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氨回收装置系统分析和解决方案

来源: 作者: 发布时间:2009-12-10  

多年以来氨肥厂一直存在着废氨水、氨气排放问题,既污染了环境,又浪费了资源。如果解决好不仅能彻底解决环保问题,又能为企业带来很大的收益。这是一项双赢的事业,利国,利民,利企。我们对化肥厂氨回收的工艺特点、装置和传质机理作了全面系统地研究分析,分别开发了循环冷却喷射塔板技术、等压复合吸收塔板技术、低阻膜喷射塔板技术,分别应用于碳化氨回收、等压回收塔、铜洗再生氨回收塔、蒸氨塔。效果非常明显,几套装置的应用,彻底解决了氨外排问题。

    1碳化回收塔

碳化尾气氨回收塔是用水将碳化尾气中的氨回收下来,在吸收氨的同时,主要利用形成的氨水将CO2也吸收下来。一般要求塔顶气体指标为NH30.1g/m3CO20.2%,软水的用量应确保吨氨吨水。如有联醇生产软水的用量还应更低。影响氨的回收主要有三个因素:其一是压力,压力越高越有利吸收。其二是温度,温度越低越有利于吸收。其三是吸收塔塔板的吸收效率。压力是工艺本身一定的不能改变,常见的有0.6MPa1.3MPa碳化系统。1.3MPa尾气吸收塔软水耗量更小一些。只能从温度和塔板效率解决。吸收塔的温度控制最为关键,因为温度不仅影响氨的溶解度还影响氨的平衡分压。氨吸收是一个放热反应,氨水温度每提升10℃,氨的平衡分压上升80%以上,吸收能力则下降一倍多,这也是为什么氨回收塔都有冷却水箱进行冷却的原因。仅靠高效率的塔盘本身是不能完全解决的。应该做到采用高效率的塔盘与冷却水箱很好的结合。在吸收塔的下部,因气体中氨浓度较高,溶解量大,造成氨软温升高,因考虑用冷却将塔內热量移走,而塔上部几层塔盘氨浓度低,温升很小,没有必要加冷却。而有些厂家也加了冷却,不仅未起好作用,相反起到负作用,原因是一般进塔软水要比冷却水温度低,上部冷却水不仅未起到降温的作用,反而起到了升温的作用。结合本工段的工艺特点,我们开发的是循环冷却吸收塔盘,吸收和冷却在塔盘上一次完成。此结构与传统的泡罩塔盘相比,既能保证大通量,又能确保吸收效率。

2、等压回收塔

等压回收塔的作用是将驰放气中的氨经等压回收塔用软水或稀氨水回收下来,有些厂也将合成放空气引入该塔。

本回收塔因压力较高,气体氨浓度高,氨水很容易提浓。氨水浓度大多能达到200tt以上,从氨水的气液平衡数据核算,是完全能够做到的,少量加水即可达到浓度要求,但各厂的出塔气氨含量仍然很高,不能满足后续工段的工艺指标要求。如果多加水气相指标保证了又难以保证出塔氨水的浓度。

目前,传统泡罩塔盘作为等压回收塔传质塔盘居多,在塔盘下装有冷却水箱,确实起到大量回收氨的效果,但各项指标不尽理想。

等压回收塔和碳化尾气吸收塔相比,其气量氨浓度要高得多,溶解热大量放出,可造成塔温升更高。尽管塔底部依靠冷却作用溶解了大量氨,但塔盘段往往因没有冷却,温度很高,起不到很好的吸收效果。而传统的泡罩塔盘因塔径较小,在塔盘的泡罩之间无法排布冷却水箱,即使安装,其冷却面积也很小,不能满足设计要求。而目前的筛孔塔盘、浮阀塔盘等常见的塔盘,在这种塔的气相负荷下,均不能满足塔盘上的持液深度,即使冷却水箱面积很大也不能起到冷却效果。

等压回收塔的气相负荷小且气量的波动较大,常见的板式塔的弹性不能满足其要求。如果气量负荷小时,塔盘上的液体会漏干,形成所谓的干板,丧失了塔盘的吸收机理,当气量变化,需要重新建立平衡,致使该塔操作不能稳定进行。

结合该塔的工艺特点,我方发明了导气管气液接触塔盘装置,该塔盘装置即保证了塔盘的持液量和持液高度,不受气量波动的影响,又保证了塔盘便于大面积冷却水箱的安装。

此装置使得等压回收塔的各项指标大有改观,不仅确保出塔氨水浓度200tt以上,而且出塔气氨含量很低,一般出塔气NH310ppm。这是其它装置无法做到的。

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