煤气净化污水氨回收的流程进展及优化

司晓凤， 刘 念

（山西省化工设计院，山西 太原 030024）

引 言

煤主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成。其中，氮的质量分数一般为0.5%～3.0%。煤经过气化、洗气后，会产生大量的高浓度酚氨废水，含有焦油、酚、氨、二氧化碳、硫化氢、尘等多种杂质。通常处理的方法是先经预处理工段分离出焦油和污泥粉尘，然后，去酚回收和氨回收工序回收酚和氨。将COD降低到生化可处理的指标。最后，进入生化处理，或进一步高级氧化、脱盐，实现达标排放或循环使用。

1 氨回收的主要工艺进展

目前，国内煤气中氨回收的主要方法有浓氨水工艺、硫铵工艺、无水氨工艺等。

浓氨水工艺由于其工艺流程简单、操作方便、投资省等主要优点，60年代即在中国中小型焦化厂得到广泛运用。但此工艺由于设备腐蚀严重，检修频繁、操作环境差，环境污染严重，氨水质量差，运输困难等问题现在已很少使用。

用生产硫铵的工艺回收焦炉煤气中的氨是焦炉煤气中氨回收比较传统的工艺。与浓氨水工艺比较存在有害气体排出少比较环保，无外排废水，生化负荷低，生成固体产品容易运输等优点。但此工艺流程长，占地多、投资大，而且产品的经济效益受硫酸和硫铵市场价格影响大。

费萨姆法是以磷酸吸收氨来自取无水氨的工艺技术，此法使用设备投资高、能耗高、不切合国内大部分厂家实际。针对以上问题，本文对目前煤气化污水中氨进行无水氨回收的化工处理流程提出氨精馏法制无水氨工艺流程。

2 氨精馏法制无水氨工艺流程

2.1 三塔串联制无水液氨流程

该技术从德国引进，由赛鼎工程有限公司吸收再设计，在原哈尔滨气化厂首次应用［1］。氨回收工艺流程示意图见第43页图1。从脱酚工段水塔侧线采出的脱酚氨水经泵P10打送到T01塔，经预热器E02冷却净化的废水，并对氨水进行预热。净化的废水经泵送至预处理工段。离开T01塔的气相在W01中被部分液化。酮油在酮油分离器V01中分离，分离出的酮油进入V02酮油槽，然后经泵送至罐区。所有水相经P02返回T01塔，气相送去T02塔。

来自T01的气相进入T02下部，T02由0.5MPa的低压蒸汽进行加热，塔顶的蒸汽在E03中P05打送的软水喷淋吸收，氨水进入V03中，部分溶液经P04泵打回流，回流的氨水作为碱源吸收气体中的CO2、H2S、HCN，放出大量的吸收热和反应热，所以在T02中部设置外部冷却器（P03、E04）；剩余部分进入T03。T02塔釜经泵送至预处理。

来自T02的氨水通过泵经E08与塔釜的产品换热后进入T03，循环蒸发器E06采用2.5MPa的蒸汽加热给T03底部加热。塔顶的氨气在E07中液化，液氨收集在贮槽V05中，部分液氨用泵P09打回流。T03塔釜废液经E08回收热量后送至预处理。

图1 氨回收工艺流程图

根据工艺流程原有氨回收化工处理大致可分为汽提塔、脱酸塔、精馏塔3个部分。该工艺在运行过程主要存在以下问题：1）CO2、H2S含量高，同时存在大量酸性气体和氨，这些酸性气体和氨并不完全以游离态存在，还以离子态存在，所以运行过程中较多出现CO2、H2S与NH3共存的情况，从而导致汽提塔塔顶的冷凝器W01容易形成NH4HCO3结晶，设备结垢和脱酸、精馏能力不够；2）原有脱酸塔为浮阀塔工艺，属发泡体系，易发生液泛，且回收率低，影响塔的正常操作。

针对以上问题，为提高氨的回收率，在保留主题流程的前提下，对原有氨回收工艺流程进行了技术改造，以期获得更好的效果。

2.2 两塔串联制无水液氨流程

氨回收流程处在酚回收流程的下游，由于酚回收系统也存在类似的问题，为了解决原有酚氨回收工艺流程中存在的问题，使得酚氨回收处理后的污水中酚含量和COD均能满足后续生化处理的要求，华南理工大学改变了原有的脱酚分离工序，将脱氨工序提前，并将脱酸、脱氨置于同一塔中实现，侧线脱氨经三级冷却后的高浓度氨气送到氨回收［1］。从酚回收来的高浓度氨气直接进入脱酸塔，这样在保留主流程的前提下由原来必须经过汽提塔、脱酸塔、精馏塔3个部分，现在只需经过脱酸塔、精馏塔2个部分。改造后的工艺流程示意图见第44页图2。从设备投资及能源消耗来说两塔流程更为经济合理；从塔的结构来说原有脱酸塔为浮阀塔，回收率低，约为40%，全塔压降为50kPa，现将脱酸塔改为规整填料塔，氨回收率由40%提高到90%以上，全塔压降为10kPa；以上的技术改造负荷虽经剧烈波动仍可保证99%的氨回收率［2］。2008年，中煤龙化对80t／h酚氨回收装置进行改造，一次开车成功，回收无水液氨700kg／h；2009年，由赛鼎工程有限公司设计并建成的1套处理能力130t／h的酚氨回收装置，开车后运行成功，且一直稳定运行，回收无水液氨1 300kg／h。通过对工艺流程的改造取得了良好的效果［3］。

3 结论

氨回收的方法多种多样、各有利弊，但由于氨本身就可作化肥外，几乎所有氮肥、复合肥都离不开氨。同时，氨也是重要的工业原料，广泛应用于制药、炼油、合成纤维、合成树脂、冷冻、冶金等方面。如，将氨氧化可制成硝酸，硝酸又是用来生产炸药、染料等产品的化工原料。此外，液氨还是已内酰胺等有机化工产品的原料。精馏法氨回收工艺因其效率高，自动化程度高，环保、经济效益高等优势，将在煤化工生产过程中得到广泛应用。

图2 改造后的工艺流程图

［1］ 陈赟，王卓.煤气化污水酚氨回收技术进展、流程优化及应用［J］.煤化工，2013，167（4）：44－48.

［2］ 陆懋筠.高效填料塔在南化氮肥厂的应用［J］.化学工业与工程技术，1999，20（2）：55－56.

［3］ 蒋士鑫.碎煤加压气化含酚废水处理方法的优化［B］.煤化工，2011，157（6）：49－51