焦化剩余氨水處理工藝的探討

鐘繼生

摘要：焦化廠煉焦爐產(chǎn)生的焦油氨水混合液經(jīng)氣液分離器、焦油氨水分離槽靜止分離產(chǎn)生熱氨水，一部分作為循環(huán)氨水送至焦爐供橋管及集氣管噴灑冷卻荒煤氣，其余部分則為剩余氨水。通過分析剩余氨水處理的不同工藝優(yōu)缺點，探討有利于焦化行業(yè)煤氣洗滌凈化及解決蒸氨處理能力不足問題的剩余氨水處理工藝。

關鍵詞：剩余氨水；雙膜理論；洗滌凈化；蒸氨

1 剩余氨水處理工藝

1.1 剩余氨水洗滌凈化煤氣

根據(jù)雙膜理論，煤氣中的氨以對流擴散方式到達氣膜邊界，以分子擴散方式到達氣液界面，然后進入液相；液相中，氨以分子擴散方式穿過液膜到達液膜邊界，又以對流擴散方式轉移到洗滌液中。氨吸收過程的雙模模型見圖1：

在整個氨吸收過程中，煤氣中氨分壓必須大于洗滌液液面上氨蒸汽分壓時，煤氣中氨才會被水吸收，壓力差越大，氨吸收推動力也越大，吸收過程進行的也越快。氨吸收推動力取決于氣膜推動力和液膜推動力，隨著液相中氨濃度升高，（由C1到C2）其液相推動力C1-Ci變?yōu)镃2-Ci，由圖1看出液相推動力明顯降低，從而洗氨效果降低。

1.1.1 剩余氨水洗滌凈化煤氣中氨

剩余氨水洗氨工藝流程見圖2：在煤氣凈化工藝中，剩余氨水和蒸氨廢水一起參與洗氨，進入1#洗氨塔，從1#洗氨塔出來變成了富集氨的半富液，依次進入2#洗氨塔、洗H2S塔，最終生成富集氨的富液流進富液槽，送至蒸氨系統(tǒng)脫氨處理。

剩余氨水與蒸氨廢水含氨化驗數(shù)據(jù)分析：剩余氨水3～4 NH3（g/l），蒸氨廢水0.03～0.04NH3（g/l）。

由煤氣中氨吸收過程的雙膜理論、剩余氨水和蒸氨廢水含氨數(shù)據(jù)分析知：剩余氨水含氨是蒸氨廢水含氨量的100倍，采用剩余氨水直接上洗氨塔洗滌凈化煤氣，其洗氨效果遠小于蒸氨廢水。

1.1.2 剩余氨水洗滌凈化煤氣中硫化氫

在AS脫硫過程中，將剩余氨水直接引入洗H2S塔進行洗煤氣中的H2S，由于剩余氨水含揮發(fā)氨（3～4g/l）遠小于來自蒸氨系統(tǒng)的貧液含揮發(fā)氨（18～22g/l），造成脫硫液揮發(fā)氨含量偏低，影響煤氣脫硫效率，使煤氣脫硫凈化效果變差。剩余氨水和貧液含揮發(fā)氨化驗分析數(shù)據(jù)為剩余氨水：3～4 NH3（g/l），貧液18～22NH3（g/l）。

氨在水中的溶解度隨溫度升高而降低，洗滌液溫度越高，洗滌液液面上氨蒸汽壓就越大，其吸收推動力就越小。采用70～75℃的剩余氨水直接洗滌凈化煤氣，影響整個洗滌系統(tǒng)的吸收溫度，不利于煤氣中氨的消化吸收。綜上分析，剩余氨水直接洗滌凈化煤氣的缺點：

（1）剩余氨水洗氨，其凈化煤氣效果不如蒸氨廢水。（2）剩余氨水洗H2S，其凈化煤氣效果不如貧液。（3）剩余氨水不經(jīng)冷卻直接參與煤氣洗滌，影響整個洗滌系統(tǒng)的吸收溫度。

