汽提塔閃蒸汽凝液制備氨水項(xiàng)目

徐 超

(安徽華誼化工有限公司，安徽蕪湖 241000)

現(xiàn)代煤化工多以煤氣化作為氣頭，經(jīng)變換、凈化工段后合成化工產(chǎn)品，煤氣化工藝大多采用氣流床氣化技術(shù)。合成氣中的氨經(jīng)變換工段洗氣后進(jìn)入汽提塔，汽提塔利用高閃蒸汽與0.5 MPa蒸汽進(jìn)行閃蒸，閃蒸汽經(jīng)換熱冷凝后進(jìn)入分離器，不凝氣(主要成分為CO2)放火炬，凝液外送，凝液中的氨氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)3%。原始設(shè)計(jì)中該凝液送到磨機(jī)制漿，氣化爐內(nèi)為還原性氣氛無法去除氨氮，凝液中的氨氮進(jìn)入到氣化灰水并積聚[1]。灰水中氨氮含量高會導(dǎo)致廢水處理困難、設(shè)備管線容易結(jié)垢等問題[2-4]。因此，需要增加氨回收裝置，回收閃蒸汽凝液中的氨氮制備氨水，以降低灰水中的氨氮含量。

1 氨回收工藝

氨回收項(xiàng)目由上海華誼工程有限公司設(shè)計(jì)建造，于2015年6月開工建設(shè)，2019年進(jìn)行了優(yōu)化改造，整體運(yùn)行情況較好。氨回收工藝具有技術(shù)先進(jìn)、連續(xù)式生產(chǎn)、物耗能耗較低、外排廢水/廢氣受控、工藝流程簡單、投資低等特點(diǎn)。氨回收工藝流程簡圖見圖1。

CW—循環(huán)水;DW—除鹽水；T11501—分解塔；T11502—蒸氨塔；T11503—氨吸收塔；V11501—蒸氨塔一次氣液分離罐；V11502—蒸氨塔二次氣液分離罐；V11601A/B—氨水儲罐；E11501—蒸氨塔底換熱器；E11502—分解塔底換熱器；E11503—蒸氨塔冷凝器；E11504—蒸氨塔再冷器；E11505—氨吸收塔冷卻器；P11501A/B—蒸氨塔底輸送泵；P11502 A/B—蒸氨塔冷凝液回流泵；P11503 A/B—氨吸收塔底輸送泵；P11601—不合格氨水回流泵。

來自汽提塔的閃蒸汽凝液，一部分(約占總水體積流量的15%)從塔頂進(jìn)入分解塔充當(dāng)回流液，另一部分經(jīng)換熱后從分解塔中部進(jìn)料，利用再沸器加熱塔釜液產(chǎn)生上升蒸汽，脫除凝液中的CO2及H2S。塔頂排出的廢氣中含CO2、H2S及少量NH3送爐膛燃燒，經(jīng)脫硫、脫硝后通過鍋爐煙囪排放；分解塔釜氨水經(jīng)自流進(jìn)入蒸氨塔提濃。

來自分解塔塔釜的低濃度氨水從蒸氨塔中部進(jìn)料，利用再沸器加熱塔釜液產(chǎn)生上升氨蒸汽；蒸氨塔頂氨蒸汽采用蒸氨塔冷凝器冷凝，經(jīng)蒸氨塔一次氣液分離罐氣液分離后，冷凝液經(jīng)蒸氨塔冷凝液回流泵回流到分解塔，未冷凝的氨氣和水蒸氣經(jīng)蒸氨塔再冷器進(jìn)一步冷凝后，進(jìn)入蒸氨塔二次氣液分離罐，液相回流到蒸氨塔一次氣液分離罐，未冷凝的氨氣進(jìn)入氨吸收塔，循環(huán)吸收制備氨水。

