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1、22000 ms/h焦炉煤气中氨回收工艺设计The Process Design of Ammonia Recovering from22000ms/hCoke Oven Gas目录摘要1Abstract.H引言1第一章综述21.1氨的来源21.2氨的回收21.3氨的回收工艺21.3.1浓氨水工艺21.3.2弗萨姆(Phosam)无水氨法31.3.3氨分解工艺31.3.4硫铵工艺31.4鼓泡式饱和器法6第二章工艺流程72.1鼓泡式饱和器法回收氨的工艺流程72.2饱和器法回收氨的影响因素与控制82.2.1预热器后的煤气温度82.2.2母液温度92.2.3母液酸度102.2.4母液的循环搅拌102
2、.2.5母液中的结晶浓度（晶比）112.2.6结晶槽中结晶层的厚度112.2. 7离心分离和水洗112.2.8沸腾干燥器的操作122.2.9母液的净化处理13第三章 物料衡算和热量衡算143.1饱和器的物料衡算143.1.1饱和器的氨平衡和硫酸用量计算143.1.2饱和器的水平衡计算153.1.3饱和器最低温度和最适宜温度的确定163.2饱和器的热量衡算173.2. 2输出热量20第四章饱和器的计算23结论27致错误!未定义书签。参考文献28附录22000m3/h焦炉煤气中氨回收工艺设计摘要：氨是一种重要的工业原料，对氨的回收能够减少资源浪费，增加经济效益，此外氨 对环境危害极大，不利于环境保
3、护。因此将氨回收具有重要的意义。本设计是采用鼓泡式 饱和器法通过氨与硫酸反应生成硫酸铵的工艺方法回收氨。经过设计计算，该设计工艺基本可完成既定设计任务，即完成22000m3/h焦炉煤气中 氨回收的工艺目标和水平。设计中对鼓泡式饱和器进行了物料衡算和热量衡算。最终结果 符合工艺条件，达到设计要求。煤气中氨含量为1%1.5%，饱和器后煤气含氨量为0.03g/m3。煤气预热温度65.3C，饱和器出口煤气中水蒸气分压7.431kPa，母液适宜温度 53.6C，得到硫酸铵产量735.768kg/h，而硫酸的消耗量为700.32kg/h。根据工艺要求， 对饱和器进行了选型计算。关键词：煤气；氨；硫酸；饱和
4、器法；硫酸铵The Process Design of Ammonia Recovering from 22000m/h CokeOven GasAbstract: Ammonia is an important industrial raw materials, recycling of ammonia can reduce waste of resources and increase economic benefits, in addition to ammonia great harm to the environment is not conducive to environment
5、al protection. Therefore, the ammonia recovery is significant. This design is the use of bubbling ammonia saturator law by the reaction of ammonium sulfate and sulfuric acid process for recovery of ammonia.After the design calculations, the design process can be completed given the basic design task
6、s to complete 22000m?/h COG ammonia recovery process goals and level. Design for Bubble saturation were carried out mass balance and heat balance. The end result meets conditions, to meet the design requirements. Ammonia gas content of 1% to 1.5%, the amount of ammonia gas saturator 0.03g/m3. Gas pr
7、eheating temperature 65.3C, outlet gas saturated water vapor partial pressure 7.431kPa, liquor suitable temperature 53.6C, obtain ammonium sulfate production 735.768kg/h, while the consumption of sulfuric acid is 700.32kg/h. According to process requirements, the saturation selection calculation wer
8、e carried out. Key words: gas;ammonia; sulfuric acid; saturator method; ammonium sulfa引言焦炉生产焦炭的副产品是焦炉煤气，现代焦炉生产工艺残留于煤气中的氨，大部分被 冷却水吸收，在凉水塔喷洒冷却时又都解吸进入到大气，这样就造成了资源的浪费。更重 要的是，氨进入大气造成的环境污染危害相当严重，既不利于环保，也不符合国家关于可 持续发展的要求。因此从焦炉煤气中回收氨是很有必要的。此外，煤气中的氨在燃烧时会生成有毒、有腐蚀性的氧化氮，氨在粗苯回收中能使油 和水形成稳定的乳化液，妨碍油水分离1。上述这些都是现代焦化生
