第六节焦炉煤气氨的回收.doc

第六节 焦炉煤气回收氨 炼焦煤料在焦炉中干馏时，煤中所含的一部分氮转化为含氮化合物进入粗煤气中，其中最主要的是氨。粗煤气含氨量为69g/m3。氨既是化工原料，又是腐蚀性介质，因此必须从粗煤气中回收氨。焦炉煤气回收氨主要有水洗氨法、硫酸吸氨法和磷酸吸氨法3种。一、水洗氨法 水洗氨法以软水为吸收液回收煤气中的氨，同时使焦炉煤气得到净化。回收的氨制成氮肥或进行分解。这类方法有：制浓氨水法、间接法、联碱法和氨分解法。水洗氨法回收氨的优点是，产品可按市场需要调整，适应性大；缺点是，流程长，设备多，占地面积大。水洗氨法的主要设备有洗氨塔和蒸氨塔。 1制浓氨水法 制浓氨水法以软水为吸收液回收焦炉煤气中的氨，氨水经蒸馏得到浓氨水。 制浓氨水法的工艺流程如图5-33所示。脱萘后的煤气依次经过3个串联的洗氨塔，每个塔分为两段。3号塔的上段为净化段，在净化段内煤气用新鲜软水净化，使其含氨量降到0. lg/m3以下，再去洗苯塔。净化段排出的水送生物脱酚装置处理。从3号塔下段送入蒸氨废水，洗氨水与煤气逆流接触。为了提高洗氨塔各段的喷淋密度，每段均设有单独的循环泵。从1号塔下段排出的富氨水与剩余氨水一并送人原料氨水池，再由氨水池用泵送出与蒸氨废水换热，经预热器加热至8590，送往分解器中部。分解器底部设有加热器，原料氨水中的挥发氨盐在此被分解，分解出的CO2、H2S等气体从器顶逸出。为了减少氨的损失，用冷回流泵将10%的原料氨水直接送入分解器顶部，以降低器顶温度，使顶部外排气体主要为二氧化碳和硫化氢，经分解器自流人蒸氨塔顶部的原料氨水被从塔底直接送入的蒸汽蒸出氨。蒸出的氨进入分凝器。将分凝器出口温度控制在8892，即可得到含氨18%20%昀氨气。氨气经冷凝器冷凝，得到浓氨水。蒸氨塔底排出的废水，经换热器降温后送往洗氨塔洗氨，多余的废水送生物脱酚装置处理。 2间接法 间接法以软水为吸收液回收焦炉煤气中的氨，氨再经蒸氨制取硫酸铵。欧洲焦化厂广泛采用AS循环洗涤法和间接法制硫酸铵的联合流程，如图5-34所示。从电捕焦油器来的焦炉煤气由下部进入脱硫塔，洗氨塔产生的富氨水从上部送入脱硫塔，二者逆流接触，除去煤气中的硫化氢和氰化氢，煤气从塔顶排出，进入洗氨塔，脱除其中的氨；塔底排出的富液送入解吸塔，在解吸塔内解吸出富油中所含的氨和硫化氢、氰化氢等酸性气体，图4-33 制浓氨水法工艺流程1洗氨塔；2分解器；3蒸氨塔；4预热器；5换热器；6分凝器；7冷凝器；8计量槽；9浓氨水槽；10原料氨水池图4-34 AS循环洗涤法和间接法制硫酸铵联合流程1脱硫塔；2洗氨塔；3直冷分凝器；4分凝器；5蒸氨塔；6解吸塔；7饱和器；8气液分离器再进入饱和器。在比，氨被硫酸吸收生成硫酸铵，而酸性气体排出后，经气液分离器送往硫酸装置制硫酸，或送往克劳斯炉制取元素硫。解吸塔底书排出的贫液，一部分送往脱硫塔下部循环洗涤煤气，另一部分芏蒸氨塔上部，被塔下部送入的蒸汽蒸出氨，生成氨气。氨气从苔顶排出，分别送人解吸塔和脱硫塔中部。蒸氨塔下部排出的蒸氡废水送往生物脱酚装置处理。 