焦爐煤氣氨的回收

第六節(jié)焦爐煤氣回收氨煉焦煤料在焦爐中干餾時，煤中所含的一部分氮轉(zhuǎn)化為含氮化合物進入粗煤氣中，其中最主要的是氨。粗煤氣含氨量為69g/m3。氨既是化工原料，又是腐蝕性介質(zhì)，因此必須從粗煤氣中回收氨。焦爐煤氣回收氨主要有水洗氨法、硫酸吸氨法和磷酸吸氨法3種。一、水洗氨法水洗氨法以軟水為吸收液回收煤氣中的氨，同時使焦爐煤氣得到凈化?；厥盏陌敝瞥傻驶蜻M行分解。這類方法有：制濃氨水法、間接法、聯(lián)堿法和氨分解法。水洗氨法回收氨的優(yōu)點是，產(chǎn)品可按市場需要調(diào)整，適應(yīng)性大；缺點是，流程長，設(shè)備多，占地面積大。水洗氨法的主要設(shè)備有洗氨塔和蒸氨塔。1．制濃氨水法制濃氨水法以軟水為吸收液回收焦爐煤氣中的氨，氨水經(jīng)蒸餾得到濃氨水。制濃氨水法的工藝流程如圖5-33所示。脫萘后的煤氣依次經(jīng)過3個串聯(lián)的洗氨塔，每個塔分為兩段。3號塔的上段為凈化段，在凈化段內(nèi)煤氣用新鮮軟水凈化，使其含氨量降到0.lg/m3以下，再去洗苯塔。凈化段排出的水送生物脫酚裝置處理。從3號塔下段送入蒸氨廢水，洗氨水與煤氣逆流接觸。為了提高洗氨塔各段的噴淋密度，每段均設(shè)有單獨的循環(huán)泵。從1號塔下段排出的富氨水與剩余氨水一并送人原料氨水池，再由氨水池用泵送出與蒸氨廢水換熱，經(jīng)預熱器加熱至85~90℃，送往分解器中部。分解器底部設(shè)有加熱器，原料氨水中的揮發(fā)氨鹽在此被分解，分解出的CO2、H2S等氣體從器頂逸出。為了減少氨的損失，用冷回流泵將10%的原料氨水直接送入分解器頂部，以降低器頂溫度，使頂部外排氣體主要為二氧化碳和硫化氫，經(jīng)分解器自流人蒸氨塔頂部的原料氨水被從塔底直接送入的蒸汽蒸出氨。蒸出的氨進入分凝器。將分凝器出口溫度控制在88~92℃2．間接法間接法以軟水為吸收液回收焦爐煤氣中的氨，氨再經(jīng)蒸氨制取硫酸銨。歐洲焦化廠廣泛采用AS循環(huán)洗滌法和間接法制硫酸銨的聯(lián)合流程，如圖5-34所示。從電捕焦油器來的焦爐煤氣由下部進入脫硫塔，洗氨塔產(chǎn)生的富氨水從上部送入脫硫塔，二者逆流接觸，除去煤氣中的硫化氫和氰化氫，煤氣從塔頂排出，進入洗氨塔，脫除其中的氨；塔底排出的富液送入解吸塔，在解吸塔內(nèi)解吸出富油中所含的氨和硫化氫、氰化氫等酸性氣體，圖4-33制濃氨水法工藝流程1－洗氨塔；2－分解器；3－蒸氨塔；4－預熱器；5－換熱器；6－分凝器；7－冷凝器；8－計量槽；9－濃氨水槽；10－原料氨水池圖4-34AS循環(huán)洗滌法和間接法制硫酸銨聯(lián)合流程1－脫硫塔；2－洗氨塔；3－直冷分凝器；4－分凝器；5－蒸氨塔；6－解吸塔；7－飽和器；8－氣液分離器再進入飽和器。在比，氨被硫酸吸收生成硫酸銨，而酸性氣體排出后，經(jīng)氣液分離器送往硫酸裝置制硫酸，或送往克勞斯爐制取元素硫。解吸塔底書排出的貧液，一部分送往脫硫塔下部循環(huán)洗滌煤氣，另一部分芏蒸氨塔上部，被塔下部送入的蒸汽蒸出氨，生成氨氣。