蒸氨塔塔釜高溫廢水經(jīng)蒸氨塔底換熱器與原料凝液換熱回收部分熱量后，送到磨煤系統(tǒng)回用。

2 氨回收裝置運(yùn)行情況

氨回收裝置自2016年試運(yùn)行以來，運(yùn)行比較平穩(wěn)，所制備的氨水質(zhì)量分?jǐn)?shù)能夠達(dá)到25%以上。由于產(chǎn)品罐設(shè)計(jì)較小，氨回收產(chǎn)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鍋爐使用量，導(dǎo)致氨回收裝置處于間歇性運(yùn)行狀態(tài)。2019年對氨回收裝置進(jìn)行技術(shù)改造，增加了1個(gè)產(chǎn)品罐，并按照要求設(shè)置了圍堰與防火堤。

氨回收凝液進(jìn)料質(zhì)量流量約為5 t/h，消耗2.5 t/h的1.5 MPa蒸汽，1.4 t/h的0.5 MPa蒸汽，產(chǎn)出0.6 t/h的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為25%的氨水，以及10 t/h的廢水。氨氮回收率在95%以上，所制備的氨水無色透明。

氨回收裝置開車運(yùn)行后，氣化灰水中的氨氮質(zhì)量濃度由330 mg/L下降到250 mg/L，蒸發(fā)熱水塔塔盤、水洗塔塔盤、高溫?zé)崴萌~輪、灰水管線等部位結(jié)垢情況明顯改善。氣化廢水處理壓力降低，處理后廢水外排數(shù)據(jù)遠(yuǎn)低于國家規(guī)定的指標(biāo)，鍋爐煙氣中的氮氧化物含量遠(yuǎn)低于環(huán)保要求，磨機(jī)廠房工作環(huán)境大為改善。

3 項(xiàng)目改進(jìn)與優(yōu)化

3.1 工藝優(yōu)化

氨水回收裝置使用的原料來自于汽提塔閃蒸汽分離罐，并經(jīng)離心泵送到界區(qū)，由于該離心泵與分離罐液位投自動，供料量不穩(wěn)定，影響了分解塔的穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)過技術(shù)討論，決定將1個(gè)產(chǎn)品罐改成原料緩沖罐，并增加1臺進(jìn)料泵，穩(wěn)定系統(tǒng)進(jìn)料。2019年增加1臺產(chǎn)品罐，保證系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。開車過程中由于蒸氨塔溫度低，蒸氨效果不佳，蒸氨塔釜廢水中氨氮含量較高，原始設(shè)計(jì)將此廢水送灰水槽，導(dǎo)致灰水中氨氮含量短時(shí)升高，污水處理廠拒絕接受灰水。后經(jīng)改造將此路廢水送到磨機(jī)制漿，未再引起灰水氨氮含量超標(biāo)的情況。

3.2 更改部分管道材質(zhì)

運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)部分管道腐蝕較快，尤其是蒸氨塔至吸收塔管線，經(jīng)過多次更換材質(zhì)，離心泵過流件增加四氟內(nèi)襯，使用厚壁碳鋼管效果較好，后期計(jì)劃使用鈦材管道。

3.3 部分管道增設(shè)伴熱

在初期的停車過程中出現(xiàn)了部分管線堵塞的問題，對堵塞物進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)主要成分為碳酸銨。停車過程中分解塔出現(xiàn)了少量的氨逃逸及酸性氣去除不徹底的情況，導(dǎo)致了在分解塔頂部氣相管線與蒸氨塔氣相出口管線內(nèi)碳酸銨結(jié)晶堵塞。對部分管道增加伴熱，并修改開停車操作法，優(yōu)化工藝操作。經(jīng)過改進(jìn)優(yōu)化管道結(jié)晶堵塞的現(xiàn)象未再發(fā)生。

4 結(jié)語

氨回收是一個(gè)利用含氨廢水制備氨水的項(xiàng)目，自開車以來進(jìn)行了一系列的改進(jìn)優(yōu)化，目前運(yùn)行穩(wěn)定。氨回收項(xiàng)目的運(yùn)行有效地控制了氣化灰水系統(tǒng)的氨氮含量、降低污水處理廠的污水處理壓力、改善現(xiàn)場工作環(huán)境，每年節(jié)省購買氨水費(fèi)用80多萬元(外購氨水用于鍋爐煙氣脫硝)。但對于部分管道腐蝕的問題還需進(jìn)一步的研究，探索耐腐蝕的管道材質(zhì)。