淺談合成低溫液氨冷量的回收

劉 軍

(通化仁合興化工科技開發有限公司 吉林通化134100)

淺談合成低溫液氨冷量的回收

劉 軍

(通化仁合興化工科技開發有限公司 吉林通化134100)

1 合成傳統工藝現狀

1.1 合成排出液氨的冷量沒有回收

合成氨冷器之后冷交換器排出的低溫液氨溫度一般在－4℃左右，是溫度較低的低溫冷量;氨冷器之前氨分離器排出的冷液氨溫度一般在18℃ 左右，冷液氨溫度在冬季、夏季都比循環冷卻水的溫度低。但合成傳統工藝都將這些寶貴的冷量白白浪費。

1.2 加入氨冷器的冰機液氨溫度高

冰機出口的氨冷凝器用循環冷卻水將氣氨冷凝成液氨，由于春季、夏季、秋季循環冷卻水的溫度均在25℃左右，冷凝下來的液氨溫度一般在35℃左右去冰機小氨槽，再由冰機小氨槽將此“熱”液氨加至氨冷器，加入氨冷器的液氨溫度遠比蒸發的液氨溫度高。

1.3 液氨貯槽內液氨溫度高

由于有些液氨貯槽無遮陽棚或無保冷層，使液氨溫度升高;液氨貯槽(或球罐)的容積大，表面積也大，液氨停留時間長，又使液氨溫度升高。液氨溫度一般在20～30℃，使液氨貯槽內的液氨溫度明顯高于排入的液氨溫度，更比低溫液氨的溫度高，使原來－4℃左右的低溫液氨、18℃左右的冷液氨變成了20～30℃的“熱”液氨。

1.4 液氨貯槽出口的弛放氣中氨含量高

在高壓下，液氨中溶解了大量的各種氣體，在液氨的壓力降低后，這些氣體將從液氨中解吸出來。排入液氨貯槽的液氨解吸出弛放氣后，弛放氣要從“熱”液氨中鼓泡出來，弛放氣被“熱”液氨加熱，弛放氣溫度也升高至20～30℃，一些“熱”液氨蒸發、汽化成氣氨進入弛放氣中，使液氨貯槽出口的弛放氣中氨含量提高。

1.5 常溫除鹽水去氨回收塔

目前，加入提氫高壓氨洗塔、傳統等壓氨回收塔(或加壓氨洗塔)、凈氨塔的除鹽水都是20℃左右的常溫除鹽水，在絕熱吸收氨后，稀氨水的溫度高達40～60℃，氨回收效果相對較差。

1.6 傳統等壓氨回收塔內氨水溫度高

傳統等壓氨回收塔用冷卻水冷卻氨水，由于春季、夏季、秋季的冷卻水溫度較高，一般在25℃左右，加上冷卻器的冷卻效果較差，導致氨水溫度較高(40～50℃)，影響了氨回收效果。

2 合成傳統工藝的改進

2.1 增加中壓氨回收器

在合成系統和液氨貯槽之間安裝1臺中壓氨回收器，合成系統排出的低溫液氨和冷液氨先排入中壓氨回收器，然后進液氨貯槽，液氨貯槽出口的弛放氣經中壓氨回收器后再去等壓氨回收塔(或氨洗塔)、或去無動力氨回收裝置。中壓氨回收器已在遼寧省海勁實業集團(以下簡稱海勁集團)和安徽省潁上鑫泰化工有限責任公司(以下簡稱鑫泰公司)投入使用。

2.2 降低弛放氣中的氨含量

利用合成系統排出的低溫液氨和冷液氨的余冷，將中壓氨回收器出口的弛放氣溫度降至0℃左右，遠比液氨貯槽出口20～30℃弛放氣的溫度低，在中壓氨回收器內將弛放氣氣氨中約2/3(體積分數，下同)的氨冷凝成液氨回收，中壓氨回收器出口弛放氣中的氨減少到原來的1/3左右，增加了液氨產量。增設中壓氨回收器后，海勁集團的等壓氨回收系統入口氨體積分數由原50%左右降低到25%左右，去等壓氨回收系統制氨水的氨減少至原來的1/3左右。

由于去傳統等壓氨回收系統制氨水的氨大幅減少，去尿素解吸和深度水解裝置的氨水量也隨之減少，降低了尿素解吸和深度水解的蒸汽消耗和電耗。中壓氨回收器出口弛放氣中的氨減少至原來的1/3左右后，無動力氨回收裝置去冰機的氣氨量也減少至原來的1/3左右，降低了冰機電機的電耗。

2.3 降低加入氨冷器的液氨溫度

中壓氨回收器出口低溫液氨去液氨換熱器，將冰機小氨槽出口的“熱”液氨溫度由35℃左右冷卻至0℃左右后再去氨冷器加氨，將源自氨冷器的冷量回收后又再返回氨冷器，既回收了低溫液氨的大量低溫冷量，又增加了合成系統的冷凍能力。

