硫酸铵溶液加热蒸干,灼烧后能否得到晶体
硫酸铵溶液加热蒸干,灼烧后不能得到晶体。灼烧加热硫酸铵到513℃以上完全分解成氨气、氮气、二氧化硫及水。所以应该加热到晶体液体混合物时期,停止加热,用余温加热蒸干得到晶体。
硫酸铵纯品为无色透明斜方晶系结晶,水溶液呈酸性。不溶于醇、丙酮和氨水。有吸湿性,吸湿后固结成块。与氯化钡溶液反应生成硫酸钡沉淀。也可以使蛋白质发生盐析。
扩展资料:
制备:
工业上采用氨与硫酸直接进行中和反应而得,用得不多,主要利用工业生产中副产物或排放的废气用硫酸或氨水吸收。也有采用石膏法制硫铵的(以天然石膏或磷石膏、氨、二氧化碳为原料)。
生成方法:
由氢氧化铵和硫酸中和后,结晶、离心分离并干燥而得。中和法氨与硫酸约在100℃下进行中和反应,生成的硫酸铵结晶浆液经离心分离、干燥,制得硫酸铵成品。
用途:
一种优良的氮肥,适用于一般土壤和作物,能使枝叶生长旺盛,提高果实品质和产量,增强作物对灾害的抵抗能力,可作基肥、追肥和种肥。能与食盐进行复分解反应制造氯化铵,与硫酸铝作用生成铵明矾,与硼酸等一起制造耐火材料。
加入电镀液中能增加导电性。也是食品酱色的催化剂,鲜酵母生产中培养酵母菌的氮源,酸性染料染色助染剂,皮革脱灰剂。此外,还用于啤酒酿造,化学试剂和蓄电池生产等。
还有一重要作用就是开采稀土,开采以硫酸铵作原料,采用离子交换形式把矿土中的稀土元素交换出来,再收集浸出液除杂、沉淀、压榨、灼烧后即成稀土原矿,每开采生产1吨稀土原矿约需5吨硫酸铵。
参考资料来源:百度百科-硫酸铵
参考资料来源:百度百科-蒸发结晶
制备硫酸铵的五步化学反应如下:
第一步,由硫铁矿石高温煅烧制取二氧化硫;
第二步,在高温、催化剂的作用下,往二氧化硫中通入氧气制取硫酸酐;
第三步,用浓硫酸吸收硫酸酐,制得硫酸;
以上为工业制备浓硫酸,将其稀释得稀硫酸。
第四步,利用氮气与氢气在高温高压下制备氨气;
最后,将氨气通入稀硫酸溶液中制取硫酸铵溶液;
将硫酸铵溶液蒸发、结晶、干燥得到硫酸铵。主要副产物有氧化铁,因为煅烧硫铁矿时硫化亚铁会被氧化为氧化铁。
第一步,由硫铁矿石(主要成份为硫化亚铁)高温煅烧制取二氧化硫(反应条件从略,下同):
4FeS2+1102=2Fe2O3 +8SO2
第二步,在高温、催化剂的作用下,往二氧化硫中通入氧气制取硫酸酐(即三氧化硫,SO3):
2SO2+O22SO3(可逆反应)
第三步,用(98%以上)浓硫酸吸收硫酸酐,制得硫酸:
SO3+H2O=H2SO4
以上为工业制备浓硫酸,将其稀释得稀硫酸。
第四步,利用氮气与氢气在高温高压下制备氨气:
N2 + 3H2 2NH3
这也是个可逆反应。
最后,将氨气通入稀硫酸溶液中制取硫酸铵:
H2SO4 + 2NH3 = (NH4)2SO4
最后,将硫酸铵溶液蒸发、结晶、干燥得到硫酸铵。
虽然硫酸铵属于蒸发结晶,但硫酸铵的溶解度还是随着温度的降低也是呈下降趋势的,所以当硫酸铵溶液放了一夜后,溶液的温度降低了,又会有一部分晶体析出,晶体的量增多了,所以母液的浓度一定会降低。
晶体(crystal)是有明确衍射图案的固体,其原子或分子在空间按一定规律周期重复地排列。
(1)物料加热、蒸发:
物料通过进料泵经过进料流量计计量后进预热器预热,利用蒸发器二次蒸汽冷凝下来的凝结水,将物料预热到80度以上,然后进强制循环泵的入口和结晶器出来的液体混合。经强制循环泵的输送,进入加热蒸发器,物料经过蒸发器壳程蒸汽的间接加热,吸收热量后温度升到108°C,然后进入DTB结晶器的闪蒸室,由于闪蒸室内为负压,物料进来后瞬间进行蒸发,大部分水变成温度为90°C的二次蒸汽,由二次蒸汽出口进入MVR蒸汽压缩机,蒸汽经压缩后蒸汽的压力提高,同时温度也升高到110°C,满足物料闪蒸脱水加热温度的要求。水蒸气经冷凝后成冷凝水排出,进入下道工序的处理。
(2)结晶
进入结晶器中的物料在螺旋桨的推动下,通过导流筒快速上升至液体表层,由于设备内为负压,部分水瞬间产生蒸发成为蒸汽后有顶部出口排出再利用,没有蒸发的物料沿导流筒与挡板之间的环形通道流至器底,重又被吸入导流筒的下端,形成了内循环通道,以较高速率反复循环,使料液充分混合,保证了器内各处的过饱和度比较均匀,极大地强化了结晶器的生产能力。
圆筒形挡板将结晶器分隔为晶体生长区和澄清区。澄清区的物料溢流后和母液混合后经循环泵输送加热器循环加热。
结晶器内的物料经设备内混合区、养晶区后晶体颗粒很快的长大,颗粒大晶体由于沉降速度大于悬浮速度,在结晶器的底部会形成一个悬浮密度稳定的晶浆区,通过密度的自动控制,利用晶浆泵的输送,将含晶体30%~40%的晶浆送往离心机进行分离。得到颗粒较大的硫酸铵晶体。
母液经处理将剩余的产品提出后返回系统重新蒸发提纯。
2、设备情况介绍:
(1)加热蒸发器
换热面积为200m2,管程介质为饱和硫酸铵溶液,壳程介质为水蒸气,管程介质为:316L,壳程介质为碳钢。设备形式为卧式双回程。外形尺寸为:¢1100*~5500.
