路廣順 李 軍 廉守勇 鄭寶華

(安徽省潁上鑫泰化工有限責(zé)任公司 安徽潁上236204)

0 前言

100 kt/a合成氨裝置年產(chǎn)生的弛放氣中氫氣量約230萬m3(標(biāo)態(tài))，若用于生產(chǎn)合成氨，可增產(chǎn)氨約1 057 t。目前，多數(shù)氮肥企業(yè)僅回收其中的氨而不回收氫氣，將回收氨后的弛放氣尾氣送至燃燒爐燃燒，因而造成資源浪費；而回收弛放氣尾氣中氫氣后再將尾氣送至燃燒爐燃燒，可實現(xiàn)物盡其用，此舉更經(jīng)濟、合理。

傳統(tǒng)等壓氨回收工藝是將弛放氣中的氨全部制成濃度不高的氨水，導(dǎo)致稀氨水量過剩，且尾氣氨含量高、氨損失多、污染環(huán)境。如果將尾氣進行凈氨處理，又會產(chǎn)生大量的稀氨水。若將稀氨水送至碳化系統(tǒng)，會影響碳化的水平衡；若送至尿素裝置的解吸和深度水解系統(tǒng)會加重有關(guān)設(shè)備的負(fù)荷而增加生產(chǎn)成本，同時限制了弛放氣中氫氣的回收。采用冰機制冷氨回收技術(shù)及無動力氨回收技術(shù)，均會增加冰機的電耗，維修費用高，尾氣中氨含量也升高。

1 弛放氣氨回收方法的選擇

安徽省潁上鑫泰化工有限責(zé)任公司原采用無動力氨回收技術(shù)對弛放氣尾氣中氨進行回收，正常情況下，弛放氣尾氣中氨的體積分?jǐn)?shù)在5%左右。由于第2級膨脹機易損壞，維修、更換膨脹機的費用很高，后來只得停用第2級膨脹機，只使用第1級膨脹機，弛放氣尾氣中氨體積分?jǐn)?shù)增至>10%，氨損失量大。弛放氣中的氫氣沒有回收，弛放氣尾氣去三廢混燃爐燃燒，尾氣中的氨燃燒后生成的氮氧化物與水蒸氣在鍋爐尾部反應(yīng)，生成亞硝酸腐蝕鍋爐，威脅生產(chǎn)安全。開1臺電機功率 500 kW 的大冰機，專門抽無動力氨回收裝置出口的氣氨和液氨充裝站液氨槽車排出的氣氨，冰機電耗明顯增加。為此，經(jīng)調(diào)研后，采用通化仁合興化工科技開發(fā)有限公司的聯(lián)合高效(低溫)等壓氨回收技術(shù)對弛放氣中的氨進行回收。

2 工藝流程

液氨貯槽來的弛放氣經(jīng)過中壓氨回收器、循環(huán)吸收器、高效(低溫)等壓氨回收塔、氣水分離器，將弛放氣尾氣中氨體積分?jǐn)?shù)降至≤20×10-6，弛放氣尾氣直接去低壓膜回收裝置回收氫氣；合成系統(tǒng)來的液氨經(jīng)過中壓氨回收器、除鹽水冷卻器、塔外氨水冷卻器、高效(低溫)等壓氨回收塔去液氨貯槽，約10 ℃低溫氨水在低溫下吸收氨；除鹽水經(jīng)過除鹽水冷卻器被冷卻到約5 ℃，由除鹽水泵加壓后去高效(低溫)等壓氨回收塔，在低溫下吸收弛放氣尾氣中的氨，從高效(低溫)等壓氨回收塔出來的氨水經(jīng)過循環(huán)吸收器、塔外氨水冷卻器，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33.8%～39.4% (350～450 tt)的高濃度氨水直接去尿素裝置的一吸塔上部，或去碳化系統(tǒng)的濃氨水槽，也可送至氨水混合槽與提氫高壓氨洗塔排出的稀氨水勾兌成質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%或25%的氨水出售。

