無(wú)水氨工藝及設(shè)備簡(jiǎn)介

1、無(wú)水氨工藝及設(shè)備簡(jiǎn)介無(wú)水氨工藝及設(shè)備簡(jiǎn)介 一、無(wú)水氨工藝 1.1 對(duì)于NH3的吸收，目前應(yīng)用較多的是飽和器法生產(chǎn)硫 銨，弗薩姆法生產(chǎn)無(wú)水氨和水洗氨蒸氨和氨分解三種 氨回收工藝。根據(jù)130萬(wàn)噸循環(huán)經(jīng)濟(jì)型煤焦化擴(kuò)建項(xiàng)目 的實(shí)際生產(chǎn)情況，著重簡(jiǎn)介弗薩姆法生產(chǎn)無(wú)水氨工藝。 弗薩姆法生產(chǎn)無(wú)水氨分為半直接法和間接法。 1.1.1 半直接法是從焦?fàn)t煤氣中吸收氨，寶鋼二期采用 的就是半直接法。焦?fàn)t煤氣導(dǎo)入吸收塔與磷酸銨溶液 直接接觸，吸收煤氣中的氨，然后經(jīng)解析、精餾制取 產(chǎn)品無(wú)水氨。該工藝的特點(diǎn)是利用磷酸二氫銨具有選 擇性吸收的特點(diǎn)，從煤氣中回收氨精餾制得高純度的 無(wú)水氨（純度可達(dá)99.98)。但由于介質(zhì)具有

2、一定的 腐蝕性，且解吸、精餾要求在較高的壓力下操作，故 對(duì)設(shè)備材質(zhì)要求較高。除此之外，該工藝具有一定的 經(jīng)濟(jì)規(guī)模限制，規(guī)模過(guò)小既不經(jīng)濟(jì)也不好操作。 1.1.2 間接法從酸性氣體中吸收氨，攀鋼焦化廠采用的 就是間接法。是將脫酸塔頂?shù)乃嵝詺怏w引出送入間接 法弗薩姆裝置的吸收塔，用磷酸溶液吸收酸性氣中的 氨。由于該工藝不與煤氣直接接觸，幾乎不產(chǎn)生酸焦 油，與半直接法相比，酸焦油分離和處理設(shè)施可大為 簡(jiǎn)化。 我們公司采用的是半直接法脫氨。弗薩姆法制取無(wú) 水氨包括三個(gè)主要過(guò)程，即用磷酸銨溶液吸收焦?fàn)t煤 氣中的氨、磷銨富液的解吸以及解吸的所得氨汽冷凝 液的精餾。磷酸為三元酸，它在水溶液中能離解為磷 酸二氫

3、根離子H2PO4-磷酸一氫根離子HPO42-和磷酸 根離子PO43-，磷酸是中等強(qiáng)度的酸，其第一級(jí)離解 常數(shù)為10110-3，在水溶液中主要離解成（H+）及 （H2PO4-）由于磷酸的水溶液中含有上述各種離子，所 以氨與磷酸作用，能生成磷酸一銨（NH4H2PO4），磷酸 二銨（NH4）2HPO4和磷酸三銨（NH4）3PO4。 名稱分子式晶型 25溶解 度/% 氨 蒸 汽 壓/Pa PH 值 50100125 磷酸一銨NH4H2PO4正方晶型41.60.00.490.494.4 磷酸二銨（NH4）2HPO4單斜晶型72.126.5492947.8 磷酸三銨（NH4）3PO4三斜晶型24.1 63

4、05115499.0 1.1.3磷酸一銨、磷酸二銨、磷酸三銨的主要性質(zhì)見(jiàn)下表： 由上表可見(jiàn)，磷酸一銨是十分穩(wěn)定的，要加熱到103 才會(huì)分解。磷酸二銨較不穩(wěn)定，在50時(shí)就已產(chǎn)生明顯的 氨蒸汽壓，當(dāng)溫度達(dá)70時(shí)即開始放出氨而變成磷酸一銨。 磷酸三銨很不穩(wěn)定。在室溫下就分解出銨而變成磷酸二銨， 因此在弗薩姆法所用的磷銨溶液中主要含有的是磷酸一銨 和磷酸二銨。在低于120時(shí)，磷銨溶液表面上氨的分壓 主要與溶液中的磷酸二銨含量有關(guān)。 當(dāng)用此種磷銨溶液來(lái)吸收荒煤氣中的氨時(shí)，溶液中 的部分磷酸一銨能很好地吸收氨而生成磷酸二銨，而在一 定溫度下，富液進(jìn)行解吸時(shí)，溶液中的部分磷酸二銨又受 熱分解放出所吸收的氨還

