联合高效(低温)等压氨回收装置运行小结
2014-07-10路广顺廉守勇郑宝华
路广顺 李 军 廉守勇 郑宝华
(安徽省颍上鑫泰化工有限责任公司 安徽颍上236204)
0 前言
100 kt/a合成氨装置年产生的弛放气中氢气量约230万m3(标态)，若用于生产合成氨，可增产氨约1 057 t。目前，多数氮肥企业仅回收其中的氨而不回收氢气，将回收氨后的弛放气尾气送至燃烧炉燃烧，因而造成资源浪费；而回收弛放气尾气中氢气后再将尾气送至燃烧炉燃烧，可实现物尽其用，此举更经济、合理。
传统等压氨回收工艺是将弛放气中的氨全部制成浓度不高的氨水，导致稀氨水量过剩，且尾气氨含量高、氨损失多、污染环境。如果将尾气进行净氨处理，又会产生大量的稀氨水。若将稀氨水送至碳化系统，会影响碳化的水平衡；若送至尿素装置的解吸和深度水解系统会加重有关设备的负荷而增加生产成本，同时限制了弛放气中氢气的回收。采用冰机制冷氨回收技术及无动力氨回收技术，均会增加冰机的电耗，维修费用高，尾气中氨含量也升高。
1 弛放气氨回收方法的选择
安徽省颍上鑫泰化工有限责任公司原采用无动力氨回收技术对弛放气尾气中氨进行回收，正常情况下，弛放气尾气中氨的体积分数在5%左右。由于第2级膨胀机易损坏，维修、更换膨胀机的费用很高，后来只得停用第2级膨胀机，只使用第1级膨胀机，弛放气尾气中氨体积分数增至>10%，氨损失量大。弛放气中的氢气没有回收，弛放气尾气去三废混燃炉燃烧，尾气中的氨燃烧后生成的氮氧化物与水蒸气在锅炉尾部反应，生成亚硝酸腐蚀锅炉，威胁生产安全。开1台电机功率 500 kW 的大冰机，专门抽无动力氨回收装置出口的气氨和液氨充装站液氨槽车排出的气氨，冰机电耗明显增加。为此，经调研后，采用通化仁合兴化工科技开发有限公司的联合高效(低温)等压氨回收技术对弛放气中的氨进行回收。
2 工艺流程
液氨贮槽来的弛放气经过中压氨回收器、循环吸收器、高效(低温)等压氨回收塔、气水分离器，将弛放气尾气中氨体积分数降至≤20×10-6，弛放气尾气直接去低压膜回收装置回收氢气；合成系统来的液氨经过中压氨回收器、除盐水冷却器、塔外氨水冷却器、高效(低温)等压氨回收塔去液氨贮槽，约10 ℃低温氨水在低温下吸收氨；除盐水经过除盐水冷却器被冷却到约5 ℃，由除盐水泵加压后去高效(低温)等压氨回收塔，在低温下吸收弛放气尾气中的氨，从高效(低温)等压氨回收塔出来的氨水经过循环吸收器、塔外氨水冷却器，质量分数为33.8%～39.4% (350～450 tt)的高浓度氨水直接去尿素装置的一吸塔上部，或去碳化系统的浓氨水槽，也可送至氨水混合槽与提氢高压氨洗塔排出的稀氨水勾兑成质量分数20%或25%的氨水出售。
3 使用运行情况
安徽省颍上鑫泰化工有限责任公司氨醇生产能力150 kt/a，商品液氨占氨醇总产量的80%左右，其余产品为碳酸氢铵和粗甲醇。由于在白天大量充装液氨，使得白天与夜间排出液氨贮槽的弛放气量变化很大。
联合高效(低温)等压氨回收装置于2012年10月7日投入使用，除盐水泵额定流量1.2 m3/h，额定出口压力2.5 MPa，电机功率4 kW。根据变频器的频率计算，除盐水泵电机实际消耗功率1.2～1.8 kW。氨水质量分数为33.8%～39.4%(350～400 tt)，用氨检测管检测不出弛放气尾气中极少量的残余氨。2012年12月8日，共抽了5倍额定体积的样气注入最小氨体积分数读数为5×10-6、氨体积分数检测范围为0～50×10-6的氨检测管也没有检测出氨，弛放气尾气中氨体积分数小于1×10-6(是传统等压氨回收、冰机制冷氨回收和无动力氨回收技术尾气中氨含量的1/20 000 左右)，氨的回收率在99.999%以上，氨回收系统阻力在0.015 MPa左右。联合高效(低温)等压氨回收装置运行数据见表1。
表1 联合高效(低温)等压氨回收装置运行数据(平均值)
联合高效(低温)等压氨回收装置投入运行之后，停运了500 kW电机的大冰机，改开250 kW电机的小冰机抽液氨充装站液氨槽车排出的气氨；在夜间不充装液氨时，小冰机也停运。由于白天大量充装液氨，导致弛放气压力较低，使中压氨回收器出口弛放气中氨含量较高，除盐水用量偏多。目前，吨氨除盐水用量为20～26 kg，如果将弛放气压力提高到2.25 MPa左右，中压氨回收器出口弛放气中氨含量还可明显降低，吨氨除盐水用量将降到16～20 kg。
4 经济效益分析
根据安徽省颍上鑫泰化工有限责任公司生产装置的实际运行情况，按年运行时间为8 000 h、液氨售价为3 000元/t、电价0.45元/(kW·h)、吨氨无氨基弛放气量为45 m3(标态)、冰机负荷为95%、无动力氨回收装置出口尾气中氨体积分数10%计，则经济效益：①改开250 kW电机的小冰机，每年节电1 900 000 kW·h，每年节省电费85.50万元；②每年减少损失氨569.20 t，价值170.76万元；③只开1台膨胀机，年可节省维修及更换膨胀机的费用约5.00万元；④弛放气尾气中氨含量高，尾气到三废混燃炉燃烧对锅炉尾部设备的腐蚀以及对生产的影响难以量化计算；联合高效(低温)等压氨回收装置除盐水用量非常少，除盐水泵实际消耗的功率也非常低，故忽略不计，以上各项合计261.26万元。
待增设低压膜回收氢气装置后，年回收的氢气可以多产氨约1 000 t，价值近300万元，经济效益更可观。
5 结语
联合高效(低温)等压氨回收装置将弛放气中的大部分气氨变成液氨回收，增加了液氨产量，大大减少了氨水量，氨水浓度非常高，弛放气尾气中氨体积分数实际<1×10-6，不产稀氨水，弛放气尾气可直接去低压膜回收氢气装置，从而可获得回收氨和氢气的双重经济效益，是氮肥企业新的效益增长点。
