一種負(fù)壓蒸氨裝置研究

河北峰煤焦化有限公司 河北 邯鄲 056202

概述：河北峰煤焦化有限公司二期年產(chǎn)160萬(wàn)噸焦炭，采用焦耐院設(shè)計(jì)JN70-2頂裝7m焦?fàn)t，配套10.1萬(wàn)Nm3/h化產(chǎn)回收車間，其中硫銨工段配置3臺(tái)噴淋式飽和器和2臺(tái)垂直篩板蒸氨塔，塔高25m，塔盤31層，設(shè)計(jì)剩余氨水處理能力為60m3/h，每小時(shí)蒸汽消耗量11t。

蒸氨工藝描述及原理

焦化行業(yè)通常使用蒸餾法處理剩余氨水，其目的在于：一是從剩余氨水中回收氨資源生產(chǎn)硫銨，二是對(duì)進(jìn)入生化系統(tǒng)的廢水進(jìn)行預(yù)處理，以降低NH3-N，酚、氰、硫、COD等污染物含量，為廢水生化處理達(dá)標(biāo)創(chuàng)造條件。傳統(tǒng)的蒸氨采用直接蒸汽供熱，蒸出的氨氣引入硫銨飽和器前煤氣管道，此段管道位于鼓風(fēng)機(jī)后，故存在約15-20kPa的背壓。每處理1t剩余氨水蒸汽消耗量約為180-200kg蒸汽，消耗量大，蒸汽在蒸氨過(guò)程中最終轉(zhuǎn)化為廢水，使生化處理負(fù)荷增加。

改造前工藝流程

1蒸氨塔 2氨分縮器 3蒸氨廢水泵4剩余氨水預(yù)熱器 5蒸氨廢水冷卻器

運(yùn)行情況

正常工況蒸氨塔頂背壓15-20kpa，每小時(shí)消耗蒸汽11t在化產(chǎn)車間蒸汽使用排列第一。分縮器后氨氣高達(dá)溫度99t直接通入飽和器頂部與煤氣混合，飽和器氣后煤氣溫度升高，尤其夏季高溫天氣高達(dá)60℃，循環(huán)水系統(tǒng)溫度難以維持，終冷降溫負(fù)荷過(guò)大。

重點(diǎn)要解決的問(wèn)題：

(1)蒸氨在運(yùn)行過(guò)程中消耗蒸汽量大，在各裝置消耗蒸汽排行前列；

(2)蒸氨運(yùn)行壓力高，波動(dòng)大，塔盤容易出現(xiàn)傾斜；

(3)將蒸氨塔頂約99℃的氨氣全部送入新增氨氣冷卻器，冷凝為7%的氨水，負(fù)壓開(kāi)車時(shí)氨氣不再進(jìn)入飽和器，以此可有效降低飽和器后煤氣溫度，從而降低終冷塔運(yùn)行負(fù)荷；

(4)消除蒸氨塔特殊情況可能造成的母液變色情況；

研究路線

2019年公司投入大量人力資源組建攻關(guān)團(tuán)隊(duì)外出考察對(duì)標(biāo)，尋求該工藝的節(jié)能運(yùn)行模式。在經(jīng)過(guò)多次外出對(duì)標(biāo)，學(xué)習(xí)同行業(yè)負(fù)壓蒸氨技術(shù)。經(jīng)過(guò)實(shí)地考察發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)負(fù)壓蒸氨工藝需要借助真空泵將氨氣冷卻器后的不凝氣送入飽和器，增加了額外能耗，且操作指標(biāo)不穩(wěn)定，氣體流速加快極易夾帶焦油致冷凝冷卻器，堵塞問(wèn)題嚴(yán)重，運(yùn)行工況堪憂。

