仲鎢酸銨蒸發(fā)結(jié)晶氨尾氣回收利用技術(shù)改造

劉恒嵩

（江西銅鼓有色冶金化工有限責(zé)任公司，江西 宜春 336299)

含氨廢氣主要來自工業(yè)生產(chǎn)以及農(nóng)畜牧場的排放。氨氣是具有刺激性氣味的有毒性氣體，是參與形成大氣氣溶膠的重要污染物之一，易與大氣中的酸反應(yīng)，并以硝酸按或硫酸按及其它錢鹽形式沉積下來，進(jìn)而導(dǎo)致土壤以及地表水的酸化或水體富營養(yǎng)化。因此，含氨廢氣的排放影響到生物健康以及生態(tài)平衡。因此探索一條經(jīng)濟(jì)可行的處理廢水的方法尤為重要。

1 離子交換法生產(chǎn)APT的含氨廢氣處理現(xiàn)狀

1.1 含氨廢氣影響及其排放標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)環(huán)保局發(fā)布的含氨廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)（GB14554-93），具體要求如下表所示：

表1 氨氣排放標(biāo)準(zhǔn)

1.2 含氨廢氣處理現(xiàn)狀

由于不同工廠所排放的含氨廢氣量不同，因此就要求有不同的方法與之對應(yīng)，現(xiàn)工業(yè)上常用到的方法有吸收法，生物法以及氧化法等。

1.2.1 吸收法

吸收法處理含氨廢氣就目前所掌握的資料可分為物理和化學(xué)兩個方向。首先物理吸收法：采用低濃度氨水或軟水來吸收含氨廢氣，吸收后所得到的含氨廢水再經(jīng)過提濃處理，使得其中的低濃度氨水變成高濃度氨水而得以回收利用。物理法雖然簡單易行，但是后期的氨水提濃操作是制約該法發(fā)展的瓶頸，由于它存在能量消耗大，廢水體積量大等缺點，目前已經(jīng)被絕大多數(shù)企業(yè)所淘汰；其次是化學(xué)吸收法：相比于物理吸收法而言，化學(xué)吸收法則是采用硫酸或者其他酸性液體使廢氣中的氨轉(zhuǎn)型為硫酸銨等氨肥，但是亦然沒有解決廢水量大的問題，這是吸收法的一個共同存在的問題。

1.2.2 生物法

改方法處理含氨廢氣，常以生物反應(yīng)塔為反應(yīng)容器，將廢氣通過裝有微生物的反應(yīng)塔，通過微生物將氨氣降解，從而實現(xiàn)降氨的要求。

生物過濾法一次性可治理大量廢氣，適用于煙氣大但氨量少的廢氣治理，其凈化能力高，操作方便，且能反復(fù)利用，但反應(yīng)塔體積較大，故需要占用的土地也較大，不適用與用地緊張的工廠來處理含氨廢氣。

李順義等[1]以玉米芯為生物過濾塔的填充材料，得到95%以上凈化含氨廢氣的效果。

1.2.3 氧化法

李寶榮[2]等研究設(shè)計了一種一體式催化氧化脫氨設(shè)備，不僅可以處理低濃度的含氨廢氣，而且對于高濃度的含氨廢氣凈化能力也同樣理想，但該方法所需的設(shè)備投資較大，許多企業(yè)只能是望而卻步；徐曉華[3]等結(jié)合了前人研究的吸收法處理含氨廢氣的經(jīng)驗，研究開發(fā)了一種采用溶液吸收結(jié)合電化學(xué)氧化法處理廢氣的新方法，該方法所需主力設(shè)備投資較李寶榮等人設(shè)計的一體式氨廢氣處理設(shè)備更小，但是同樣存在吸收后廢水量較大的問題。

2 實驗部分

2.1 實驗原料

本實驗原料來自于江西銅鼓有色冶金化工有限責(zé)任公司離子交換法生產(chǎn)仲鎢酸銨蒸發(fā)結(jié)晶過程中產(chǎn)生的大量的氨尾氣，主要成份是水蒸汽、氨氣，夾帶少量硫化銨與硫酸銨等。

