氨水精馏在生产中的应用

小氮肥第３８卷第５期２０１０年５月　７　氨水精馏在生产中的应用　张子锋　（山西吕梁高等专科学校０３３０００）　陈志伟　（山西兰花科创股份有限公司化肥分公司　晋城０４８０００）　氨水泵采用电动往复调频泵。氨水精馏塔（即蒸　Ｏ　前言　氨塔）采用石家庄精工化工设备有限公司的垂直　山西兰花科创股份有限公司化肥分公司经过　筛板塔结构，蒸氨塔的提馏段设置１６层塔盘，精　多年来的数次技术改造，生产能力不断提高，到目　馏段设置２０层塔盘。　前已达到年产１８０　ｋｔ合成氨、３００　ｋｔ尿素和１Ｏ　ｋｔ　甲醇的生产能力。经过技术改造，逐步淘汰了碳　２　设计要求　化装置，使合成氨装置氨回收系统产生的氨水只　把等压吸收塔的氨水通过精馏成为液氨。　能送尿素系统消化。但由于氨水量太大，尿素系　提供的蒸汽压力：２．０　ＭＰａ；　统无法全部消化。经过反复论证和考察，决定新　氨水处理量：１０　ｍ　／ｈ；　增加１套氨水精馏装置，即蒸氨装置。该装置投　氨水浓度：＞１２０　ｔｔ（～１０％，质量分数）；　运以后，液氨产量为３０～４０　ｔ／ｄ，为“１８・３０”项　塔底残液中Ｗ（ＮＨ３）＜１００×１０～；　目达产、达效提供了保证。　塔顶液中Ｗ（ＮＨ。）＞９９．５％。　１　技术方案　３　主要设备　众所周知，气氨的冷凝温度随压力升高而升　主要设备参数见表１。　高。由于氨在４０℃时饱和蒸气压为１．５５４　ＭＰａ，　如果采用循环水来冷却气氨，为了确保气氨被冷　４　工艺流程　凝下来，确定氨水精馏的操作压力为１．６　ＭＰａ。　氨水精馏塔操作压力为１．６　ＭＰａ，以确保塔　采用塔前换热、塔底设置再沸器、塔顶循环水冷　顶的液氨冷凝温度在４Ｏ　ｃＣ以上，采用循环水冷　却，并维持比较大的回流比来保证气氨的纯度。　却。　驴　护驴痧、驴　补水，综合利用水资源。　（５）加、减生产负荷时，不要动作进塔的分流　④油的脱除。通过设置高效油分离器来去　阀，以确保进塔气体的合理分流，维持催化剂温度　除高压机带至醇化塔的油。　的平稳。　⑤在脱硫塔内设置单独的脱氯剂，脱除气体　通过以上措施，有效控制了进入醇化系统气　中的氯。　体中的各种有害物质。同时，醇化催化剂的使用　（４）防止催化剂超温。醇化、烃化反应均为强　情况又决定着烃化催化剂的状态，从２００５年５月　放热反应，若变换后气体中ＣＯ含量超标及脱碳后　原始开车至今，醇化催化剂的活性一直很好，热点　气体中ＣＯ　含量超标，均能引起醇化、烃化催化剂　温度始终维持在（２３５±５）ｏＣ，烃化催化剂的活性　“飞温”，促进石蜡的生成，严重时石蜡将工艺管道　也很好，热点温度维持在（２３０±５）ｏＣ，粗醇产量　堵塞，无法进行正常生产。出现此情况应及时减气　稳定在８５　ｔ／ｄ左右，烃化液５　ｔ／ｄ左右。　量直至切气，使催化剂温度不能升得过高。　（收稿日期２００９－０８－０７）　８　小氮肥第３８卷第５期２０１０年５月　表１主要设备参数　设备名称　设备参数　发生过泄漏现象。　