2010第四届焦化年会论文集 (42)

2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 218 氨气回收双塔蒸馏工艺在焦化生生产中的应用 梅海芳 杨新廷 焦玲娥 （ 石家庄新世纪煤化实业集团有限公司 ） 【 摘 要 】 本文介绍我公司自行研究创新的蒸氨新技术， 通过生产表明，该技术的成功应用不仅符合国家对该行业在节能减排方面 政策 的 要求， 同时还 增加了经济、社会效益。 【 关键词 】 双塔蒸馏工艺 专利 节能减排 经济 社会效益 焦化行业是我国的能源和基础原材料，在我国的国民经济中占有十分重要的地位。随着国家节能减排政策的贯彻和执行，对焦化行业提出了更高的要求，焦化生产是节能、减排的重要行业，对冶金行业和 其他行业的可持续发展及环境保护有着重大的影响，已受到国家有关部门的关注，为促进焦化行业的技术进步，提高节能减排水平，实现资源合理利用，河北省石家庄新世纪煤化实业集团有限公司 自主研究开发的新技术：“氨气回收双塔蒸馏工艺”经过反复实验、多次完善该工艺已在公司原有的 15 万吨 /年焦炉 配套化产 中技改试验成功获得了显著的经济社会效益，并在新扩建的 100 万吨 /年焦化中应用。目前该工艺已申请国家专利，专利号： 艺技术存在问题 在焦化蒸氨之前，首先要进行 洗 氨环节，下面先简单介绍一下目前采 用的洗氨方法。 化行业的 洗 氨方案： 常见的氨回收方法：硫酸吸收生成硫酸铵、磷酸吸收生成无水氨、水 洗 氨 生产浓氨水、水洗氨氨焚烧。 酸吸收生成硫酸铵： 艺简介 : 把稀硫酸通入饱和器中，氨与硫酸进行化学反应生成硫铵（剩余氨水中的氨在蒸馏塔中用水蒸气蒸馏法蒸出，通入饱和器生成硫铵）。 艺 缺点： 随着合成氨工业规模增大，高效新品种化肥的出现，焦化工业生产的硫铵因肥效低，质量差，含氮仅 20 杂质（氰化物）含量高， 有效成分太低， 硫酸根含量高达 70 导致土壤板结等缺点，成为不受农民欢迎的化肥品种； 同时在硫铵的生产过程中产生的酸焦油污染严重，很难处理等； 为解决氨的出路，无论是购入硫酸，还是自产硫酸均不合算，经济效益差；生产流程长，设备较多，占地多，腐蚀性强，对操作设备要求严格；生产硫铵时，为保持生产系统的水平衡，需要先将煤气温度提高至 60C，而在洗苯塔前又要降低温度，增加了能耗。 酸 吸收生成无水 氨： 艺简介： 以磷酸二氢铵吸收煤气中氨生成磷酸二氢铵溶液，然后加热将被吸收的氨解析出来 ，生产无水氨 。 艺缺点： 此工艺（弗萨姆法氨回收工艺）可获得纯度极高的无水氨，由于全国各地都有合成氨厂，市场上并不需要焦化厂花更高的成本从煤气中回收少量的无水氨。 洗 氨 生产浓氨水、水洗氨氨焚烧 ： 艺介绍： 煤气经过洗氨塔，在洗氨塔内用软水 与 蒸氨废水 混合后 喷洒，气液逆流接触，除去 煤气 中的氨 。 2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 219 艺缺点： 洗氨后富液去蒸氨，经过直接蒸气蒸馏，塔顶分缩器分凝，得到浓缩氨汽，氨汽进一步冷却，得到浓氨水，或者氨汽去氨分解炉分解生成氮气和氢气，或者直接把氨汽焚烧 排空 处理，污染大气 ，另外该工艺还有都增大了废水的排放量，浓氨水不易贮存等缺点。 氨 工艺 ： 氨方法： 根据接触方式不同分为直接接触蒸氨和间接接触蒸氨两种。 接接触蒸氨： 接接触蒸氨工艺介绍： 直 接接触蒸氨一般采用蒸汽做热源与剩余氨水直接接触进行蒸氨，蒸氨后一般采取 生产浓氨水或 直接排空和 氨分解或 焚烧。 接接触蒸氨缺点： 由于直接接触蒸氨采用蒸汽做热源，有的焦化厂通过自备电厂提供蒸汽，没有自备电厂的需通过煤等生产蒸汽 ，由于蒸汽压力不 稳会导致蒸汽供应不足，造成蒸氨效果差，导致废水含氨氮、水中 的含量高，增加了后续污水处理的负荷 ，另外该工艺在蒸氨中消耗能源大， 污水量大，不环保，占地面积大，运行成本高，效率低 。 接接触蒸氨： 接接触蒸氨工艺介绍： 间接接触蒸氨一般采用 导热油 或管式炉 提供热源 与剩余氨水间接接触进行蒸氨，目前在蒸氨后采取氨气 排空和 氨分解或 焚烧。 接接触蒸氨缺点： 工艺技术如下：来自焦化厂冷鼓工段的剩余氨水与洗氨后的富氨水被送入蒸氨塔与塔下部供给的 高温（约 160汽进行换热，氨水中的氨被高温蒸汽加热挥发逸出， 废气被直接排入大气中。高温蒸汽 冷却 后 与蒸氨后的废水自塔底部排除，作为废水被送入污水处理站 进行处理。 国内个别企业已开展氨气分解研究，氨气被分解后产生 废气排入大气，污染环境。 还可利用低热值煤气 仅解决氨气分解 氨焚烧产生 入大气 ，由于仍采用单塔蒸氨工艺，不能从根本上解决废水和废气的共同治理。 