5、原為磷酸一銨，所得貧液重新返 回吸收塔循環(huán)使用 。 上述過(guò)程的反應(yīng)式為： 4243424 HPONHNHPOHNH 吸收 解吸 1.2無(wú)水氨生產(chǎn)原理 采用磷銨溶液吸收氨時(shí)，吸收塔后煤氣含氨量，主要 取決于在吸收操作溫度下入塔貧液液面上的氨分壓，即取 決于磷銨溶液中的磷酸二銨含量。所以在一定的吸收溫度 下，入塔貧液中的總銨量，一銨和二銨之間的質(zhì)量比（可 以用NH3/H3PO4的克分子比表示），是十分重要的。一般噴 灑貧液中的含氨為（68.5）%，含磷酸約41%，NH3/H3PO4 克分子比約在1.21.4之間，循環(huán)母液（吸收塔下部循環(huán) 銨溶液）含氨為(8.510.5)%，含磷酸約44%，NH3/

6、H3PO4 克分子比為1.651.85之間，當(dāng)吸收操作溫度為(40 60)時(shí)，煤氣中99%以上的氨可被吸收下來(lái)。 由于磷酸吸收具有選擇性，只吸收焦?fàn)t煤氣中的氨而 焦?fàn)t煤氣中的酸性組分（CO2、H2S及HCN）不被溶液吸收 （只有痕量），因此無(wú)需再經(jīng)化學(xué)凈制，即可生產(chǎn)出極純 的產(chǎn)品。 1.3無(wú)水氨生產(chǎn)工藝流程 從脫硫工段來(lái)的35左右焦?fàn)t煤氣進(jìn)入吸收塔下段，與磷 酸銨溶液逆流接觸，煤氣中95%以上的氨在下段被吸收。煤氣 進(jìn)入吸收塔上、中段后，煤氣中剩余的氨進(jìn)一步被吸收，脫氨 后的煤氣（含氨0.1g/m3、溫度50）從吸收塔頂出來(lái)進(jìn) 入終冷塔。 吸收塔上、中、下三段磷酸銨溶液分別由四臺(tái)循環(huán)泵循環(huán) 噴

7、淋（一臺(tái)備用）。下段循環(huán)泵將部分富液（溫度422） 送至除焦油器，除去富液中的焦油和萘等雜質(zhì)，而夾帶焦油及 雜質(zhì)的富液自流至焦油槽，焦油、萘等雜質(zhì)被定期刮入焦油渣 箱，焦油槽底部溶液通過(guò)返液泵回到除焦油器，除焦油器內(nèi)富 液自流入溶液槽后，溶液通過(guò)富液升壓泵送入貧富液換熱器與 從解吸塔底來(lái)的磷酸銨溶液（貧液）進(jìn)行熱交換，富液被加熱 到沸騰狀態(tài)（溫度123左右），進(jìn)入接觸器，閃蒸出的酸性 氣體和少量氨氣返回吸收塔。 接觸器底出來(lái)的富液，用解吸塔給料泵送至解吸塔冷凝冷 卻器上段與氨汽進(jìn)行熱交換（176左右），從解吸塔上部進(jìn) 入與來(lái)自解吸塔底的1.6Mpa蒸汽逆流接觸，氨從富液中解吸出 來(lái)，塔底貧液在