该设备是将物料进行加热,提供物料的温度,为物料蒸发提供热能。
(2)DTB蒸发结晶器
设备容积为6.0m3的DTB结晶器,材质为316L不锈钢,设备分混合区、晶浆区、澄清区等区域,结晶室是通过大流量的内循环,将过饱和产生的晶体相互撞击形成大颗粒,向底部移动,可以在底部形成晶体浓度较高的晶浆区,通过内部的特殊结构使饱和溶液进入澄清区,经溢流口进入蒸发器再加热、蒸发。设备带内循环推进装置,功率为5.5Kw。
(3)MVR蒸气压缩机
机械式蒸汽压缩机,轴功率为~55KW,该设备的目的是将结晶器产生的二次蒸汽再压缩,提高蒸汽的温度,重新利用,蒸汽进口温度为90°C,出口温度为110°C,蒸汽流量为2400Kg/h。
(4)强制循环泵
口径为DN300,材质为316L不锈钢的轴流泵,电机功率为30KW,流量为200m3/h.
(5)仪表自动化控制
对系统内的流量、温度、压力、液位都采用PLC自动化控制,PLC采用”西门子公司” 的产品,传感器和变送器:采用“上海望源公司“产品。控制阀等执行机构:采用”杭州良工阀门公司“产品,
(6)电器控制:
电器元件采用施耐德公司的产品,电缆采用江苏远东公司产品,
(7)其他
在制造厂进行预组装,及冷模试车,然后进行拆卸、表面处理、及装箱发运,具体材质根据工艺要求确定。
七、本工艺的优点:
(1)选用DTB型式的结晶器有利于得到分布均匀和粒度较大的晶体,有利于后续的过滤和干燥,可以大大降低后续过程的能耗。
(2)结晶器的设计既要考虑过饱和溶液中形成晶核,又需要顾及这些晶核微粒长大到所需产品粒度的范围。我们在结晶器设计中,依靠计算流体力学工具,综合考虑停留时间、流速、设备表面特性、pH值等因素对结晶过程的影响,对结晶器的结构进行优化,为晶体的生长提供良好的条件。
(3)选用卧式加热器采用双回程列管,物料在管内流速大大提高,更利于对饱和溶液的无机盐物料的蒸发,不容易结疤,结垢,使得系统更加稳定。
(4)采用MVR蒸汽压缩技术,蒸汽的热效率相当于二十效蒸发器的效能,正常运行蒸汽消耗为“零”消耗。 同时大大的缩短了工艺流程,节能效果十分的明显.
(4)占地面积小、操作人员少;配套的公用工程项目少。
(5) 采用全自动化控制,操作更加稳定可靠。
(6)无需采用真空泵,节省电耗.
(7)蒸发系统产生的二次蒸汽经压缩后再利用,省掉了蒸汽冷凝器,同时也节省了冷凝水的消耗,更加节能.
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如果是NH4Cl那么会生成NH3,因为HCl是挥发性酸。
Mg(HCO3)2蒸干后得到Mg(OH)2,,MgCO3+H2O=Mg(OH)2+CO2,加热可促进此反应发生,所以Mg(HCO3)2加热蒸干最后得到的是Mg(OH)2(他会双水解)
SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3
2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4
当氧化效果不佳时,洗涤塔溶液中的主要成分为亚硫酸铵,硫酸铵晶体较难形成。主要原因是:洗涤塔未通入空气氧化,溶液的氧化效果差,大量的亚硫酸铵未及时转化为硫酸铵,这使硫酸铵产品加工工序结晶差、无产品产出。
其不利影响还会表现在以下二个方面:
1、亚硫酸铵极不稳定,很容易发生分解,使得烟囱所排放的废气中夹带大量逸氨和硫酸铵气溶胶,在天空中不易散去;
2、在硫酸铵溶液蒸发结晶过程中,因工艺条件不利于亚硫酸铵结晶,所生成的结晶体极为细小,难以脱水分离。