Получение сульфата аммония гипсовым способом уравнение (5 видео)

Содержание

Получение сульфата аммония в лабораторных условиях
Получение сульфата аммония из гипса
Производство сульфата аммония
Физико-химические основы получения сульфата аммония
Технологическая схема производства сульфата аммония
📸 Видео

Видео:Стратегия применения удобрений с серой: сульфат аммония, сульфоаммофос, сульфат магния?Скачать

Получение сульфата аммония в лабораторных условиях

Сульфат аммония — аммонийная неорганическая соль серной кислоты, содержащая 21% азота в виде катионов аммония и 24% серы в виде сульфат-анионов. Он зачастую используется в качестве удобрения для щелочной почвы, встречается в виде бесцветных кристаллов или мелких белых гигроскопичных гранул.

Сульфат аммония, также известный как диаммоний сульфат или соль серной кислоты, представляет собой белое кристаллическое вещество без запаха, на вкус соленое. Соединение легко растворимо в воде, но не растворяется в спирте или ацетоне. Данное вещество разлагается при нагревании до 250°С. Если его нагреть до более высокой температуры, то оно распадется на аммиак, азот, диоксид серы и воду. [1]

Основное применение сульфата аммония — удобрение для щелочной почвы. В почве ионы сульфата аммония высвобождаются и образуют небольшое количество кислоты, которая понижает что? почвы и в то же время насыщает необходимым азотом для лучшего роста растений.

Удобрение рекомендуется применять для культур, требовательных к сере и предпочитающих аммонийную форму азота нитратной: рапс, капуста, гречиха, озимая и яровая пшеница, картофель, сахарная свекла, кормовые культуры. Также оно эффективно для льна, чая, подсолнечника, моркови, помидоров, щавеля, петрушки, репы, редьки, тыквы, кабачков, редиса, крыжовника, малины — лучше произрастающих при слабокислой реакции почвенного раствора. Регулирует рост вегетативной массы, увеличивает урожайность культур, повышает жизнеспособность растений

Сера, входящая в состав удобрения, способствует увеличению процента белка и клейковины в пшенице, содержанию масла в подсолнечнике, сое и рапсе. Хорошо рассеивается и быстро растворяется в воде, не расплывается на воздухе и сохраняет рассыпчатость. [2]

Аммонийный азот сульфата аммония не вымывается из почвы и хорошо усваивается растениями.

Основным недостатком использования сульфата аммония является низкое содержание азота по сравнению с нитратом аммония. Также широко известно применение сульфата аммония в качестве сельскохозяйственного спрея и адъюванта для водорастворимых инсектицидов, гербицидов и фунгицидов. Он функционирует как связка для катионов железа и кальция, которые присутствуют в воде и растительных клетках. [3]

Сульфат аммония растворим в воде, и поэтому на его основе можно создавать концентрированные растворы, которые могут очищать белки, вызывая их концентрированное осаждение. Это удобный и простой способ для фракционирования сложных смесей белков, благодаря чему сульфат аммония применяется в качестве ингредиента для многих вакцин от дифтерии, столбняка и коклюша. В пищевой промышленности сульфат аммония используется в качестве пищевой добавки Е517, которая используется, как регулятор кислотности для муки и хлеба и признана безопасной для употребления. Также сульфат аммония используется для получения других солей аммония, в особенности персульфата аммония. На основе сульфата аммония изготовляются самодельные взрывчатые вещества. Вещество является компонентом порошковых огнетушителей и огнезащитных средств. [4]

Существуют и некоторые недостатки в использовании данного вида удобрения. При вдыхании паров сульфата аммония возможно сильное раздражение и воспаление дыхательных путей. Употребление во внутрь вызывает раздражение желудочно-кишечного тракта, сопровождаемое тошнотой, рвотой и диареей. При контакте сульфата аммония с кожей или глазами возникает раздражение, покраснение, зуд и боль. Использование сульфата аммония безопасно в хорошо проветриваемых помещениях с использованием защитных очков и масок, закрывающих все лицо, в сапогах, перчатках, фартуках или комбинезонах из непроницаемого материала, такого как ПВХ.[5]

Целью данной курсовой работы является:

· Изучение общей характеристики данного вида удобрения;

· Изучение методик получения и выбор наиболее целесообразной;

· Получение сульфата аммония в лабораторных условиях.

