路廣順 李 軍 廉守勇 鄭寶華

(安徽省潁上鑫泰化工有限責(zé)任公司 安徽潁上236204)

0 前言

100 kt/a合成氨裝置年產(chǎn)生的弛放氣中氫氣量約230萬m3(標(biāo)態(tài))，若用于生產(chǎn)合成氨，可增產(chǎn)氨約1 057 t。目前，多數(shù)氮肥企業(yè)僅回收其中的氨而不回收氫氣，將回收氨后的弛放氣尾氣送至燃燒爐燃燒，因而造成資源浪費(fèi)；而回收弛放氣尾氣中氫氣后再將尾氣送至燃燒爐燃燒，可實(shí)現(xiàn)物盡其用，此舉更經(jīng)濟(jì)、合理。

傳統(tǒng)等壓氨回收工藝是將弛放氣中的氨全部制成濃度不高的氨水，導(dǎo)致稀氨水量過剩，且尾氣氨含量高、氨損失多、污染環(huán)境。如果將尾氣進(jìn)行凈氨處理，又會(huì)產(chǎn)生大量的稀氨水。若將稀氨水送至碳化系統(tǒng)，會(huì)影響碳化的水平衡；若送至尿素裝置的解吸和深度水解系統(tǒng)會(huì)加重有關(guān)設(shè)備的負(fù)荷而增加生產(chǎn)成本，同時(shí)限制了弛放氣中氫氣的回收。采用冰機(jī)制冷氨回收技術(shù)及無動(dòng)力氨回收技術(shù)，均會(huì)增加冰機(jī)的電耗，維修費(fèi)用高，尾氣中氨含量也升高。

1 弛放氣氨回收方法的選擇

安徽省潁上鑫泰化工有限責(zé)任公司原采用無動(dòng)力氨回收技術(shù)對弛放氣尾氣中氨進(jìn)行回收，正常情況下，弛放氣尾氣中氨的體積分?jǐn)?shù)在5%左右。由于第2級膨脹機(jī)易損壞，維修、更換膨脹機(jī)的費(fèi)用很高，后來只得停用第2級膨脹機(jī)，只使用第1級膨脹機(jī)，弛放氣尾氣中氨體積分?jǐn)?shù)增至>10%，氨損失量大。弛放氣中的氫氣沒有回收，弛放氣尾氣去三廢混燃爐燃燒，尾氣中的氨燃燒后生成的氮氧化物與水蒸氣在鍋爐尾部反應(yīng)，生成亞硝酸腐蝕鍋爐，威脅生產(chǎn)安全。開1臺電機(jī)功率 500 kW 的大冰機(jī)，專門抽無動(dòng)力氨回收裝置出口的氣氨和液氨充裝站液氨槽車排出的氣氨，冰機(jī)電耗明顯增加。為此，經(jīng)調(diào)研后，采用通化仁合興化工科技開發(fā)有限公司的聯(lián)合高效(低溫)等壓氨回收技術(shù)對弛放氣中的氨進(jìn)行回收。

2 工藝流程

液氨貯槽來的弛放氣經(jīng)過中壓氨回收器、循環(huán)吸收器、高效(低溫)等壓氨回收塔、氣水分離器，將弛放氣尾氣中氨體積分?jǐn)?shù)降至≤20×10-6，弛放氣尾氣直接去低壓膜回收裝置回收氫氣；合成系統(tǒng)來的液氨經(jīng)過中壓氨回收器、除鹽水冷卻器、塔外氨水冷卻器、高效(低溫)等壓氨回收塔去液氨貯槽，約10 ℃低溫氨水在低溫下吸收氨；除鹽水經(jīng)過除鹽水冷卻器被冷卻到約5 ℃，由除鹽水泵加壓后去高效(低溫)等壓氨回收塔，在低溫下吸收弛放氣尾氣中的氨，從高效(低溫)等壓氨回收塔出來的氨水經(jīng)過循環(huán)吸收器、塔外氨水冷卻器，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33.8%～39.4% (350～450 tt)的高濃度氨水直接去尿素裝置的一吸塔上部，或去碳化系統(tǒng)的濃氨水槽，也可送至氨水混合槽與提氫高壓氨洗塔排出的稀氨水勾兌成質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%或25%的氨水出售。

