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1、高效径向侧导喷射塔板在焦化厂蒸氨塔中的应用高效径向侧导喷射塔板在焦化厂蒸氨塔中的应用柴云富 王 东 张 兵 （天津市创举科技有限公司， 天津 300130）关关键词键词 焦化 蒸氨塔 径向侧导喷射塔板（CJST） 氨回收 摘要摘要 介绍了专利技术高效径向侧导喷射塔板（CJST）的技术特点，概括了该技术在焦化厂蒸氨塔中的应用情况，概括了 蒸氨塔设备和工艺选型的常见模式，并且围绕各工艺参数，总结出一套较合理的运行方案，使该装置高效、节能、环保、 收率高等特点更加突出。4 a% ?% u: x- P: P 1、前言、前言+ o（NH4）Fe(CN)6；再次，煤气作为燃料在燃烧时 NH3 将生成 有毒
2、性，有腐蚀性的氮氧化物；最后，在粗苯回收中，NH3 能使油水发生乳化，妨碍油水分层、分离，并导致洗脱苯设备的 腐蚀。因此要限制煤气中含 NH3 量 0.03g/m3； 2.2 剩余氨水的脱氨机理及剩余氨水的脱氨机理及传统传统蒸氨塔存在的蒸氨塔存在的问题问题) I/ X0 A( l O# c9 ! . U“ D 煤气的初冷过程中形成了大量的剩余氨水，氨水中含有挥发氨和固定铵，通常挥发氨采用水蒸汽汽提法蒸出；固定铵则加 碱性分解成挥发氨后蒸出。剩余氨水中的氨按照氨的存在形式可以分成三个部分：溶于水中的游离氨、需加碱分的解固定 铵中的氨、可受热分解的挥发性铵盐中的氨。蒸氨塔的任务是用蒸汽将剩余氨水中
3、的氨通过汽提蒸脱方法分离出来。 蒸氨塔效率的高低直接影响塔顶氨汽的浓度、收率和蒸汽消耗。按膜传质理论分析，液相中的氨分子进入气相的传质过 程受液膜控制，其传质速率由液相中氨分子的传递路径和液相界面的多少来决定。所以提高液相的分散度以缩短氨分子 传递路径、增加并快速更新相界面，是提高传质速率的根本。实现这个目标要靠先进的气液接触装置。传统蒸氨塔仍沿用 传统的铸铁泡罩（约 30 层）或者栅板（约 35 层）塔，它们属于鼓泡型传质，板效率低，处理量小，易堵塔。存在的问题是蒸 汽消耗高；塔底废水含氨量高，一般在 300mg/l 以上,达不到废水生化处理要求（氨 150mg/l）,而塔顶氨气浓度低，常达
4、 不到硫铵补充氨的浓度要求，破坏硫铵系统的水平衡；检修耗时费力；塔体容易渗漏。蒸氨塔是一个高能耗的塔，高效率 的蒸氨塔对降低蒸汽消耗，降低运行费用非常明显。由于传统蒸氨塔效率低，生产时蒸汽消耗很高，运转费用很高，调节 进塔蒸汽量时，不是保了塔底批示保不了塔顶指示，就是保了塔顶保不了塔底。 2.3 CJST 不不锈钢锈钢蒸氨塔的技蒸氨塔的技术术特点特点( b- m. e( O$ T9 x7 U CJST 不锈钢蒸氨塔采用专利技术CJST 径向侧导喷射塔板， CJST 塔板是在新型垂直筛板的基础上开发的一种新型高 效气液喷射塔板，依靠气体动能，将液相破碎成大量小颗粒的液滴，有效地缩短了氨分子在液相