3 使用運行情況

安徽省潁上鑫泰化工有限責(zé)任公司氨醇生產(chǎn)能力150 kt/a，商品液氨占氨醇總產(chǎn)量的80%左右，其余產(chǎn)品為碳酸氫銨和粗甲醇。由于在白天大量充裝液氨，使得白天與夜間排出液氨貯槽的弛放氣量變化很大。

聯(lián)合高效(低溫)等壓氨回收裝置于2012年10月7日投入使用，除鹽水泵額定流量1.2 m3/h，額定出口壓力2.5 MPa，電機功率4 kW。根據(jù)變頻器的頻率計算，除鹽水泵電機實際消耗功率1.2～1.8 kW。氨水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33.8%～39.4%(350～400 tt)，用氨檢測管檢測不出弛放氣尾氣中極少量的殘余氨。2012年12月8日，共抽了5倍額定體積的樣氣注入最小氨體積分?jǐn)?shù)讀數(shù)為5×10-6、氨體積分?jǐn)?shù)檢測范圍為0～50×10-6的氨檢測管也沒有檢測出氨，弛放氣尾氣中氨體積分?jǐn)?shù)小于1×10-6(是傳統(tǒng)等壓氨回收、冰機制冷氨回收和無動力氨回收技術(shù)尾氣中氨含量的1/20 000 左右)，氨的回收率在99.999%以上，氨回收系統(tǒng)阻力在0.015 MPa左右。聯(lián)合高效(低溫)等壓氨回收裝置運行數(shù)據(jù)見表1。

表1 聯(lián)合高效(低溫)等壓氨回收裝置運行數(shù)據(jù)(平均值)

聯(lián)合高效(低溫)等壓氨回收裝置投入運行之后，停運了500 kW電機的大冰機，改開250 kW電機的小冰機抽液氨充裝站液氨槽車排出的氣氨；在夜間不充裝液氨時，小冰機也停運。由于白天大量充裝液氨，導(dǎo)致弛放氣壓力較低，使中壓氨回收器出口弛放氣中氨含量較高，除鹽水用量偏多。目前，噸氨除鹽水用量為20～26 kg，如果將弛放氣壓力提高到2.25 MPa左右，中壓氨回收器出口弛放氣中氨含量還可明顯降低，噸氨除鹽水用量將降到16～20 kg。

4 經(jīng)濟效益分析

根據(jù)安徽省潁上鑫泰化工有限責(zé)任公司生產(chǎn)裝置的實際運行情況，按年運行時間為8 000 h、液氨售價為3 000元/t、電價0.45元/(kW·h)、噸氨無氨基弛放氣量為45 m3(標(biāo)態(tài))、冰機負(fù)荷為95%、無動力氨回收裝置出口尾氣中氨體積分?jǐn)?shù)10%計，則經(jīng)濟效益：①改開250 kW電機的小冰機，每年節(jié)電1 900 000 kW·h，每年節(jié)省電費85.50萬元；②每年減少損失氨569.20 t，價值170.76萬元；③只開1臺膨脹機，年可節(jié)省維修及更換膨脹機的費用約5.00萬元；④弛放氣尾氣中氨含量高，尾氣到三廢混燃爐燃燒對鍋爐尾部設(shè)備的腐蝕以及對生產(chǎn)的影響難以量化計算；聯(lián)合高效(低溫)等壓氨回收裝置除鹽水用量非常少，除鹽水泵實際消耗的功率也非常低，故忽略不計，以上各項合計261.26萬元。

待增設(shè)低壓膜回收氫氣裝置后，年回收的氫氣可以多產(chǎn)氨約1 000 t，價值近300萬元，經(jīng)濟效益更可觀。

5 結(jié)語

聯(lián)合高效(低溫)等壓氨回收裝置將弛放氣中的大部分氣氨變成液氨回收，增加了液氨產(chǎn)量，大大減少了氨水量，氨水濃度非常高，弛放氣尾氣中氨體積分?jǐn)?shù)實際<1×10-6，不產(chǎn)稀氨水，弛放氣尾氣可直接去低壓膜回收氫氣裝置，從而可獲得回收氨和氫氣的雙重經(jīng)濟效益，是氮肥企業(yè)新的效益增長點。