1. Литературный обзор

1.1 Получение сульфата аммония из аммиака и серной кислоты в лабораторных условиях

Получение сульфата аммония из аммиака и серной кислоты в лабораторных условиях заключается в улавливании аммиака из аммиачно — воздушной смеси в насадочном абсорбере барботажного типа, орошаемом раствором серной кислоты. Время необходимое для полной нейтрализации серной кислоты, зависит от скорости подачи аммиака и составляет 2 — 3 ч. Окончание процесса нейтрализации серной кислоты, контролируется путём отбора проб из маточного раствора. После завершение этого процесса осуществляется упаривание маточного раствора и кристаллизация сульфата аммония.

Для получения сульфата аммония используется лабораторная установка, схема которой представлена на рис. 1. В промежуточную ёмкость 1 (трёхгорлая колба на 500 см3) наливают 350 см3 раствора с массовой долей серной кислоты 20%, герметично закрывают отвод пробоотборника 2 и включают компрессор 3. Жидкость из ёмкости 1 под давлением поднимается по переливной трубке и стекает в абсорбер 6, смачивая насадку. После заполнения абсорбера открывают кран 5. В испаритель аммиака 7 (трёхгорлая колба на 500 см3) наливают 250 см3 25% мас. раствора аммиака, проверяют установку на герметичность и включают компрессор 9. Затем открывают кран 8, устанавливая такой режим работы компрессора, при котором происходит интенсивный барботаж в абсорбере, и вся насадка смачивается раствором. Для десорбции аммиака из раствора содержимое испарителя 7 нагревают на водяной бане до температуры 90-95 оС. При оптимальном режиме работы установки реакционная смесь в абсорбере разогревается до температуры 30 оС за счёт тепла нейтрализации.

Для контроля за технологическим режимом отбирают пробы маточного раствора: первую — до подачи аммиака, последующие — через каждые 20 минут. Для этого открывают кран пробоотборника 2 и отбирают в микропробирку около 2 см3 маточного раствора. Перед отбором очередной пробы через пробоотборник прокачивают около 10 см3 жидкости, чтобы вытеснить предыдущую порцию раствора.

Из пробы маточного раствора пипеткой отбирают пробу 1 см3 и переносят её в колбу на 100 см3, добавляют 50 см3 дистиллированной воды и 2 капли метилового красного. Титруют раствором NaOH с молярной концентрацией эквивалента 0,5 моль/дм3 до перехода окраски из красной в жёлтую.

Рис 1 — Схема установки для получения сульфата аммония бессатураторным методом: 1 — промежуточная ёмкость; 2 — пробоотборник; 3, 9 — компрессоры; 4 — подставка; 5, 8 — регулировочные краны; 7 — испаритель аммиака (колба с 25% раствором аммиака); 6 — насадочный абсорбер; 10 — электроплитка; 11 — водяная баня; 12 — кислотная ловушка;

Процесс нейтрализации серной кислоты аммиаком можно считать завершённым при остаточной концентрации серной кислоты менее 5% мас.

При достижении этого условия прекращают обогрев испарителя 7, закрывают кран 8 и отключают компрессор 9. Открывают пробоотборник 2 и сливают маточный раствор в стакан на 500 см3, где его нейтрализуют аммиачной водой до рН = 6 (по лакмусовой бумаге).

Плотность раствора измеряют ареометром в цилиндре на 100 см3, затем его переливают в фарфоровую чашку и осторожно упаривают на электроплитке до образования поверхностной плёнки. Упаренный раствор оставляют для кристаллизации. Далее полученные кристаллы высушивают на воздухе. [7]

1.2 Другие способы получения сульфата аммония

1.2.1 Получение сульфата аммония из гипса

Получение сульфата аммония из гипса осуществляется двумя методами: «газовым» и « жидкостным».

«Газовый метод» основан, на взаимодействии газообразного аммиака и углекислоты с водной суспензии гипса по реакции:

NH3 + CO2 + CaCO3 + H2O = (NH4)2CO3 + CaCO3 (1)

В результате реакции образуется 35-40% раствор сульфата аммония, который после отделения от СаСО3, выпадающего в осадок, обычным путём перерабатывают в сухую соль.