3联碱法 联碱法是以焦化厂生产的浓氨水为原料，用氯化铵与碱的联合生产的方法将浓氨水加工成氯化铵。联碱法的反应式为： 石灰石煅烧反应，CaCO3CaO+CO2 碳化反应，NH3+H2O+NaCl+CO2NaHCO3+NH4Cl 重碱分解反应，2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2联碱法的工艺流程如图4-35所示。浓氨水和生产过程中生成lg循环母液按一定比例配制成原料氨水，用泵送入化盐塔中溶解篼盐制成氨盐水，氨盐水用泵送入碳化塔，在塔中压缩机图4-35 联碱法工艺流程送入的二氧化碳气体进行碳化反应，生成碳酸氢钠结晶和氯化铵母液（取出液），再经真空过滤机分离得到重碱和氯化铵母液。重碱经湿式分解塔加热分解为碳酸钠溶液和二氧化碳气体（锅气），后者送回碳化塔使用。氯化铵母液经母液塔蒸出挥发氨，冷凝成为氨水。氨水流入循环母液槽，热母液则经真空蒸发器浓缩和在真空结晶器内低温结晶，生成氯化铵结晶浆液。再用离心机过滤结晶浆液，得到氯化铵（纯度97%）产品。碳化反应消耗的二氧化碳气体由石灰窑提供。在石灰窑内用石灰石和焦炭作原料，生产二氧化碳气体（窑气）和石灰。4氨分解法 氨分解法是以软水为吸收液回收焦炉煤气中的氨，并在高温和催化剂等作用下将氨分解为氮和氢。氨分解法的工艺流程如图4-36所示。焦炉煤气在终冷塔降温后，进入两台串联图4-36 氨分解法的工艺流程1终冷塔；21号洗氨塔；32号洗氨塔；4蒸氨塔；5氨分解炉；6余热锅炉的洗氨塔，煤气中的氨被喷洒的软水回收。从1号洗氨塔排出的富氨水经换热送人蒸氨塔，被塔下部送人的蒸汽蒸出氨，氨气从塔顶排出。蒸氨废水经换热和冷却后送入洗氨塔循环使用。蒸氨塔顶排出的氨气进入氨分解炉，在高温和催化剂作用下，氨气中的氨和氰化氢分解为氮、氢、一氧化碳和水气。炉内的主要反应为：NH3H2+N2HCN+H2OH2+CO+N2 这些反应均为放热反应。炉内产生的高温废气首先在余热锅炉内冷却至280，再由锅炉软水冷却至200，然后送至焦炉煤气初冷器前的吸煤气管道。余热锅炉回收的废气热量能生产1. 05MPa的中压蒸汽。分解炉用焦炉煤气加热，以维持炉温110150。当分解炉短时间停产时，氨气可自动返回粗煤气管道。分解炉装有火焰监测器和安全联锁装置。一旦出现煤气、空气压力过低或锅炉水位过低等不正常状态时，分解炉便自动熄火。 氨分解法的特点是：氨分解率高，可达100%；氰化氢分解率也达100%。废气送入吸煤气管道，不污染大气。二、硫酸洗氨法 硫酸洗氨法以硫酸为吸收液回收煤气中的氨，同时制成硫酸铵。硫酸洗氨法回收氨有饱和器法和酸洗塔法两种。 1饱和器法 饱和器法以硫酸为吸收液，在饱和器中吸收煤中的氨，生成硫酸铵结晶。 饱和器法的工艺流程如图4-37所示。由电捕焦油器捕除焦油雾后的煤气在预热器中预热到5570，与剩余氨水经过蒸氨、分凝后的氨气一起进入饱和器，在饱和器中煤气中的图4-37饱和器法的工艺流程1煤气预热器；2饱和器；3除酸器；4结晶槽；5离心机；6螺旋输送机；7沸腾干燥器；8送风机；9热风器；10旋风分离器；11排风机；12溢流槽；13母液贮槽；14硫酸铵贮斗；15细粒硫酸铵贮斗；16硫酸铵包装机；17皮带机；18硫酸高置槽氨被硫酸母分解炉装有火焰监测器和安全联锁装置。