一种硫酸铵结晶方法及其装置

摘要

本发明公开了一种硫酸铵结晶方法及其装置，属于化工领域。该装置使用两个串联的结晶器，采用两效真空结晶工艺，第一效为中和结晶，第二效为蒸发结晶。第一效为中和结晶产生的含细小的结晶颗粒比例大的浆液，送第二效为蒸发结晶系统，得到大颗粒硫酸铵比例较大的硫酸铵。该装置充分利用气氨溶解热和硫酸和氨中和反应的中和热，并利用中和结晶器的二次蒸汽作为热源，减少循环水消耗，提高大颗粒硫酸铵的比例，同时减少己内酰胺的包裹损失。

权利要求

1.一种硫酸铵结晶装置，其特征在于：该装置包括一效DTB型中和结晶器（1）和二效OSLO型结晶器（5），所述的两个结晶器通过串联的方式连接；所述一效DTB型中和结晶器（1）顶部的输出端与二效结晶器的循环加热器（4）壳程入口相连接，二效结晶器循环加热器（4）壳程出口与汽液分离罐（8）相连，汽液分离罐（8）下部与冷凝液循环泵（23）相连，冷凝液循环泵（23）与DTB型中和结晶器（1）底部相连；一效DTB型中和结晶器（1）中下部的输出端通过一效循环泵（2）与一效DTB型中和结晶器（1）的底端相连；

所述的二效OSLO型结晶器（5）沉降分离区域顶部的一个输出端与二效沉降分离器（6）相连，二效沉降分离器（6）底部的一个输出端与二效OSLO型结晶器（5）的下部相连，二效沉降分离器（6）底部另一个输出端通过二效循环泵（7）与二效结晶器循环加热器（4）相连；所述二效结晶器循环加热器（4）顶端的输出端与二效OSLO型结晶器（5）的上部蒸发区输入端相连；

所述的一效DTB型中和结晶器（1）底部输出端的出料输送至二效OSLO型结晶器（5）；

所述一效DTB型中和结晶器（1）的下部还依次设有水（17）的输入端、重排液（18）的输入端以及氨气（19）的输入端，且水（17）的输入端、重排液（18）的输入端以及氨气（19）的输入端均升入导流桶内部。

2.根据权利要求1所述的硫酸铵结晶装置，其特征在于：所述的一效DTB型中和结晶器（1）底部输出端的出料输送至二效循环泵（7）的入口处。

3.根据权利要求1所述的硫酸铵结晶装置，其特征在于：所述的一效DTB型中和结晶器（1）底部输出端的出料输送至二效OSLO型结晶器的上部蒸发室相连，和/或二效OSLO型结晶器底部相连。

4.根据权利要求1所述的硫酸铵结晶装置，其特征在于：一效DTB型中和结晶器（1）的内导流桶中安装有搅拌器。

5.根据权利要求1所述的硫酸铵结晶装置，其特征在于：所述一效DTB型中和结晶器（1）沉降分离区域顶部的一个输出端和一效沉降分离器（3）相连，一效沉降分离器（3）上部己内酰胺通过管道（16）进行回收，一效沉降分离器（3）下部硫酸铵水溶液一部分送至中和结晶器（1）底部，另一部分送至一效循环泵（2）的入口。

6.根据权利要求1所述的硫酸铵结晶装置，其特征在于：所述的二效OSLO型结晶器（5）底端的输出端分别与离心机（9）、干燥器（10）和筛分机（11）相连。

7.根据权利要求6所述的硫酸铵结晶装置，其特征在于：所述离心机（9）与母液罐（12）相连，母液罐（12）底部与母液循环泵（13）相连，母液循环泵（13）出口分别与二效OSLO型结晶器（5）底部、二效循环泵（7）入口及一效循环泵（2）的出口相连。

8.一种利用上述装置实现硫酸铵结晶的方法，其特征在于：该方法的步骤如下

1)来自己内酰胺装置重排系统来的重排液通过一效DTB型中和结晶器分布器上的管嘴进入一效DTB中和结晶器导流筒内，界区外来的氨气送入一效DTB中和结晶器导流筒下部流筒内，与一效DTB中和结晶器中的硫酸在压力为15kPa 95 kPa,温度为60℃ 95℃的条件下~ ~

发生中和反应，导流筒内硫酸铵溶液吸收了中和反应和氨溶解释放的热量，部分物料汽化，密度下降，形成导流筒内外密度差，在导流桶内部搅拌器的共同作用下，推动导流筒内溶液上升；

