合成氨弛放气中氨回收工艺的模拟计算2008.pdf

合成氨弛放气中氨回收工艺的模拟计算 王八月，叶启亮 (华东理工大学化工学院，上海200237) Plus 摘要：对中小型合成氨厂弛放气中的氨回收工艺进行了研究，设计了一种以水为吸收剂的双塔吸氨制浓氨水工艺，并采用了Aspen 软件对该工艺过程进行模拟计算。分析了吸收剂流量、系统压力及循环比对氨水产品与尾气氨浓度的影响。模拟结果表明，吸收剂的流 Plus；填料塔；模拟计算 关键词：氨回收；Aspen 文献标识码：A 文章编号：1008—553x(2008)05—0040—05 中图分类号：TQ028．1 氨在国民经济中占有重要的地位，在农业生产方 吸氨法外，制备液氨的蒸氨法和低温法也不断发展嗍。蒸 面，氨用于制造化肥；在化学纤维、塑料工业中，则以氨、 氨法成本比较高，而低温法(无动力氨回收法)若设计合 硝酸和尿素作为氮元素的来源生产己内酰胺、尼龙一6、 理，可大大降低成本，创造可观的经济效益。 丙烯腈等单体和脲醛树脂等产品。氨在常温常压下是无 针对小型合成氨厂，参考一些现行的吸氨工艺，笔 色气体，具有特殊的刺激性臭味，能刺激人体感官粘膜， 者设计了一种双塔氨回收流程，见图1。弛放气从吸收 空气中含氨大于0,02％时即会引起人体慢性中毒【”。小塔底部人塔，由下而上与稀氨水逆流接触，然后从吸收 型合成氨厂的含氨施放气主要来源于铜液再生气、合成 塔塔顶引出，进入尾吸塔底部，与喷淋而下的水接触后， 弛放气和液氨贮罐气，其混合浓度可达30％左右剐。因 由尾吸塔塔顶放空。吸收剂(清水)由尾吸塔顶部引人， 此，在工业生产中，无论从环保角度还是经济角度，都需 在尾吸塔吸收氨后，从塔底进入稀氨水槽，然后用泵打 要对施放气中的氨进行回收。 人吸收塔顶，在吸收塔进一步吸收氨后，由塔底进入循 1氨回收工艺的简介 环槽。循环槽的氨水一部分引入吸收塔顶循环吸收，另 目前国内外对含氨施放气的处理普遍采用水洗吸 一部分作为产品进入中间槽，即浓氨水槽。 氨法【5叼，利用氨在水中溶解度极大的特点，操作可靠，投 该氨回收流程综合了不循环和全循环工艺的特点， 资省。传统氨回收工艺一般都是采用外冷式(或内冷式) 首先通过控制进尾吸塔新鲜吸收剂的入塔温度、用量使 氨水全循环吸氨工艺，或在上部增设精洗段的氨水半循 得出尾吸塔的排放气中氨的浓度达到排放标准，尽量不 环吸氨工艺。近几年又出现了下部为内冷式鼓泡吸氨， 对周围环境造成污染。接着，控制好进吸收塔的吸收剂 上部设有精洗段的氨水不循环吸氨工艺。氨水全循环吸 入塔温度、浓度与用量，通过不断循环，逐渐提高浓度， 氨工艺气液接触面积大，且气液接触面在不断更新，故 最后使得出吸收塔时氨水浓度达到20％以上。 气液接触良好，有利于吸收，但也人为造成塔上、下段氨 2氨回收工艺的模拟计算 水的返混，降低了塔顶、塔底之间氨水的浓度差。所以， 根据处理气体的浓度，气体吸收一般分为低含量气 塔顶氨水的蒸汽压较高，塔顶施放气中氨含量也较高。 体的吸收和高含量气体的吸收【lOl。当混合气中的溶质含 氨水半循环吸氨工艺将塔顶施放气在精洗段内逆流洗 量小于5％～10％时，通常称为低含量气体吸收，反之则 涤吸收，从而降低了施放气中的氨含量，提高了氨回收 为高含量气体吸收。表1给出了人塔混合气的组成及其 率，但仍难以适合制高浓度的氨水。氨水不循环吸氨工 含量，由于氨的浓度高达30％(体积)，氨的回收应为高 艺的鼓泡段上、下部氨水浓度差有所提高，大于氨水半 浓度气体的吸收。高浓度气体的吸收有以下特点：一是 循环吸氨工艺循环吸氨段上、下部氨水的浓度差，从而 气体流率、液体流率沿塔高将有明显变化，不能再视为 减轻了精洗段的净氨负荷，降低了出塔施放气中的氨含