煤氣凈化污水氨回收的流程進(jìn)展及優(yōu)化

司曉鳳， 劉 念

（山西省化工設(shè)計(jì)院，山西 太原 030024）

引 言

煤主要由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成。其中，氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.5%～3.0%。煤經(jīng)過氣化、洗氣后，會產(chǎn)生大量的高濃度酚氨廢水，含有焦油、酚、氨、二氧化碳、硫化氫、塵等多種雜質(zhì)。通常處理的方法是先經(jīng)預(yù)處理工段分離出焦油和污泥粉塵，然后，去酚回收和氨回收工序回收酚和氨。將COD降低到生化可處理的指標(biāo)。最后，進(jìn)入生化處理，或進(jìn)一步高級氧化、脫鹽，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放或循環(huán)使用。

1 氨回收的主要工藝進(jìn)展

目前，國內(nèi)煤氣中氨回收的主要方法有濃氨水工藝、硫銨工藝、無水氨工藝等。

濃氨水工藝由于其工藝流程簡單、操作方便、投資省等主要優(yōu)點(diǎn)，60年代即在中國中小型焦化廠得到廣泛運(yùn)用。但此工藝由于設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，檢修頻繁、操作環(huán)境差，環(huán)境污染嚴(yán)重，氨水質(zhì)量差，運(yùn)輸困難等問題現(xiàn)在已很少使用。

用生產(chǎn)硫銨的工藝回收焦?fàn)t煤氣中的氨是焦?fàn)t煤氣中氨回收比較傳統(tǒng)的工藝。與濃氨水工藝比較存在有害氣體排出少比較環(huán)保，無外排廢水，生化負(fù)荷低，生成固體產(chǎn)品容易運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)。但此工藝流程長，占地多、投資大，而且產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益受硫酸和硫銨市場價(jià)格影響大。

費(fèi)薩姆法是以磷酸吸收氨來自取無水氨的工藝技術(shù)，此法使用設(shè)備投資高、能耗高、不切合國內(nèi)大部分廠家實(shí)際。針對以上問題，本文對目前煤氣化污水中氨進(jìn)行無水氨回收的化工處理流程提出氨精餾法制無水氨工藝流程。

2 氨精餾法制無水氨工藝流程

2.1 三塔串聯(lián)制無水液氨流程

該技術(shù)從德國引進(jìn)，由賽鼎工程有限公司吸收再設(shè)計(jì)，在原哈爾濱氣化廠首次應(yīng)用［1］。氨回收工藝流程示意圖見第43頁圖1。從脫酚工段水塔側(cè)線采出的脫酚氨水經(jīng)泵P10打送到T01塔，經(jīng)預(yù)熱器E02冷卻凈化的廢水，并對氨水進(jìn)行預(yù)熱。凈化的廢水經(jīng)泵送至預(yù)處理工段。離開T01塔的氣相在W01中被部分液化。酮油在酮油分離器V01中分離，分離出的酮油進(jìn)入V02酮油槽，然后經(jīng)泵送至罐區(qū)。所有水相經(jīng)P02返回T01塔，氣相送去T02塔。

來自T01的氣相進(jìn)入T02下部，T02由0.5MPa的低壓蒸汽進(jìn)行加熱，塔頂?shù)恼羝贓03中P05打送的軟水噴淋吸收，氨水進(jìn)入V03中，部分溶液經(jīng)P04泵打回流，回流的氨水作為堿源吸收氣體中的CO2、H2S、HCN，放出大量的吸收熱和反應(yīng)熱，所以在T02中部設(shè)置外部冷卻器（P03、E04）；剩余部分進(jìn)入T03。T02塔釜經(jīng)泵送至預(yù)處理。

來自T02的氨水通過泵經(jīng)E08與塔釜的產(chǎn)品換熱后進(jìn)入T03，循環(huán)蒸發(fā)器E06采用2.5MPa的蒸汽加熱給T03底部加熱。塔頂?shù)陌睔庠贓07中液化，液氨收集在貯槽V05中，部分液氨用泵P09打回流。T03塔釜廢液經(jīng)E08回收熱量后送至預(yù)處理。