 2)一效DTB中和结晶器的液体出导流筒后，沉降分离，己内酰胺溶液在沉降区处于上层，中间层为稀硫酸铵，下层为浓硫酸铵；从中间层和下层取出部分硫酸铵溶液，利用一效循环泵送至一效DTB中和结晶器底部，硫酸铵溶液密度小于一效DTB中和结晶器底部溶液，使一效DTB中和结晶器底部硫酸铵处于流化状态；流化过程加强了晶体的碰撞机会；

3）从一效DTB中和结晶器底部出来的含硫酸铵晶体物料自流至二效循环泵入口，用泵打去加热升温后送二效OSLO型结晶器蒸发室，或送至二效OSLO型结晶器底部；二效OSLO型结晶器操作压力为10KPa 50 KPa,温度为50℃ 65℃，从一效DTB中和结晶器顶部产生的二~ ~

次蒸汽进入二效OSLO型结晶器循环加热器加热二效物料，二次蒸汽冷凝后进入气液分离器，不凝气去真空系统，液体冷凝液用冷凝液循环泵送至一效中和结晶器，以保持水量平衡,并溶解微晶；或用冷凝液循环泵送去间歇清洗结晶器除雾器；或用冷凝液循环泵送去来冲洗离心机；或用冷凝液循环泵送去来冲洗仪表管线；或用冷凝液循环泵送去来冲洗泵密封；

4）二效OSLO型结晶器内部分为蒸发室和结晶沉降区，循环液去蒸发室气液分离，气体去真空系统，液体为浓缩后硫酸铵溶液，从导流筒内进入结晶沉降区底部，由于其密度小于沉降区底部浓浆液，使二效底部浓浆区处于流化状态，流化状态可以加速晶体碰撞长大，浓浆区物料去离心机分离，母液去母液罐用泵送至二效OSLO型结晶器底部、二效循环泵入口和一效循环泵出口，离心机分离出来的湿固体硫酸铵去干燥器干燥，干燥后筛分得到大颗粒硫酸铵晶体；

5）二效OSLO型结晶器结晶沉降区上部包含水和小颗粒硫酸铵，以及细小晶体溶解和重结晶释放出的部分被包裹的有机物，由二效循环泵抽出去二效结晶器循环加热器加热后送至蒸发区蒸发浓缩，或在二效结晶器沉降区外部设一个二效沉降分离器，分离下部液体去二效循环泵入口或二效OSLO型结晶器底部，上部有机物积累到一定物料后外排，回收部分己内酰胺。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：步骤2）中从一效DTB中和结晶沉降区上部出来的溶液进入一效沉降分离器，一效沉降分离器上层为含己内酰胺粗品，送己内酰胺精制，中层和下层为水和硫酸铵返回一效DTB中和结晶器底部或送至一效循环泵前，进入一效DTB中和结晶器重新结晶。

说明书

一种硫酸铵结晶方法及其装置

[0001] 技术领域：

[0002] 本发明涉及化工装置领域，具体为应用于己内酰胺装置中的一种硫酸铵结晶方法及其装置。

背景技术

[0003] 己内酰胺是一种重要的有机化工原料，主要用于生产尼龙6工程塑料和尼龙6纤维。尼龙6工程塑料主要用作汽车、船舶、电子电器、工业机械和日用消费品的构件和组件
等，尼龙6纤维可制成纺织品、工业丝和地毯用丝等，此外，己内酰胺还可用于生产抗血小板
药物，生产月桂氮卓酮等，用途十分广泛。己内酰胺的主要生产方法有：

[0004] 1、环己酮—羟胺法

[0005] 此法是以环己酮为原料生产己内酰胺的主要方法。其中羟胺的生产工艺路线又有三种，分别是HSO法、HPO法、NO法，分别简述如下：

[0006] 1）、HSO法（以日本宇部兴产UBE法为例）。

[0007] 液氨部分制成氨水，部分经氧化制成氧化氮。用氨水依次吸收二氧化硫（常温下）、氧化氮和二氧化氮（均为低温下）最后制得羟胺二磺酸盐，经加热水解即得硫酸羟胺。

