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(貴州開陽化工有限公司，貴州 貴陽 550300)

貴州開陽化工有限公司(以下簡稱開陽化工)合成氨生產(chǎn)規(guī)模為50萬t/a，氨庫工段設(shè)計2臺5 000m3液氨球罐，儲存條件為低壓常溫(4℃、0.4MPa(g))，儲存過程中閃蒸大量氣氨，原設(shè)計1套氨回收裝置用于回收液氨閃蒸氣和儲罐氣，氨回收裝置是利用氣氨極易溶于水和濃氨水在加熱狀態(tài)下極易揮發(fā)且氣氨在較高壓力下的冷凝溫度較低的原理，通過氣氨吸收、濃氨水精餾、氣氨冷凝的過程，達(dá)到回收的目的。根據(jù)生產(chǎn)需要，2014年底開陽化工增加3套液氨罐車充裝裝置，液氨充裝過程排放大量的閃蒸氣氨，也需要進(jìn)行回收，導(dǎo)致氨回收裝置超負(fù)荷運(yùn)行，閃蒸氣氨回收不完全，造成大量的浪費(fèi)。2016年開陽化工新增一套氨水制備裝置，利用閃蒸的氣氨生產(chǎn)20%～30%的氨水，供熱電站煙氣脫硫、脫硝使用，富余的氨水外銷，對閃蒸氣氨回收起到一定作用，但因氨水制備裝置與氨回收裝置為并聯(lián)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)際運(yùn)行過程中仍存在一些問題。

1 氨回收裝置與氨水制備裝置并聯(lián)運(yùn)行時存在的問題

改造前氨回收裝置與氨水制備裝置并聯(lián)運(yùn)行工藝流程見圖1。

圖1 改造前氨回收裝置與氨水制備裝置并聯(lián)運(yùn)行工藝流程

從氨庫來約2 400Nm3/h的閃蒸氣氨，一部分進(jìn)入氨水制備吸收器，配制20%～30%的氨水，供熱電站煙氣脫硫及外銷；另一部分進(jìn)入氨回收吸收塔吸收，氨水提壓送至精餾塔，經(jīng)再沸器加熱蒸發(fā)，氣氨從塔頂逸出，經(jīng)循環(huán)水冷凝為液氨，送至氨庫球罐儲存。經(jīng)過一段時間運(yùn)行，主要存在以下問題。

(1)氨水制備與氨回收并聯(lián)運(yùn)行時，氣量分配不平衡，調(diào)節(jié)困難。氨水制備氣量大時，導(dǎo)致回收氣氨量較小，氨水濃度低，精餾塔壓力提不起來，塔底的稀氨水不能回到吸收塔進(jìn)行循環(huán)吸收，塔頂蒸發(fā)的氣氨無法冷凝；氨水制備氣量小時，不能保證煙氣脫硫氨水濃度，脫硫排放指標(biāo)超標(biāo)，氨回收塔氨水濃度高，吸收效果不好，吸收塔頂排放的尾氣中氨含量高，經(jīng)取樣分析達(dá)7%以上，造成浪費(fèi)。另一方面，吸收塔氨水濃度高容易使氨水泵1氣蝕。

(2)經(jīng)氨水制備吸收器吸收后的含氨尾氣直接放火炬燃燒，因循環(huán)吸收的氨水濃度較高(達(dá)26%以上)，所以吸收效果差，吸收后含氨尾氣中氨含量較高(達(dá)20%以上)，這部分氨未經(jīng)回收直接排放火炬燃燒，浪費(fèi)極大。

(3)氨回收精餾塔再沸器使用的加熱蒸汽為4.0MPa(g)、251℃的飽和蒸汽，加熱完后產(chǎn)生的冷凝液溫度高，因冷凝液管網(wǎng)溫度低，高溫冷凝液并管網(wǎng)時形成水擊，管道振動大，前期運(yùn)行過程中，冷凝液均現(xiàn)場直接排放，造成極大浪費(fèi)。

(4)在系統(tǒng)停車后的開車過程中，環(huán)保裝置煙氣脫硫需提前運(yùn)行，這時氨庫沒有閃蒸的氣氨，無法向煙氣脫硫提供氨水。

(5)氨回收裝置因氨水濃度高、溫度高，氨水泵1經(jīng)常夾氣，泵機(jī)械密封泄漏頻繁，使用壽命短，備件消耗量大，約一個月就需更換一次機(jī)械密封。

2 改造的實(shí)施過程

針對以上存在的5個問題，制定了改造實(shí)施方案，利用系統(tǒng)停車的機(jī)會，有針對性地對氨水制備及氨回收進(jìn)行了改造。

(1)通過配管，將氨水制備吸收器吸收后排放的含氨不凝氣送至氨回收吸收塔進(jìn)口氣氨管道，使氨水制備與氨回收形成串聯(lián)，氣氨經(jīng)氨水制備吸收器吸收后，再經(jīng)過氨回收吸收塔進(jìn)行二次吸收，降低吸收塔氨水濃度，提高吸收塔的吸收效果，從而降低吸收塔頂放空氣中氨含量。

(2)將氨回收冷卻器出口的氨水一部分送至氨水制備吸收器，另一部分返回吸收塔循環(huán)吸收。這樣就能夠?qū)⑽账蘸蟮南“彼炕厥绽?，另一方面停用氨回收精餾系統(tǒng)，節(jié)約蒸汽耗量和解決冷凝液現(xiàn)場排放浪費(fèi)的問題。