圖1 氨回收工藝流程圖

根據(jù)工藝流程原有氨回收化工處理大致可分為汽提塔、脫酸塔、精餾塔3個(gè)部分。該工藝在運(yùn)行過程主要存在以下問題：1）CO2、H2S含量高，同時(shí)存在大量酸性氣體和氨，這些酸性氣體和氨并不完全以游離態(tài)存在，還以離子態(tài)存在，所以運(yùn)行過程中較多出現(xiàn)CO2、H2S與NH3共存的情況，從而導(dǎo)致汽提塔塔頂?shù)睦淠鱓01容易形成NH4HCO3結(jié)晶，設(shè)備結(jié)垢和脫酸、精餾能力不夠；2）原有脫酸塔為浮閥塔工藝，屬發(fā)泡體系，易發(fā)生液泛，且回收率低，影響塔的正常操作。

針對以上問題，為提高氨的回收率，在保留主題流程的前提下，對原有氨回收工藝流程進(jìn)行了技術(shù)改造，以期獲得更好的效果。

2.2 兩塔串聯(lián)制無水液氨流程

氨回收流程處在酚回收流程的下游，由于酚回收系統(tǒng)也存在類似的問題，為了解決原有酚氨回收工藝流程中存在的問題，使得酚氨回收處理后的污水中酚含量和COD均能滿足后續(xù)生化處理的要求，華南理工大學(xué)改變了原有的脫酚分離工序，將脫氨工序提前，并將脫酸、脫氨置于同一塔中實(shí)現(xiàn)，側(cè)線脫氨經(jīng)三級冷卻后的高濃度氨氣送到氨回收［1］。從酚回收來的高濃度氨氣直接進(jìn)入脫酸塔，這樣在保留主流程的前提下由原來必須經(jīng)過汽提塔、脫酸塔、精餾塔3個(gè)部分，現(xiàn)在只需經(jīng)過脫酸塔、精餾塔2個(gè)部分。改造后的工藝流程示意圖見第44頁圖2。從設(shè)備投資及能源消耗來說兩塔流程更為經(jīng)濟(jì)合理；從塔的結(jié)構(gòu)來說原有脫酸塔為浮閥塔，回收率低，約為40%，全塔壓降為50kPa，現(xiàn)將脫酸塔改為規(guī)整填料塔，氨回收率由40%提高到90%以上，全塔壓降為10kPa；以上的技術(shù)改造負(fù)荷雖經(jīng)劇烈波動(dòng)仍可保證99%的氨回收率［2］。2008年，中煤龍化對80t／h酚氨回收裝置進(jìn)行改造，一次開車成功，回收無水液氨700kg／h；2009年，由賽鼎工程有限公司設(shè)計(jì)并建成的1套處理能力130t／h的酚氨回收裝置，開車后運(yùn)行成功，且一直穩(wěn)定運(yùn)行，回收無水液氨1 300kg／h。通過對工藝流程的改造取得了良好的效果［3］。

3 結(jié)論

氨回收的方法多種多樣、各有利弊，但由于氨本身就可作化肥外，幾乎所有氮肥、復(fù)合肥都離不開氨。同時(shí)，氨也是重要的工業(yè)原料，廣泛應(yīng)用于制藥、煉油、合成纖維、合成樹脂、冷凍、冶金等方面。如，將氨氧化可制成硝酸，硝酸又是用來生產(chǎn)炸藥、染料等產(chǎn)品的化工原料。此外，液氨還是已內(nèi)酰胺等有機(jī)化工產(chǎn)品的原料。精餾法氨回收工藝因其效率高，自動(dòng)化程度高，環(huán)保、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)勢，將在煤化工生產(chǎn)過程中得到廣泛應(yīng)用。

圖2 改造后的工藝流程圖

［1］ 陳赟，王卓.煤氣化污水酚氨回收技術(shù)進(jìn)展、流程優(yōu)化及應(yīng)用［J］.煤化工，2013，167（4）：44－48.

［2］ 陸懋筠.高效填料塔在南化氮肥廠的應(yīng)用［J］.化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù)，1999，20（2）：55－56.

［3］ 蔣士鑫.碎煤加壓氣化含酚廢水處理方法的優(yōu)化［B］.煤化工，2011，157（6）：49－51