[0008] 所获得的硫酸羟胺与环己酮反应生成环己酮肟。环己酮肟在发烟硫酸中发生贝克曼分子重排得己内酰胺粗品，再经萃取，离子交换以及薄膜蒸馏等精制手段即得成品。

[0009] 2）、HPO法（以荷兰DSM为例）。

[0010] 由氨氧化制得的一氧化氮和二氧化氮，被磷酸混合溶液吸收，吸收后的混合液在催化剂存在下与氢气反应酸羟胺。

[0011] 磷酸羟胺与环己酮反应生成环己酮肟，环己酮肟去发烟硫酸中进行贝克曼分子重排，重排液体中和结晶，去除硫酸后形成粗己内酰胺。再提纯得到产品己内酰胺

[0012] 3）、NO法（以德国BASF法为例）

[0013] 氮与氧气在蒸汽的稀释下氧化成一氧化氮，将其与氢气一起通入含有以活性炭为载体的Pt催化剂的硫酸溶液中，NO即被还原成NH2OH并与硫酸结合为硫酸羟胺，经过肟化、
转位即获得己内酰胺，粗己内酰胺经过萃取和蒸馏即得成品。

[0014] 2、甲苯法（以意大利SNIA为例）

[0015] 甲苯于1MPa及150 178℃下氧化得苯甲酸，提纯后经加氢为六氢苯甲酸。~

[0016] 将氨氧化为氧化氮，用发烟硫酸吸收得亚硝基硫酸。在另一塔中用亚硝基硫酸吸收六氢苯甲酸，然后在发烟硫酸的作用下得粗己内酰胺。

[0017] 粗品己内酰胺经二段萃取及氧化处理后，送薄膜蒸发器蒸发得成品。

[0018] 3、光亚硝化法（以日本东丽公司PNC法为例）

[0019] 环己烷与亚硝酰氯在光的照射下于20 30℃进行反应，将反应器底部形成的油状~
物分出并将其溶于水中，用碳酸钠中和至pH=6得环己酮肟，环己酮肟转位得己内酰胺。

[0020] 4、H2O2氨肟化法

[0021] 该工艺将环己酮、氨、60%过氧化氢置于同一反应器中，在以Si为载体的Ti‑Si催化剂作用下于正丁醇（TBA）溶剂中通过反应合成环己酮肟，反应生产的混合物通过TBA精馏回
收、环己酮肟甲苯萃取、精馏等工序得到环己酮肟，环己酮肟在发烟硫酸的作用下发生贝克
曼重排反应，生成粗己内酰胺，粗己内酰胺经萃取和蒸馏即得成品己内酰胺

[0022] 以上工艺技术，绝大多数采用环己酮肟液相重排法制取己内酰胺，也就是环己酮肟在发烟硫酸中发生分子重排得己内酰胺粗品，再经中和，除掉硫酸。在己内酰胺装置中一
般采用氨中和环己酮肟在发烟硫酸中发生分子重排得己内酰胺粗品中的硫酸，生成硫酸
铵。

[0023] 目前国内己内酰胺的主要生产工艺重排反应采用两级或三级工艺，工艺上没有大的差别。重排反应液的中和有先用氨中和生成硫酸铵，再蒸发结晶得到固体硫酸铵的工艺，
还有一种，就是使用气氨在真空结晶器中进行中和反应，利用反应热蒸发水分得到固体硫
酸铵的工艺。由于第二种硫酸铵中和结晶装置，利用了气氨的溶解热和氨和硫酸反应的中
和热，节省蒸汽消耗并且减少了冷却气氨的溶解热和氨和硫酸反应的中和热所消耗的循环
水量，具有一定的经济性，在新建己内酰胺装置中广泛采用。

[0024] 目前国内己内酰胺装置中广泛采用的硫酸铵中和结晶法，是将重排反应液体通入一个DTB型结晶器内，完成中和和和蒸发结晶过程，但是现有技术采用单个DTB型硫酸铵中
和结晶器，发明人发现这样的硫酸铵中和结晶工艺存在如下问题：

[0025] a）目前广泛采用的单个DTB型硫酸铵中和结晶器，硫酸铵固体颗粒绝大多数为0.61.2mm，硫酸铵固体颗粒尺寸在2mm以上颗粒硫酸铵晶体的比例小于10%，通常在约5%左右，
~
2mm以上硫酸铵晶体比例少，固体颗粒尺寸小，但是，由于大颗粒硫酸铵晶体价格比小颗粒
硫酸铵晶体高约30‑45美元/t硫酸铵，也就是约200 300元RMB/t硫酸铵，己内酰胺装置硫酸
~
铵产量大，约为1.5t硫酸铵/t己内酰胺，这种硫酸铵大颗粒比例小的工艺技术造成硫酸铵
结晶装置经济性差。