8、貧富液換熱器中被冷卻，再進(jìn)入貧液冷卻器進(jìn) 一步冷卻（90），然后貧液同吸收塔上段循環(huán)液合并進(jìn)入 吸收塔循環(huán)使用。 從解吸塔頂部出來(lái)的氨蒸汽，在解吸塔冷凝冷卻器上段被 部分冷凝，隨后在下段被冷卻水全部冷凝成氨水，自流到精餾 塔給料槽。為了進(jìn)一步除去氨水中的酸性氣體，用32.5%的氫 氧化鈉連續(xù)加入到精餾塔原料槽，同酸性氣體中和后和精餾塔 底廢水一同排出。 精餾塔給料泵將濃氨水送至精餾塔第16層，在精餾塔內(nèi)， 濃氨水被精餾塔底部進(jìn)來(lái)的1.6Mpa蒸汽加熱、蒸餾，氨在塔頂 積聚，產(chǎn)生99.8%的氨氣，經(jīng)精餾塔冷凝冷卻器冷凝成40左右 的液態(tài)無(wú)水氨進(jìn)入回流罐，液態(tài)無(wú)水氨由精餾塔回流泵升壓后， 部分作塔

9、頂回流，剩余部分作為產(chǎn)品，送至無(wú)水氨貯罐，產(chǎn)品 通過(guò)輸送泵輸送至發(fā)電分公司。為了保證精餾塔操作穩(wěn)定，在 精餾塔22層塔盤引出側(cè)線排油管，將油污排入吸收塔。 詳細(xì)工藝流程如下： 二、無(wú)水氨設(shè)備簡(jiǎn)介 1、無(wú)水氨主要設(shè)備包括：吸收塔、解吸塔、精餾塔、接觸器、除 焦油器、各換熱器及機(jī)泵。 2、吸收塔技術(shù)參數(shù) 名稱名稱指標(biāo)指標(biāo)名稱名稱指標(biāo)指標(biāo)名稱名稱指標(biāo)指標(biāo) 規(guī)格 DN2600 H=28500，25個(gè) 噴頭 設(shè)計(jì)溫度 90 設(shè)計(jì)壓力 MPa 0.1 介質(zhì) 煤氣，磷銨溶 液 工作溫度 4550 工作工作壓力 MPa 0.016 主要材料 牌號(hào)與標(biāo) 準(zhǔn) S30403, GB24511-2009 全容積269

10、.04 設(shè)計(jì)使用年 限 10 吸收塔為空噴塔，分為三段噴灑，每段8個(gè)噴頭，頂 層設(shè)有捕霧層及反沖洗噴頭一個(gè)。采用空噴塔是為了節(jié)約 材料、減少設(shè)備腐蝕、降低設(shè)備阻力。 吸收塔操作注意事項(xiàng)： 1、溶液的摩爾比 富液的摩爾比控制在1.751.80，貧液的摩爾比控制 在1.251.40。富液摩爾比調(diào)整由富液處理量來(lái)決定，摩 爾比升高，相應(yīng)提高富液進(jìn)解析塔流量的設(shè)定值，摩爾比 降低，則反之。 貧液摩爾比的調(diào)整，由解析塔入蒸汽量來(lái)決定，摩爾 比升高，相應(yīng)提高蒸汽量的設(shè)定值，摩爾比降低，則反之。 2、吸收溫度 由于吸氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，吸收過(guò)程中，溶液的溫度要 升高，為保證適宜的吸收溫度4547，因此要求進(jìn)口

11、煤 氣溫度比出口煤氣溫度低10，一般不超過(guò)38，出口煤 氣溫度為48.6。 3、溶液的酸度： 溶液系統(tǒng)磷酸溶液的酸度控制在302%。 酸度的高與低，由吸收塔貧液補(bǔ)入溫度來(lái)調(diào)整，即調(diào)節(jié)溶液 系統(tǒng)的水平衡。 酸度過(guò)低，可適當(dāng)補(bǔ)充磷酸來(lái)調(diào)整。 4、循環(huán)量 吸收塔循環(huán)量調(diào)整可通過(guò)吸收塔三段噴淋管處的壓力 分布情況來(lái)決定，并根據(jù)泵的能力保證循環(huán)量，使煤氣出 口含氨合格。 設(shè)備檢修作業(yè)注意事項(xiàng)： 1、必須辦理工作票（受限空間作業(yè)許可），持票作業(yè)； 2、必須確認(rèn)煤氣進(jìn)出口閥門關(guān)閉，且煤氣水封閘閥溢流口 有水溢流； 3、循環(huán)系統(tǒng)停運(yùn)，塔內(nèi)溶液放盡； 4、塔頂放散打開，進(jìn)行蒸汽置換，置換合格后，進(jìn)行有效 通風(fēng)