В «жидкостном» методе гипс реагирует с раствором углекислого аммония:

СаSO4 + (NH4)2CO3 = CaCO3 + (NH4)2SO4 (2)

Полученный раствор сульфат аммония отделяется от углекислого кальция, выпадающего в осадок, на вакуум — фильтрах, после чего раствор упаривают и охлаждают; при этом образуется кристаллы сульфата аммония, отделяемые от маточного раствора на центрифугах. [6]

1.2.2 Получение сульфата аммония из мирабилита

Получение сульфата аммония из мирабилита основано на взаимодействии аммиачных растворов сульфата натрия с углекислотой, в результате чего образуется сульфат аммония и бикарбонат натрия. Сырьём служит природный сульфат натрия — мирабилит. Процесс получения сульфата аммония по указанному способу можно выразить следующей реакцией:

Na2SO4 + 2NH3 + 2CO2 + 2H2O = (NH4)2SO4 + 2NaHCO3 (3)

Бикарбонат натрия выпадает в осадок и отделяется от раствора фильтрованием, а оставшийся раствор сульфата аммония перерабатывают в сухую соль обычным путём. [7]

1.2.3 Получение сульфата аммония из сернистого газа, аммиака и кислорода

Получение сульфата аммония из сернистого газа, аммиака и кислорода (без применения серной кислоты) заключается, в получении сульфита аммония и окислении его кислородом под давлением, в результате чего образуется сульфат аммония. Дальнейшая переработка сульфата аммония в сухую соль осуществляется обычным путём. Получение сульфата аммония из сернистого газа, аммиака и кислорода можно выразить реакцией:

SO2 + NH3 + 2H2O = (NH4)2SO3 + H2O (4)

Окисление сульфита аммония кислородом под давлением протекает по реакции:

2(NH4)SO3 + О2 = 2(NH4)2SO4 (5)

2. Экспериментальная часть

2.1 Получение сульфата аммония из серной кислоты и гидроксида аммония

Реакция получения сульфата аммония в лабораторных условиях:

2 NH4OH + H2SO4 ?> (NH4)2SO4 + 2 H2O (6)

1) Необходимо определить количество раствора гидроксида аммония и серной кислоты для получения 5 г сульфата аммония. Для этого выпишем значения молярной массы для всех компонентов:

М (NH4OH) = 35 г/моль;

М (H2SO4) = 98 г/моль;

М ((NH4)2SO4) = 132 г/моль;

М (H2O) = 18 г/моль;

По реакции (6) найдём количество вещества сульфата аммония:

((NH4)2SO4) = m/M = 5/132 = 0,038 моль;

Из уравнения реакции (6) следует, что (NH4)2SO4 = H2SO4

m (H2SO4) = * М = 0,038 * 98 = 3,7 г

(NH4OH) / (NH4)2SO4 = 2/1 ;

(NH4OH) = 2 * (NH4)2SO4 = 2 * 0,038 = 0,076 моль;

m (NH4OH) = 0,076 * 35 = 2,6 г

2) Измерение плотности растворов серной кислоты и гидроксида аммония

Измерение плотностей растворов осуществляли с помощью ареометров.

аммиак кислород сульфат аммоний

Таблица 1 — Результаты измерений плотности и массовая доля растворов

Видео:Получение аммиака и сульфата аммонияСкачать

Получение сульфата аммония из гипса

По этому способу, в основе которого лежит реакция CaS04 + (NH4)2 СОз = (NH4)2 S04 + CaC03

Сульфат аммония может быть получен без применения серной кислоты. В качестве исходного сырья используют природный гипс 180-185 и ангидрит186; может быть использован и фосфогипс — отход производства фосфорной кислоты сернокислотной экстракцией 187-i89) также может быть использован гипс, осажденный из морской воды 71. Этот способ широко применяется для промышленного производства сульфата аммония в Индии и некоторых других странахб-13’64’65’ 72

74. Качество гипса оказывает большое влияние на технологический процесс и на качество готового продукта. Присутствие глинистых веществ, соединений железа, алюминия и других примесей затрудняет фильтрацию и промывку шлама (СаСОз) 66>68,70. Гипс, используемый для производства сульфата аммония, должен содержать не менее 97—97,5% CaS04 (в расчете на безводное вещество).