5、中的传递路径，大大增加 了汽液接触面积，强化了汽液相界面的快速更新。故蒸氨效率远高于各类泡罩、隔栅等塔内件。 2.3.1 效率高：CJST 蒸氨塔内设约 20 层塔盘，塔径比泡罩塔小 200mm 以上；塔顶氨汽浓度可达 20%以上，塔底废水含氨 小于 150 mg/l，氨蒸脱率达 98%（传统蒸氨塔一般低于 90%）；节约蒸汽 30%以上；抗堵塞，运转周期长，检修安装方便；设 备及土建总投资比铸铁塔略高。 2.3.2 运行费用低：剩余氨水蒸氨节能是很重要的，这个塔是能耗大户，100 万吨/年焦化厂，如果每吨氨水消耗蒸汽下降 30%，就是约 60kg 蒸汽。一年按处理 21 万吨氨水计算，可节省
6、蒸汽 1.26 万吨，价值约 190 万元（吨蒸汽按 150 元计算）。 相当于两台 CJST 不锈钢蒸氨塔投资。1 2.3.3 检修方便：CJST 不锈钢蒸氨塔不需要水泥框架，采用钢平台，利用人孔检修，不象铸铁塔那样破坏塔保温层才能检 修，所以安装检修很方便。0 ! U* z3 “ j2 L1 G F( z 2.3.3 抗堵性好：这是 CJST 不锈钢蒸氨的一大优势，焦化蒸氨塔的抗堵性是一个很重要的指标，多数蒸氨塔检修就是因为 堵塔造成。 随着政府部门对环境保护的重视，企业加紧对传统的蒸氨塔进行改造。改造的模式分为以下三种：一种是完全淘汰过去的 设备和装置，采用新的塔板形式和工艺，比如采用高
7、效的塔板结构（CJST、ADV 等）代替原有泡罩、栅板、F1 浮阀、波纹填 料等塔内装置形式，同时在工艺上进行改造，比如在蒸汽进入塔前加入蒸汽引射器、用导热油加热塔底氨水、减压蒸馏等 6，这些措施的目的在于减少蒸汽用量和废水含氨量；另一种模式是利用先进的塔板技术替换原有的塔内件，同时对局 部的工艺进行改进；最后一种模式是只是对生产工艺进行适应性改进，解决当前的问题，但是不能显著改善现状。9 4、蒸氨塔操作、蒸氨塔操作过过程常程常见问题见问题的分析和的分析和对对策策 在蒸氨塔操作过程中，影响生产正常进行的因素有以下几个：# Q. c5 ! H2 1 * c+ U 4.1 最重要的蒸汽最重要的蒸汽
8、压压力力问题问题 为达到蒸氨废水含氨量不高于 0.1g/L 的要求，首先要将原料氨水中的焦油较好地分离出去；其次是直接蒸汽要保证供应， 蒸汽压力要稳定，对于径向侧导喷射塔板（CJST），蒸汽压力应该在 0.3MPa (表压) 以上。如果塔底进入蒸汽压足够，流量 也稳定的话，蒸氨塔塔底压力一般保持表压 3040kPa。当塔底压力在 20kpa 以下，则氨的蒸脱效果较差。有些装置塔底 进入蒸汽压力在某一时段低于 0.2MPa，蒸汽入口阀门全开，塔底的压力仍然达不到 30KPa 以上，说明蒸汽流量变化不大， 还有部分原因是管道阻力大，在设计时考虑这些异常因素的话，可以适当把蒸汽管道的口径加大一些。
9、塔板效率是否充分发挥、蒸汽是否够用，判断的标准就是单板压降，塔板压降在每板 500Pa 是参照标准,塔顶和塔底的压 差数等于单板压降塔板数、塔底压力可以从控制仪表上读数，总压降等于塔顶、塔底表压的差值。当塔堵塞严重时，塔压 将超过规定的表压 50 kPa，必要时需要对塔拆修清扫。 4.26 E, 4 H5 p. N( V!加入加入 NaOH 碱溶液的碱溶液的问题问题 加入碱溶液的目的是为了使氨水中的固定铵被分解，降低塔底氨水在进入脱酚工序前的氨氮总含量。加碱的方式和数量 对固定铵的处理效果至关重要，这两个因素对塔底氨水的氨氮含量影响较大。 通常情况下，由氨水中固定铵的含量、氨水进入塔的流量、碱