氨氣從苔頂排出，分別送人解吸塔和脫硫塔中部。蒸氨塔下部排出的蒸氡廢水送往生物脫酚裝置處理。3．聯(lián)堿法聯(lián)堿法是以焦化廠生產(chǎn)的濃氨水為原料，用氯化銨與堿的聯(lián)合生產(chǎn)的方法將濃氨水加工成氯化銨。聯(lián)堿法的反應(yīng)式為：石灰石煅燒反應(yīng)，CaCO3→CaO+CO2↑碳化反應(yīng)，NH3+H2O+NaCl+CO2→NaHCO3+NH4Cl重堿分解反應(yīng)，2NaHCO3→Na2CO3+H2O+CO2↑聯(lián)堿法的工藝流程如圖4-35所示。濃氨水和生產(chǎn)過程中生成lg循環(huán)母液按一定比例配制成原料氨水，用泵送入化鹽塔中溶解篼鹽制成氨鹽水，氨鹽水用泵送入碳化塔，在塔中壓縮機圖4-35聯(lián)堿法工藝流程送入的二氧化碳氣體進行碳化反應(yīng)，生成碳酸氫鈉結(jié)晶和氯化銨母液（取出液），再經(jīng)真空圖4-38飽和器酸洗塔法的工藝流程如圖4-39所示。煤氣在噴淋式酸洗塔內(nèi)硫酸銨與噴淋的硫酸母液圖4-39酸洗塔法的工藝流程1－酸洗塔；2－除酸器；3－除焦油器；4－硫酸母液循環(huán)槽；5－蒸發(fā)器；6－結(jié)晶槽；7－漿液槽；8－離心機；9－熱風器；10－沸騰干燥器；11－旋風分離器；12－洗凈塔逆流接觸，煤氣中的氨被硫酸母液中和吸收，煤氣經(jīng)除酸器除去夾帶的酸霧后排出。循環(huán)母液的酸度為1%~4%，呈不飽和狀；硫酸銨含量達40%，無結(jié)晶析出。母液用泵送入蒸發(fā)結(jié)晶器，在真空度為絕對壓力11.159kPa下在大流量循環(huán)中蒸發(fā)濃縮，在結(jié)晶槽中生成結(jié)晶并迅速成長為大顆粒。含結(jié)晶的漿液由結(jié)晶槽自流人離心機，經(jīng)離心分離和溫水洗滌后用帶式輸送機送入沸騰干燥器，用熱空氣干燥后成為成品硫酸銨，經(jīng)包裝、計量，送人成品庫。吸收過程需要的硫酸由母液循環(huán)槽加酸洗塔法的主要設(shè)備是酸洗塔和蒸發(fā)結(jié)晶器。酸洗塔如圖4-40所示。它是兩段式空噴塔，分上下兩段，各有多層噴灑管，并設(shè)有若干水清洗管。上段出口處設(shè)有捕霧層。塔體用超低碳鉻鎳不銹鋼制成，全塔共設(shè)30多個噴嘴，以四線螺旋噴嘴為主。蒸發(fā)結(jié)晶器如圖4-41所示。它主要由超低碳不銹鋼制作。分上下兩部分，上部為蒸發(fā)器，下部為結(jié)晶槽。圖4-40酸洗塔三、磷酸吸氨法磷酸吸氨法以磷酸溶液為吸收液，回收焦爐煤氣中氨，使煤氣凈化同時回收的氨制成磷肥或無水氨。這類方法分為制磷酸氫二銨法和回收氨制無水氨的弗薩姆法。制磷酸氫二銨法需要大量優(yōu)質(zhì)磷酸，只有美國的一些焦化廠采用此法。弗薩姆法僅需要少量的優(yōu)質(zhì)磷酸補充循環(huán)過程中的消耗，各國都已采用。圖4-41蒸發(fā)結(jié)晶器1．制磷酸氫二銨法制磷酸氫二銨法是以磷酸為吸收液吸收焦爐煤氣中的氨，直接得到磷酸氫二銨。制磷酸氫二銨法的工藝流程如圖4-42所示。