Из гипса сульфат аммония может производиться двумя методами: жидкостным и газовым. При жидкостном методе пульпу тон — коизмельченного гипса в воде обрабатывают 25—33% раствором карбоната аммония; при газовом методе обработку пульпы гипса производят газообразным аммиаком и двуокисью углерода.

Газовый метод проще жидкостного (не требуется предварительное приготовление карбоната аммония), но имеет недостатки, которые заставили отказаться от него и перейти на жидкостный метод. Недостатками газового метода являются: периодичность процесса и большой расход двуокиси углерода. При газовом методе образуются мелкие игольчатые кристаллы СаС03, которые значительно хуже фильтруют и промываются, чем крупные пластинчатые кристаллы, образующиеся при жидкостном методе. Время, необходимое для проведения реакции при газовом методе, требуется значительно большее, чем при жидкостном 190. Существенным недостатком газового метода является также то, что для отвода реакционного тепла необходимо устанавливать холодильники для охлаждения пульпы в реакторах и требуется сернокислотная промывка отходящих газов из реакторов. При жидкостном методе отвод реакционного тепла осуществляют циркуляцией через холодильники чистого раствора карбоната аммония, и необходимости в сернокислотной промывке газов нет.

Предложен также метод получения сульфата аммония путем смешения в твердом виде 150 вес. ч. (NH4)2C03 и 150 вес. ч. CaS04 с добавлением 40 вес. ч. воды. Вся эта масса хорошо перемешивается и для прохождения реакции выдерживается в течение 4—: 5 суток при обыкновенной температуре. Затем производится классификация готового продукта67.

На рис. 368 показана схема производства сульфата аммония из гипса жидкостным методом. Измельченный гипс (30% остатка на сите 10 000 оТв/см2) пневмотранспортом подают в мешалку 2, где он смешивается с 25—33% раствором карбоната аммония, предварительно нагретым в подогревателе 1 до 50—55°. Вначале с распором смешивают около половины требуемого количества гипса и Смесь направляют в первый реактор 4. Из реактора пульпу через напорный бак 5 возвращают в мешалку 2, куда вводят остальное количество гипса и смесь перекачивают во второй реактор 7. При таком способе введения гипсовой муки в раствор образуются крупные, легко фильтрующие и промывающиеся кристаллы СаСОз.

Время, необходимое для (ЫН^гСОз, составляет 6—8 ч.

Полного взаимодействия CaS04 и Температура в реакторе 50—60°. Пульпу из реактора, состоящую из раствора сульфата аммония и осадка СаСОз, насосом перекачивают на фильтрпресс 9.

Для получения крупных кристаллов СаС03 предложено использовать реактор, имеющий форму колонны, с коническим днищем, заполненный раствором (ЫН4)2С0з. Внутри колонны, в нижней ее части смонтирован водяной змеевиковый холодильник, предназначенный для отвода реакционного тепла. Газообразные NH3 и С02 подаются в низ колонны. Пульпа гипса поступает в середину колонны. Температура в колонне поддерживается 40—50°. Крупные кристаллы СаСОз отводятся из нижней части колонны на фильтрацию, а мелкие кристаллы удаляются из зоны реакции через перелив в отстойник. Кристаллы, полученные при такой системе кристаллизации, отфильтровываются в 2,6 раза быстрее, чем полученные в обычных реакторах67.

Раствор сульфата аммония (после отделения от него карбонатного шлама), содержащий 40—42% (NH4)2S04 И около 1,5% (NH4)2C03, направляется на выпаривание. Выпарку проводят в 2-корпусном выпарном аппарате 12 и 13 из хромоникелевомолибде новой стали марки Х18Н12М2Т Первый корпус (обогревается па ром 2—3 ат) работает под давле нием 1,2 ат температура раство ра 105—110°; концентрация выхо дящего раствора 48—50%. Во втором корпусе выпарка производится под вакуумом 600—700 мм

Рт. ст. Выпарку ведут до получения пульпы, содержащей 55—60% кристаллов и 40—45% насыщенного раствора (NH4)2S04.

