各种回收氨方法比较

各种回收氨方法比较

摘要：详细介绍了目前应用较多的饱和器法生产硫铵弗萨姆法生产无水氨和水洗氨蒸氨和氨分解三种氨回收工艺的工艺流程，并对三种工艺进行了经济比较。

炼焦煤在焦炉干馏过程中，煤中的元素氮大部分与氢化合生成氨，小部分转化为吡啶等含氮化合物，他们随煤气从炭化室逸出。氨的生成量相当于装入煤量的0.25％～0.35％，粗煤气中的含氨量一般为6～9g/m3。氨是化工原料，又是腐蚀介质，因此必须从焦炉煤气中脱除。从煤气中回收氨有双重意义，首先可将氨制成化肥，其次从净化煤气的观点出发，在焦炉煤气回收粗苯之前，必须将煤气中的氨脱除，以防止以氨为媒介

的腐蚀性介质进入粗苯回收系统而造成设备的严重腐蚀。

对于氨的脱除，目前我国广泛采用的有三种不同类型的工艺，即生产硫铵、无水氨和氨分解等工艺。硫铵工艺所得硫酸铵的国家标准见下表。

硫酸铵的国家标准

名称指标

一级品二级

品

三级

品

氮含量（以干基计），％≮21 ≮

20.8

≮20.6

水分，％≯0.1 ≯1.0 ≯2.0 游离酸≯≯0.2 ≯0.3

(H2S4O) ，％ 0.05

≮75 －－

粒度（60目筛

余量），％

颜色白色或微带颜色

的结晶

生产无水氨工艺所得的无水氨主要用于制造氮肥和复合肥料，还可用于制造硝酸、各种含氮无机盐及有机物中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等。此外，还常用作制冷剂。氨分解工艺所产生的废气送入鼓风机前的吸煤气管道，但该工艺装置无产品回收。

1 硫铵生产工艺

生产硫铵是焦炉煤气净化工艺流程中回收氨的传统方法。我国20世纪60年代以前建成的大中

型焦化厂均采用半直接法鼓泡型饱和器生产硫铵，该工艺的主要缺点是设备腐蚀严重，硫铵质量差，煤气系统阻力大。在宝钢一期工程的建设中，我们引进了酸洗法生产硫铵工艺，它是由酸洗、真空蒸发结晶以及硫铵离心、干燥、包装等三部分组成。与饱和器法相比，由于实现了氨的吸收与硫铵结晶分离的操作，以获得优质大颗粒硫铵结晶。酸洗塔结构为空喷塔，煤气系统阻力仅为饱和器的1/4，煤气鼓风机的电耗可大幅度下降。采用干燥冷却机将干燥后的硫铵进一步冷却，防止结块，有利于自动包装。鞍山焦耐院将此工艺经改进后用于天津煤气二厂，装置投产后已通过了技术鉴定。在宣钢和北焦的建设中，我们引进了间接法饱和器生产硫铵工艺，该工艺是从酸性气体中回收氨，其硫铵的质量比饱和器法

好，但因在较高温度（100℃左右）下操作，对设备和管道材质的要求高，加之饱和器尺寸并不比半直接法小，因此投资高于半直接法。在杭钢焦化厂，我们将此工艺用于蒸氨塔后氨汽生产硫铵，并已正常投产。除上述方法外，鞍钢二回收从法国引进的二手设备喷淋式饱和器，以代替半直接法的鼓泡型饱和器。喷淋式饱和器的特点是煤气系统阻力较小，设备尺寸可相对减小，硫铵质量有所提高。国内已有不少厂家用其代替老式的鼓泡型饱和器。

但是，不管采用那种生产硫铵的工艺，从经济观点分析，其共同的致命缺点是硫铵的收入远远不够支付其生产费用。下面重点介绍一下酸洗法和喷淋式饱和器生产硫铵的工艺。

（1）酸洗法生产硫铵工艺。酸洗法硫铵生产工艺

由氨的回收、蒸发结晶与分离干燥等3部分组成。其工艺流程见图1.

如图1 所示，煤气自下而上经过酸洗塔，在酸洗塔分上下两段，均用含游离酸2％～3％的硫铵母液进行喷洒，煤气中的氨即与硫酸结合生成硫铵，从酸洗塔顶逸出煤气经除酸器分离出酸雾后送入煤气总管。

用泵将母液循环槽中的硫铵母液抽送至结晶槽，结晶槽的母液用循环泵抽出，经母液加热器加热后送入真空蒸发器，蒸发器在（绝压）11kPa 压力和48℃下工作，母液因真空蒸发而浓缩，浓缩后的过饱和溶液经中心管自流至结晶槽底部。含有小颗粒结晶的母液在结晶槽中部经循环泵抽出大量循环，使结晶不断长大，几乎不含结晶的母液在结晶槽上部溢流至满流槽，再用泵送回母

液循环槽。大颗粒结晶沉积在结晶槽底部用浆液泵送往供料槽。蒸发器的真空是用二级蒸汽喷射造成的，蒸汽喷射器使用0.7MPa的中压蒸汽。从蒸发器上部出来的汽体经第一凝缩器与第二凝缩器冷凝后排往热井。

含有大颗粒结晶的硫铵母液在供料槽内进行沉降分离，上部清液溢流回结晶槽，底部含有50％结晶的母液进入离心机，滤液经滤液槽后再返回结晶槽。硫铵结晶采用带冷风的干燥冷却器进行干燥、冷却。

酸洗法硫铵与老式饱和器硫铵工艺相比，有以下优点：酸洗法工艺采用空喷塔，煤气系统阻力小，约为饱和器法的1/4～1/5，使风机电耗可以大大降低；酸洗法工艺在酸洗塔内母液始终控制在不饱和状态，结晶颗粒是在真空蒸发结晶系统

内形成，由于采用了大流量的母液循环，控制了晶核的形式，并使结晶有足够的成长时间，因而，可以获得大颗粒的优质硫铵结晶。酸洗法硫铵的设备与管道均采用了超低碳不锈钢

（OOCrl7Nil4Mo2）,较好地解决了稀硫酸的腐蚀问题，酸洗塔可不设备品，大大减少了设备的维修工作量。我国自行设计的酸洗法硫铵生产装置，将酸洗塔由一台两段改为二台各一段的空喷塔，这样，两台可以互为备用，便于连续、稳定生产。

（2) 喷淋式饱和器法硫铵工艺。喷淋式饱和器硫铵生产工艺与鼓泡式饱和器流程基本一样，只是将喷淋式饱和器代替鼓泡式饱和器。喷淋式饱和器是将饱和器和结晶器连为一体，流程更为简化。在此流程中采用母液加热器，从结晶槽顶部一部

分母液通过加热器加热，再循环返回饱和器喷淋。在饱和器底部控制一定的母液液位，母液从满流管流入满流槽。在满流槽中除去焦油的母液流入母液贮槽。母液循环泵从结晶槽上部抽出母液，送到喷淋室的环形分配箱进行喷洒，母液循环量为15L/m3。吸收氨后的母液通过中心降液管向下流到结晶槽底部。饱和器内母液酸度控制20％～30％，结晶段的结晶体积百分比上限为35％～40％，下限为4％。晶比达到25％时，启动结晶泵抽取结晶，送往结晶槽提取硫铵。

在保证饱和器水平衡的条件下，一般饱和器母液温度保持在50～55℃，煤气出口温度44～48℃。喷淋式饱和器的阻力一般为1000～2000Pa，为旧式鼓泡型饱和器的1/5～1/4。饱和器后的煤气含氨可达到30～50mg/m3。其流程见图2。