聯(lián)堿廠氨回收改造技術(shù)分析

杜德海

（甘肅金昌化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限公司，甘肅金昌 737000）

技術(shù)討論

聯(lián)堿廠氨回收改造技術(shù)分析

杜德海

（甘肅金昌化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限公司，甘肅金昌 737000）

詳細(xì)分析了生產(chǎn)裝置能力增加后各類排放及暴空損失氨量增加的原因，并對氨回收提出設(shè)想，從根本上解決外排及暴空損失。

氨回收；聯(lián)堿；改造；分析

我公司聯(lián)堿裝置是在原設(shè)計3.8萬t／a的基礎(chǔ)上通過逐年擴(kuò)能改造最終形成22萬t／a生產(chǎn)能力，其主體設(shè)備能夠滿足設(shè)計要求，但附屬設(shè)備及配套的回收裝置均未進(jìn)行大的改動，致使各類排放及回收裝置都沒有發(fā)揮應(yīng)有的能力，造成現(xiàn)場環(huán)境差，氨味大、外排壓力大、各類尾氣超標(biāo)排放，影響了清潔文明工廠的創(chuàng)建，也與工信部提出的在2015年前純堿行業(yè)實(shí)現(xiàn)能耗、質(zhì)量、排放達(dá)標(biāo)的要求存在一定差距。為此，對聯(lián)堿系統(tǒng)各類尾氣進(jìn)行回收及水資源進(jìn)行綜合利用，切實(shí)保證全系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)清潔文明生產(chǎn)達(dá)標(biāo)要求。

1 背景分析

我公司聯(lián)堿裝置2008年擴(kuò)能改造，產(chǎn)能達(dá)到20萬t／a，且著手自主設(shè)計改造并新增了1臺淡液蒸餾塔，主要針對煅燒冷凝液回收而設(shè)計，同步也對煅燒熱堿液、洗滌液流程進(jìn)行了重新布局，使煅燒熱堿液做到基本回收利用。目前冷凝液經(jīng)蒸氨后釜液分別去爐氣洗滌塔做為補(bǔ)充軟水，熱堿液經(jīng)洗洗器、冷凝塔降溫后一部分去濾過做洗水，另一部分外售。但目前因自主設(shè)計的蒸氨塔頂部換熱器降溫效果差，水汽濃度高，且塔內(nèi)填料受損嚴(yán)重，蒸氨效率低，使相當(dāng)一部分水蒸汽或循環(huán)水直接進(jìn)入系統(tǒng)母液中，增加了聯(lián)堿系統(tǒng)水控制難度，同時該裝置蒸餾出的氣氨直接進(jìn)入母液I桶與綜合回收塔出口淡氨I混合，其吸收不夠完全，還需進(jìn)一步完善改造。目前冷凝液只能通過蒸氨系統(tǒng)循環(huán)后做為軟水補(bǔ)入洗滌塔，再送入爐氣洗滌器形成冷凝液，其中的氨也二次進(jìn)入爐氣洗滌器轉(zhuǎn)為熱堿液送濾過做洗水，氣氨部分得以回收，還有部分經(jīng)煅燒、濾過系統(tǒng)被暴空排放，對現(xiàn)場環(huán)境造成了很大影響。另外，濾過尾氣多年來始終未進(jìn)行回收利用，直接排空，造成周邊氨味大，環(huán)境差。碳化尾氣也只經(jīng)過淡氨I進(jìn)行洗滌回收后直接排入大氣，雖然大部分氨、CO2得以回收，但仍有部分排空，加之各貯桶、容器的暴空損失，造成現(xiàn)場環(huán)境氨味大，治理難度大。

2 氨損失量的確定

目前聯(lián)堿系統(tǒng)各種廢液、尾氣排放氨量及主要項目組成如下。

2.1 煅燒爐氣系統(tǒng)生成的氨及水汽量

表1 重堿全分析

純堿產(chǎn)量按26t／h計，煅燒損失取1.5%，計算G1—生產(chǎn)1t純堿所需的重堿量：

G1＝1 000（1＋1.5%）／0.5178＝1 960kg／t G2—NH3氣生成量：

NH4HCO3→NH3↑＋CO2↑＋H2O↑

G2＝1 960×0.0395×17／79＝16.66kg／t

G3—H2O汽生成量：

①2NaHCO3→Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑

G3a＝1 960×0.7014／2／84＝8.18kmol／t

②NH4HCO3→NH3↑＋CO2↑＋H2O↑

G3b＝1 960×0.0395／79＝0.98kmol／t

③重堿中的游離水

G3c＝1 960×0.1838／18＝20.01kmol／t

G3＝8.18＋0.98＋20.01＝29.17kmol／t

29.17×18＝52.51kg／t

爐氣中的水汽量及蒸餾塔加入的蒸汽均被冷凝后做為洗滌水或凈氨回收系統(tǒng)補(bǔ)水，最終使聯(lián)堿軟水實(shí)現(xiàn)自給。

2.2 濾過尾氣氨含量

濾過系統(tǒng)目前運(yùn)行2臺真空泵，單臺抽氣量184m3／min，濾過尾氣氨含量經(jīng)多次測定分析基本維持在0.4%左右，氨氣密度按0.7714kg／m3，機(jī)組打氣效率80%，計算濾過尾氣中氨含量：