一旦出现煤气、空气压力过低或锅炉水位过低等不正常状态时，分解炉便自动熄火。氨分解法的特点是：氨分解率高，可达100%；氰化氢分解率也达100%。废气送入吸煤气管道，不污染大气。二、硫酸洗氨法硫酸洗氨法以硫酸为吸收液回收煤气中的氨，同时制成硫酸铵。硫酸洗氨法回收氨有饱和器法和酸洗塔法两种。1饱和器法饱和器法以硫酸为吸收液，在饱和器中吸收煤中的氨，生成硫酸铵结晶。饱和器法的工艺流程如图4-37所示。由电捕焦油器捕除焦油雾后的煤气在预热器中预热到5570，与剩余氨水经过蒸氨、分凝后的氨气一起进入饱和器，在饱和器中煤气中的氨被硫酸母液中和吸收，生成硫酸铵结晶。煤气经除酸器除去夹带的酸雾后排出，此时煤气的含氨量小于0. lg/m3。沉在饱和器底部的结晶随同母液一起被结晶泵送入结晶槽，再由结晶槽底部自流入离心机。经离心分离和用温水洗涤的硫酸铵结晶用螺旋输送机送入沸腾干燥器，用热空气干燥后成为硫酸铵成品。硫酸铵送入硫酸铵贮斗，经包装、称量送人成品库。离心机滤液同结晶槽溢流母液一起自流入饱和器。硫酸从硫酸高置槽中自流入饱和器。器中母液酸度保持在4%6%。饱和器法的主要设备是饱和器，如图4-38所示。其壳体用碳钢制作，内设耐酸衬里。衬里材料有辉绿岩板和耐酸砖等，并设隔离层保护壳体。顶盖内表面和煤气导管内、外表面通常均衬有玻璃钢。泡沸伞则用硬铅制成。饱和器也有用高铬镍合金钢制作的，但费用昂贵。2酸洗塔法酸洗塔法是以硫酸为吸收液，在喷淋式酸洗塔中吸收焦炉煤气中的氨，再将母液移入蒸发结晶器中浓缩结晶，生产大颗粒结晶硫酸铵。图4-38 饱和器 酸洗塔法的工艺流程如图4-39所示。煤气在喷淋式酸洗塔内硫酸铵与喷淋的硫酸母液 图4-39酸洗塔法的工艺流程1酸洗塔；2除酸器；3除焦油器；4硫酸母液循环槽；5蒸发器；6结晶槽；7浆液槽；8离心机；9热风器；10沸腾干燥器；11旋风分离器；12洗净塔逆流接触，煤气中的氨被硫酸母液中和吸收，煤气经除酸器除去夹带的酸雾后排出。循环母液的酸度为1%4%，呈不饱和状；硫酸铵含量达40%，无结晶析出。母液用泵送入蒸发结晶器，在真空度为绝对压力11. 159kPa下在大流量循环中蒸发浓缩，在结晶槽中生成结晶并迅速成长为大颗粒。含结晶的浆液由结晶槽自流人离心机，经离心分离和温水洗涤后用带式输送机送入沸腾干燥器，用热空气干燥后成为成品硫酸铵，经包装、计量，送人成品库。吸收过程需要的硫酸由母液循环槽加酸洗塔法的主要设备是酸洗塔和蒸发结晶器。酸洗塔如图4-40所示。它是两段式空喷塔，分上下两段，各有多层喷洒管，并设有若干水清洗管。上段出口处设有捕雾层。塔体用超低碳铬镍不锈钢制成，全塔共设30多个喷嘴，以四线螺旋喷嘴为主。蒸发结晶器如图4-41所示。它主要由超低碳不锈钢制作。分上下两部分，上部为蒸发器，下部为结晶槽。