12、5、所用工具為銅質(zhì)工具，檢修人員正確佩戴勞動(dòng)防護(hù)用具， 正確使用工具； 6、受限空間作業(yè)，必須設(shè)有專人監(jiān)護(hù)，所有安全措施必須 執(zhí)行到位； 7、若有動(dòng)火作業(yè)，消防器材準(zhǔn)備到位，設(shè)有專人監(jiān)護(hù)。 8、確保所有與吸收塔相連接的管道閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，并 懸掛工作警示牌。 附吸收塔循環(huán)泵參數(shù) 附吸收塔藍(lán)圖 3、解吸塔 名稱名稱指標(biāo)指標(biāo)名稱名稱指標(biāo)指標(biāo)名稱名稱指標(biāo)指標(biāo) 規(guī)格 DN900 H=27500， 塔盤層數(shù)：40 設(shè)計(jì)溫度 220設(shè)計(jì)壓力MPa1.8 介質(zhì) 氨汽，富液， 貧液 工作溫度 210（塔底） /187(塔頂) 工作工作壓力MPa 1.25（塔底 ） /1.23 (塔 頂 ) 操作質(zhì) 量KG

13、28000 基本風(fēng)壓 N/m2 350 抗震設(shè)防烈 度 7 主要材 料牌號(hào) 與標(biāo)準(zhǔn) S30403,S31603 全容積15.86 設(shè)計(jì)使用年 限 10 解吸塔用于解吸磷銨富液，通過(guò)從塔底引入1.6MPa的 中壓蒸汽與從塔頂來(lái)的富液進(jìn)行直接接觸，蒸餾得到14 20%的濃氨汽。 解吸塔操作注意事項(xiàng)： 解吸的操作主要是根據(jù)富液摩爾比來(lái)調(diào)節(jié)富液進(jìn)解吸 塔富液處理量，一般每次增加富液處理量12m3/h時(shí)，相 應(yīng)提高解析蒸汽量。保持解吸塔頂溫度在1805左右， 解吸塔壓力是由解吸塔冷凝冷卻器下段有效面積的改變而 被控制的，是通過(guò)解吸塔壓力調(diào)節(jié)控制在123460Kpa， 使氨水不完全從解吸塔冷凝冷卻器底部排

14、出而達(dá)到目的的。 解析塔塔頂溫度過(guò)高或過(guò)低對(duì)操作都是不利的，溫度過(guò)高， 蒸汽用量勢(shì)必增大，塔頂?shù)陌闭羝麧舛染蜁?huì)降低，從而影 響精餾操作；溫度過(guò)低，蒸汽用量不夠，解析效果不佳， 影響吸氨效率。 解析蒸汽用量的調(diào)節(jié)不宜過(guò)分頻繁，防止解析塔壓力產(chǎn) 生波動(dòng)，使解析塔的壓差升高或降低，而造成判斷失誤。 為防止富液在解析塔內(nèi)發(fā)泡，造成液泛，在溶液槽中適量 添加消泡劑，添加消泡劑，可通過(guò)觀察解析塔液位穩(wěn)定狀 況和解析塔壓差波動(dòng)狀態(tài)來(lái)確定。壓差升高或液位波動(dòng)頻 繁時(shí)，適量添加消泡劑。 注意：頻繁添加消泡劑是不可取的。 設(shè)備檢修作業(yè)注意事項(xiàng)： 1、持票作業(yè)； 2、解吸塔為高壓容器設(shè)備，檢修作業(yè)前，必須泄盡塔內(nèi)壓

15、 力，并確保無(wú)溶液、蒸汽進(jìn)入設(shè)備，為確保安全，建議所 有與解吸塔相連接的管道在入口閥門后加上盲板； 3、高空作業(yè)，需系好安全帶，塔底拉設(shè)警戒線； 4、若有動(dòng)火作業(yè)，消防器材準(zhǔn)備到位，設(shè)有專人監(jiān)護(hù)。 附解吸塔圖紙 4、精餾塔 名稱名稱指標(biāo)指標(biāo)名稱名稱指標(biāo)指標(biāo)名稱名稱指標(biāo)指標(biāo) 規(guī)格 DN800 H=16694， 塔盤層數(shù)：40 設(shè)計(jì)溫度 220設(shè)計(jì)壓力MPa2.0 介質(zhì) 氨水，氨，水 蒸氣 工作溫度 201工作壓力MPa1.47 操作質(zhì) 量KG 21000 基本風(fēng)壓 N/m2 500抗震設(shè)防烈度7 主要材 料牌號(hào) 與標(biāo)準(zhǔn) GB24511-2009 S31603,S30403 全容積7.72設(shè)計(jì)使用

