各種回收氨方法比較

1、各種回收氨方法比較摘要：詳細(xì)介紹了目前應(yīng)用較多的飽和器法生產(chǎn)硫銨弗薩姆法生產(chǎn)無水氨和水洗氨蒸氨和氨分解三種氨回收工藝的工藝流程，并對(duì)三種工藝進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)比較。煉焦煤在焦?fàn)t干餾過程中，煤中的元素氮大部分與氫化合生成氨，小部分轉(zhuǎn)化為吡啶等含氮化合物，他們隨煤氣從炭化室逸出。氨的生成相當(dāng)于裝入煤量的025%035%粗煤氣中的含氨一般為69g/m3。氨是化工原料，又是腐蝕介質(zhì)，因此必須從焦?fàn)t煤氣中脫除。從煤氣中收氨有雙重意義，首先可將氨制成化肥，其次從凈化煤氣的觀點(diǎn)出發(fā)，在焦?fàn)t煤氣回收粗苯之前，必須將煤氣中的氨脫除，以防止以氨為媒介的腐蝕性介質(zhì)進(jìn)入粗苯回收系統(tǒng)而造成設(shè)備的嚴(yán)重腐蝕。對(duì)于氨的脫除，目前我國

2、廣泛采用的有三種不同類型的工藝，即生產(chǎn)硫銨、無水氨和氨分解等工藝。硫銨工藝所得硫酸銨的國家標(biāo)準(zhǔn)見下表。硫酸銨的國家標(biāo)準(zhǔn)名稱指標(biāo)級(jí)品二級(jí)品三級(jí)品氮含（以干基計(jì)），212080203(H2S4O),%0.05粒度（60目篩余量）,%75顏色se或微顏色的結(jié)晶生產(chǎn)無水氨工藝所得的無水氨主要用于制造氮肥和復(fù)合肥料，還可用于制造硝酸、各種含氮無機(jī)鹽及有機(jī)物中間體、磺胺藥、聚氨酯、聚酰胺纖維和丁腈橡膠等。此外，還常用作制冷劑。氨分解工藝所產(chǎn)生的廢氣送入鼓風(fēng)機(jī)前的吸煤氣管道，但該工藝裝無產(chǎn)品回收。1硫銨生產(chǎn)工藝生產(chǎn)硫銨是焦?fàn)t煤氣凈化工藝流程中回收氨的傳統(tǒng)方法。我國20世紀(jì)60年代以前建成的大中型焦化廠均采用

3、半直接法鼓泡型飽和器生產(chǎn)硫銨，該工藝的主要缺點(diǎn)是設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，硫銨質(zhì)量差，煤氣系統(tǒng)阻力大。在寶鋼一期工程的建設(shè)中，我們引進(jìn)了酸洗法生產(chǎn)硫銨工藝，它是由酸洗、真空蒸發(fā)結(jié)晶以及硫銨離心、干燥、包裝等三部分組成。與飽和器法相比，由于實(shí)現(xiàn)了氨的吸收與硫銨結(jié)晶分離的操作，以獲得優(yōu)質(zhì)大顆粒硫銨結(jié)晶。酸洗塔結(jié)構(gòu)為空噴塔，煤氣系統(tǒng)阻力僅為飽和器的1/4，煤氣鼓風(fēng)機(jī)的電耗可大幅度下降。采用干燥冷卻機(jī)將干燥后的硫銨進(jìn)一步冷卻，防止結(jié)塊，有利于自動(dòng)包裝。鞍山焦耐院將此工藝經(jīng)改進(jìn)后用于天津煤氣二廠，裝置投產(chǎn)后已通過了技術(shù)鑒定。在宣鋼和：!北焦的建設(shè)中，我們引進(jìn)了間接法飽和器生產(chǎn)硫銨工藝，該工藝是從酸性氣體中回收氨，其

4、硫銨的質(zhì)量比飽和器法好，但因在較高溫度(100C左右)下操作，對(duì)設(shè)備和管道材質(zhì)的要求高，加之飽和器尺寸并不比半直接法小，因此投資高于半直接法。在杭鋼焦化廠，我們將此工藝用于蒸氨塔后氨汽生產(chǎn)硫銨，并已正常投產(chǎn)。除上述方法外，鞍鋼二回收從法法的鼓泡型飽和器。噴淋式飽和器的特點(diǎn)是煤氣系統(tǒng)阻力較小，設(shè)備尺寸可相對(duì)減小，硫銨質(zhì)量有所提高。內(nèi)已有不少廠家用其代替老式的鼓泡型飽和器。但是，不管采用那種生產(chǎn)硫銨的工藝，從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)分析，其共同的致命缺點(diǎn)是硫銨的收入遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠支付其生產(chǎn)費(fèi)用。下面重點(diǎn)介紹一下酸洗法和噴淋式飽和器生產(chǎn)硫銨的工藝。(1)酸洗法生產(chǎn)硫銨工藝。酸洗法硫銨生產(chǎn)工藝-.J-JIS3S液循環(huán)槽。大