[0026] b）目前硫铵固体中的己内酰胺含量通常在0.1%wt左右，造成己内酰胺损失，技术上还存在减少己内酰胺损失的空间；

[0027] c) 单个DTB型硫酸铵中和结晶塔顶产生的二次蒸汽，一般采用循环冷却水进行冷却，能量没有得到合理利用，冷却水消耗量较大。

发明内容

[0028] 本发明的目的是针对上述技术问题提供一种硫酸铵结晶方法及其装置，该装置充分利用气氨溶解热和硫酸和氨中和反应的中和热，并利用中和结晶器的二次蒸汽作为热
源，减少循环水消耗，提高大颗粒硫酸铵的比例，同时减少己内酰胺的损失。

[0029] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

[0030] 一种硫酸铵结晶装置，该装置包括一效DTB型中和结晶器和二效OSLO型结晶器，所述的两个结晶器通过串联的方式连接；所述一效DTB型中和结晶器顶部的输出端与二效结
晶器循环加热器壳程入口相连接，二效结晶器循环加热器壳程出口与汽液分离罐相连，汽
液分离罐下部与冷凝液循环泵相连，冷凝液循环泵与一效DTB型中和结晶器底部相连；一效
DTB型中和结晶器中下部的输出端通过一效循环泵与一效DTB型中和结晶器的底端相连；

[0031] 所述的二效OSLO型结晶器沉降分离区域顶部的一个输出端与二效沉降分离器相连，二效沉降分离器底部的一个输出端与二效OSLO型结晶器的下部相连，二效沉降分离器
底部另一个输出端通过二效循环泵与二效结晶器循环加热器相连；所述二效结晶器循环加
热器顶端的输出端与二效OSLO型结晶器的上部蒸发室输入端相连；

[0032] 所述的一效DTB型中和结晶器底部输出端的出料输送至二效OSLO型结晶器。

[0033] 本发明技术方案中：所述的一效DTB型中和结晶器底部输出端的出料输送至二效循环泵的入口处。

[0034] 本发明技术方案中：所述的一效DTB型中和结晶器底部输出端的出料输送至二效OSLO型结晶器的上部蒸发室相连，和/或二效OSLO型结晶器底部相连。

[0035] 在另一些技术方案中：所述的一效DTB型中和结晶器底部输出端的出料输送至与离心母液罐，通过母液罐泵送二效结晶器，由于需要平衡一效蒸发的水量，离心母液罐物料
需要主要送一效DTB型中和结晶器。

[0036] 本发明技术方案中：所述一效DTB型中和结晶器的下部还依次设有水的输入端、重排液的输入端以及氨气的输入端，且水的输入端、重排液的输入端以及氨气的输入端均升
入导流桶内部。

[0037] 本发明技术方案中：汽液分离罐上部与真空系统相连。

[0038] 本发明技术方案中：所述一效DTB型中和结晶器沉降分离区域顶部的一个输出端和一效沉降分离器相连，一效沉降分离器上部己内酰胺通过管道进行回收，一效沉降分离
器下部硫酸铵水溶液一部分送至中和结晶器底部，另一部分送至一效循环泵的入口。

[0039] 本发明技术方案中：所述的二效OSLO型结晶器底端的输出端分别与离心机、干燥器和筛分机相连。

[0040] 本发明技术方案中：所述离心机与母液罐相连，母液罐底部与母液循环泵相连，母液循环泵出口分别与二效OSLO型结晶器底部、二效循环泵入口及一效循环泵的出口相连。

[0041] 本发明技术方案中：该方法的步骤如下：

[0042] 1）来自己内酰胺装置重排系统来的重排液通过一效DTB型中和结晶器分布器上的管嘴进入一效DTB中和结晶器导流筒内，界区外来的氨气送入一效DTB中和结晶器导流筒下
部，与一效DTB中和结晶器中的硫酸在压力约为15kPa 95 kPa,温度为60℃ 95℃的条件下
~ ~
发生中和反应，导流筒内硫酸铵溶液吸收了中和反应和氨溶解释放的热量，部分物料汽化，
密度下降，形成导流筒内外密度差，在导流桶内部搅拌器的共同作用下，推动导流筒内溶液
上升；