圖4-42制磷酸氫二銨法的工藝流程1－磷酸高置槽；2－磷酸槽；3－酸洗塔；4－結(jié)晶循環(huán)槽；5－母液槽；6－除酸器；7－晶液槽；8－離心機；9－濾液槽；10－母液預熱器來自電捕焦油器的焦爐煤氣，從下部進入1號酸洗塔，與從上部噴灑的磷酸銨母液逆流接觸，母液吸收煤氣中的氨，生成磷酸氫二銨。含磷酸氫二銨的母液，用品液泵送入晶液槽，再經(jīng)離心機過濾，得到磷酸氫二銨產(chǎn)品。為防止結(jié)晶沉降，在結(jié)晶循環(huán)槽和晶液槽中都設(shè)有攪拌器。1號酸洗塔內(nèi)噴灑的磷銨母液的酸度應(yīng)保持在pH值為6.3~6.5，以使母液結(jié)晶長大，成過飽和狀態(tài)而析出。2號酸洗塔用于吸收1號塔后煤氣中的殘留氨。因此，噴灑的磷銨母液的酸度應(yīng)保持在pH值為5.4~5.6，使母液結(jié)晶含量不致因過飽和而析出結(jié)晶。吸收了殘余氨的母液經(jīng)除酸器排出。磷酸由磷酸高置槽不斷補充到磷銨母液中去。焦爐煤氣經(jīng)過兩塔的噴灑洗滌，氨的總回收率可達99%2．弗薩姆法弗薩姆法以磷酸為吸收液吸收焦爐煤氣中的氨，經(jīng)解吸、精餾制取無水氨。弗薩姆法的工藝流程如圖4-43所示。焦爐煤氣從弗薩姆吸氨塔下段進入，自上段排出，與從塔上段噴淋的磷酸溶液逆流接觸，煤氣中的氨被磷酸吸收?；厥瞻钡男蚀笥?9%。從塔上部噴淋的磷酸，濃度為30%，氨與磷酸的物質(zhì)的量比為1.25。磷酸溶液吸氨后形成的富液，從塔下段排出。富液中的氨與磷酸的物質(zhì)的量比為1.75，pH值為7~8。富液經(jīng)除焦油器、換熱器人閃蒸器，在閃蒸器內(nèi)蒸出極少量的二氧化碳、硫化氫和氰化氫等酸性氣體。酸性氣體引入弗薩姆吸氨塔前的煤氣管。閃蒸出酸性氣體的富液用泵送人冷凝器，換熱升溫到175℃，進入氨汽提塔。氨汽提塔下部供人壓力為1.57MPa蒸汽，在高溫下解吸富液中的氨，氨氣從塔頂排出，經(jīng)冷凝、冷卻成為濃氨水。氨汽提塔下部排出的貧液經(jīng)換熱、冷卻進入弗薩姆吸氨塔循環(huán)使用。含氨18%~20%的濃氨水用泵送入無水氨精餾塔中部，被從下部供人的壓力為1.57MPa的蒸汽精餾成為99.8%氨氣，從塔頂排出，冷凝后成為99.8%的無水氨產(chǎn)品，圖4-43弗薩姆法工藝流程1－弗薩姆吸氨塔；2－除焦油器；3－焦油分離槽；4閃蒸器；5－氨汽提塔；6－給料槽；7－無水氨精餾塔；8－無水氨接受槽一部分用回流泵送入無水氨精餾塔作回流；一部分送入無水氨接受槽。塔底排出的200℃為防止酸性氣體進入無水氨精餾塔，在濃氨水槽內(nèi)加入氫氧化鈉進行中和。弗薩姆法的主要設(shè)備為弗薩姆吸氨塔和無水氨精餾塔。弗薩姆吸氨塔如圖4-44所示。它為兩段式空噴塔，塔下部設(shè)煤氣入口，頂部有煤氣出口。上部設(shè)有捕霧層。每個吸收段上部裝有多個噴嘴的環(huán)狀噴灑裝置。兩吸收段間用帶有升氣管的斷塔盤分開，斷塔盤上裝有溢圖4-44弗薩姆吸氨塔圖4-45無水氨精餾塔流管和集液槽。吸收液經(jīng)噴嘴均勻地噴入塔內(nèi)，吸收煤氣中的氨后，落入斷塔盤的集液槽