聯堿廠氨回收改造技術分析

杜德海

（甘肅金昌化學工業集團有限公司，甘肅金昌 737000）

技術討論

聯堿廠氨回收改造技術分析

杜德海

（甘肅金昌化學工業集團有限公司，甘肅金昌 737000）

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

氨回收；聯堿；改造；分析

我公司聯堿裝置是在原設計3.8萬t／a的基礎上通過逐年擴能改造最終形成22萬t／a生產能力，其主體設備能夠滿足設計要求，但附屬設備及配套的回收裝置均未進行大的改動，致使各類排放及回收裝置都沒有發揮應有的能力，造成現場環境差，氨味大、外排壓力大、各類尾氣超標排放，影響了清潔文明工廠的創建，也與工信部提出的在2015年前純堿行業實現能耗、質量、排放達標的要求存在一定差距。為此，對聯堿系統各類尾氣進行回收及水資源進行綜合利用，切實保證全系統實現清潔文明生產達標要求。

1 背景分析

我公司聯堿裝置2008年擴能改造，產能達到20萬t／a，且著手自主設計改造并新增了1臺淡液蒸餾塔，主要針對煅燒冷凝液回收而設計，同步也對煅燒熱堿液、洗滌液流程進行了重新布局，使煅燒熱堿液做到基本回收利用。目前冷凝液經蒸氨后釜液分別去爐氣洗滌塔做為補充軟水，熱堿液經洗洗器、冷凝塔降溫后一部分去濾過做洗水，另一部分外售。但目前因自主設計的蒸氨塔頂部換熱器降溫效果差，水汽濃度高，且塔內填料受損嚴重，蒸氨效率低，使相當一部分水蒸汽或循環水直接進入系統母液中，增加了聯堿系統水控制難度，同時該裝置蒸餾出的氣氨直接進入母液I桶與綜合回收塔出口淡氨I混合，其吸收不夠完全，還需進一步完善改造。目前冷凝液只能通過蒸氨系統循環后做為軟水補入洗滌塔，再送入爐氣洗滌器形成冷凝液，其中的氨也二次進入爐氣洗滌器轉為熱堿液送濾過做洗水，氣氨部分得以回收，還有部分經煅燒、濾過系統被暴空排放，對現場環境造成了很大影響。另外，濾過尾氣多年來始終未進行回收利用，直接排空，造成周邊氨味大，環境差。碳化尾氣也只經過淡氨I進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，造成現場環境氨味大，治理難度大。

2 氨損失量的確定

目前聯堿系統各種廢液、尾氣排放氨量及主要項目組成如下。

2.1 煅燒爐氣系統生成的氨及水汽量

表1 重堿全分析

純堿產量按26t／h計，煅燒損失取1.5%，計算G1—生產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補水，最終使聯堿軟水實現自給。

2.2 濾過尾氣氨含量

濾過系統目前運行2臺真空泵，單臺抽氣量184m3／min，濾過尾氣氨含量經多次測定分析基本維持在0.4%左右，氨氣密度按0.7714kg／m3，機組打氣效率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，通過生產現場多次測定分析，碳化排空尾氣中的氨含量正常在0.6%左右，相當于0.6%×0.7714kg／m3＝4.6g／m3。設計實際出力率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

脫碳氣中的空氣量：

（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 各設備及貯桶暴空氨量

暴空設備主要包括3臺澄清桶、氨Ⅱ桶、氨Ⅰ桶、濾堿機、離心機等。這部分溢散損失只能在設備本體上加裝抽氣罩再并入洗氣塔進行凈氨洗滌，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

累計聯堿系統煅燒冷凝液，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（噸堿洗水當量取700 kg／t）。其余部分均被暴空排放。

3 技術設想

聯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。具體設想：

利用現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淡氨I洗滌后進入濾過尾氣凈氨段用蒸氨釜液進行洗滌回收，保證出氣氨含量達標排放；洗滌液回流至綜合回收塔底部貯液段，經泵循環洗滌，使洗滌液中氨含量≥30 tt送蒸氨進行蒸餾回收。

濾過尾氣需重新設計1臺或利用現場廢舊設備改造1臺洗滌塔，利用蒸氨釜液進行循環洗滌回收，使氨濃度≥30tt送蒸餾塔進行蒸氨回收，尾氣實現達標排放。暴空氣可在設計上考慮，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入蒸餾塔進行蒸氨回收，要求氨水濃度≥30tt。

以上3種淡液全部匯集后統一進行蒸氨回收，設計蒸餾塔釜液氨含量控制在≤20ppm，回收率達到95 %，且外排水實現達標排放。具體工藝流程見圖1。

圖1 聯堿氨回收工藝技改流程圖

4 經濟效益及投資回收分析

4.1 項目年節約費用

該項技術設想完成后可使聯堿氨耗下降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際可回收的氨為11.4 kg／t，年節約費用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兩期精煉、氨回收部分稀氨水全部進行回收），其一次性投資約240萬元。碳化、濾過尾氣凈氨塔均可使用現場廢舊設備進行改造使用，另外，再增加部分工藝管道及閥門、自控儀表、現場施工等費用，預計投資在450萬元左右，按此計算可以實現當年投資當年收益。

TQ 114.162

B

1005－8370（2012）05－14－03

2012－07－09