蒸氨余热回收在焦炉煤气脱氨工艺中的应用.pdf

2023年第2 期生产实践梅山科技.7.蒸氨余热回收在焦炉煤气脱氨工艺中的应用刘建中严涵（梅山钢铁公司炼铁厂南京2梅钢炼铁厂有两条煤气处理系统，主要包管道混合器与3 0%Na0H混合，分解其中的固括排送装置、洗萘与蒸氨装置、酸洗与硫酸铵定氨盐，再进入蒸氨塔上部。塔底吹入直接蒸结晶装置、轻油装置、脱硫与制酸装置等。负汽,将氨水中的挥发氨NH，、H,S、H C N等气体责将焦炉过来的荒煤气进行冷却、输送、净蒸出。蒸氨塔顶的含氨蒸汽出口温度控制在化，循环氨水送焦炉集气管冷却煤气，确保焦101105,送至酸洗塔与稀硫酸溶液反应生炉生产平稳顺行，净化后的煤气达到用户和成硫酸铵母液。其工艺流程见图1。国家环保的要求，并回收焦油、氨、硫、苯族烃1.2西酸洗工艺等化学产品从洗萘装置来的煤气及蒸氨塔来的含氨蒸汽一起进人酸洗塔,用一定酸度的硫酸铵母液（稀硫1工艺介绍酸)分两段喷洒,把NH,吸收下来,NH,与硫酸结1.1 蒸氨工艺合生成硫酸铵母液,送至硫酸铵结晶装置。从酸原料氨水经预处理除去其中的焦油等杂质洗塔出来的煤气经除酸器,除去煤气中夹带的酸后，通过蒸氨塔给料泵与蒸氨废水换热后，进入雾后送轻油捕集系统。其工艺流程见图2。含氨蒸汽1 0 1 1 0 5 210039)至酸洗塔31碱液槽27原料氨水槽1低压蒸汽一CWCWR一至酚氰装置图1 蒸氨工艺流程反应如下：2NH,+H,SO4(NH4),SO41.3硫酸铵结晶工艺硫酸铵采用DTB结晶器法生产硫酸铵，由硫酸铵吸收系统送来的不饱和硫酸铵母液，经母液贮槽沉淀后送入结晶器，不饱和母液在结晶器内经过结晶器循环泵进人母液加热器，经180蒸汽间接加热后，进人结晶器底部循环。其工艺流程见图3。2存在不足蒸氨塔出来的含氨蒸汽混合物温度约101105,含有较高热量,进人酸洗塔,使得酸洗塔内煤气温度达到5 5 7 0，因此在生产上存在如下不足。2.1影响酸洗塔内氨的吸收氨的适宜吸收温度为5 0 左右，酸洗塔内5570的温度环境会影响酸洗塔内氨的梅山科技焦炉煤气一2023年第2 期除酸器酸洗塔含氨蒸汽焦炉煤气+去结晶器母液循环槽8下段母液循环泵上段母液结晶泵循环泵图2 酸洗工艺流程图凝结水DN100往凝结水泵180蒸汽DN200外部管线来的蒸汽循环母液DN400?硫铵结晶器T-42205E-42201蒸汽加热器循环母液DN400P-42205/母液循环泵5 6 0 m/h循环母液DN400图3 硫酸铵结晶工艺流程吸收效果。2.2增加水耗和电耗酸洗塔内煤气温度过高，还会使得终冷塔负荷增大（终冷塔出塔煤气温度指标2 435），低温水消耗量增加。并且在气温较高的夏季,还会直接增加一期公辅制冷机的功耗。2.3浪费含氨蒸汽的热量含氨蒸汽的热量未得到利用，白白浪费。同时，硫酸铵母液加热器出口母液温度要达到5865,需要利用1 8 0 的S7蒸汽进行加热，通常需要使用的蒸汽量平均约为8 t/h。