10、液的浓度等指标可以计算碱液加入的数量。为了使反应更加 充分，可以使碱液过量，随着加碱量的增加,其固定铵逐渐的降低,但是为了下一工序生物脱酚的需要，PH 值不能超过 9.0，碱性过高会使脱酚生物死亡。( N/ F“ 0 v7 c+ W 另外，加入方式也对蒸氨效果存在一定的影响，如果碱液在氨水入口处和氨水管道合并，碱液和氨水的混合、反应都要到 塔内进行，会对反应的完全性造成影响。根据生产实践，有一些工厂把碱液的加入点提前，大概在氨水进管的 8-10 米处 加碱，并且加一个混合器。 碱液加入量可以直接通过检测塔底含氨废水的 PH 值来控制，一般情况下 PH 值最好控制在 8.0 以上，PH 值最高不
11、超过 8.5，这样可以保持脱氨效果，使塔底的氨氮含量低于 150mg/L。在设备方面，可以考虑增加一台计量泵，这样就可以根据 剩余氨水的固定铵含量，对加碱量的大小有一个相对准确的估算，便于控制操作基准。 4.3 塔塔顶顶温度的控制温度的控制有些工厂供给蒸氨塔底的蒸气压力不是十分稳定，波动较大，白天开工工序多一些，蒸汽消耗大，所以蒸汽压力低且不稳 定，晚上蒸汽供应相对充足、稳定一些。一般随着蒸汽量的变化，为了控制塔顶的温度在 104左右、塔底 107左右，塔 顶分缩器冷凝水的流量也要相应进行调解。 4.4 进进料量要料量要稳稳定定 尽管径向侧导喷射塔板（CJST）具有很大的操作弹性，但是由于塔操
12、作的影响因素较多，蒸汽量、加碱量等都需随着处理 量的提高而改变，所以为了保持各项指标的稳定，进料量需要保持稳定。氨水泵出口要设置转子流量计或者远传流量计， 保持进塔流量的稳定及提高塔调节的可操作性。 4.5 剩余氨水的剩余氨水的过滤过滤 焦油和氨水的分离要彻底，以提高蒸氨效果，防止堵塞。有些工厂设置焦炭过滤器，但是再生工序复杂，有些工厂的设置 隔油池，除油也并不彻底，占地面积大。某 80 万吨能力焦化厂，设置气浮降油机，处理剩余氨水和脱苯分离水，每天得到 2 吨焦油，价值 0.6 万元以上，气浮除油机的投资很快得到回收。如果不进行除油或者除油效果发生波动，浮阀、泡罩塔容 易被堵塞，严重影响蒸氨
13、塔的正常运转，检修周期短，而 CJST 塔板可以较好地适应油含量高的情况。 4.6 进进料温度料温度 1 r-剩余氨水的温度应该控制在 90-100，可以在剩余氨水与塔底热废水换热后，建议再设置一个加热器，这样 更有利于进塔温度，提高蒸馏效果。如果不设置加热器，应保证进入预热换热器前氨水焦油含量非常低，这样防止焦油长 期积累在换热器内导致堵塞板空隙，严重影响换热效果。在换热器选型上，我们建议采用螺旋板式或者波纹板式。$ V! h6 W3 # q# Q- |5、 、结结束束语语 q& ?+ D/ l3 b: “ 中国的板式塔技术已经达到国际先进水平，而在新型垂直筛板基础上开发的径 向侧导喷射塔板（CJST）已经成为板式塔应用领域中的佼佼者。随着煤化工工业在中国的快速发展，化产回收的技术装备 与工艺水平也快速跟进化学工业的总体发展水平，并给企业带来了良好的经济效益和社会效益，实现这一目标的途径就 是设备创新和工艺改造的相结合，创举塔板新技术在焦化厂蒸氨塔的应用恰恰充分地证明了这一点。