16、年限10 精餾是利用水和氨的沸點(diǎn)不同，使它們分離，把濃氨 水中的氨盡可能富集起來(lái)，在精餾塔塔頂生成高純度無(wú)水 氨。在精餾塔塔底控制排出廢水，為此，要保持精餾塔穩(wěn) 定必須精心操作。 精餾塔操作注意事項(xiàng)： 1、原料濃氨水的濃度和流量 原料濃氨水的濃度和流量取決與解析塔的操作。在煤氣 量和含氨量變化不大時(shí)，要穩(wěn)定解析塔的蒸汽量和保持解 析塔塔頂溫度基本不變，這樣才能保證濃氨水的濃度和流 量穩(wěn)定。 2、精餾塔的壓力 精餾塔壓力是通過(guò)精餾塔冷凝器的冷卻水量而被自動(dòng) 控制的，精餾塔壓力在一定壓力下進(jìn)行操作，如壓力波動(dòng) 會(huì)引起加熱蒸汽量的波動(dòng)，使塔內(nèi)氣體量發(fā)生變化，從而 影響精餾塔的產(chǎn)品質(zhì)量和廢水質(zhì)量。同樣

17、加熱蒸汽壓力波 動(dòng)，也會(huì)引起蒸汽量的波動(dòng)，蒸汽量過(guò)多或過(guò)小，會(huì)造成 產(chǎn)品和廢水質(zhì)量的不合格。 3.精餾塔的溫度 液氨在一定的壓力下對(duì)應(yīng)一定的溫度，在操作壓力 147830Kpa時(shí)的對(duì)應(yīng)溫度是39.90.3，塔頂要保持此 溫度，保證無(wú)水氨質(zhì)量。通過(guò)精餾塔24層溫度與產(chǎn)品抽出 量控制，以回流量與抽出量之比為變化的方式來(lái)進(jìn)行控制 調(diào)節(jié)一般為2:1。精餾塔24層塔板溫度控制范圍在45 65之間，當(dāng)溫度上升或下降時(shí)，由產(chǎn)品抽出量的改變， 相應(yīng)使回流量改變，保證24層溫度穩(wěn)定，來(lái)保證精餾塔塔 頂溫度。精餾塔塔底廢水含氨小于1000ppm （1ppm=1mg/kg=1mg/L），則通過(guò)調(diào)節(jié)入塔蒸汽量來(lái)保證

18、的，塔底第6層塔板溫度與塔底溫度差是函數(shù)關(guān)系，溫差 小于6，來(lái)保證精餾塔塔底廢水合格。 4排油污操作 濃氨水中含有少量的油類物質(zhì)及少量的不凝性氣體，其沸 點(diǎn)高于塔頂溫度又低于塔底溫度，它們積聚在精餾塔 中會(huì)影響精餾塔的操作，使精餾塔塔頂?shù)漠a(chǎn)品不合格。 在精餾塔18、20、22、24、26層分別引一側(cè)線進(jìn)行排油 污，當(dāng)溫度在受控狀態(tài)下，開啟其中一層的一側(cè)線持續(xù)油 污排放是必要的，根據(jù)22層溫度指示，開啟溫度接近80 一側(cè)進(jìn)行排放，排放壓力100150kpa。 5NaOH添加量確認(rèn) 在生產(chǎn)過(guò)程中，要對(duì)NaOH定量泵進(jìn)行確認(rèn)（可適當(dāng)進(jìn)行 標(biāo)量），保證精餾塔原料槽中酸性氣體去除，對(duì)穩(wěn)定精餾 塔操作是很