對于生產碳酸氫銨的氮肥企業，可不增設液氨換熱器，中壓氨回收器出口的低溫液氨經液氨貯槽或直接去氨冷器加氨，效果更好;但液氨貯槽的工作壓力要低于冰機小氨槽的工作壓力，冰機小氨槽的液氨被壓到液氨貯槽，冰機小氨槽液氨中所含有的油也會壓到液氨貯槽。但從鑫泰公司的生產實踐看，出售的液氨中油含量并不太高。

2.4 用低溫除鹽水吸收氨

中壓氨回收器出口一少部分的低溫液氨也可去除鹽水冷卻器，將20℃的常溫除鹽水冷卻成3℃的低溫除鹽水，低溫除鹽水去高效(低溫)等壓氨回收塔。鑫泰公司已采用此工藝流程。

低溫除鹽水也可去提氫高壓氨洗塔或銅洗再生氣氨回收裝置。貴州安順宏盛化工有限公司的低阻力、高效(低溫)再生氣氨回收裝置由通化仁合興化工科技開發有限公司提供，加入再生氣氨回收塔上部的是3℃的低溫除鹽水。用低溫除鹽水吸收氨，不僅氨回收效果好，而且可以減少部分除鹽水用量，從而也減少了稀氨水量。

2.5 冷凝不凝性氣體中的氨

冷液氨的溫度要比冷卻水的溫度低，中壓氨回收器出口的冷液氨可以去冰機小冷凝器，將冰機各冷凝器排出的不凝性氣體中的氣氨冷凝成液氨回收，既回收了氨，又可提高冰機冷凝器的冷凝效果，降低冰機出口壓力，降低冰機的電耗。

2.6 冷卻合成補充氣

用中壓氨回收器出口的低溫液氨去冷卻合成系統的補充氣，將精煉氣溫度降至3℃左右，既不增加冰機的負荷，又可避免補充氣中的水蒸氣過度降溫而結冰。

2.7 冷卻高效(低溫)等壓氨回收塔的氨水

通化仁合興化工科技開發有限公司在開發聯合高效(低溫)等壓氨回收工藝中，用中壓氨回收器出口的低溫液氨去高效(低溫)等壓氨回收塔冷卻氨水，不再用冷卻水，常年將塔內的氨水冷卻至5℃左右，加的又是低溫除鹽水，從而實現全塔在低溫下吸收氨，氨水氨的蒸氣壓將大幅降低，吸收氨的推動力增加，尾氣中的氨含量極低，且無稀氨水，氨含量非常高，氨水量很少，氨回收效果要明顯優于傳統等壓氨回收塔在高于常溫的“熱”狀態下吸收氨，優化了吸收氨的工藝。

鑫泰公司的聯合高效(低溫)等壓氨回收裝置將弛放氣中氣氨2/3以上冷凝成液氨加以回收，弛放氣中剩下少量的氨去制氨水，在低溫下吸收氨，不產稀氨水，尾氣中氨體積分數＜1×10－6，高濃度氨水量只有傳統等壓氨回收塔氨水量的1/8左右，噸氨除鹽水用水量僅為20～26kg。如果將弛放氣壓力由1.25MPa提高到尿素生產裝置的2.25MPa，噸氨除鹽水用量將降至16～20kg，氨水量會更少。

3 與溴化鋰制冷工藝的比較

溴化鋰制冷裝置不但投資多、占地面積大，還消耗冷卻水和電，增加操作人員，且無法獲得0℃以下的低溫介質，又要消耗大量的低壓蒸汽或熱能，運行費用高，冷量的制取成本也高。

合成系統有現成的低溫冷量可以回收，且回收的冷量幾乎沒有成本，設備占地面積非常小，冷介質的溫度也很低，在合成系統就地回收利用，管路短、冷量損失少。新增中壓氨回收器既可回收合成液氨的大量冷量，又優化了工藝、大幅降低了弛放氣中的氨含量、增加了液氨產量。

4 回收合成冷量的經濟效益

合成氨生產能力200kt/a的氮肥裝置，回收的冷量相當于300～360kW電機功率的冰機制冷量，年節省電費119.0～142.5萬元，尚沒計算大幅降低弛放氣中氨含量所帶來的經濟效益。單節省冰機電費的效益，1.9～2.3月(全年按生產11個月計)就可收回中壓氨回收器投資，經濟效益顯著。

氨冷出口溫度低或排出的全部都是低溫液氨的氮肥企業，回收合成低溫液氨余冷的潛力大，效益也更好。目前，一些氮肥企業采用Φ2400mm合成塔，合成壓力也有所降低，氨冷器出口的溫度相應也有所降低;有的企業采用了二級氨冷工藝，氨冷器出口的溫度會更低，合成系統排出的低溫液氨溫度低，冷液氨的溫度也會降低，液氨的總余冷量明顯增加，回收合成液氨余冷的潛力更大，效益也會更好。

2014-01-23)