（４）该装置投运以后，经常发生氨水槽放空　管泄漏气氨，使周围的工作人员无法忍受，虽然采　取了相应措施，但不能根本上解决问题。后利用　２个旧小液氨贮槽改作氨水槽使用，虽然未经过　氨水精镏塔　热交换器稍０ｏ　４３２５　００７　，Ｆ　¨　，　１笛，０Ｃｒｌ８Ｎｉ９　Ｏ　ｍｍ　ｘ２段，Ｆ　５８　，　６　５９．１台，０Ｃｒｌ８Ｎ１９　再沸器４１　０００　ｍｍ×３　５１５　ｍｍ，Ｆ＝１１８　ｍ　，１台，碳钢　防腐，但从使用效果看，因其是压力容器，可以不　放空，从而杜绝了气氨的污染。　冷凝器４１　０００　ｍｍ×３　８２０　ｎｆｌｌｎ，Ｆ：１８０　ｍ　，２台，碳钢　氨水槽　０００　ｍｍ×９　０００　ｍｍ，１台，碳钢　氨水泵　３Ｄ３—１６／２．２－Ｕ型往复泵，２台，ｌ８．５　ｋＷ　冷却水加压泵　２００－３１５型管道泵，１台，３０　ｋＷ　贮槽中的氨水由氨水泵打入热交换器，预热　升温到１５０　ｏＣ左右进入氨水精馏塔，通过逐板气　液两相的平衡及质量和热量的交换，氨不断上升　至塔顶，而水则流到塔底。升至塔顶的气氨进入　冷凝器，气氨被冷却水冷却为液氨，其中一部分作　为回流液回流至塔顶，另一部分作为产品进入液　氨贮槽。塔底残液从塔内引出进入热交换器，加　热进塔氨水后减压进入残液槽与精醇残液混合，　再经除铁过滤后，由泵送入造气工段，作为造气夹　套气包的补水使用。　５　试车投产情况　５．１试运行过程出现的问题及解决措施　（１）蒸氨装置刚投运后，就暴露出一个问题，　即蒸氨塔塔顶回流管线经常堵塞，堵塞管线的主　要是碳酸氢铵结晶。出现碳酸氢铵结晶的原因是　氨水中含有ＣＯ　，解析出来的ＮＨ　和ＣＯ　经水冷　后很容易形成碳酸氢铵结晶，迫使经常停车进行　处理。氨水中含有ＣＯ　是由于混进了精炼工段　的氨水，把含ＣＯ：氨水隔离开以后，运行才趋于　稳定。　（２）运行半年多以后发现：蒸氨塔中有严重　腐蚀现象，说明含ＣＯ　氨水腐蚀比较严重，确实　应该引起高度重视。蒸氨塔在使用１年后，由于　腐蚀严重而于２００６年３月更换新塔体，材质采用　３１６Ｌ，更改了进口管结构，一直使用至今。　（３）该蒸氨装置运行半年以后，出现了塔前　换热器泄漏现象，严重影响到正常生产。经过分　析后认为：该换热器没有设置膨胀节，２种换热介　质温差较大，使列管受热膨胀造成局部裂开。更　换了１台新换热器并增加了膨胀节以后，再没有　５．２蒸氨装置改造后的运行情况　蒸氨装置投运后，经过逐步对系统进行完善，　运行逐渐稳定。氨产量由蒸氨装置未投运前的　５５０～５６０　ｔ／ｄ提高到５９０～６００　ｔ／ｄ。该蒸氨装置自　２００５年运行以来，指标稳定，由于当时氨水量大、且　浓度高，班产氨１　１　ｔ左右，基本解决了全公司氨水　的回收利用问题。现系统经过进一步优化，氨水　量逐年减少，氨水浓度也降低，班产氨８　ｔ左右。　２００５年和２００９年蒸氨装置运行指标见表２。　６　效益分析　６．１项目原始投资　设备投资：８８万元；　安装费：１１万元；　外管线材料及安装：３０万元；　土建：８万元：　电器仪表：２０万元；　防腐保温：１５万元；　其它：８万元；　合计：１８０万元。　