[0043] 2）一效DTB中和结晶器的液体出导流筒后，沉降分离，己内酰胺溶液在沉降区处于上层，中间层为稀硫酸铵，下层为浓硫酸铵；从中间层和下层取出部分硫酸铵溶液，利用一
效循环泵送至一效DTB中和结晶器底部，硫酸铵溶液密度小于一效DTB中和结晶器底部溶
液，使一效DTB中和结晶器底部硫酸铵处于流化状态；流化过程加强了晶体的碰撞机会；

[0044] 3）从一效DTB中和结晶器底部出来的含硫酸铵晶体物料自流至二效循环泵入口，用泵打去加热升温后送二效OSLO型结晶器蒸发室，或送至二效OSLO型结晶器底部；二效
OSLO型结晶器操作压力为10KPa 50 KPa,温度为50℃ 65℃，从一效DTB中和结晶器顶部产
~ ~
生的二次蒸汽进入二效OSLO型结晶器循环加热器加热二效物料，二次蒸汽冷凝后进入气液
分离器，不凝气去真空系统，液体冷凝液用冷凝液循环泵送至一效中和结晶器，以保持水量
平衡,并溶解微晶；或用冷凝液循环泵送去间歇清洗结晶器除雾器；或用冷凝液循环泵送去
来冲洗离心机；或用冷凝液循环泵送去来冲洗仪表管线；或用冷凝液循环泵送去来冲洗泵
密封；

[0045] 4）二效OSLO型结晶器内部分为蒸发室和结晶沉降区，循环液去蒸发室气液分离，气体去真空系统，液体为浓缩后硫酸铵溶液，从导流筒内进入结晶沉降区底部，由于其密度
小于沉降区底部浓浆液，使二效底部浓浆区处于流化状态，流化状态可以加速晶体碰撞长
大，浓浆区物料去离心机分离，母液去母液罐用泵送至二效OSLO型结晶器底部、二效循环泵
入口和一效循环泵出口，离心机分离出来的湿固体硫酸铵去干燥器干燥，干燥后筛分得到
大颗粒硫酸铵晶体；

[0046] 5）二效OSLO型结晶器结晶沉降区上部包含水和小颗粒硫酸铵，以及细小晶体溶解和重结晶释放出的部分被包裹的有机物，由二效循环泵抽出去二效结晶器循环加热器加热
后送至蒸发区蒸发浓缩，或在二效结晶器沉降区外部设一个二效沉降分离器，分离下部液
体去二效循环泵入口或二效OSLO型结晶器底部，上部有机物积累到一定物料后外排，回收
部分己内酰胺。

[0047] 本发明技术方案中：步骤2）中从一效DTB中和结晶沉降区上部出来的溶液进入一效沉降分离器，一效沉降分离器上层为含己内酰胺粗品，送己内酰胺精制，中层和下层为水
和硫酸铵返回一效DTB中和结晶器底部或送至一效循环泵前，进入一效DTB中和结晶器重新
结晶。

[0048] 本装置使用两个串联的结晶器，采用两效真空结晶工艺，第一效为中和结晶，第二效为蒸发结晶。第一效为中和结晶产生的含细小的结晶颗粒比例大的浆液，送第二效蒸发
结晶系统，得到大颗粒硫酸铵比例较大的硫酸铵。同时，降低己内酰胺的包裹损失。

[0049] 本发明中，第一效中和结晶为DTB型结晶器，结晶器中有内导流桶，在内导流桶中安装有搅拌器。搅拌器作用：一方面加速导流筒内的传热和传质，避免局部过热和使反应物
料混合均匀，另一方面推动内导流桶中的硫酸铵晶体向上运动，内导流桶中物料在搅拌和
气氨溶解热和中和放出的热量共同作用下，晶体变小或消失，避免了在结晶器含己内酰胺
区域形成硫酸铵大颗粒，减少己内酰胺损失。

[0050] 本发明技术方案中，第一效中和结晶器将中和与蒸发结晶两个工艺过程集中在一个结晶器内完成，利用气氨溶解热和中和反应热来蒸发硫酸铵溶液中的水份，并为二效结
晶器提供加热热源，减小了冷却第一效为中和结晶器顶部二次蒸汽需要的冷却水，起到节
能的作用。