5、顆粒結(jié)晶沉積在結(jié)晶槽底部用漿液泵送往供料槽。蒸發(fā)器的真空是用二級(jí)蒸汽噴射造成的，蒸汽噴射器使用07MPa的中壓蒸汽。從蒸發(fā)器上部出來的汽體經(jīng)第一凝縮器與第二凝縮器冷凝后排往熱井。含有大顆粒結(jié)晶的硫銨母液在供料槽內(nèi)進(jìn)行沉降分離上部清液溢流回結(jié)晶槽底部含有50%結(jié)晶的母液進(jìn)入離心機(jī)，濾液經(jīng)濾液槽后再返回結(jié)晶槽。硫銨結(jié)晶采用帶冷風(fēng)的干燥冷卻器進(jìn)行干燥、冷卻。酸洗法硫銨與老式飽和器硫銨工藝相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：酸洗法工藝采用空噴塔，煤氣系統(tǒng)阻力小,約為飽和器法的1/41/5,使風(fēng)機(jī)電耗可以大大降低；酸洗法工藝在酸洗塔內(nèi)母液始終控制在不飽和狀態(tài)，結(jié)晶顆粒是在真空蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)腥一ffiflBH那1酗FSWS咖

6、*BBS1朝一缽8W融器蹄dlSrL2*nan1峯旨冬h滴翁SSttBteOlZZKHttBSOlte)an、篩壬宙砒海第瞬卿一二略贈(zèng)鱷一申翱鱷琳1輪締翻IS嗣即砂號(hào)國蛙WZf三二SAM，SSWI，BlhmSt輒BH融0(豳(乙O|/M!NLDOO)BB3BXSTRBWS世E9，IN朋舸卿鋌岸翱出，潮側(cè)緲XH3硏HBM卷壬申WfM-J匚wgok13snsrttpssIsUBHM個(gè)富肉ss。0s$001simlsss0M2出ONE/1STttssEsiiKSMISSSSBHSSf.Sus.SixssieetslsERBM3。isnsi7272.3MIS直sms.KisffiBsssrttwlEn

7、filscws亠6.wisflSEXffliKC通，循環(huán)母液通過降液管從結(jié)晶槽的底部向上返，不斷生成的硫銨晶核，穿過向上運(yùn)動(dòng)的懸浮硫銨母液，促使晶體長(zhǎng)大，并引起顆粒分級(jí)，小顆粒升向頂部，從上部出口接到循環(huán)泵，結(jié)晶從下部抽出。在煤氣岀口配有母液噴灑裝。煤氣入口和出口均設(shè)有溫水噴灑裝置，可以較徹底清洗噴淋室。飽和器材質(zhì)，國外引進(jìn)的設(shè)備其材質(zhì)均采用耐酸不銹鋼制造，所用材料牌號(hào)為URANUS50（法牌號(hào)）；我國引進(jìn)的酸洗法酸洗塔材質(zhì)為SUS316L，目前國內(nèi)采用的噴淋式飽和器和母液加熱器均采用SUS316L它可使用于接觸介質(zhì)硫酸酸度在10%以下的設(shè)備。噴淋式飽和器結(jié)構(gòu)見噴淋式飽和器結(jié)構(gòu)見圖3。895乍

8、盤水入u綜上所述，噴淋式飽和器工藝綜合了舊式飽和器法流程簡(jiǎn)單，酸洗法有大流量母液循環(huán)攪拌，結(jié)顆粒大的優(yōu)點(diǎn)，又解決了舊式飽和器法煤氣系統(tǒng)阻力大，酸洗法工藝流程長(zhǎng)，設(shè)備多的缺點(diǎn)。接近，易于掌握，設(shè)備材料國內(nèi)能夠解決。不但可以在新建廠采用，而且更適于老廠的大修改造。2生產(chǎn)無水氨的工藝另一種可供選擇的脫氨方法是弗薩姆法生產(chǎn)無水氨。弗薩姆工藝是由美鋼聯(lián)開發(fā)的，它可以從焦?fàn)t煤氣中吸收氨（半直接法）也可以從酸性氣中吸收氨（間接法）寶鋼二期工程從美U.S.S公司引進(jìn)了一套從焦?fàn)t煤氣中吸收氨的弗薩姆裝置，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，WKNHKfl.KSrMiEISKSSSMIftxm

9、s-SrSISSSVssi&ftss.essnssBBS1囂鍛WZTS3.s&sff0tfsslsefle%8666旳-JIMfsssttssossttKH8K.豐崔簫srsni崔E蚤(NOH或h)arsshtsa匚烘醫(yī)器噩JkomsnsKKltt$N!nwBHKfDoO*坪d遜嗽BdwnVSiKSfHItt警卻捋酸酬，DoWBmOBIBS，msu%8666第StBKKS4iBKVWW%0ZWS01銃冊(cè)幸晦斛HV甲BM瞬Wi(3swailmms*stts.sssrttW6-.0Vsu“NOHWHs亠尊ESMSmiftB.wimssse-.isiisu.SassssssaJOKVSSI3ssws

