浅谈合成低温液氨冷量的回收

刘 军

(通化仁合兴化工科技开发有限公司 吉林通化134100)

浅谈合成低温液氨冷量的回收

刘 军

(通化仁合兴化工科技开发有限公司 吉林通化134100)

1 合成传统工艺现状

1.1 合成排出液氨的冷量没有回收

合成氨冷器之后冷交换器排出的低温液氨温度一般在－4℃左右，是温度较低的低温冷量;氨冷器之前氨分离器排出的冷液氨温度一般在18℃ 左右，冷液氨温度在冬季、夏季都比循环冷却水的温度低。但合成传统工艺都将这些宝贵的冷量白白浪费。

1.2 加入氨冷器的冰机液氨温度高

冰机出口的氨冷凝器用循环冷却水将气氨冷凝成液氨，由于春季、夏季、秋季循环冷却水的温度均在25℃左右，冷凝下来的液氨温度一般在35℃左右去冰机小氨槽，再由冰机小氨槽将此“热”液氨加至氨冷器，加入氨冷器的液氨温度远比蒸发的液氨温度高。

1.3 液氨贮槽内液氨温度高

由于有些液氨贮槽无遮阳棚或无保冷层，使液氨温度升高;液氨贮槽(或球罐)的容积大，表面积也大，液氨停留时间长，又使液氨温度升高。液氨温度一般在20～30℃，使液氨贮槽内的液氨温度明显高于排入的液氨温度，更比低温液氨的温度高，使原来－4℃左右的低温液氨、18℃左右的冷液氨变成了20～30℃的“热”液氨。

1.4 液氨贮槽出口的弛放气中氨含量高

在高压下，液氨中溶解了大量的各种气体，在液氨的压力降低后，这些气体将从液氨中解吸出来。排入液氨贮槽的液氨解吸出弛放气后，弛放气要从“热”液氨中鼓泡出来，弛放气被“热”液氨加热，弛放气温度也升高至20～30℃，一些“热”液氨蒸发、汽化成气氨进入弛放气中，使液氨贮槽出口的弛放气中氨含量提高。

1.5 常温除盐水去氨回收塔

目前，加入提氢高压氨洗塔、传统等压氨回收塔(或加压氨洗塔)、净氨塔的除盐水都是20℃左右的常温除盐水，在绝热吸收氨后，稀氨水的温度高达40～60℃，氨回收效果相对较差。

1.6 传统等压氨回收塔内氨水温度高

传统等压氨回收塔用冷却水冷却氨水，由于春季、夏季、秋季的冷却水温度较高，一般在25℃左右，加上冷却器的冷却效果较差，导致氨水温度较高(40～50℃)，影响了氨回收效果。

2 合成传统工艺的改进

2.1 增加中压氨回收器

在合成系统和液氨贮槽之间安装1台中压氨回收器，合成系统排出的低温液氨和冷液氨先排入中压氨回收器，然后进液氨贮槽，液氨贮槽出口的弛放气经中压氨回收器后再去等压氨回收塔(或氨洗塔)、或去无动力氨回收装置。中压氨回收器已在辽宁省海劲实业集团(以下简称海劲集团)和安徽省颍上鑫泰化工有限责任公司(以下简称鑫泰公司)投入使用。

2.2 降低弛放气中的氨含量

利用合成系统排出的低温液氨和冷液氨的余冷，将中压氨回收器出口的弛放气温度降至0℃左右，远比液氨贮槽出口20～30℃弛放气的温度低，在中压氨回收器内将弛放气气氨中约2/3(体积分数，下同)的氨冷凝成液氨回收，中压氨回收器出口弛放气中的氨减少到原来的1/3左右，增加了液氨产量。增设中压氨回收器后，海劲集团的等压氨回收系统入口氨体积分数由原50%左右降低到25%左右，去等压氨回收系统制氨水的氨减少至原来的1/3左右。

由于去传统等压氨回收系统制氨水的氨大幅减少，去尿素解吸和深度水解装置的氨水量也随之减少，降低了尿素解吸和深度水解的蒸汽消耗和电耗。中压氨回收器出口弛放气中的氨减少至原来的1/3左右后，无动力氨回收装置去冰机的气氨量也减少至原来的1/3左右，降低了冰机电机的电耗。

2.3 降低加入氨冷器的液氨温度

中压氨回收器出口低温液氨去液氨换热器，将冰机小氨槽出口的“热”液氨温度由35℃左右冷却至0℃左右后再去氨冷器加氨，将源自氨冷器的冷量回收后又再返回氨冷器，既回收了低温液氨的大量低温冷量，又增加了合成系统的冷冻能力。

