大量针状晶核，破坏正常操作。因此,必须在工艺、设备等方面采取有效措施，从根源上减小杂质的进入。
前言
硫酸铵装置是炼化公司丙烯腈生产的配套装置，用来处理丙烯、氨氧化法生产丙烯腈的副产物硫酸铵溶液。本装置生产采取减压蒸发等操作，使丙烯腈装置来的稀硫酸铵溶液增浓到过饱和,实现回收结晶硫酸铵的目的。
1、硫铵结晶原理
硫铵的结晶主要由反应、过饱和溶液的形成、晶核的产生和晶体的成长几个阶段组成。随着反应的进行，形式过饱和溶液，达到一定过饱和度时，析出固相微观晶粒，这是晶核的形成过程，接着是晶核的长大也称为晶体的生长过程。由于晶液的流动，晶体之间及晶体与设备之间的摩擦、碰撞，液体对晶体表面的冲刷，又产生新的晶核，称为二次成核。通常晶核的形成和晶体的成长是同时进行的。在结晶过程中，无论是晶核的形成，还是晶核的生长，都要消耗溶液中的溶质，均以一定的过饱和度为推动力。每一粒晶体都是由一粒晶核生长而成的，在一定条件下，如果晶核成核速率越大，晶核的生成量越多，溶液中有限的溶质要同时供应大量的晶核生长，晶核的生长速率就越慢，结果导致大量的细小结晶；反之，晶核的生成量越少，结晶粒度就会长得越大。可见，晶核的生成速率和晶核的生长速率是此消彼长的关系，如能控制这两种速率，便可控制结晶的粒度。
此外，结晶条件对产品的粒度也有很大的影响，如温度、搅拌、酸度、杂质等都以一定的方式影响结晶过程。
2、影响硫铵结晶粒度的因素
根据结晶原理分析，影响硫铵结晶粒度的因素，归纳起来，主要有以下几项：
（１）母液的搅拌程度（２）饱和器工作温度（３）母液的酸度和加酸制度（４）母液的晶比（５）母液中的杂质
母液的搅拌程度和饱和器工作温度变动不大，可以说近似恒定；母液的酸度、晶比随时间呈周期性变化，控制不当，对结晶粒度将产生很大影响；母液中的杂质，在量的变化上比较敏感，一旦发生，对生产的影响很大。所以，母液的酸度、晶比、杂质含量，是生产控制的重点。
3、影响因素的控制
３.1母液酸度
母液酸度对硫铵结晶的影响一是酸度的高低对结晶形状的影响，二是酸度的频繁变动破坏了结晶的正常生长条件。在一定条件下，随着母液酸度的提高，母液的介稳区减小，硫铵晶形从多面体颗粒转变为细长易碎的六角棱柱形，同时，母液黏度增大，阻碍晶体的正常生长；过低也不行，虽然硫铵结晶在ｐＨ5～6的弱酸性介质中生成较大的圆形晶体，但是使氨的吸收效率下降，还易造成饱和器堵塞，而且当母液酸度低于3.5％时，因母液密度下降易产生泡沫，使饱和器操作恶化。为避免这些影响，必须在酸性介质中进行结晶，正常生产时，母液酸度保持在 4％～6％为宜。酸度对结晶粒度的影响还表现在定期向系统大加酸时，母液酸度大幅度提高，使母液中的晶种消失，破坏了结晶的正常生长条件。再次结晶时，在较高饱和度下发生初级成核，使母液中的细小结晶增多。因此要生产大颗粒结晶硫胺，应减少大加酸的次数，尽量延长饱和期的稳定操作时间。
３.2母液晶比
对饱和器中晶比的控制，是控制硫胺结晶粒度的重要措施。从结晶原理可以知道，如能控制成核速率和晶核的生长速率便可控制晶体的粒度。然而，在生产中这两种速率是极不易控制的，无论是爆发式的初级成核，还是因摩擦碰撞产生的二次成核都很难控制，生成的晶核总是
参考文献
[1]丁绪淮.谈道《工业结晶》北京:化学工业出版社,1985
(>>上接386页）
●风机轴承温度过高原因来自稀油站供没压力过低或油箱内油温过高以及振动（水平或垂直）大；
（3）稀油站运行时油压过低或油温过高原因●电机电压低转速慢造成供油压力低，油箱油质脏或滤网堵塞；●油温高主要是散热问题，如冷却风扇电机故障或油箱内油温高，冬季时油质粘度大等原因。
综上所述，PLC在通风系统中的应用提高了生产自动化程度和运行的可靠性，长远来讲节约了生产成本，同时，实践证明，本文为这个系统指出的常见故障和解决方法切实可行，可资借鉴。
387