无水氨工艺及设备简介详解.ppt

无水氨工艺及设备简介 一、无水氨工艺 1.1 对于NH3的吸收，目前应用较多的是饱和器法生产硫铵，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。根据130万吨循环经济型煤焦化扩建项目的实际生产情况，着重简介弗萨姆法生产无水氨工艺。 弗萨姆法生产无水氨分为半直接法和间接法。 1.1.1 半直接法是从焦炉煤气中吸收氨，宝钢二期采用的就是半直接法。焦炉煤气导入吸收塔与磷酸铵溶液直接接触，吸收煤气中的氨，然后经解析、精馏制取产品无水氨。该工艺的特点是利用磷酸二氢铵具有选择性吸收的特点，从煤气中回收氨精馏制得高纯度的无水氨（纯度可达99.98％)。但由于介质具有一定的腐蚀性，且解吸、精馏要求在较高的压力下操作，故对设备材质要求较高。除此之外，该工艺具有一定的经济规模限制，规模过小既不经济也不好操作。 1.1.2 间接法从酸性气体中吸收氨，攀钢焦化厂采用的就是间接法。是将脱酸塔顶的酸性气体引出送入间接法弗萨姆装置的吸收塔，用磷酸溶液吸收酸性气中的氨。由于该工艺不与煤气直接接触，几乎不产生酸焦油，与半直接法相比，酸焦油分离和处理设施可大为简化。 我们公司采用的是半直接法脱氨。弗萨姆法制取无水氨包括三个主要过程，即用磷酸铵溶液吸收焦炉煤气中的氨、磷铵富液的解吸以及解吸的所得氨汽冷凝液的精馏。磷酸为三元酸，它在水溶液中能离解为磷酸二氢根离子[H2PO4-]磷酸一氢根离子[HPO42-]和磷酸根离子[PO43-]，磷酸是中等强度的酸，其第一级离解常数为101×10-3，在水溶液中主要离解成（H+）及（H2PO4-）由于磷酸的水溶液中含有上述各种离子，所以氨与磷酸作用，能生成磷酸一铵（NH4H2PO4），磷酸二铵[（NH4）2HPO4]和磷酸三铵[（NH4）3PO4]。 名称 分子式 晶型 25℃溶解度/% 氨 蒸 汽 压/Pa PH值 50℃ 100℃ 125℃ 磷酸一铵 NH4H2PO4 正方晶型 41.6 0.0 0.49 0.49 4.4 磷酸二铵 （NH4）2HPO4 单斜晶型 72.1 26.5 49 294 7.8 磷酸三铵 （NH4）3PO4 三斜晶型 24.1 —— 6305 11549 9.0 1.1.3磷酸一铵、磷酸二铵、磷酸三铵的主要性质见下表： 由上表可见，磷酸一铵是十分稳定的，要加热到103℃才会分解。磷酸二铵较不稳定，在50℃时就已产生明显的氨蒸汽压，当温度达70℃时即开始放出氨而变成磷酸一铵。磷酸三铵很不稳定。在室温下就分解出铵而变成磷酸二铵，因此在弗萨姆法所用的磷铵溶液中主要含有的是磷酸一铵和磷酸二铵。在低于120℃时，磷铵溶液表面上氨的分压主要与溶液中的磷酸二铵含量有关。 当用此种磷铵溶液来吸收荒煤气中的氨时，溶液中的部分磷酸一铵能很好地吸收氨而生成磷酸二铵，而在一定温度下，富液进行解吸时，溶液中的部分磷酸二铵又受热分解放出所吸收的氨还原为磷酸一铵，所得贫液重新返回吸收塔循环使用 。 上述过程的反应式为： 1.2无水氨生产原理 采用磷铵溶液吸收氨时，吸收塔后煤气含氨量，主要取决于在吸收操作温度下入塔贫液液面上的氨分压，即取决于磷铵溶液中的磷酸二铵含量。所以在一定的吸收温度下，入塔贫液中的总铵量，一铵和二铵之间的质量比（可以用NH3/H3PO4的克分子比表示），是十分重要的。一般喷洒贫液中的含氨为（6～8.5）%，含磷酸约41%，NH3/H3PO4克分子比约在1.2～1.4之间，循环母液（吸收塔下部循环铵溶液）含氨为(8.5～10.5)%，含磷酸约44%，NH3/H3PO4克分子比为1.65～1.85之间，当吸收操作温度为(40～60)℃时，煤气中99%以上的氨可被吸收下来。 由于磷酸吸收具有选择性，只吸收焦炉煤气中的氨而焦炉煤气中的酸性组分（CO2、H2S及HCN）不被溶液吸收（只有痕量），因此无需再经化学净制，即可生产出极纯的产品。 1.3无水氨生产工艺流程 从脱硫工段来的35℃左右焦炉煤气进入吸收塔下段，与磷酸铵溶液逆流接触，煤气中95%以上的氨在下段被吸收。煤气进入吸收塔上、中段后，煤气中剩余的氨进一步被吸收，脱氨后的煤气（含氨≤0.1g/m3、温度≤50℃）从吸收塔顶出来进入终冷塔。 吸收塔上、中、下三段磷酸铵溶液分别由四台循环泵循环喷淋（一台备用）。下段循环泵将部分富液（温度42±2℃）送至除焦油器，除去富液中的焦油和萘等杂质，而夹带焦油及杂质的富液自流至焦油槽，焦油、萘等杂质被定期刮入焦油渣箱，焦油槽底部溶液通过返液泵回到除焦油器，除焦油器内富液自流入溶液槽后，溶液通过富液升压泵送入贫富液换热器与从解吸塔底来的磷酸铵溶液（贫液）进行热交换，富液被加热到沸腾状态（温度123℃左右），进入接触器，闪蒸出的酸性气体和