19、必要的。 附精餾塔圖紙 5、接觸器 接觸器DN1600 L=4000，用于富液的閃蒸，將富液中 的酸性氣體蒸出，避免富液在解吸塔中因酸性氣體的溢出 而造成溶液冒泡，導(dǎo)致解吸塔壓力波動(dòng)，影響解吸塔的正 常運(yùn)行。同時(shí)，當(dāng)貧富液換熱器出現(xiàn)堵塞或者失備時(shí)，可 短時(shí)用于富液的加熱。 6、除焦油器 除焦油器Q=35m3/h，全容積80m3,工作溫度102。 除焦油器采用空氣壓力泡沫浮選法，在除焦油器中，富液 中的焦油類物質(zhì)吸附在空氣泡表面，浮在溶液的表面上， 被連續(xù)撇到焦油槽中。 除焦油器操作注意事項(xiàng)： 1、溶液翻騰情況要良好。 2、控制好除焦油器液位，或調(diào)整除焦油器溢流板的高度， 保證刮去富液中的焦油泡

20、沫。 3、控制好溶液的比重，合適的溶液酸度和摩爾比是保證焦 油和溶液分離的前提。溶液的比重應(yīng)保持在1.21.25間 較好。 4、根據(jù)焦油槽表面浮油狀況，及時(shí)進(jìn)行撇焦油，避免焦油 長(zhǎng)時(shí)間沉積而隨溶液返回到系統(tǒng)中。 5、每格中鼓泡能力不能滿足除焦能力時(shí)，對(duì)應(yīng)開啟除焦油 底部壓縮空氣，從觀察口來(lái)調(diào)整補(bǔ)入壓縮空氣的量，保證 溶液表面有足夠的浮選泡沫。 6、刮板機(jī)寬度調(diào)整適宜，除焦油去液位穩(wěn)定，保持連續(xù)除 去焦油。 7、換熱器 7.1貧富液換熱器 殼程殼程管程管程 設(shè)計(jì)溫度 220220 設(shè)計(jì)壓力 MPa0.61.8 工作溫度 進(jìn)/出45/123196/123 工作壓力 MPa0.51.23 介質(zhì)磷銨富

21、液磷銨貧液 容積 m30.560.08 換熱面積（外徑） m238.1 設(shè)計(jì)使用年限10 貧富液換熱器卻換作業(yè)（A切B）： 1、備用溶液換熱器各閥門開閉狀態(tài)確認(rèn)。 2、慢慢打開貧富液換熱器B富液進(jìn)口閥。 3、稍開貧富液換熱器B富液側(cè)排放閥排空氣后，關(guān)閉排放閥。 4、慢慢打開貧富液換熱器B富液出口閥。 5、慢慢打開貧富液換熱器B貧液側(cè)進(jìn)口閥。 6、稍開貧富液換熱器B貧液側(cè)排放閥排空氣后，關(guān)閉排放閥。 7、慢慢打開貧富液換熱器B貧液側(cè)出口閥。 8、關(guān)閉貧富液換熱器A貧液進(jìn)出口閥門。 9、關(guān)閉貧富液換熱器A富液側(cè)進(jìn)口閥門，關(guān)閉富液側(cè)出口閥 門。 10、在DCS上調(diào)整接觸器富液進(jìn)口溫度，調(diào)節(jié)好解析塔液

22、位。 11、將貧富液換熱器A貧液、富液側(cè)溶液排放閥打開，排溶 液，待清掃后作備用。 12、現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)貧富液換熱器B各溫度、壓力情況，作及時(shí)調(diào) 整作業(yè)。 注意事項(xiàng)： 1、貧富液換熱器排空氣過(guò)程時(shí)，緩慢小心打開閥門，避免 因閥門開度過(guò)大，導(dǎo)致溶液飛濺出而燙傷。 2、卻換過(guò)程中，時(shí)刻注意接觸器液位，不能因卻換過(guò)程緩 慢而造成接觸器液位過(guò)高，或者冒槽。 3、卻換完成后，應(yīng)立即調(diào)整貧富液換熱器的壓力和溫度。 7.2貧液冷卻器 殼程殼程管程管程 設(shè)計(jì)溫度 80 220 設(shè)計(jì)壓力 MPa0.61.8 工作溫度 進(jìn)/出32/45123/65 工作壓力 MPa0.51.23 介質(zhì)冷卻水磷銨貧液 容積 m30.4540.186