3 使用運(yùn)行情況

安徽省潁上鑫泰化工有限責(zé)任公司氨醇生產(chǎn)能力150 kt/a，商品液氨占氨醇總產(chǎn)量的80%左右，其余產(chǎn)品為碳酸氫銨和粗甲醇。由于在白天大量充裝液氨，使得白天與夜間排出液氨貯槽的弛放氣量變化很大。

聯(lián)合高效(低溫)等壓氨回收裝置于2012年10月7日投入使用，除鹽水泵額定流量1.2 m3/h，額定出口壓力2.5 MPa，電機(jī)功率4 kW。根據(jù)變頻器的頻率計(jì)算，除鹽水泵電機(jī)實(shí)際消耗功率1.2～1.8 kW。氨水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33.8%～39.4%(350～400 tt)，用氨檢測管檢測不出弛放氣尾氣中極少量的殘余氨。2012年12月8日，共抽了5倍額定體積的樣氣注入最小氨體積分?jǐn)?shù)讀數(shù)為5×10-6、氨體積分?jǐn)?shù)檢測范圍為0～50×10-6的氨檢測管也沒有檢測出氨，弛放氣尾氣中氨體積分?jǐn)?shù)小于1×10-6(是傳統(tǒng)等壓氨回收、冰機(jī)制冷氨回收和無動(dòng)力氨回收技術(shù)尾氣中氨含量的1/20 000 左右)，氨的回收率在99.999%以上，氨回收系統(tǒng)阻力在0.015 MPa左右。聯(lián)合高效(低溫)等壓氨回收裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)見表1。

表1 聯(lián)合高效(低溫)等壓氨回收裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)(平均值)

聯(lián)合高效(低溫)等壓氨回收裝置投入運(yùn)行之后，停運(yùn)了500 kW電機(jī)的大冰機(jī)，改開250 kW電機(jī)的小冰機(jī)抽液氨充裝站液氨槽車排出的氣氨；在夜間不充裝液氨時(shí)，小冰機(jī)也停運(yùn)。由于白天大量充裝液氨，導(dǎo)致弛放氣壓力較低，使中壓氨回收器出口弛放氣中氨含量較高，除鹽水用量偏多。目前，噸氨除鹽水用量為20～26 kg，如果將弛放氣壓力提高到2.25 MPa左右，中壓氨回收器出口弛放氣中氨含量還可明顯降低，噸氨除鹽水用量將降到16～20 kg。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

根據(jù)安徽省潁上鑫泰化工有限責(zé)任公司生產(chǎn)裝置的實(shí)際運(yùn)行情況，按年運(yùn)行時(shí)間為8 000 h、液氨售價(jià)為3 000元/t、電價(jià)0.45元/(kW·h)、噸氨無氨基弛放氣量為45 m3(標(biāo)態(tài))、冰機(jī)負(fù)荷為95%、無動(dòng)力氨回收裝置出口尾氣中氨體積分?jǐn)?shù)10%計(jì)，則經(jīng)濟(jì)效益：①改開250 kW電機(jī)的小冰機(jī)，每年節(jié)電1 900 000 kW·h，每年節(jié)省電費(fèi)85.50萬元；②每年減少損失氨569.20 t，價(jià)值170.76萬元；③只開1臺膨脹機(jī)，年可節(jié)省維修及更換膨脹機(jī)的費(fèi)用約5.00萬元；④弛放氣尾氣中氨含量高，尾氣到三廢混燃爐燃燒對鍋爐尾部設(shè)備的腐蝕以及對生產(chǎn)的影響難以量化計(jì)算；聯(lián)合高效(低溫)等壓氨回收裝置除鹽水用量非常少，除鹽水泵實(shí)際消耗的功率也非常低，故忽略不計(jì)，以上各項(xiàng)合計(jì)261.26萬元。

待增設(shè)低壓膜回收氫氣裝置后，年回收的氫氣可以多產(chǎn)氨約1 000 t，價(jià)值近300萬元，經(jīng)濟(jì)效益更可觀。

5 結(jié)語

聯(lián)合高效(低溫)等壓氨回收裝置將弛放氣中的大部分氣氨變成液氨回收，增加了液氨產(chǎn)量，大大減少了氨水量，氨水濃度非常高，弛放氣尾氣中氨體積分?jǐn)?shù)實(shí)際<1×10-6，不產(chǎn)稀氨水，弛放氣尾氣可直接去低壓膜回收氫氣裝置，從而可獲得回收氨和氫氣的雙重經(jīng)濟(jì)效益，是氮肥企業(yè)新的效益增長點(diǎn)。