硫铵产率分析

关于影响硫铵产率因素的分析

一、问题提出：

沧州中铁装备材料制造有限公司焦化厂自入秋以来硫酸铵产率低于0.8%的水平。与国内相同工艺、规模焦化厂相比较，产率确属偏低。

当前国内多数焦化厂煤气净化工艺与中铁装备焦化厂的煤气净化工艺一样：脱硫采用HPF前脱硫法；后序脱氨采用稀硫酸吸收煤气中的氨生产硫酸铵喷淋式饱和器法。该工艺硫酸铵产率（对干煤）在脱硫开工正常的情况下，能够维持在0.8~0.95%之间就属到达较高的水平了，一般低于粗苯产率。若脱硫不开工，硫酸铵产率一般能够达到1~1.2%之间，明显要比粗苯产率高。

究其原因，概括讲可分为三方面的因素：1、煤的性质和组成因素；2、湿法脱硫造成氨损耗的因素；3、饱和器吸收氨的因素。如下图所示：

1、煤的性质和组成因素

2、湿法脱硫氨损耗因素

3、饱和器吸收氨工艺因素

根据氨动态平衡示意图可知：硫酸铵产品中的氨=配合煤中的氮转化成的氨—脱硫再生尾气带走的氨—脱硫液带走的氨—蒸氨废水带走的氨—洗净塔后尾气带走的氨—净煤气带走的氨—母液“跑、冒”带走的氨

结论：要想提高硫酸铵的产率，就要设法满足以下条件。

1、提高配合煤中氮转化成氨的效率；

2、降低脱硫工序的再生尾气携带走的氨、废液携带走的氨和蒸氨废水携带走的氨；

3、降低饱和器工序净煤气携带走的氨、杜绝母液“跑、冒”现象，杜绝硫铵“飞料”现象。

二、问题分析及应对措施

1、煤的性质和组成因素分析

硫酸铵的产率与配合煤的性质和组成有着必然的关系，在同等加热条件下其产率虽配合煤挥发份和煤变质程度的变化而变化。一般情况下，配合煤含氮约2%。在炼焦过程中，炼焦煤种所含的氮有10约~12%转化为氮气；约有60%的氮留存在焦炭中；有15~20%的氮与氢化合成氨气，分别存在于煤气和剩余氨水中，其中剩余氨水中的氨约占配合煤生产氨的20%左右；其余的氮生成氰化氢、吡啶盐基或其它含氮化合物。

因炼焦配煤的主要任务是：用最低成本的配合煤生产出符合用户所需要的冶金焦炭，在此基础上应尽可能多产出碳氢化学产品。因此通过变更配煤方案来提高氨产率的方法不可取。

2、湿法脱硫造成氨损耗因素分析

⑴、氨在HPF湿法脱硫中的作用

HPF湿法脱硫是利用焦炉煤气中的氨和浓氨汽中的氨做为吸收H2S 的吸收剂。脱硫液中游离氨的浓度对脱硫效率影响特别明显。当脱硫液中游离氨浓度<5g/L时，脱硫效率就明显下降，严重时脱硫效率还不足90%。

因剩余氨水中的氨仅为配合煤生产氨的20%左右，因此脱硫液中的游离氨主要来自煤气中的氨。

HPF湿法脱硫为确保催化剂的活性及再生塔硫泡沫的浮选效果。再生塔鼓风强度一般不低于100m3/m2.h。使用的空气量愈大，氨的损失量也就愈大。

脱硫液吸收煤气中的氨属于物理吸收过程，受温度影响较大。当脱硫液温度较低时，脱硫液中的游离氨就高，同时再生空气尾气中含氨也高。但当提高脱硫液温度时，则生成的副盐量也随之升高，脱硫液外排量增大。

⑵、以沧州中铁焦化厂脱硫工序生产数据为例，生产数据汇总：

每小时装装干煤量280t/h（结焦时间22小时）

吨干煤煤气发生量330m3

出冷后煤气中含氨6g/m3（估计数，以实测为准）吨干煤产生剩余氨水量0.122t（配合煤水分9%、化合水2%）剩余氨水含氨 3.5K g/m3（估计数，以实测为准）