图4-40 酸洗塔三、磷酸吸氨法磷酸吸氨法以磷酸溶液为吸收液，回收焦炉煤气中氨，使煤气净化同时回收的氨制成磷肥或无水氨。这类方法分为制磷酸氢二铵法和回收氨制无水氨的弗萨姆法。制磷酸氢二铵法需要大量优质磷酸，只有美国的一些焦化厂采用此法。弗萨姆法仅需要少量的优质磷酸补充循环过程中的消耗，各国都已采用。图4-41 蒸发结晶器1制磷酸氢二铵法制磷酸氢二铵法是以磷酸为吸收液吸收焦炉煤气中的氨，直接得到磷酸氢二铵。制磷酸氢二铵法的工艺流程如图4-42所示。图4-42 制磷酸氢二铵法的工艺流程1磷酸高置槽；2磷酸槽；3酸洗塔；4结晶循环槽；5母液槽；6除酸器；7晶液槽；8离心机；9滤液槽；10母液预热器来自电捕焦油器的焦炉煤气，从下部进入1号酸洗塔，与从上部喷洒的磷酸铵母液逆流接触，母液吸收煤气中的氨，生成磷酸氢二铵。含磷酸氢二铵的母液，用品液泵送入晶液槽，再经离心机过滤，得到磷酸氢二铵产品。为防止结晶沉降，在结晶循环槽和晶液槽中都设有搅拌器。1号酸洗塔内喷洒的磷铵母液的酸度应保持在pH值为6.36.5，以使母液结晶长大，成过饱和状态而析出。2号酸洗塔用于吸收1号塔后煤气中的残留氨。因此，喷洒的磷铵母液的酸度应保持在pH值为5.45.6，使母液结晶含量不致因过饱和而析出结晶。吸收了残余氨的母液经除酸器排出。磷酸由磷酸高置槽不断补充到磷铵母液中去。焦炉煤气经过两塔的喷洒洗涤，氨的总回收率可达99%2弗萨姆法弗萨姆法以磷酸为吸收液吸收焦炉煤气中的氨，经解吸、精馏制取无水氨。弗萨姆法的工艺流程如图4-43所示。焦炉煤气从弗萨姆吸氨塔下段进入，自上段排出，与从塔上段喷淋的磷酸溶液逆流接触，煤气中的氨被磷酸吸收。回收氨的效率大于99%。从塔上部喷淋的磷酸，浓度为30%，氨与磷酸的物质的量比为1.25。磷酸溶液吸氨后形成的富液，从塔下段排出。富液中的氨与磷酸的物质的量比为1. 75，pH值为78。富液经除焦油器、换热器人闪蒸器，在闪蒸器内蒸出极少量的二氧化碳、硫化氢和氰化氢等酸性气体。酸性气体引入弗萨姆吸氨塔前的煤气管。闪蒸出酸性气体的富液用泵送人冷凝器，换热升温到175，进入氨汽提塔。氨汽提塔下部供人压力为1. 57MPa蒸汽，在高温下解吸富液中的氨，氨气从塔顶排出，经冷凝、冷却成为浓氨水。氨汽提塔下部排出的贫液经换热、冷却进入弗萨姆吸氨塔循环使用。含氨18%20%的浓氨水用泵送入无水氨精馏塔中部，被从下部供人的压力为1. 57MPa的蒸汽精馏成为99.8%氨气，从塔顶排出，冷凝后成为99. 8%的无水氨产品， 图4-43弗萨姆法工艺流程1弗萨姆吸氨塔；2除焦油器；3焦油分离槽；4闪蒸器；5氨汽提塔；6给料槽；7无水氨精馏塔；8无水氨接受槽一部分用回流泵送入无水氨精馏塔作回流；一部分送入无水氨接受槽。塔底排出的200舍氨煤气011%的废水可送入蒸氨设备，回收残余氨。为防止酸性气体进入无水氨精馏塔，在浓氨水槽内加入氢氧化钠进行中和。弗萨姆法的主要设备为弗萨姆吸氨塔和无水氨精馏塔。弗萨姆吸氨塔如图4-44所示。它为两段式空喷塔，塔下部设煤气入口，顶部有煤气出口。上部设有捕雾层。每个吸收段上部装有多个喷嘴的环状喷洒装置。两吸收段