综上所述，如果对蒸氨蒸汽的余热进行回收利用，让其对硫酸铵母液进行加热，降低进人酸洗塔的蒸氨蒸汽温度，从而使出塔煤气温度降低，不仅有利于酸洗塔内氨的吸收,而且降低了煤气终冷所需的低温水，并减少了电的消耗量，同时又减少了母液加热器的蒸汽消耗，以实现双向节能，因此有着重要的节能减排意义。3改进措施3.1改造后工艺介绍改造后的工艺是利用蒸氨塔来的含氨蒸汽对硫酸铵母液进行加热，以减少循环母液刘建中等蒸氨余热回收在焦炉煤气脱氨工艺中的应用加热所需的蒸汽用量。其主要工艺控制逻辑包括：硫酸铵母液管路控制逻辑、含氨蒸汽管9.路控制逻辑、氨冷凝液管路控制逻辑。其工艺流程见图4。结晶器低压蒸汽含氨蒸汽母液加热器（原有）母液加热器（新增）氨冷凝液母液母液循环泵（原有）图4改进后的硫酸铵结晶工艺流程3.1.1硫酸铵母液管路控制逻辑往新增母液加热器的旁路进出口电动阀全关，硫酸铵结晶装置原有一台母液循环泵,将而含氨蒸汽主管调节阀全开，以保证含氨蒸汽从硫酸铵结晶器引出的循环母液送至蒸汽加热直接由主管进入酸洗塔。器进行加热，加热后的母液送回结晶器进行蒸3.1.3氨冷凝液管路控制逻辑发结晶，新增硫酸铵母液循环泵与原有母液循蒸氨塔来的含氨蒸汽中含有约8%的氨气环泵并联配置。当采用含氨蒸汽加热循环母液和9 2%的水蒸气，当新增硫酸铵母液加热器正时，原有母液循环泵停用，循环母液经新增母液常运行时，会产生大量氨冷凝液，冷凝液产生量循环泵送至新增母液加热器。若经新增加热器8m/h。氨冷凝液首先进人氨冷凝液槽,再加热后的母液温度可以达到加热要求，则加热由两台流量为1 0 m/h的氨冷凝液泵（一开一后的母液直接进人结晶器蒸发结晶；若经新增备)送往排送作业区的氨水槽，在泵后的氨冷加热器加热后的母液温度达不到加热要求，经凝液主管上设置一台调节阀,该调节阀与氨冷含氨蒸汽加热后的母液进人原蒸汽加热器进行凝液槽液位计联锁，以保证槽内液位处于正常补充加热，根据加热要求控制蒸汽加热量。当范围。新增母液循环泵或新增母液加热器检修时，循3.2主要工艺设备环母液仍经原有循环泵送至原蒸汽加热器加热蒸氨蒸汽的余热回收利用系统的主要工艺后送入结晶器蒸发结晶。设备有：硫酸铵母液加热器、硫酸铵母液循环3.1.2含氨蒸汽管路控制逻辑泵、氨冷凝液槽、氨冷凝液泵等。3.2.1硫酸铵母液加热器在现有蒸氨塔至煤气酸洗塔的DN400含为保证送往结晶器的硫酸铵母液与含氨蒸氨蒸汽主管上增加一台调节阀,在调节阀前引汽高效换热，不易堵塞，并在使用期间的换热效出一路DN400管道至新增母液加热器，换热后果不衰减，且考虑换热器本体方便清洗，硫酸铵的含氨蒸汽经DN400管道引回调节阀后含氨母液加热器采用的是高效管壳式结构形式。新蒸汽主管，母液加热器气相进出口增加电动切增的硫酸铵母液加热器计算换热面积约断阀。当采用含氨蒸汽加热硫酸铵母液时，通436m，考虑换热面积余量不小于1 5%。加热往新增母液加热器的管路进出口电动阀全开，器设计工况参数见表1。含氨蒸汽主管上的调节阀与新增母液加热器出3.2.2硫酸铵母液循环泵口的硫酸铵母液温度联锁，以保证母液加热温硫酸铵母液循环泵采用离心泵，泵最大流度。