技術(shù)分類 微負(fù)壓 半負(fù)壓 負(fù)壓蒸汽使用量 較少 少 極少可靠性 可靠 易堵塞，維護(hù)頻繁 易堵塞，維護(hù)頻繁

耗能 不耗能 消耗電能 消耗電能安全性 風(fēng)險(xiǎn)較小 風(fēng)險(xiǎn)較大 風(fēng)險(xiǎn)較大投資 小 中 大操作繁瑣性 簡(jiǎn)單 操作頻繁 操作頻繁

利用蒸氨塔，硫銨樓梯間頂部，硫銨廠房的高度差，在硫銨樓梯間頂部安裝120㎡氨氣冷卻器，引入氨氣和分縮器用循環(huán)水水源。硫銨房頂增加氣液分離器，分離出氨水和不凝氣利用現(xiàn)有管架分別鋪設(shè)DN80/DN150管道，考慮排液和冬季防凍，在粗苯終冷區(qū)域設(shè)置低點(diǎn)放空和排液水封，管道采用50mm保溫。不凝氣接入脫硫區(qū)域西側(cè)荒煤氣管道DN150放散口，氨水排至循環(huán)氨水槽。

技術(shù)指標(biāo)

(1)蒸氨塔頂壓力：-1～-5KPa；(2)蒸氨塔底壓力：≤40Kpa；

(3)蒸氨塔頂溫度：90～95℃；(4)蒸氨塔底溫度：100～105℃；

(5)蒸氨廢水氨氮：≤200mg/L；

(6)入蒸氨塔剩余氨水量：60～70m3/h；

(7)噸廢水耗蒸汽：≤150kg/t；(8)循環(huán)水量200m3/h

主要裝置

(1)氨氣冷凝冷卻器。由于氨氣氨水具有很強(qiáng)的腐蝕作用，因此選用鈦材列管冷卻器，主體材質(zhì)為Q345R，換熱面積為120m2。

(2)氣液分離器。采用材質(zhì)為316L的DN600mm管段制作，高度2m，冷卻后的氨氣由頂部進(jìn)入，氨水從側(cè)壁栽管流出(液位最高1.7m)，頂部設(shè)置吹掃口和不凝氣出口，底部放凈。

(3)水封。采用材質(zhì)為304的管段制作，直徑為400mm，高2m。

工藝流程

發(fā)明點(diǎn)或創(chuàng)新點(diǎn)

將蒸氨塔頂約99℃的氨氣全部送入新增氨氣冷卻器，冷凝為6-8%的氨水，取消氨氣送入飽和器的工藝，降低飽和器后煤氣溫度。通過(guò)荒煤氣管道負(fù)壓和氨氣冷卻時(shí)產(chǎn)生的負(fù)壓實(shí)現(xiàn)蒸氨塔微負(fù)壓操作；目前該技術(shù)在蒸氨工藝中的應(yīng)用僅我公司在使用，運(yùn)行后降低了蒸氨工藝的蒸汽消耗量2t/h，降低了飽和器后煤氣溫度5℃，為后續(xù)工藝創(chuàng)造條件，減小夏季高溫天氣的影響。可作為行業(yè)夏季高溫問(wèn)題的突破方向，同時(shí)不消耗額外動(dòng)能，運(yùn)行成本極低，維護(hù)量小運(yùn)行穩(wěn)定。

結(jié)論

通過(guò)改進(jìn)達(dá)到了節(jié)省蒸汽，降低飽和器后煤氣溫度，運(yùn)行效果良好。相對(duì)原先運(yùn)行模式，每天節(jié)省蒸汽48t，每天產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益為100×48=4800元；同時(shí)每天可減少蒸氨廢水48t，噸水處理費(fèi)用按照9元計(jì)算，每天可節(jié)省48×9=432元。

致謝

我公司與山西焦化有限公司對(duì)外技術(shù)服務(wù)部達(dá)成技術(shù)合作關(guān)系，長(zhǎng)期進(jìn)行技術(shù)交流，對(duì)標(biāo)學(xué)習(xí)，豐富了技術(shù)經(jīng)驗(yàn)同時(shí)共同探討創(chuàng)新。