[0051] 从第一效中和结晶器下部的沉降分离区中间层取出部分稀硫酸铵溶液，利用一效循环泵送至一效DTB中和结晶器底部，稀硫酸铵密度小于一效DTB中和结晶器底部溶液，使
一效DTB中和结晶器底部硫酸铵处于流化状态，加强晶体间的碰撞机会，使得硫酸铵晶体长
大，一效循环泵设置小的循环量，避免硫酸铵晶体过大。

[0052] 本发明技术方案中，二效OSLO型结晶器结晶沉降分离区，物料分为二层，上层主要为含硫酸铵小晶体的硫酸铵水溶液，含少量己内酰胺等有机物，为硫酸铵的稀浆区域，下层
主要为含硫酸铵晶体的硫酸铵水溶液，为硫酸铵的浓浆区域。硫酸铵的浓浆区域和稀浆区
域物料处于流化状态。

[0053] 上层主要为含硫酸铵小晶体的硫酸铵水溶液，由二效循环泵抽出去二效结晶器循环加热器加热，溶解部分细小硫酸铵晶体，送至蒸发区蒸发浓缩。还可选择在二效结晶器沉
降区外部设一个二效沉降分离器，将二效OSLO型结晶器结晶沉降分离区上层顶部的部分液
体导入二效沉降分离器，分离出己内酰胺等有机物，二效沉降分离器下部液体去二效循环
泵入口或二效OSLO型结晶器底部，上部有机物积累到一定量后外排，以减少己内酰胺损失。

[0054] 本发明中，第二效结晶器中有内导流桶，在内导流桶中不安装搅拌器，导流桶中的硫酸铵晶体由上向下运动，晶体变大，到达结晶器沉降分离区底部，由于沉降分离区底部引
入了大量密度小的物料，沉降分离区物料处于流化状态，加强晶体的碰撞，形成硫酸铵大颗
粒。

[0055] 本发明的有益效果：

[0056] a)OSLO型结晶器产生大颗粒硫酸铵大的特点，提高大颗粒硫酸铵的比例,采用该结晶的工艺，2mm以上颗粒硫酸铵晶体的比例大于30%，通常为40%，硫酸铵大颗粒晶体的比
例远远大于5%,经济性显著提高；

[0057] b)OSLO型结晶器外循环加热器消除细晶体，重新结晶的过程，减少结晶过程己内酰胺的包裹损失。

[0058] c)采用一效DTB中和结晶器顶部产生的二次蒸汽作为二效结晶器循环加热器加热二效物料，无需采用额外蒸汽，节省热源的消耗，还减少了循环水消耗。

[0059] d) 使用大流量二效循环泵，使二效结晶器底部硫酸铵处于流化状态，加强了流化，加强了硫酸铵晶体的碰撞和细小硫酸铵晶体的及时消除，有效提高硫酸铵大颗粒晶体
的比重，并有提高晶体的平均粒径。

附图说明

[0060] 图1为本发明硫酸铵结晶装置的结构示意图。

[0061] 其中：1为一效DTB型中和结晶器，2为一效循环泵，3为一效沉降分离器，4为二效结晶器循环加热器，5为二效OSLO型结晶器，6为二效沉降分离器，7为二效循环泵，8为气液分
离罐，9为离心机，10为干燥器，11为筛分机，12为母液罐，13为母液循环泵，14为小颗粒硫酸
铵，15为大颗粒硫酸铵，16为CPL粗品，17为水，18为重排液，19为氨气，20为冷凝液，21为真
空系统，22为CPL粗品，23为冷凝液循环泵。

[0062] 注：CPL为己内酰胺的缩写。

[0063] 具体实施方式：

[0064] 下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：

[0065] 如图1，一种硫酸铵结晶装置，该装置包括一效DTB型中和结晶器1和二效OSLO型结晶器5，所述的两个结晶器通过串联的方式连接；所述一效DTB型中和结晶器1顶部的输出端
与二效结晶器循环加热器4壳程入口相连接，二效结晶器循环加热器4壳程出口与汽液分离
罐8相连，汽液分离罐8下部与冷凝液循环泵23相连，冷凝液循环泵23与DTB型中和结晶器1
底部相连；一效DTB型中和结晶器1中下部的输出端通过一效循环泵2与一效DTB型中和结晶
器1的底端相连；