2.2 實驗方法步驟

①將蒸發(fā)結(jié)晶氨尾氣用不銹鋼高壓離心風(fēng)機(jī)不斷從蒸發(fā)結(jié)晶鍋抽離出來；②抽離出來的氨尾氣進(jìn)入到精餾塔中進(jìn)行精密過濾；③經(jīng)精密過濾后得到的尾氣再通過不銹鋼熱交換器，使尾氣的溫度境地至35攝氏度；④降溫后的尾氣通入鹽酸噴淋塔進(jìn)行三級鹽酸噴淋；⑤最后用堿性廢水吸收硫化氫（H2S），廢水達(dá)標(biāo)排放。

2.3 離子交換法生產(chǎn)仲鎢酸銨蒸發(fā)結(jié)晶氨尾氣回收利用實驗原理

鎢冶煉離子交換法生產(chǎn)APT過程中，產(chǎn)生的廢氣主要是來自APT蒸發(fā)結(jié)晶時產(chǎn)生的大量氨尾氣，主要成份是水蒸汽、氨氣，夾帶少量硫化銨與硫酸銨等。采用單鍋蒸發(fā)結(jié)晶制備APT時，廢氣的產(chǎn)生具備如下特點：

（1）0小時～3小時內(nèi)結(jié)晶廢氣的組成絕大部分為氨氣，夾雜少量的水蒸氣；

（2）3小時～結(jié)晶結(jié)束時產(chǎn)生的結(jié)晶廢氣的組成絕大部分是水蒸氣，夾雜少量氨氣。

根據(jù)這兩個典型特點，本公司開發(fā)了第一代離子交換法生產(chǎn)仲鎢酸銨蒸發(fā)結(jié)晶氨尾氣處理工藝，即采用先期冷凝，后期用三級鹽酸循環(huán)噴淋，再通過20米高煙筒外排。

隨著實際生產(chǎn)的不斷進(jìn)行，第一代離子交換法生產(chǎn)仲鎢酸銨蒸發(fā)結(jié)晶氨尾氣處理工藝不斷暴露出新的問題：

（1）先期冷凝回收的氨水無法直接返回離子交換主流程而被重新使用，特別是稀氨水，其氨濃度低且體積量大的缺點制約了整個離子交換工序的循環(huán)生產(chǎn)；

（2）回收后的氨水間歇式排放至廢水池，沒有有效的氨氮廢水處理工藝，使得廢水中的氨不斷揮發(fā)擴(kuò)散到空氣當(dāng)中，導(dǎo)致外排廢水氨味極大，且廢水呈堿性排放至河流等下水處，嚴(yán)重影響周邊居民生活環(huán)境；

（3）冷凝器換熱板容易被氨水腐蝕穿孔，致使冷凝效果變差甚至失去冷凝效果，而且用堿性生產(chǎn)廢水噴淋，使得回收氨氣效果差，外排廢氣氨味仍然較大，是影響周村居民生活環(huán)境的另一原因。

作者經(jīng)過多年來不斷努力探索實驗，發(fā)明了第二代離子交換法生產(chǎn)仲鎢酸銨蒸發(fā)結(jié)晶氨尾氣處理工藝，即：離子交換法生產(chǎn)仲鎢酸銨蒸發(fā)結(jié)晶氨尾氣經(jīng)過不銹鋼高壓離心風(fēng)機(jī)不斷從蒸發(fā)結(jié)晶鍋抽離出來進(jìn)入到精餾塔中進(jìn)行精密過濾，使離子交換法生產(chǎn)仲鎢酸銨蒸發(fā)結(jié)晶氨尾氣中的大部分水蒸氣被精濾除去。

同時將氨氣進(jìn)行濃縮處理以便得到濃縮氨尾氣，精濾塔主要作用是濃縮、除硫；經(jīng)過精濾塔精濾之后的氨尾氣含水量降至較低水平，但是由于溫度仍然較高（大約維持在60攝氏度以上），將不利于后續(xù)的鹽酸噴淋吸收工序，為此，必須在精餾塔與鹽酸噴淋吸收塔之間增設(shè)一個不銹鋼熱交換器，把濃縮氨尾氣的溫度降低至35攝氏度以下；而后經(jīng)過不銹鋼熱交換器交換出去后的濃縮氨尾氣還需要經(jīng)過充氨塔充游離氨（NH3），再經(jīng)鹽酸吸收塔進(jìn)行酸堿中和至pH約等于7，最后堿性廢水吸收硫化氫，最終實現(xiàn)外排出氣體的氨濃度≤ 25mg/m3）。