9、产遇到的困难。为此， 煤气中氨的含量不允许超过0.03g/m3。氨的回收是焦炉煤气净化与产品回收的重要工序，主要有浓氨水工艺、硫铵法、氨分 解法和弗萨姆无水氨法等。本设计主要是采用硫铵法对焦炉煤气中的氨加以回收，根据设 计条件和要求，结合半直接法、间接法和直接法的优缺点，确定利用半直接法即饱和器法 生产硫酸铵的方法回收氨。因为鼓泡式饱和器法比较成熟，所以采用鼓泡式饱和器法来完 成此次设计任务。纯态的硫酸铵为无色长菱形晶体，焦化厂生产的硫酸铵，因混有杂质而呈现浅的蓝色、 灰色，多为片状、针状甚至粉末状结晶。本工艺所生产的硫酸铵，既可以作为肥料直接使 用，也可以作为生产其他肥料的原料使用。第一章综
10、述煤中含由碳、氢、氧、氮、硫等原子组成结构复杂、种类繁多的多环结构物质。在炼 焦过程中除了生成主要的固体焦炭外，还产生大量的气体荒煤气。炼焦时约有25%转化为 各种化学产品组成的荒煤气，这些化学产品都是重要的化工原料。其中主要化学产品有焦 炉煤气、氨、毗啶、硫、苯、奈、焦油与少量的其他产品。1.1氨的来源煤在高温干馏过程中，氮元素与氢元素通过重组生成氨。当温度在700800C时，氨 的生成量最大。焦炉煤气中的氨对焦炉煤气的进一步净化和产品回收有很多不利影响，例 如对吸收煤气中粗苯的洗油质量有严重影响，易使洗油乳化变质；对生产设备与煤气管道 有严重腐蚀作用；含氨煤气燃烧产生氧化氮，造成环境污染；
11、含氨的废水也会对环境产生 严重影响1。另外氨可以用来制成化肥或化工原料，对其回收利用产生巨大的经济效益。 因此对于焦炉煤气中的氨应加以回收。1.2氨的回收氨对于干煤的产率一般为0.25%0.35%。当炼焦煤气经初步冷却后，部分氨转入冷凝 氨水中，氨在煤气和冷凝氨水中的分配，取决于煤气中初冷的方式(间冷、直冷或者间一 直混冷)以与冷凝氨水的产量和煤气冷却的程度。当采取间接冷却时，煤气冷却温度越低， 冷凝氨水量越大，则冷却器后煤气中含氨量越少，反之则多。一般情况下，初冷后煤气 中的含氨量为68g/m3。剩余氨水中的氨仅占很少一部分，而大部分的氨仍留在煤气中， 生产中这两部分的氨都应加以回收。因此氨
12、的回收可分为两部分：一是回收初冷煤气中的氨达到煤气净化，减少系统的腐 蚀。二是回收剩余氨水的氨减少水体的污染。1.3氨的回收工艺氨的回收是焦炉煤气净化与产品回收过程中的重要工序，主要有浓氨水工艺、硫铵法、 水洗氨一氨分解法和弗萨姆(Phosam)无水氨法等。1.3.1浓氨水工艺在中小型焦化厂焦炉气净化中浓氨水法是最主要的方法之一。浓氨水的生产工艺包括 三个过程：煤气除萘；水洗氨；富氨水蒸馏。为了使水洗氨顺利进行，必须在洗氨 前除去煤气中的萘。水洗氨工艺根据煤气初冷和除萘方法与所采用的洗氨设备的不同而分 为下列四种工艺流程：初冷为直冷的洗氨工艺；水洗萘洗氨工艺；热法油洗萘洗氨工艺；2 / 32冷
13、法油洗萘洗氨工艺，其中后三种工艺为间接初冷。然而传统的浓氨水工艺存在有许多突出的问题：（1）对设备腐蚀严重，操作环境恶劣， 增加了设备检修维护的频率，使成本增高。（2）生成的产品质量不高，对环境污染大，并 且不利于运输。（3）在蒸氨分解器连续排出的H2S、N%、HCN与CO2会给大气带来严重污染。因此在近些年来化工厂已经渐渐将此方法淘汰，大多都开始采用硫铵法和无水氨法。1.3.2弗萨姆（Phosam）无水氨法六十年代末期，美国研究成功了采用磷铵溶液吸收焦炉煤气中的氨生产无水氨的新工 艺，即弗萨姆流程。该工艺设备投资省、流程简单、氨的回收率高、成本低，生产高纯度 的无水氨，除可直接用于施肥外，还
14、可用于化工合成、冷冻和制造还原性气体等。弗萨姆法制取无水氨主要包括3个过程4： （1）磷铵溶液吸收煤气中的氨；（2）吸氨富 液的解吸；（3）解吸所得氨汽冷凝液的精馏。即利用磷铵溶液吸收煤气中的氨，吸氨富液 解析得到无水氨。磷铵溶液吸氨实质是利用磷酸吸氨。弗萨姆法磷铵溶液主要由磷酸一铵 和磷酸二铵组成。在4060C时，磷酸溶液中磷酸一铵能很好吸收煤气中的氨生成磷酸二 铵，得到富铵溶液。磷酸吸收具有选择性，只吸收氨而不吸收煤气中酸性组分，因此就可 以很简单的得到高纯产品。煤气由空喷吸收塔底部进入，塔顶喷下5055C的贫磷铵液。 吸收塔底部排出的富液总量的3%4%去解吸。需再生富液先在泡沫浮选择焦油
15、器分离出焦 油泡沫，再在脱气塔脱去酸性气体，然后在解吸塔用1.6MPa直接水蒸气吹蒸，脱氨后贫 液温度196C，经与富液换热后进吸收塔吸氨。解吸塔顶得到氨水，氨水再经精馏制取无 水氨。由磷铵溶液接触的介质不同，分为冷法和热法。冷法是磷铵溶液与煤气直接接触吸收 其中的氨；热法无水氨工艺是先用水从煤气中吸收氨成为氨水，然后将氨水中的氨用蒸汽 蒸出成为氨气，再用磷铵溶液吸收氨气中的氨。1.3.3氨分解工艺此工艺是将含有少量硫化氢的氨蒸汽送入氨分解炉中，在镍基催化剂的作用下将NH3, 和HCN分解，所得分解气体送入余热锅炉中产生蒸汽，冷却后的分解气体再经过第2个直 接冷却系统冷却后（热值约2900KJ/m3）掺混到焦炉煤气中。由于氨和氰化氢的分解是在还 原气氛下进行热裂解，除可防止硫化氢参加反应，还可避免形成氮氧化合物。此工艺经济实用、费用低、尾气可掺人焦炉煤气和无二次污染等优点。此工艺值得重 视，前景可观。1.3.4硫铵工艺(1) 硫铵法的回收原理硫铵法是使煤气中的氨和浓氨水中的氨与硫酸接触生成硫铵：2NH +H SO = ( NH) SO3244 24若硫酸过量则生成酸式盐：NH +H SO =NH HSO32444随着溶液被饱和，酸式盐又生成正盐：NH HSO + NH = ( NH) SO4434 24溶液中酸式盐和正盐的比例取决于溶液中游离酸的浓度。酸的浓度以质