[0066] 所述的二效OSLO型结晶器5沉降分离区域顶部的一个输出端与二效沉降分离器6相连，二效沉降分离器6底部的一个输出端与二效OSLO型结晶器5的下部相连，二效沉降分
离器6底部另一个输出端通过二效循环泵7与二效结晶器循环加热器4相连；所述二效结晶
器循环加热器4顶端的输出端与二效OSLO型结晶器5的上部气相输入端相连；

[0067] 所述的一效DTB型中和结晶器1底部输出端的出料输送至二效OSLO型结晶器5。

[0068] 所述的一效DTB型中和结晶器1底部输出端的出料输送至二效循环泵7的入口处。

[0069] 或：所述的一效DTB型中和结晶器1底部输出端的出料输送至二效OSLO型结晶器的上部蒸发室相连，和/或二效OSLO型结晶器底部相连。

[0070] 所述一效DTB型中和结晶器1的下部还依次设有水17的输入端、重排液18的输入端以及氨气19的输入端，且水17的输入端、重排液18的输入端以及氨气19的输入端均升入导
流桶内部。

[0071] 一效DTB型中和结晶器1的内导流桶中安装有搅拌器。

[0072] 所述一效DTB型中和结晶器1沉降分离区域顶部的一个输出端和一效沉降分离器3相连，一效沉降分离器3上部己内酰胺通过管道16进行回收，一效沉降分离器3下部硫酸铵
水溶液一部分送至中和结晶器1底部，另一部分送至一效循环泵2的入口。

[0073] 所述的二效OSLO型结晶器5底端的输出端分别与离心机9、干燥器10和筛分机11相连。

[0074] 所述离心机9与母液罐12相连，母液罐12底部与母液循环泵13相连，母液循环泵13出口分别与二效OSLO型结晶器5底部、二效循环泵7入口及一效循环泵2的出口相连。

[0075] 实施例1

[0076] 硫酸铵产能为30万吨/年的中和结晶装置，每吨己内酰胺按照副产硫酸铵1.56251吨计。

[0077] 1）来自己内酰胺装置重排系统约51.86t/h的重排液，其中含己内酰胺约24t/h，硫酸约26t/h，三氧化硫约1.86t/h，温度105℃，通过一效DTB型中和结晶器1内分布器上的喷
嘴进入结晶器导流筒内，界区外来的约10t/h常温气氨19送入一效DTB中和结晶器导流筒下
部，与重排液中的硫酸在压力为19.5~20.5 kPa （绝压）,温度65℃下发生中和反应：H2SO4+
2NH3=(NH4)2SO4+Q，导流筒内硫酸铵溶液吸收了中和反应和氨溶解释放的热量，部分物料汽
化，密度下降，形成导流筒内外密度差，在导流桶内部搅拌器的共同作用下，推动导流筒内
溶液上升；

[0078]  2）蒸发浓缩后在一效DTB型中和反应器1的内导流桶内得到浓度小于40%的硫酸铵，确保导流桶内部不形成晶体包裹己内酰胺，一效DTB中和结晶器的液体出导流筒后，沉
降分离，己内酰胺溶液在沉降区处于上层，中间层为稀硫酸铵，下层为浓硫酸铵； 从中间层
和下层取出部分硫酸铵溶液，利用一效循环泵送至一效DTB中和结晶器底部，硫酸铵溶液密
度小于一效DTB中和结晶器底部溶液，使一效DTB中和结晶器底部硫酸铵处于流化状态；流
化过程加强了晶体的碰撞机会；

[0079] 3）从一效DTB中和结晶器底部出来的含硫酸铵晶体物料自流至二效循环泵入口，用泵打去加热升温后送二效OSLO型结晶器蒸发室，或送至二效OSLO型结晶器底部；二效
OSLO型结晶器操作压力为11KPa 13 KPa（绝压）,温度为50℃，从一效DTB中和结晶器顶部产
~
生的二次蒸汽进入二效OSLO型结晶器循环加热器加热二效物料，二次蒸汽冷凝后进入气液
分离器，不凝气去真空系统，液体冷凝液用冷凝液循环泵送至一效中和结晶器，以保持水量
平衡,并溶解微晶；或用冷凝液循环泵送去间歇清洗结晶器除雾器；或用冷凝液循环泵送去
来冲洗离心机；或用冷凝液循环泵送去来冲洗仪表管线；或用冷凝液循环泵送去来冲洗泵
密封；

