氨的特殊利用

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1、煤气回收氨工艺及氨的综合利用西门摘要：本文在查阅大量文献和必要的实验基础上研究了煤气中氨气的回收工艺和综合利用。 综合了直接蒸 汽汽提法，磷酸铵溶液吸收法，循环吸收法等国内常用氨气回收方法，分析对比了其有缺点。关键词：直接蒸汽汽提法；磷酸铵溶液吸收法；循环吸收法0、前言焦化工业在我国有着重要的地位，炼焦煤消费在总煤量消费中占第三位，为此焦炉煤气 的高效利用十分重要，煤气中氨的回收是生产中不可或缺的环节, 回收氨及氨气利用工艺的 直接影响生产的收益。近年来，传统的回收及生产方法已经不能满足高效益及清洁环保的要 求,只有改进传统方法或者另辟蹊径才能达到现代化生产理念的需要。为此，综合对我国目 前常

2、规采用的工艺进行分析和比较对改进和创新生产方法有着重要的意义。1、氨回收方法选择柳钢采用磷酸吸收法回收煤气中的氨。目前, 国内焦炉煤气氨回收常用硫酸吸收或磷酸 吸收法。硫酸吸收法存在生产成本高、设备腐蚀严重和维护维修费用高等缺点; 磷酸吸收法 回收的氨为选择性吸收, 吸收能力强, 产品质量高, 设备腐蚀小, 生产费用低。磷酸吸收法 原理: 利用磷酸中的三个氢原子, 在水溶液中可被氨离子逐步取代, 形成磷酸铵溶液, 利 用磷酸一铵和磷酸二铵之间的转化, 通过低温吸收高温解吸, 实现煤气中氨的吸收和回收, 由于磷酸与焦炉煤气接触发生的吸收反应具有很强的选择性, 只吸收其中的碱性组分氨, 而不吸收酸

3、性组分二氧化碳、硫化氢、氢化氰等, 因此焦炉煤气无需净化, 就可得到不含杂 质的纯度很高的氨水。其反应式如下:皈收NH4H2PO4+ NH 备諒(NH4)2HP()42、直接蒸汽汽提蒸氨法在国内，煤焦化工业为了脱除剩余氨水中的氨，一般采用直接蒸汽汽提蒸氨法，蒸氨废 水经过生化处理后循环使用或者直接外排。这种方法存在很大弊端，其中蒸汽耗费量巨大且 对于设备的腐蚀十分严重，操作费用高昂。不符合绿色化学工艺和可持续发展的理念。直接 外排的剩余氨水不经过任何处理，只是生化装置因进水的污染物含量过高，难以达到理想的 处理效果，造成外排水多项指标不能达到国家标准。至脱酚工序的氨水槽中进一步沉降分离焦油。沉

4、降分离后的氨水经过焦炭过滤器过滤后流入 地下槽。向槽内加入NaOH溶液。用泵抽送至螺旋板式换热器与热贫油换热，再在加热器中用 间接蒸汽将其加热至8590C后进入解吸塔顶喷洒，与塔底进入的煤气进行逆流接触，从解 吸塔顶溢出的煤气经冷却器冷却至4050C后送入焦炉煤气总管。冷却器排出的冷凝液回兑 入氨法脱硫的循环脱硫液槽中。解吸塔为穿流式筛板塔，为提高煤气的解吸效率，全塔分三 段，上段塔底的剩余氨水在进入下段塔顶喷洒前，为使剩余氨水温度维持在8590C，在进 入下段塔顶喷洒前，先在塔外的中间加热器中用蒸汽加热。该法的优点：采用了脱苯热贫油和剩余氨水换热的节能措施，大大降低了解吸过程的蒸汽耗量，大大

5、地节约了生产成本；该法脱除氨后氰化物，氨氮和硫化氢等污染物的含量基本可符 合国家排水标准。该发的缺点：工艺复杂，反应要求条件高。4、磷酸铵溶液吸收法酸性气体G1被冷却的回流贫流循环泵循环泵脱焦汕外购磷酸水封槽至后续净化装置水封水W2 (送往酚氤废水站)来自脱硫装置荒煤气富液外送泵脱焦油含氨富液氨解吸塔被加热富液给料泵蒸汽解吸氨汽解吸塔 冷凝冷却器酸性气体G2氨水冷却器)冷却水低于沸点氨水供料槽取样冷却器+Q8%合格氨水氨水外送泵工艺流程:由鼓风冷凝工段来的焦炉煤气与蒸氨工段来的氨蒸汽在进氨吸收塔前混合。自氨吸收塔的下部进入，煤气在塔内与循环喷淋的磷酸铵盐溶液接触，煤气中的NH3被溶液 吸收。氨

6、吸收塔为三段空喷塔, 自氨解吸系统来的贫液从塔顶进入, 塔底富液用泵抽送在塔 内循环喷淋， 并从中连续抽出一定量的富液至氨解吸系统再生。为防止氨解吸系统的设备堵 塞和腐蚀， 富液在解吸之前用除焦油器进行脱焦油， 用分离器与热贫液换热脱除二氧化碳、 硫化氢、氢化氰等酸性气体。然后经富液加压泵送入氨解吸塔的顶部。氨解吸塔维持在1 3MPa 的中压下操作，塔底通入1 6MPa的直接蒸汽，塔底贫液经贫富液换热器、贫液冷却器后返回 吸收塔顶循环使用。自氨解吸塔顶逸出的氨汽经冷凝冷却至沸点温度下的氨水入供料槽， 然 后经稳压阀及冷却器冷却到40 ， 所得16%浓度的氨水直接送至烧结厂脱硫装置。该工艺的优点