Кристаллизацию сульфата аммония из растворов осуществляют также в 6—10-ступенчатых вакуум-кристаллизаторах при 40—45° и вакууме 700—720 мм рт. ст.

Из выпарного аппарата пульпу по желобу 16 направляют в центрифугу 17. Маточный раствор возвращают в цикл, а кристаллы направляют на сушку. Применяются центрифуги непрерывного или полунепрерывного действия, у которых все части, соприкасающиеся с сульфатом аммония, выполняются из нержавеющей стали. Сушку производят подогретым до 110—130° воздухом или дымовыми газами с температурой около 200°. Высушивают сульфат аммония от начальной влажности 2—2,5% до 0,1—0,3%.

Для получения 1 т (NH4)2S04, содержащего 20,5% азота (в пересчете на сухое вещество), расходуют: 1,13 т гипса (100% CaS04), 0,74 т карбоната аммония (100%), 1,4 т пара, 25 мъ воды, 65 кет — ч электроэнергии и 71,5 «г условного топлива. В качестве побочного продукта на 1 т сульфата аммония получается 760 кг СаСОз (в пересчете на сухое вещество) в виде тонкого порошка, который может быть использован для приготовления известково — аммиачной селитры или преципитата, для известкования почвы или производства различных строительных материалов.

Видео:Сульфат аммонияСкачать

Производство сульфата аммония

Сульфат аммония (NH₄)₂SО₄ — бесцветное кристаллическое вещество, содержит 21,21 % азота. Сульфат аммония применяют почти исключительно в качестве удобрения; он обладает весьма небольшой гигроскопичностью, мало слеживается, внесение его в почву не вызывает затруднений. Недостатками являются низкое содержание азота и большая физиологическая кислотность. При его применении в почве, если она не содержит достаточного количества оснований, постепенно накапливается серная кислота, для нейтрализации которой необходимо периодически производить известкование.

Видео:Эффективность применения аммофоса, сульфата аммония, аммиачной селитры, сульфоаммофосаСкачать

Физико-химические основы получения сульфата аммония

Промышленные способы получения сульфата аммония в основном базируются на нейтрализации серной кислоты аммиаком. Для этой цели используют аммиак, содержащийся в газе, получаемом при коксовании каменных углей. Очистка коксового газа от аммиака (и одновременно от пиридиновых оснований) совмещается с производством сульфата аммония. Синтетический аммиак перерабатывают в более концентрированные азотные удобрения, например в нитрат аммония или в карбамид.

Нейтрализация серной кислоты газообразным аммиаком по реакции:

сопровождается выделением большого количества теплоты. Эта теплота (в сатураторном процессе) и теплота, подводимая извне (в бессатураторном процессе), расходуется на испарение из системы значительного количества воды и продукт кристаллизуется из пересыщенного раствора. Важно обеспечить кристаллизацию из горячего реакционного раствора средней соли, не допуская выделения кислых солей.

Находящиеся в серной кислоте примеси, особенно сульфаты железа и алюминия, затрудняют кристаллизацию сульфата аммония. При нейтрализации кислоты осаждаются коллоидные гидроксиды железа и алюминия:

обволакивающие кристаллы сульфата аммония и тормозящие их рост. Во избежание этого кислоту нейтрализуют не полностью — в непрерывно действующих реакторах поддерживают кислую реакцию среды.

Участки кривых соответствуют насыщению раствора: 1 – (NH4)2SО4;
2 – 4(NH4)2SО4∙Н2SО4; 3 – 3(NH4)2SО4∙Н2SО4; 4 – (NH4)2SО4 ∙ Н2SО4;
5 – (NH4)2SО4 ∙ 3Н2SО4
Рисунок 1 – Изотермы растворимости в системе (NH4)2SО4—Н2SО4—Н2О при температурах 10, 30, 50, 70 и 90 °С

В этой системе в твердой фазе могут существовать различные кислые соли. Поле кристаллизации сульфата аммония (NH₄)₂SО₄лежит в области составов систем, содержащих небольшие количества серной кислоты – а₁Е₁с при температуре 10 °С и а₂Е₂с при температуре 90 °С. Во избежание выделения кислых солей содержание серной кислоты в жидкой фазе системы должно быть меньше, чем в точках Е, т. е. меньше 11,08 % при температуре 10 °С или 19,77 % при температуре 90 °С. В процессе нейтрализации реакционная масса имеет высокую температуру, но при последующем отделении кристаллов она охлаждается и это необходимо учитывать при выборе состава реакционного раствора. Практически кислотность раствора поддерживают на уровне 4-12 % свободной серной кислоты, распределяя серную кислоту в значительном количестве циркулирующего реакционного раствора.