2.4 蒸發(fā)結(jié)晶氨尾氣處理工業(yè)實驗

2.4.1 精餾過程

本文研究了新的蒸發(fā)結(jié)晶氨尾氣處理回收利用的工藝，改進(jìn)后的蒸發(fā)結(jié)晶氨尾氣處理工藝當(dāng)中采用了更為先進(jìn)的蒸餾工藝達(dá)到提濃的目的，同時還具有可以除硫的目的，通過這樣的方式所回收的高濃度氯化銨溶液便可直接返回離子交換工藝配解吸劑。

精餾過程主要分為兩個部分：精餾段和提餾段。下面分別對這兩段部分進(jìn)行一個簡明扼要的說明。

精餾段：汽相中的重組分（難揮發(fā)組分）向液相（回流液）進(jìn)行傳遞，而液相中的輕組分（易揮發(fā)組分）向汽相不斷傳遞，從而完成上升蒸汽的精制，這就是精餾段的過程及作用；

提餾段：下降液體（包括回流液和料液中的液體部分）中的輕組分（易揮發(fā)組分）向汽相（回流）傳遞，而汽相中的重組分（難揮發(fā)組分）向液相傳遞，從而完成下降液體中重組分（難揮發(fā)組分）的提濃，這就是提餾段的過程及作用。

這樣，就不難看出，精餾操作相比公司之前的簡單蒸餾操作，無論是從分離提純效果上看還是從操作環(huán)境上看都要更加先進(jìn)，高效。它們之間的區(qū)別就在于（精餾和簡單蒸餾的區(qū)別）：精餾操作能夠?qū)崿F(xiàn)汽相和液相之間的部分回流，使得易揮發(fā)組分（輕組分）與難揮發(fā)組分（重組分）之間的分離更為徹底，此為實現(xiàn)精餾過程的必要條件之一。

2.4.2 蒸發(fā)結(jié)晶尾氣處理工業(yè)應(yīng)用試驗結(jié)果

從蒸發(fā)結(jié)晶鍋當(dāng)中出來的氨尾氣經(jīng)泵抽入精餾塔，經(jīng)過反復(fù)的精餾和提餾之后，釜底放出的余液與其余高濃度氨氮廢水混合處理；而塔頂放出的氨氣首先經(jīng)過不銹鋼熱轉(zhuǎn)換器降溫處理后，采用三級鹽酸噴淋裝置將氨氣轉(zhuǎn)型為氯化銨（NH4Cl）溶液，同時達(dá)到脫硫的目的。本課題對該類氨水進(jìn)行了一系列的工業(yè)實驗，控制不同的精餾塔進(jìn)風(fēng)口量、電機(jī)功率為、氨氮廢氣體積，獲得了一系列的工業(yè)實驗數(shù)據(jù)結(jié)果，數(shù)據(jù)表明，采用循環(huán)精餾操作對蒸發(fā)結(jié)晶氨氮廢氣進(jìn)行轉(zhuǎn)型處理，經(jīng)過精餾塔的反復(fù)精餾和提餾之后，從精餾塔釜底放出的余液中氨濃度維持在1000～2000 mg/L左右，余液進(jìn)入高濃度氨氮廢水處理工序進(jìn)行氨氮脫除；塔頂放出的氨氣經(jīng)鹽酸噴淋后得到氯化銨（NH4Cl）溶液，其Cl-濃度維持在230～260 g/L，可直接返回離子交換系統(tǒng)配解吸劑使用。

3 結(jié)論

采用循環(huán)精餾操作對蒸發(fā)結(jié)晶氨氮廢氣進(jìn)行轉(zhuǎn)型處理，經(jīng)過精餾塔的反復(fù)精餾和提餾之后，從精餾塔釜底放出的余液中氨濃度維持在1000～2000mg/L左右，余液進(jìn)入高濃度氨氮廢水處理工序進(jìn)行氨氮脫除；塔頂放出的氨氣經(jīng)鹽酸噴淋后得到氯化銨（NH4Cl）溶液，其Cl-濃度維持在230～260g/L，可直接返回離子交換系統(tǒng)配解吸劑使用。