0.4%×0.7714kg／m3＝3.08g／m3

184m3／min×2×60min／h×80%÷26t／h× 3.08g／m3＝2.09kg／t

2.3 碳化尾氣氨含量

碳化尾氣經(jīng)淡氨I洗滌后大部分得到回收，但仍有一部分排空，通過生產(chǎn)現(xiàn)場多次測定分析，碳化排空尾氣中的氨含量正常在0.6%左右，相當(dāng)于0.6%×0.7714kg／m3＝4.6g／m3。設(shè)計實(shí)際出力率75%。

清洗氣中的空氣量：

34m3／min×2×75%×98%×60＝3 000m3／h爐氣中的空氣量：

64m3／min×75%×0.2×60＝576m3／h

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（64＋34）m3／min×3×75%×0.06×60＝793.8m3／h

碳化尾氣排放總量：

（3 000＋576＋793.8）m3／h÷26t／h＝168m3／t碳化尾氣排放氨量：

168m3／t×4.6g／m3＝0.77kg／t

2.4 各設(shè)備及貯桶暴空氨量

暴空設(shè)備主要包括3臺澄清桶、氨Ⅱ桶、氨Ⅰ桶、濾堿機(jī)、離心機(jī)等。這部分溢散損失只能在設(shè)備本體上加裝抽氣罩再并入洗氣塔進(jìn)行凈氨洗滌，估算抽氣氨含量為：

0.32×0.785×10×3 600÷26t／h＝98m3／t.

暴空氣氨含量按0.3%計，0.3%×0.7714 kg／m3＝0.2346g／m3

98m3／t×0.23g／m3＝0.0226kg／t

累計聯(lián)堿系統(tǒng)煅燒冷凝液，碳化、濾過尾氣及各貯桶暴空損失氨量為：16.66＋2.09＋0.77＋0.0226＝19.54kg／t。目前因煅燒兩液混合后部分做為濾過洗水使用，其含氨在12～16tt左右，回收氨量為17／20×12×0.7＝7.14kg／t（噸堿洗水當(dāng)量取700 kg／t）。其余部分均被暴空排放。

3 技術(shù)設(shè)想

聯(lián)堿淡液主要來自碳化尾氣、濾過尾氣凈氨回收、煅燒冷凝液回收3部分。具體設(shè)想：

利用現(xiàn)有的綜合回收塔濾過尾氣凈氨段回收碳化尾氣氨。具體流程是將碳化尾氣經(jīng)淡氨I洗滌后進(jìn)入濾過尾氣凈氨段用蒸氨釜液進(jìn)行洗滌回收，保證出氣氨含量達(dá)標(biāo)排放；洗滌液回流至綜合回收塔底部貯液段，經(jīng)泵循環(huán)洗滌，使洗滌液中氨含量≥30 tt送蒸氨進(jìn)行蒸餾回收。

濾過尾氣需重新設(shè)計1臺或利用現(xiàn)場廢舊設(shè)備改造1臺洗滌塔，利用蒸氨釜液進(jìn)行循環(huán)洗滌回收，使氨濃度≥30tt送蒸餾塔進(jìn)行蒸氨回收，尾氣實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。暴空氣可在設(shè)計上考慮，排氣壓力與真空排氣壓力均等，并將暴空氣并入濾過真空尾氣凈氨塔。

煅燒冷凝液按目前流程直接進(jìn)入蒸餾塔進(jìn)行蒸氨回收，要求氨水濃度≥30tt。

以上3種淡液全部匯集后統(tǒng)一進(jìn)行蒸氨回收，設(shè)計蒸餾塔釜液氨含量控制在≤20ppm，回收率達(dá)到95 %，且外排水實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。具體工藝流程見圖1。

圖1 聯(lián)堿氨回收工藝技改流程圖

4 經(jīng)濟(jì)效益及投資回收分析

4.1 項目年節(jié)約費(fèi)用

該項技術(shù)設(shè)想完成后可使聯(lián)堿氨耗下降19.54kg／t×95%＝18.56kg／t。扣除濾過洗水回收氨量，新增淡液蒸餾改造實(shí)際可回收的氨為11.4 kg／t，年節(jié)約費(fèi)用500多萬元。

4.2 項目投資

該項目投資主要在新增一臺φ2 400篩板式淡液蒸餾塔，處理能力60m3／h（考慮下一步對合成氨系統(tǒng)兩期精煉、氨回收部分稀氨水全部進(jìn)行回收），其一次性投資約240萬元。碳化、濾過尾氣凈氨塔均可使用現(xiàn)場廢舊設(shè)備進(jìn)行改造使用，另外，再增加部分工藝管道及閥門、自控儀表、現(xiàn)場施工等費(fèi)用，預(yù)計投資在450萬元左右，按此計算可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)年投資當(dāng)年收益。

TQ 114.162

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1005－8370（2012）05－14－03

2012－07－09