Видео:Сульфат аммония на пшенице. Вторая подкормкаСкачать

Технологическая схема производства сульфата аммония

Основным сырьевым источником в производстве сульфата аммония является аммиак коксового газа. В коксовом газе содержится 6-14 г/м 3 аммиака. Его можно переработать в сульфат аммония тремя способами: косвенным, прямым и полупрямым.

По косвенному способу коксовый газ охлаждают, при этом из него конденсируется смола и надсмольная вода, насыщенная аммиаком; оставшийся в газе аммиак поглощают водой в аммиачных скрубберах. Из полученной аммиачной воды и из надсмольной воды отгоняют аммиак в дистилляционных колоннах, который затем поглощают серной кислотой. Этот способ требует громоздкого оборудования и значительного расхода энергии.

По прямому способу поглощение аммиака серной кислотой с образованием сульфата аммония производят непосредственно из коксового газа, предварительно охлажденного до температуры 68 °С и очищенного от смолы в электрофильтрах.

Наиболее экономичен и широко распространен полупрямой способ. Коксовый газ для конденсации смолы сначала охлаждают до температуры 25-30 °С. Конденсат расслаивается на два слоя: нижний — смолу и верхний — надсмольную воду, в которой растворена часть аммиака. Надсмольную воду обрабатывают в дистилляционной колонне известковым молоком и выделившийся аммиак поглощают серной кислотой вместе с аммиаком, оставшимся в доочищенном в электрофильтрах от смолы коксовом газе.

Поглощение аммиака из коксового газа можно производить в сатураторах барботажного типа (сатураторный способ) или в скрубберах (бессатураторный способ). В сатураторном способе поглощение аммиака из коксового газа и кристаллизация сульфата аммония совмещены в одном аппарате — сатураторе. Это ограничивает возможность выбора технологического режима, который был бы оптимальным одновременно для обоих процессов, т. е. обеспечивающего наиболее полное поглощение аммиака и образование крупнокристаллического сульфата аммония, легко отделяемого и отмываемого от маточного раствора. В бессатураторных способах, используемых на некоторых заводах, эти процессы ведут раздельно — поглощение аммиака в скрубберах, а кристаллизацию сульфата аммония — в кристаллизаторах.

Схема производства сульфата аммония сатураторным способом

Коксовый газ, охлажденный до температуры 25-30 °С и очищенный от смолы, поступает в подогреватель 1, где нагревается глухим паром до температуры 60-80 °С. Подогретый газ смешивается с аммиаком, полученным при переработке надсмольной воды, и направляется по барботажной трубе 5 в сатуратор 4.

Газ барботирует через 78 %-ный раствор серной кислоты, при этом образуется сульфат аммония:

В сатураторе одновременно с образованием сульфата аммония из газа извлекаются пиридиновые основания, образующие с серной кислотой комплексные соединения. Они разлагаются при температуре выше 65 о С с выделением пиридина, который удаляется из сатуратора вместе с газом. Тепло, необходимое для испарения избыточной влаги из образовавшегося раствора сульфата аммония, подводится в сатуратор с коксовым газом, подогретым в аппарате 1.

По выходе из сатуратора газ направляется в ловушку 2 для отделения от брызг кислоты, затем охлаждается и передается на дальнейшее использование. Когда кислотность раствора в сатураторе снижается до 6-8 % (что соответствует содержанию в нем 140-170 г/л связанного аммиака), из раствора начинают выделяться кристаллы сульфата аммония. Образующаяся пульпа центробежным насосом перекачивается в кристаллоприемник 8. Маточный раствор из верхней части кристаллоприемника переливается в приемный сосуд 6 и возвращается в сатуратор. Кристаллы сульфата аммония непрерывно поступают из кристаллоприемника в центрифугу 7, где отделяются от маточного раствора. Отфугованные кристаллы сульфата аммония, имеющие влажность около 2 %, передают на склад или направляют па сушку.