[0080] 4）二效OSLO型结晶器内部分为蒸发室和结晶沉降区，循环液去蒸发室气液分离，气体去真空系统，液体为浓缩后硫酸铵溶液，浓缩后得到含69%wt的硫酸铵的溶液约55t/h。
从导流筒内进入结晶沉降区底部，由于其密度小于沉降区底部浓浆液，使二效底部浓浆区
处于流化状态，流化状态可以加速晶体碰撞长大，浓浆区物料去离心机分离，母液去母液罐
用泵送至二效OSLO型结晶器底部、二效循环泵入口和一效循环泵出口，离心机分离出来的
湿固体硫酸铵去干燥器干燥，干燥后筛分得到大颗粒硫酸铵晶体；

[0081] 5）二效OSLO型结晶器结晶沉降区上部包含水和小颗粒硫酸铵，以及细小晶体溶解和重结晶释放出的部分被包裹的有机物，由二效循环泵抽出去二效结晶器循环加热器加热
后送至蒸发区蒸发浓缩，或在二效结晶器沉降区外部设一个二效沉降分离器，分离下部液
体去二效循环泵入口或二效OSLO型结晶器底部，上部有机物积累到一定物料后外排，回收
部分己内酰胺。

[0082] 对比例1

[0083] 按照实施例1的产量规模，采用中国专利CN101531382A所述的大颗粒硫铵生产工艺及结晶装置，CN200810154636.6中涉及大颗粒硫铵生产工艺及结晶装置，用硫酸洗涤含
氨的尾气生产硫酸铵。

[0084] 其特征是从酸洗单元过来的30％～50％的不饱和硫酸铵溶液进入结晶器后，进行真空蒸发,操作温度为40℃～70℃,将水分蒸发得到粒度为500 2000μm硫硫铵晶体；结晶过
~
程中硫铵母液在外循环通道中进行换热并消除过量细晶，利用部分结晶器中蒸发出来的低
压蒸汽来对进入外循环通道的循环母液进行加热。这种方式对温度的掌握不好，整个结晶
过程对温度的要求十分精准，不然结晶无法形成预定的颗粒大小，而且无法进行二次利用，
循环率低。结果列于表1中。

[0085] 对比例2

[0086] 按照实施例1的产量规模，采用《企业技术开发》第24卷第9期 湖南百利工程科技有限公司，湖南 岳阳414007 描述的已内酰胺硫铵新装置中和反应结晶技术，采用一个DTB
型中和结晶器。来自界区外的氨气和重排反应液分别通过结晶器内环状分布器上的喷嘴进
入导流筒，在导流筒内，氨与硫酸发生中和反应生成硫酸铵并产生晶核。经安装在结晶器底
部的搅拌器的搅拌作用下，硫酸铵溶液被快速“提升”至升液管上部，当上升的溶液到达液
体自由表面时，水份开始蒸发。蒸发的水份通过冷凝器冷凝后，重新加入至结晶器底部循环
管上，这部分工艺冷凝水的加入，可以溶解细晶并平衡反应热对水份蒸发的影响。在导流筒
外侧较低区，由于密度差，己内酰胺从母液中分离出来，送至滗析器进行分离，分离出的己
内酰胺送至精制单元，无机相的硫铵溶液，返回至中和结晶器内重新结晶。当结晶器内硫铵
固体含量达到设定值，通过中和结晶器底部泵送至稠厚、离心工序。

[0087] 硫酸铵产能为30万吨/年的硫酸铵结晶装置，实施例1、对比例1、对比例2，采用ASPEN模拟计算公用工程消耗，并作对比，情况如下。

[0088] 表1

[0089] 对比项 实施例1 对比例1 对比例2中和和结晶方式 中和和结晶+蒸发结晶 先中和，中和后结晶 中和和结晶合并为一体
中和和溶解热的利用 全部利用 部分利用 大部分利用
蒸发方式 两效 单效 单效
晶体粒度>2mm质量含量 30~40%wt 报导为0.5‑2mm 5%~10%wt
硫酸铵中含己内酰胺 约0.03%wt 不涉及 <0.1% wt
蒸汽消耗t/h 0 41~55 0
循环水消耗t/h 4315 5300 5702

[0090] 由表1可以看出，本发明采用一效DTB中和结晶器和二效OSLO结晶器的组合结晶装置，显著提高了大颗粒晶体含量，不需要外加蒸汽，循环水消耗最小，比较对比例2节省了约
25%。