蒸氨废水含氨0.1K g/m3

脱硫液温度35℃

再生空气尾气含氨 2.46g/m3。

再生塔塔经 5000mm；

鼓风强度100m3/m2.h；

█脱硫液中：游离氨含量7.5K g/m3；NH

CNS含量13K g/m3；（NH4)2S2O3含量120K g/m3

4

中铁焦化厂脱硫液中的NH4CHS和（NH4)2S2O3总量<150K g/m3。根据生产经验，可推断出脱硫系统外排废液量每天不少于50m3。（60~80m3

较为真实）

⑶、根据以上数据计算氨去向百分比：

1）、配合煤中的氮每天转化成的氨总量为：

280×（330×6/1000+0.122×3.5）×24=16176Kg/d

（假设生产出的氨没有损失，全部转化成硫酸铵，则每天硫酸铵的最大产能为：

16176×（132/34）×24/1000= 62.8t/d）

2）、再生塔尾气每天携带走的氨：（5/2）2×3.14×100×2.46×2（两台）×24/1000=232Kg/d；氨损失率为：232/16176=1.43%；

3）、脱硫废液携带走的氨

｛7.5+13×（17/76）+120×(34/148)｝×50=1898.88Kg/d；氨损失率为：1898.88/16176=11.74%

4）、蒸氨废水携带走的氨：280×0.122×0.1×24=81.98Kg/d；氨损失率为：81.98/16176=0.5%

（若蒸氨塔不开工，剩余氨水直接外排，则损失的氨为：280×0.122×0.1×24=2869.3Kg/d；氨损失率为：81.98/16176=17.73%）

⑷、应对措施

根据以上估算结果，可知脱硫对氨损耗影响特别大，是硫酸铵减产的主要因素：首先是蒸氨塔不开工会造成氨损失约17.73%；其次是脱硫废液造成氨损失大于11.74%；再次是再生塔尾气造成的氨损失为1.43%；最后蒸氨废水造成的氨损失不足0.5%。具体措施：

1）、尽快再增设一台备用蒸氨塔。两台定期倒换使用，做到定期检修、吹扫，满足一开一备的要求；杜绝生水通过换热器泄露到氨水系统中，增加废水量，造成氨损失。

2）、在蒸氨开工正常情况下，脱硫废液是造成氨损失的主因。

措施如下：在满足脱硫塔后煤气含H2S达标情况下，尽可能减少脱硫废液外排量。安排专人负责跟踪或外出考察，确定脱硫液中的复盐含量的最佳值；其次尽可能降低脱硫液的温度。温度越低复盐的生成速度也就越慢。脱硫液外排量也就越少。

3）、在满足脱硫效果的情况下，不要过分死究游离氨的浓度。离氨的浓度越高，再生塔尾气造成的氨损失也就越大，同时外排的脱硫液游离氨损失也就越高。正常情况下，当游离氨浓度低于5K g/m3或因气温高脱硫效果达不到要求时，可提前适当安排三班岗位工向脱硫系统中补加少量的N a OH液碱。维持脱硫液的PH值不低于9即可。

3、喷淋式饱和器吸收氨工艺因素

沧州中铁装备材料制造有限公司焦化厂硫铵工序采用母液加热器加热母液，硫铵干燥机后增设有尾气洗净塔。工艺设计合理，但投产至今：时有“飞料”现象发生、饱和器后含氨有时超标或长时间运行的饱和器突然出现满流槽母液严重外溢现象，且难以控制。

究其原因分析如下：

1）、干燥系统“飞料”分析

干燥床内风压高，造成干燥床、硫铵贮斗“飞料”。正常情况下，干燥床内风压应保持在微正压或微负压。出现飞料现象时，通常可适当关小冷、热风机进口风门。或在进口处放一硫铵编织袋，减小风机进风量。

尾气洗净塔后空气排空管“飞料”，通常为旁通阀未关严或密封性差。

出现此种情况可重新关阀门或更换阀板。