Часть раствора непрерывно циркулирует между сатуратором и баком 3. Благодаря циркуляции и непрерывному перекачиванию пульпы из сатуратора в кристаллоприемник с возвратом маточного раствора в сатуратор в нем обеспечивается постоянный.уровень жидкости и ее тщательное перемешивание. Поэтому кристаллы соли все время находятся во взвешенном состоянии, и рост кристаллов происходит равномерно во всей массе раствора.

Содержание свободной серной кислоты в маточном растворе, циркулирующем в сатураторе, должно быть в пределах 6-8 %. При понижении кислотности (до 1-2 %) из раствора выпадают более крупные кристаллы, что может вызвать забивку сатуратора солью; при этом также ухудшается поглощение аммиака из газа. С повышением кислотности раствора увеличивается растворимость в нем сульфата аммония и получаются более мелкие кристаллы. Если в растворе содержится более 11 % кислоты, образуется легкорастворимый в воде бисульфат аммония NH₄HSО₄.

На получение 1 т сульфата аммония затрачивают: 0,73-0,75 т серной кислоты (100 %-й), 0,26-0,27 т аммиака (содержащегося в 30-35 тыс.м 3 коксового газа), 100-108 МДж электроэнергии, 8 м 3 воды и 2,7-6 т пара.

К недостаткам сатураторного способа, помимо малого размера получаемых кристаллов, сильно пылящих при сушке, относится и большой расход энергии на преодоление гидравлического сопротивления абсорберов. Этих недостатков лишены бессатураторные способы.

В бессатураторных процессах абсорбцию аммиака из коксового газа ведут в полых скрубберах или кислым ненасыщенным раствором сульфата аммония с последующей вакуум-выпаркой на кристалл, или кислым насыщенным раствором с выращиванием образовавшихся мелких кристаллов в кристаллизаторах под атмосферным давлением. Чаще используют первый способ — орошение абсорбера ненасыщенным раствором предотвращает их засоление, а кристаллизация в выпарных аппаратах позволяет регулировать размеры получаемых кристаллов. Схема такого процесса показана на рисунке.

Схема производства сульфата аммония бессатураторным способом с вакуум-выпаркой

Аммиак улавливается в полом скруббере 2, снабженном форсунками. Скруббер разделен на две ступени. Нижняя его часть орошается раствором, содержащим 3-4 % свободной Н₂SО₄, верхняя — раствором, содержащим 10 — 12 % Н₂SО₄. Коксовый газ из скруббера проходит через ловушку брызг 1 и направляется на дальнейшую переработку. Серная кислота и вода (необходимая для разбавления и компенсации испарения) поступают в сборник 4 раствора, циркулирующего через верхнюю часть скруббера с помощью насоса 5. Часть этого раствора через смолоотделитель 3 подается в сборник 11 маточного раствора, циркулирующего через нижнюю часть скруббера с помощью насоса 12. Сюда же поступает маточный раствор с центрифуги 8.

Из нижней зоны скруббера часть раствора, в котором содержится около 1 % свободной серной кислоты и 40 % сульфата аммония, отбирается через смолоотделитель 3 в сборник 10 и насосом 9 подается в вакуум-выпарной аппарат 6. Образовавшиеся здесь кристаллы опускаются в нижнюю коническую часть аппарата, выполняющую роль кристаллорастителя, где мелкие кристаллы поддерживаются во взвешенном состоянии в восходящем потоке свежего раствора. Это обеспечивает их рост при небольшом пересыщении раствора, и более 60 % кристаллов сульфата аммония получаются с размерами, превышающими 0,5 мм. Такие же результаты достигаются при использовании выпарных аппаратов, снабженных выносными кристаллорастителями. Суспензия из выпарного аппарата, содержащая 50-60 % кристаллов, подается для фильтрования на центрифугу 8, где кристаллы промываются горячим конденсатом при температуре 70-80 °С для удаления остатков кислоты. Затем продукт направляется на сушку.