10、iisu累airswsns我食。量*帯二gssns.isuiE$燼sZHttemsftft川nsKs部。多余的廢水送到固定銨蒸氨塔，在此塔內(nèi)通入蒸汽在較高的pH值下（約10.5）除去固定銨,固定銨塔的蒸氨廢水送往污水處理站。從兩個(gè)蒸氨塔出來的氨汽合并后在分縮器中部分冷凝，除去大部分水蒸汽，得到的濃氨汽需進(jìn)一步處理。它可以采用硫酸吸收氨制成硫銨，也可以采用弗薩姆法生產(chǎn)無水氨，還可通過氨汽的部分冷凝生產(chǎn)濃氨水，生產(chǎn)岀來的濃氨水貯存起來，作為備用裝。除了上述處理方法外，氨分解也是一項(xiàng)值得視的處理氨汽的方法。2）氨分解。氨分解是處理氨汽的熱催化技術(shù)。氨汽通過專用的混合室進(jìn)入反應(yīng)器，在進(jìn)入反應(yīng)區(qū)前，先在

11、混合室內(nèi)與參加反應(yīng)的空氣和補(bǔ)充用的焦?fàn)t煤氣混合。在反應(yīng)器頂部空間內(nèi)，反應(yīng)溫度達(dá)10001150C時(shí)，分解反應(yīng)立即開始，在底部燉90(rc的催化床內(nèi)主要的ft#:NII3=0.5N+15H2HCN+H2（）=CO+0.5N2+15H2CH44-H2O=CO+3H2CnHm+nH2O=nCO+（0-5m+n）H2H2S+I.5（）2=SOg+HQHz+05O2=HgOSO2+3H2=H2S+H2。2H2S+SO2=1*5Sz+2H?OS2+2H2=2H2Sn.rtt&ISSKSSSBsi3%6666州g同f2lrtw0必(k)恒2(T)恒Euoooo發(fā)生式(8)反應(yīng)而產(chǎn)生元素硫，在尾氣冷卻過程中將

12、會(huì)造成堵塞問題。在低負(fù)載條件下，從氨中分解出來的氫不足以維持反應(yīng)溫度時(shí)，必須燃燒一部分補(bǔ)充的焦?fàn)t煤氣。反應(yīng)溫度和氫濃度是氨分解整個(gè)系統(tǒng)兩個(gè)十分重要的控制參數(shù)。一般反應(yīng)溫度維持在1100-1200C,爐溫不能超過1200C,否則催化劑鎳的蒸汽壓明顯升高，流失速度加快，大大縮短催化劑的使用壽命.但不要低于1100C,溫度過低容易形成銨鹽。爐溫是靠串接到焦?fàn)t煤氣增值裝置中的溫度控制器來完成的。補(bǔ)充的焦?fàn)t煤氣量是通過尾氣中氫含量來調(diào)節(jié)的，尾氣中氫的理論含量大約是3%(V)。為了適應(yīng)氨汽組成的各種變化，尾氣中氫的含量必須保持稍高一些。新的氨分解裝置在剛開始操作期間，氫的含量必須接近15%(V)，然后逐漸

13、減少到安全極限值，一般為10%(V)。如果氫濃度太低，一定的元素硫見式(8),式(9)反應(yīng)。則將通過分解爐進(jìn)入尾氣冷卻器，沉淀的固體硫?qū)⑺兂蓽\黃色和混濁體，引起反應(yīng)器內(nèi)部和冷卻器等地方的堵塞。4三種氨回收工藝的比較根據(jù)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)，在下列基本參數(shù)相同的條件下，對(duì)三種類型的氨回收工藝進(jìn)行對(duì)比分析。焦?fàn)t煤氣處理量km3/h100.5煤氣溫度C25煤氣壓力kPa14煤氣雜質(zhì)含量H2Sg/m38NH3g/m36HCNg/m30607C02%(V)2剩余K水量m3/h55M水分析g/l游HK3.53H2S03C022.5HCN02凈化后煤氣NH3g/m3005H2Sg/m305廢水含氨mg/L150三

14、種工藝均包括剩余氨水蒸餾。在生產(chǎn)硫銨和無水氨的工藝中，煤氣進(jìn)粗苯吸收塔前的終冷也作了考慮。由于飽和器內(nèi)壓力損失較大（按鼓泡式）,71所以鼓風(fēng)機(jī)所增加的能耗也包括在內(nèi)。三種脫氨工藝的原材料、能源消耗和產(chǎn)品的計(jì)算結(jié)果見表1。2.0MPa111電KWh/h45024090焦?fàn)t煤氣m3/h900冷卻水m3/h970930660硫酸(100%)t/h27H3PO4(100%)t/h324334324產(chǎn)品無水氨t/h0.93硫銨t/h36蒸汽2Mpat/h58包括約5kPa壓力損失而增加的電能包括煤氣終冷的耗水量根據(jù)表1數(shù)據(jù)，三種脫氨工藝的投資、維修費(fèi)用和操作費(fèi)用比較結(jié)果見表2。項(xiàng)目硫銨無水氨分解氨基建投資萬元2230I8601500維修費(fèi)220180150r蒸汽:420.9460641.2（凈）4883電157.6884.1