对于生产碳酸氢铵的氮肥企业，可不增设液氨换热器，中压氨回收器出口的低温液氨经液氨贮槽或直接去氨冷器加氨，效果更好;但液氨贮槽的工作压力要低于冰机小氨槽的工作压力，冰机小氨槽的液氨被压到液氨贮槽，冰机小氨槽液氨中所含有的油也会压到液氨贮槽。但从鑫泰公司的生产实践看，出售的液氨中油含量并不太高。

2.4 用低温除盐水吸收氨

中压氨回收器出口一少部分的低温液氨也可去除盐水冷却器，将20℃的常温除盐水冷却成3℃的低温除盐水，低温除盐水去高效(低温)等压氨回收塔。鑫泰公司已采用此工艺流程。

低温除盐水也可去提氢高压氨洗塔或铜洗再生气氨回收装置。贵州安顺宏盛化工有限公司的低阻力、高效(低温)再生气氨回收装置由通化仁合兴化工科技开发有限公司提供，加入再生气氨回收塔上部的是3℃的低温除盐水。用低温除盐水吸收氨，不仅氨回收效果好，而且可以减少部分除盐水用量，从而也减少了稀氨水量。

2.5 冷凝不凝性气体中的氨

冷液氨的温度要比冷却水的温度低，中压氨回收器出口的冷液氨可以去冰机小冷凝器，将冰机各冷凝器排出的不凝性气体中的气氨冷凝成液氨回收，既回收了氨，又可提高冰机冷凝器的冷凝效果，降低冰机出口压力，降低冰机的电耗。

2.6 冷却合成补充气

用中压氨回收器出口的低温液氨去冷却合成系统的补充气，将精炼气温度降至3℃左右，既不增加冰机的负荷，又可避免补充气中的水蒸气过度降温而结冰。

2.7 冷却高效(低温)等压氨回收塔的氨水

通化仁合兴化工科技开发有限公司在开发联合高效(低温)等压氨回收工艺中，用中压氨回收器出口的低温液氨去高效(低温)等压氨回收塔冷却氨水，不再用冷却水，常年将塔内的氨水冷却至5℃左右，加的又是低温除盐水，从而实现全塔在低温下吸收氨，氨水氨的蒸气压将大幅降低，吸收氨的推动力增加，尾气中的氨含量极低，且无稀氨水，氨含量非常高，氨水量很少，氨回收效果要明显优于传统等压氨回收塔在高于常温的“热”状态下吸收氨，优化了吸收氨的工艺。

鑫泰公司的联合高效(低温)等压氨回收装置将弛放气中气氨2/3以上冷凝成液氨加以回收，弛放气中剩下少量的氨去制氨水，在低温下吸收氨，不产稀氨水，尾气中氨体积分数＜1×10－6，高浓度氨水量只有传统等压氨回收塔氨水量的1/8左右，吨氨除盐水用水量仅为20～26kg。如果将弛放气压力由1.25MPa提高到尿素生产装置的2.25MPa，吨氨除盐水用量将降至16～20kg，氨水量会更少。

3 与溴化锂制冷工艺的比较

溴化锂制冷装置不但投资多、占地面积大，还消耗冷却水和电，增加操作人员，且无法获得0℃以下的低温介质，又要消耗大量的低压蒸汽或热能，运行费用高，冷量的制取成本也高。

合成系统有现成的低温冷量可以回收，且回收的冷量几乎没有成本，设备占地面积非常小，冷介质的温度也很低，在合成系统就地回收利用，管路短、冷量损失少。新增中压氨回收器既可回收合成液氨的大量冷量，又优化了工艺、大幅降低了弛放气中的氨含量、增加了液氨产量。

4 回收合成冷量的经济效益

合成氨生产能力200kt/a的氮肥装置，回收的冷量相当于300～360kW电机功率的冰机制冷量，年节省电费119.0～142.5万元，尚没计算大幅降低弛放气中氨含量所带来的经济效益。单节省冰机电费的效益，1.9～2.3月(全年按生产11个月计)就可收回中压氨回收器投资，经济效益显著。

氨冷出口温度低或排出的全部都是低温液氨的氮肥企业，回收合成低温液氨余冷的潜力大，效益也更好。目前，一些氮肥企业采用Φ2400mm合成塔，合成压力也有所降低，氨冷器出口的温度相应也有所降低;有的企业采用了二级氨冷工艺，氨冷器出口的温度会更低，合成系统排出的低温液氨温度低，冷液氨的温度也会降低，液氨的总余冷量明显增加，回收合成液氨余冷的潜力更大，效益也会更好。

2014-01-23)