由此可見，剩余氨水不是理想的凈化煤氣洗滌液，為保證煤氣洗滌效果，盡量避免使用剩余氨水，脫硫液采用洗氨塔后的半富液、蒸氨系統(tǒng)富集氨的貧液。

1.2 剩余氨水摻入富液蒸氨

由工藝流程圖3知：煤氣經(jīng)洗H2S塔、洗氨塔生成了富集NH3、H2S等組份的富液，70～75℃的剩余氨水與35～40℃富液混合，富液溫度可提高至40～45℃。摻入剩余氨水的富液經(jīng)貧富液換熱器換熱，富液溫度可達到50℃以上，這樣可節(jié)約富液蒸氨脫酸耗汽量。

1.3 剩余氨水直接蒸氨處理

由工藝流程圖4：70～75℃的剩余氨水直接上蒸氨塔，與來自脫酸塔的蒸餾富液產(chǎn)生的一部分貧液一起蒸氨后，蒸氨塔中氨汽作為熱源分兩段進入脫酸塔脫除富液中的H2S；脫酸塔底富集氨的另一部分貧液去洗滌凈化煤氣中的H2S；蒸氨塔底的蒸氨廢水一部分去洗滌凈化煤氣中的NH3，另一部分去生化處理系統(tǒng)；脫酸塔頂出來的含NH3、H2S等酸汽進入后序制取硫銨及硫酸。在整個蒸氨脫酸過程中，汽液在塔盤上逐層逆流接觸進行熱交換和傳質交換，由于氨相對于水揮發(fā)度更高，氨不斷從液相轉移到汽相，液相中氨沿塔自上而下濃度逐漸降低，在塔底生成蒸氨廢水（廢水含揮發(fā)氨≤0.05g/l）與貧液（18～22g/l）。

剩余氨水直接上蒸氨系統(tǒng)工藝的優(yōu)點是剩余氨水中化學成分得到有效分離；缺點是增加蒸氨塔負荷，影響蒸氨脫酸系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

1.4剩余氨水直接上蒸氨塔單獨處理工藝

1.4.1剩余氨水直接上蒸氨塔單獨處理后與原蒸氨脫酸系統(tǒng)匯合

為降低蒸氨塔負荷，采用雙蒸氨工藝流程見圖5：70～75℃的剩余氨水通過剩余氨水泵直接送至1#蒸氨塔進行蒸氨，該塔頂逸出的氨汽與2#蒸氨脫酸系統(tǒng)逸出的酸汽匯同進入后序生產(chǎn)硫銨。1#蒸氨塔底廢水與2#蒸氨塔底廢水匯同去洗滌凈化煤氣或生化處理系統(tǒng)。但生產(chǎn)的氨汽與原蒸氨脫酸系統(tǒng)出來的酸汽混合后，由于塔頂壓力不一致，出現(xiàn)酸汽頂撞現(xiàn)象，影響操作穩(wěn)定性。

1.4.2剩余氨水直接上蒸氨塔單獨處理后與原蒸氨脫酸系統(tǒng)分開

采用工藝圖6：70～75℃的剩余氨水通過剩余氨水泵直接上蒸氨塔單獨蒸氨，產(chǎn)生的氨汽引入到荒煤氣管道，不與與原蒸氨脫酸系統(tǒng)發(fā)生關系。此工藝氨汽進入荒煤氣后，會使荒煤氣溫度升高，增加煤氣初冷負荷，但因煤氣中含氨的增加，有利于煤氣中H2S的洗滌。

2 結論

通過上述剩余氨水處理工藝分析，采用剩余氨水直接上蒸氨塔單獨處理與原蒸氨脫酸系統(tǒng)分開工藝不僅可解決剩余氨水洗滌凈化煤氣不足問題，而且可解決單臺蒸氨塔超負荷處理剩余氨水與富液量大的不足問題。

參考文獻

[1]煉焦化學產(chǎn)品回收技術[M].冶金工業(yè)出版社

（作者單位：河鋼集團宣鋼公司焦化廠）