艺方案： 工艺采用双塔蒸氨，即单独对剩余氨水 、洗氨富氨水分别进行蒸馏（固定氨蒸氨塔、挥发 氨蒸氨塔）。该氨塔设计为直径 1400高 22620径向侧导式塔盘进行蒸氨，其洗氨富氨水进入挥发氨蒸氨塔自上而下与 蒸氨废水（汽提水）和导热油间接换热所产生的蒸汽 接触进行蒸馏，蒸馏后产生废水 去洗氨。 在剩余氨水蒸馏前，加入碱 使其与固定铵盐反应，破坏其铵盐为挥发氨后进入固定氨蒸氨塔，自上而下 接触进行蒸馏；蒸馏后产生废水进入污水处理站。 此工艺既保证蒸氨废水中氨氮的含量低，且不含固定铵盐，又达到了洗氨用废水要求，降低软水的补充量。解决了单塔蒸氨大部分固定铵盐因温度低等原因不能大量蒸 出外 ，存在于废水中，使 氨氮含量高，污水 处理不能达标，废水不能满足洗氨要求，需定期大量补充软水，造成能源浪费 的问题 。 艺路线简图： 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 2010年 6月 8日 11日 220 焦 蒸汽 化 厂 压 剩 缩 余 空 煤 气 气 低热值煤气 (800C) 低热值煤气 (12000C) 废热锅炉 氨 分 解 炉 软化水 催化剂 焦化厂剩余煤气 高温导热油 (2400C) 导热油炉 压缩机空气 洗 氨 富 剩 氨 氨 氨 余 水 氨 气 气 水 1#蒸氨塔 2#蒸氨塔 去污水处理 去 洗 氨 低温导热油（ 2200C） 工艺流程简图 热油加热间接供热设计： 蒸氨过程中采用导热油加热炉间接提供热源进行蒸氨，利用煤气加热导热油升温至 240 度，闭路循环至蒸氨塔底部再沸器内，间接提供热能供应氨水升温至 120 度，导热油传热后降温至 220 度回流至导热油炉继续加热循环使用。 热油蒸氨可使蒸氨废水中含 氮等符合污水处理时入水标准，降低采用直接蒸汽蒸氨时蒸汽冷凝水量 大 ，同时解决了直接蒸氨时供应蒸汽不稳定而导致蒸氨效果波动，能源消耗量大，运2010年 6月 8日 11日 2010年第四届全国焦化技术及生产年会 221 行成本高。 气分解炉高温催化分解回收再利用设计 ： 气回收双塔蒸馏工艺中，自 蒸氨塔顶来的氨气混合物（氨、氮、氰化氢、硫化物等）进入氨气分解炉内与热的燃烧气体，一起经过炉内催化床，氨气经催化剂高温催化分解，生成氮气氢气一氧化碳等的可燃气，发热量高可达 2200低热值煤气，每吨氨水所蒸出的氨气经高温催化分解后可得250C 低热值煤气 41100 万吨 /年焦化厂年可回收低热值煤气 1148 万 时可减少废气排放 20720吨，减少排放 。 气在分解时生成的低热值煤气温度达 1200 度左右，要降至常温后方可供用户使用，利用废热锅炉让软化水与高温 低热值煤气换热，每吨氨水所得低热值煤气废热可以将软化水升温形成 50可生产蒸汽 吨，这些蒸汽供应焦化厂使用可以降低蒸汽生产成本，废热回收利用可以增加经济收入，起到节能减排作用。 而原来蒸氨工艺中蒸出的氨气混合物焚烧后排入大气，对大气产生污染，且焚烧后的废气温度高，而导致局部大气高温， 大气中的 应形成酸雨污染 环境 。 艺关键技术 ： 氨塔采用径向侧导式塔盘进行蒸氨，氨水自上而下流速控制。 证蒸氨效果需确保供给蒸馏 时的热能，导热油需控制入塔温度在 2800C,流量通过计算机调控确保供给热量；导热油温升通过在线监测燃烧废气情况，利用计算机调控煤气与空气比例，达到最合理配比燃烧。 入分解炉的氨气 经计算机控制均匀分配；入塔氨水及废 热锅炉软化水供应均通过计算机流量调控来保证生产效果。 保证系统运行的安全性，采用 全保护连锁系统，可保证生产装置在出现任何异常情况时完全切断进入系统的所有物料，确保所有设备安全。 工艺的工作基础 ： 近年来，石家庄新世纪煤化实业集团有限公司广泛与大专院校、科 研单位展开学习、科研合作。与山西省冶金设计院、河北省石油化工设计院等联合开展了一系列焦化科研项目， 2008 年我公司先后申请了氨气回收导热油蒸馏工艺 等四 项发明专利， 并在原有 15 万吨 /年焦化生产装置进行试验，效果显著，该工艺 成功 运用于 目前 公司 100 万吨 /年焦化项目中 取得 了 更大 、 更显著的经济、社会效益 。 术的考核指标 ： 热油加热炉间接加热节约蒸汽 126000 吨 /年，年折标煤 11592 吨。 氨后经氨气分解炉可增加低热值煤气 1148 万立方米。 用固定氨加碱破坏形式进 行蒸氨后废水中氨氮含量 300、 1800、 900。 济社会效益 ： 济效益：年综合节约 元。 会效益：可节约蒸汽 175200t/a,减少废水排放 175200t/a,节约软