磷铵吸收法生产氨水用于烟气脱硫的实践

陈晓舟（广西柳州钢铁股份有限公司焦化厂，柳州545002)

 

     为了实现资源利用的有效整合，柳钢烧结厂2009年停用原有的喷淋式饱和器硫酸洗氨法，新建了磷铵吸收法生产氨水的系统，由3个吸收区和1个解析区组成，3个吸收区处理的焦炉煤气量分别为4万、10万和6万m³/h，解吸区主要由2开1备的3个解析塔构成，每个解析塔可处理富液32m³/h，生产的氨水可供烧结厂275万m³/h的烟气脱硫。于2010年11月生产出流量为2m³/h、浓度为10%～l l％的合格浓氨水，用于烧结烟气脱硫，得到合格的硫酸铵副产品。

 

1   磷铵吸收法的原理及工艺流程

     利用循环母液中磷酸一铵和磷酸二铵之间的转化，通过低温吸收和高温解析，将煤气中的氨进行回收，其反应式为：

                    NH₄H₂PO₄+NH₃ → (NH₄)₂HPO₄

     用磷铵吸收煤气中的氨具有选择性，对煤气中其他酸性组分只有痕量的吸收，并可在接触器中进一步脱除，可有效避免对后续烧结烟气脱硫系统的影响,其工艺流程见图1。

 

 

图1    磷铵吸收法生产浓氨水的工艺流程

 

 

2   系统运行指标

     因吸收区仅投入焦炉煤气的处理量为4万m³/h系统，与解析区的能力不配套，对设计指标还不能进行全面评价。但从系统运行情况来看，主要指标仍可达到设计要求，见表1。

 

表1    磷铵吸收法生产浓氨水系统的操作指标

项目	设计参数	实际操作指标
送解析萄富液流量，m^3/h	13	12.8
返回氨吸收塔上段的贫液量，m^3/h	15	14.97
氨吸收塔入口的贫液温度，℃	50～70	51.6
氨吸收塔阻力，Pa	≤2500	1023
氨吸收塔入口煤气的温度，℃	≤50	50
氨吸收塔出口煤气的温度，℃	由水平衡决定	40.8
解析塔的塔顶压力，MPa	1.233±0.06	1.203
解析塔蒸汽入口的接点压力，MPa	2	1.8
进入解析塔富液的温度，℃	175.3	172
进入解析塔富液的流量，m^3/h	32	13.39（仅开1个吸收区）
解析塔的塔顶温度，℃	180±5	189.8
解析塔阻力，Pa	≤5000	3000
进入接触器的富液温度 ，℃	104～123	105
生产1吨16%浓氨水耗用的蒸汽量，t	1.6	1.5（浓度10%）
氨吸收塔后煤气的含氨量，mg/m^3	≤60	30～50
浓氨水质量	浓度12%～18%，酸性杂质痕量	浓度10%左右，酸性杂质痕量
贫液摩尔比	1.25	1.28
富液摩尔比	1.75	1.53

 

3   运行中的问题与处理

    （1）设计要求氨吸收塔前煤气中的焦油含量≤50mg/m³, 否则杂质会随循环母液进入换热器、解析塔塔板和管道。由于电捕焦油器运行不正常，焦油含量常高达200mg/m³以上，造成贫富液换热器经常堵塞，清扫极为困难，并且影响进入接触器的富液温度。为此，在电捕焦油器后增设了洗涤塔，用剩余氨水冲洗煤气，取得了一定效果，但增加了能耗和煤气中的水分。根本措施应是保证电捕焦油器的高效运行，以及初冷后煤气集合温度不超过22℃ 。

来自蒸氨塔的氨汽送入氨吸收塔。进入氨吸收塔的剩余氨水也要经过良好的除油，否则带入的杂质会严重影响系统的运行。

    （2）原设计中的20多套自动调节系统完全可以对系统的压力、流量和液位进行自动调节。现实际只有2套能投入运行，工作量较大，对一些关键调节机构可考虑选用灵敏度高的调节阀。

    （3）富液升压泵的机械密封易损坏，造成系统多次因富液泄漏而被迫停机，应严格选择高压泵。

    （4）消泡剂的选用关系到解析塔阻力的控制，要在开工前做好准备。

    （5）应保证解析塔用中压蒸汽的稳定。它不仅为解伯提供热量，还为贫液、氨水输送提供动力。若压力过高会把母液带入冷凝冷却器和氨水输送管道。而压力过低时，贫液会反窜进入蒸汽管道。为此，应将附近3套干熄焦装置产生的蒸汽减压后后接入解析区的蒸汽总管，并加大对蒸汽稳压调节系统的维护。

   （6）磷铵溶液、氨汽和氨水等工艺介质较强的腐蚀性，应注意设备的材料选型和焊接质量，否则开工后极易出现窜漏。

 

4   结语

     从系统的运行效果来看，磷铵吸收法能充分保证焦炉煤气中氨的回收效率，生产的氨水完全可满足烧结烟气脱硫的需求。还为焦化厂节约了大量的外购硫酸费用，有极大的推广和应用价值。

（201205045）