当不采用含氨蒸汽加热硫酸铵母液时，通母液循环泵（新增）10表1 母液加热器设计参数换热介质热侧含氨蒸汽冷侧硫酸铵母液介质成分8%NH，+9 2%H,0 饱和硫酸铵溶液介质流量/(th-)6介质流量/(m h-1)一工作压力/kPa15 22阻力损失/kPa2进口温度/101出口温度/72量为6 0 0 m/h,扬程为1 2 m，叶轮和壳体采用904L耐酸不锈钢,轴采用3 Cr13。3.2.3氨冷凝液槽氨冷凝液槽主要是对硫酸铵母液加热器产生的冷凝液进行暂存。新增硫酸铵母液加热器冷凝液最大发生量约为8 m/h，本装置新增一个容量为1 0 m的冷凝液槽，采用3 0 4材质。3.2.4氨冷凝液泵氨冷凝液泵主要是对硫酸铵母液加热器产生并暂存在冷凝液槽的冷凝液进行输送。新增两台氨冷凝液泵，新增的冷凝液泵采用离心泵，泵最大流量为1 0 m/h,泵扬程为3 0 m,叶轮和壳体采用3 0 4不锈钢，轴采用3 Cr13，共两台，一用一备。4改进效果该蒸氨余热回收利用项目于2 0 2 1 年5 月施工结束，随即进行了试运行，针对试运行中暴露的问题进行了优化消缺，目前已正式投产。该余热项目投产后，充分利用了蒸氨后含氨蒸汽余热，减少了结晶器蒸汽消耗量，并降低了酸洗塔内煤气温度，提高了煤气中氨的脱除效率，减少了煤气终冷的冷却水耗量及电能消耗量。4.1对酸洗塔内煤气温度的影响蒸氨余热回收利用系统投用后，酸洗塔内煤气温度的变化非常明显。图5 中,开度是指蒸氨塔至煤气酸洗塔的含氨蒸汽主管上调节阀的开度。开度越大，含氨蒸汽的余热利用越少；开度越小，含氨蒸汽的余热利用越多。温差是指蒸氨余热回收利用系统投用时与完全不用梅山科技时酸洗塔内煤气的温度差。当开度为5 0%时，煤气温差接近5，蒸氨塔至酸洗塔阻力约6.5kPa；当开度为3 5%时，煤气温差则接近一10,蒸氨塔至酸洗塔阻力约9.0 kPa。考虑560到蒸氨塔顶压力指标，最小开度调试至3 5%。120可见余热回收利用系统的投用，对降低酸洗塔22内煤气温度的效果非常显著。55652023年第2 期10-一温差99-阻力8877州654330405060708090100开度/%图5 含氨蒸汽主管开度对煤气温差的影响4.2节能降耗的经济效益1)蒸汽：在蒸氨余热回收利用系统和硫酸铵结晶装置正常开工期间，可节约蒸汽4t/h，硫酸铵结晶装置每月停工清洗6 天，即正常开工2 4天，每天运行2 4h的运行工况，全年可节省蒸汽42 42 41 2=2 7 6 48 t。2）电：每年夏天，制冷机组需要运行5 个月左右,在蒸氨余热回收利用系统和硫酸铵结晶装置正常开工期间,可以停用一台制冷机，一台制冷机的功率为7 8 4kW,功率系数为0.8 5，每年可省电7 8 42 42 45 0.8 5=1 9 2万kWh。3)水：因缺少计量，无法估算。5 结 论梅钢炼铁厂蒸氨余热回收系统的投用，充分利用了蒸氨后含氨蒸汽余热，减少了结晶器蒸汽消耗量，并降低了酸洗塔内煤气温度，减少了煤气终冷的冷却水耗量及电能消耗，具有较好的节能效果。该项目在类似的煤精工艺装置及新建装置中，具有较高的推广价值。643