一种负压蒸氨装置研究

河北峰煤焦化有限公司 河北 邯郸 056202

概述：河北峰煤焦化有限公司二期年产160万吨焦炭，采用焦耐院设计JN70-2顶装7m焦炉，配套10.1万Nm3/h化产回收车间，其中硫铵工段配置3台喷淋式饱和器和2台垂直筛板蒸氨塔，塔高25m，塔盘31层，设计剩余氨水处理能力为60m3/h，每小时蒸汽消耗量11t。

蒸氨工艺描述及原理

焦化行业通常使用蒸馏法处理剩余氨水，其目的在于：一是从剩余氨水中回收氨资源生产硫铵，二是对进入生化系统的废水进行预处理，以降低NH3-N，酚、氰、硫、COD等污染物含量，为废水生化处理达标创造条件。传统的蒸氨采用直接蒸汽供热，蒸出的氨气引入硫铵饱和器前煤气管道，此段管道位于鼓风机后，故存在约15-20kPa的背压。每处理1t剩余氨水蒸汽消耗量约为180-200kg蒸汽，消耗量大，蒸汽在蒸氨过程中最终转化为废水，使生化处理负荷增加。

改造前工艺流程

1蒸氨塔 2氨分缩器 3蒸氨废水泵4剩余氨水预热器 5蒸氨废水冷却器

运行情况

正常工况蒸氨塔顶背压15-20kpa，每小时消耗蒸汽11t在化产车间蒸汽使用排列第一。分缩器后氨气高达温度99t直接通入饱和器顶部与煤气混合，饱和器气后煤气温度升高，尤其夏季高温天气高达60℃，循环水系统温度难以维持，终冷降温负荷过大。

重点要解决的问题：

(1)蒸氨在运行过程中消耗蒸汽量大，在各装置消耗蒸汽排行前列；

(2)蒸氨运行压力高，波动大，塔盘容易出现倾斜；

(3)将蒸氨塔顶约99℃的氨气全部送入新增氨气冷却器，冷凝为7%的氨水，负压开车时氨气不再进入饱和器，以此可有效降低饱和器后煤气温度，从而降低终冷塔运行负荷；

(4)消除蒸氨塔特殊情况可能造成的母液变色情况；

研究路线

2019年公司投入大量人力资源组建攻关团队外出考察对标，寻求该工艺的节能运行模式。在经过多次外出对标，学习同行业负压蒸氨技术。经过实地考察发现传统负压蒸氨工艺需要借助真空泵将氨气冷却器后的不凝气送入饱和器，增加了额外能耗，且操作指标不稳定，气体流速加快极易夹带焦油致冷凝冷却器，堵塞问题严重，运行工况堪忧。

技术分类 微负压 半负压 负压蒸汽使用量 较少 少 极少可靠性 可靠 易堵塞，维护频繁 易堵塞，维护频繁

耗能 不耗能 消耗电能 消耗电能安全性 风险较小 风险较大 风险较大投资 小 中 大操作繁琐性 简单 操作频繁 操作频繁

利用蒸氨塔，硫铵楼梯间顶部，硫铵厂房的高度差，在硫铵楼梯间顶部安装120㎡氨气冷却器，引入氨气和分缩器用循环水水源。硫铵房顶增加气液分离器，分离出氨水和不凝气利用现有管架分别铺设DN80/DN150管道，考虑排液和冬季防冻，在粗苯终冷区域设置低点放空和排液水封，管道采用50mm保温。不凝气接入脱硫区域西侧荒煤气管道DN150放散口，氨水排至循环氨水槽。

技术指标

(1)蒸氨塔顶压力：-1～-5KPa；(2)蒸氨塔底压力：≤40Kpa；

(3)蒸氨塔顶温度：90～95℃；(4)蒸氨塔底温度：100～105℃；

(5)蒸氨废水氨氮：≤200mg/L；

(6)入蒸氨塔剩余氨水量：60～70m3/h；

(7)吨废水耗蒸汽：≤150kg/t；(8)循环水量200m3/h

主要装置

(1)氨气冷凝冷却器。由于氨气氨水具有很强的腐蚀作用，因此选用钛材列管冷却器，主体材质为Q345R，换热面积为120m2。

(2)气液分离器。采用材质为316L的DN600mm管段制作，高度2m，冷却后的氨气由顶部进入，氨水从侧壁栽管流出(液位最高1.7m)，顶部设置吹扫口和不凝气出口，底部放净。

(3)水封。采用材质为304的管段制作，直径为400mm，高2m。

工艺流程

发明点或创新点

将蒸氨塔顶约99℃的氨气全部送入新增氨气冷却器，冷凝为6-8%的氨水，取消氨气送入饱和器的工艺，降低饱和器后煤气温度。通过荒煤气管道负压和氨气冷却时产生的负压实现蒸氨塔微负压操作；目前该技术在蒸氨工艺中的应用仅我公司在使用，运行后降低了蒸氨工艺的蒸汽消耗量2t/h，降低了饱和器后煤气温度5℃，为后续工艺创造条件，减小夏季高温天气的影响。可作为行业夏季高温问题的突破方向，同时不消耗额外动能，运行成本极低，维护量小运行稳定。

结论

通过改进达到了节省蒸汽，降低饱和器后煤气温度，运行效果良好。相对原先运行模式，每天节省蒸汽48t，每天产生经济效益为100×48=4800元；同时每天可减少蒸氨废水48t，吨水处理费用按照9元计算，每天可节省48×9=432元。

致谢

我公司与山西焦化有限公司对外技术服务部达成技术合作关系，长期进行技术交流，对标学习，丰富了技术经验同时共同探讨创新。