7、：用磷酸铵盐溶液从煤气中吸收氨是选择性的化学反应过程， 吸收能力强， 解吸再生溶液量 少。获得的氨水纯度高， 尤其适合烧结厂脱硫装置脱硫剂， 可避免设备、管路堵塞， 且脱硫 副产品硫铵品质得以提升。吸收塔采用空塔喷淋， 对焦炉煤气的阻力小。解吸塔在中压操作， 节省蒸汽。在吸收过程中没有副反应， 磷酸铵溶液的化学稳定性强， 消耗量低， 补充量少。 工艺流程短， 设备规格小， 投资省， 占地面积少。该工艺的缺点：但对生产系统的设备密闭性要求高。5、无水氨脱氨净化1磷酸槽2-吸收塔3吸收塔循环泵4除儀油器5焦油槽6溶液槽7富液回送泵8富液升压泵9 一贫液换热器10溶液换热器11 一接触器12解吸塔原

8、料泵13解吸塔14一解吸塔冷凝器】5精憎塔给料槽16精谐塔原料泵17-NaOH槽18-定量泵19 一精懈塔20精憾塔冷凝器21回流槽22-回流泵工艺流程:无水氨工艺由个主要过程组成，即磷钱溶液吸收煤气中氨，吸氨后富液的解吸 和解吸后氨汽的精馏。其工艺流程示意如图所示。磷钱溶液吸收煤气中的氨 含氨煤气进人氨吸收塔底， 与塔顶加入贫液的循环溶液逆流接触，由塔顶得到脱氨煤气 送后工序。吸收塔为空塔多段喷淋，塔底得到的富液摩尔比(NH3/H3P04)约1.75,连续抽出 一定量的富液去解吸系统。吸氨富液的解吸含氨富液经除焦油器去除焦油和萘后，与196C贫液通过贫富液换热器进行交换,富液达 到118 C

9、左右，进人闪蒸器，富液通过闪蒸脱除二氧化碳等酸性组分，酸汽返回吸收塔前。除 酸富液加压后，经换热进入解吸塔，操作压力1.3MPa，塔底通入1.6MPa蒸汽，富液中氨被解吸 至摩尔比1.2左右成为贫液，经换热冷却后，送吸收塔循环使用，解吸塔顶氨汽经冷却后成为浓氨水。解吸后氨汽的精馏质量分数约20%的浓氨水进入1.5MPa下操作的精馏塔，塔底通入1.6MPa蒸汽，将氨水汽提 和精馏,塔顶得到的纯氨气,冷凝为无水氨,一部分作为产品,一部分回流,塔底排出少量废水 送蒸氨系统处理。6、循环气体吸收法从富氨水中回收氨的新工艺包括、用化学方法在反应器中分解富氨水中的按盐(包括挥 发按盐和固定按盐)。用惰性气

10、体解吸的方法从氨溶液中驱出氨， 并使氨在气体中具有较高的浓度。 从含氨的惰性气体中用化学吸收法回收氨同时形成氮肥，而惰性气体循环复用。 从含有氮肥的母液中结晶分离氮肥。在分解钱盐的过程中，为了防止分解气体污染环境， 可以采用国外已用于生产的压力下操作的反应器。分解氨盐用的碱性溶液可为氢氧化纳溶液 或石灰乳。据国外文献介绍：每吨100%的氨耗用石灰乳0.25吨或苛性钠15公斤。以60万吨年 规模的焦化厂为例，年回收氨约为18001900吨，耗石灰乳总量为460470吨/年或苛性钠 2830吨/年。可见碱的消耗较之每吨氨消耗蒸汽810吨的古典分解器要经济得多。用化学方法分解按盐的意义在于使富氨水中

11、以N H4+状态存在的氨尽可能减少，从而极大 地提高富氨水表面氨的蒸汽压，以利于氨的解吸;还在于同时使按盐的酸根与碱性溶液中Na+ 或Ca2+结合起来，使之转入循环使用的氨吸收剂中。为了保持吸收剂中Na+或Ca2+的浓度不致 达到为害的程度，可采用连续排放相当于剩余氨水量的废水。分解氨盐可能的一些反应和生成物有：2NH.C1 + Ca (OH) 2 = 2NH3 +CaCL + 2H2O(NHJ2SO+ +Ca(OH)a = 2NHa + CaSO, +2HQ(NHJsSO. + Ca (OH)2 = 2NH3 +CaSO. +2NH4CNS-hCa (OH). = 2NH3 + Ca (CN

12、S+ 2HQ(NH斗)sCO3 + Ca (OHL = 2NH3 + CaCO3 +7、结语蒸氨系统是对焦化厂的剩余氨水进行前期预处理卜经过处理使剩余氨水达到规定的排 放标准，满足生化处理的要求，生化处理后的水达标排放或回用熄焦，保护了周围水系。蒸 氨工艺技术成熟，可避免二次污染。大量的NH3被回收，用于生产硫酸铵或用于脱硫，其余 NH3-N及COD通过生化处理降解；贮槽分离等回收轻、重油，使整个处理系统发挥治污和回收 利用的双重作用。参考文献：1 陈超, 李水清, 岳长涛, 等 含油污泥回转式连续热解/质能平衡及产物分析J化工学报，2006 , 57(3) : 650-6572 奉华 , 张

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