(3)改造前，氨水制備裝置不能利用液氨配制氨水，如果吸收器直接通液氨配制氨水，會瞬間放出大量的熱，熱量無法完全充分移出，將造成設(shè)備振動及損壞，針對這種情況，我們在吸收器入口稀氨水管道上增加1臺液氨混合器，使液氨在混合器中均勻混合，然后再送入吸收器中配制成氨水，這樣就實(shí)現(xiàn)了在系統(tǒng)開車前即使沒有閃蒸氣氨的情況下，也能為煙氣脫硫裝置提供合格的氨水。改造后氨回收裝置與氨水制備裝置串聯(lián)運(yùn)行工藝流程見圖2。

圖2 改造后氨回收裝置與氨水制備裝置串聯(lián)運(yùn)行工藝流程

3 改造后運(yùn)行效果

(1)改造后，氨水制備裝置與氨回收裝置實(shí)現(xiàn)串聯(lián)運(yùn)行，氨水制備吸收器吸收后的尾氣全部送至氨回收吸收塔進(jìn)行二次吸收，尾氣從塔頂排放至火炬燃燒。

停用回收精餾后放空氣氨含量對比見表1，從表1中可看出，尾氣中氨含量已降至0.08%以下，且尾氣放空氣無明顯氨味，改造前氨火炬燃燒的火焰是橘黃色，改造后已消除。

表1 停用回收精餾后放空氣氨含量對比

(2)氨水制備過程中氨水濃度比改造前穩(wěn)定，不會出現(xiàn)大幅波動，調(diào)節(jié)更為方便，調(diào)節(jié)補(bǔ)水量時只需用遠(yuǎn)控閥V1調(diào)節(jié)，減少大量的工作量。

(3)停運(yùn)氨回收精餾系統(tǒng)，每小時節(jié)約4.9t 4.0MPa(g)飽和蒸汽，并解決了冷凝液因溫度高不能并管網(wǎng)，導(dǎo)致現(xiàn)場排放的問題。

(4)改造后，回收吸收塔吸收后的氨水濃度低于5%、氨水溫度低，改善了氨水泵1的工作條件，延長了氨水泵機(jī)械密封的使用壽命，改造后氨水泵連續(xù)運(yùn)行4個多月未出現(xiàn)問題。

(5)改造后，實(shí)現(xiàn)了在合成系統(tǒng)開車前，利用液氨配制合格氨水供煙氣脫硫提前使用，保證環(huán)保指標(biāo)達(dá)標(biāo)排放。

4 經(jīng)濟(jì)效益及社會效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

4.1.1 放空尾氣中氨回收量

按照氨水制備氣氨量1 200Nm3/h、氨回收氣氨量1 200Nm3/h計算：氨水制備放空尾氣量約400Nm3/h，其中氨含量23%，其余為H2、N2，每小時放空氣中的氨=400×23%=92Nm3/h，按1年運(yùn)行8 000h計算，92×8 000=736 000Nm3/a，氨回收放空尾氣量約250Nm3/h，其中氨含量7.25%，其余為H2、N2，每小時放空氣中的氨=250×7.25%=18.125Nm3/h，按1年運(yùn)行8 000h計算，168×8 000=145 000Nm3/a。年合計氣氨量=73 600+145 000=881 000Nm3/a。

換算為液氨：

節(jié)約881 000×17/(22.4×1 000)≈668.6t/a

液氨價格按3 600元/t計算，668.6×3 600≈240.7萬元/a

4.1.2 節(jié)約蒸汽量

中壓飽和蒸汽價格按110元/t計算，氨回收耗蒸汽4.9t/h，按1年運(yùn)行8 000h計算：

可節(jié)約4.9×110×8 000=431.2萬元/a

4.1.3 年總經(jīng)濟(jì)效益

改造后，從放空尾氣中氨回收及節(jié)約飽和蒸汽用量的總經(jīng)濟(jì)效益=240.7+431.2=671.9萬元/a。

4.2 社會效益

(1)因氨水制備裝置與氨回收裝置吸收不完全，造成大量含氨尾氣放火炬燃燒，但因量大而燃燒不完全，部分尾氣未經(jīng)燃燒排放至大氣，造成周圍大氣污染，對周圍的生態(tài)環(huán)境和居民造成影響，改造后，放空尾氣中的氨得以有效回收，解決了火炬排放有毒有害氣體的問題，社會效益和環(huán)保效益明顯。

(2)改造后，制備的氨水濃度穩(wěn)定、產(chǎn)量增加，為熱電鍋爐煙氣脫硫、脫硝提供吸收劑，使得單位煙氣達(dá)標(biāo)排放。另外，富余的氨水外銷給周圍火電廠，用于煙氣脫硫、脫硝， 為周邊環(huán)保工作作出了積極的貢獻(xiàn)。

5 結(jié)語

液氨在儲存過程中，均會產(chǎn)生大量的閃蒸氣及儲罐氣，合成氨廠都必須充分考慮這部分放空氣的回收利用，實(shí)現(xiàn)有毒有害氣體零排放，提升裝置的環(huán)保性能和經(jīng)濟(jì)效益，并針對現(xiàn)有生產(chǎn)裝置，深入挖潛，尋找每一個可以利用的資源，在工藝上有所改善，在設(shè)計上有所創(chuàng)新，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，實(shí)現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。