６．２效益核算　６．２．１运行费用　（１）２００５年９月测试运行费用　蒸汽：蒸汽消耗约５　ｔ／ｈ，蒸汽以８０　ｔ计，　月耗蒸汽费用为８０　Ｘ５　Ｘ２４　Ｘ３０＝２８．８（万元）；　电耗：每小时用电按４８　ｋＷ・ｈ，电价格以　０．２５元／（ｋＷ・ｈ）计算，月耗电费为０．２５　Ｘ　４８　Ｘ　２４　Ｘ３０＝０．８６４（万元）；　冷却水：循环水量２００　ｉｎ　／ｈ，冷却水价格以　０．１　Ｉｎ　计算，月耗冷却水费用为０．１　Ｘ　２００　Ｘ　２４　Ｘ３０＝１．４４（万元）；　氨水：吨氨耗氨水（２００　ｔｔ）８　ｔ，其中氨水价格　以５０：ＶｒＪｔ、液氨产量为２５　ｔ／ｄ计，月耗氨水费用　为５０×８　Ｘ２５　Ｘ３０＝３０（万元）；　小氮肥第３８卷第５期２０１０生　表２　２００５年和２００９年蒸氨装置运行指标　９　人工工资：８名工人，每人工资以１　０００　计，月工资费用为１　０００×８＝０．８（万元）；　月　（１）２００５年测试的利润。蒸氨装置产液氨为　３０～４０　ｔ／ｄ，以３０　ｔ／ｄ计，液氨价以１　５００元／ｔ计，　维修费用：每月０．２万元；　月运行费用合计：６２．１０４万元。　（２）２００９年１０月测试运行费用　蒸汽：蒸汽消耗约４　ｔ／ｈ，蒸汽以８Ｏ　ｔ计，　月耗蒸汽费用为８０×４×２４×３０＝２３．０４（万元）；　蒸氨装置每月的利润为７２．８９６万元。该蒸氨装　置共投资１８０万元，投资回收期２个多月。　（２）２００９年测试的利润。以蒸氨装置平均产　液氨１８　ｔ／ｄ左右，液氨价格以２　０００　ｔ计，则蒸　氨装置每月的利润为３８．２６４万元。２００６年３月　电耗：每小时用电５０　ｋＷ・ｈ，电价格以　０．３１　（ｋＷ．ｈ）计算，月耗电费为０．３１　Ｘ　５０×　２４　Ｘ　３０＝１．１１６（万元）：　更换１台新蒸氨塔投资约３１万元，其投资回收期　不到１个月。　冷却水：循环水量２００　ｍ　／ｈ，冷却水价格以　７　结语　对于合成氨系统产生的氨水，大部分企业都　没有很好的回收办法，一般只能采取加大尿素解　析系统的生产能力，回收到尿素系统的方法，但产　生的解吸废液量比较大，需要经过深度水解或者　０．１　ｍ　计算，月耗冷却水费用为０．１×２００×　２４×３０＝１．４４（万元）；　氨水：吨氨耗氨水（１２０　ｔｔ）１０　ｔ，其中氨水以　８０　ｔ、液氨产量为１８　ｔ／ｄ计，月耗氨水费用为　８０　Ｘ１０　Ｘ１８　Ｘ３０＝４３．２（万元）；　水处理才能回收利用。而蒸氨系统能够将氨水转　化成合成氨产品，产生的残液中氨质量浓度只有　０．０１７　ｇ／Ｌ，经过降温后重新进入等压回收系统作　人工工资：４名工人，每人工资以１　６００　月　计，月工资费用为１　６００　Ｘ４＝０．６４（万元）；　维修费用：每月０．３万元；　月运行费用合计：６９．７３６万元。　６．２．２利润　为回收液而循环使用，使氨回收系统成为一个闭　路循环的系统。　（收到修改稿日期２００９—１２．１５）