水煤浆气化过程氨的回收工艺探讨

马华锋 刘广业(陕西煤化能源有限公司，陕西 咸阳 713600)

水煤浆气化过程氨的回收工艺探讨

马华锋 刘广业(陕西煤化能源有限公司，陕西 咸阳 713600)

我国地大物博，矿产资源丰富，为经济的发展奠定了物质基础。然而，随着人们环保意识的增加，地球污染的加重，矿产能源的利用趋向于环保绿色。煤是我国重要的能源之一，然而在煤的利用过程中会产生许多有害物质，危害环境以及人们的健康。水煤浆气化作为净化煤的一种新型技术，得到广泛应用，但在该过程中，也会产生有害物质，例如氨。文章主要对水煤浆气化过程中产生的氨的回收工艺进行介绍。

水煤浆气化；氨；回收工艺

水煤浆气化是一个复杂的化学反应过程，可以用来生产煤基衍生品，例如甲醛、化肥等等，然而在其副反应中会产生微量的氨，随着管路漫延，最后在冷凝液中蓄积。氨的产生不仅对设备有腐蚀性，影响机械的使用寿命，并且即便只有微少量的氨进入低温的甲醛液体中，都会造成净化气体中的指数超标，影响效率与产量，所以氨的回收十分重要。根据当前的市场调查可知，目前对于水煤浆气化过程中氨的回收包括几种方法，以下进行简要的介绍。

1 单塔低压气提法

该方法是在氨的回收发展过程中出现的比较早的一种方法，以下简要介绍它的相关内容：

1.1 单塔低压气提法运行过程

在水煤浆气化过程中产生的酸性水通过气体塔，对其中的含硫氨水进行处理，使氨气化分离的一种氨回收方法。由于该工艺在回收氨的过程中，受到含硫水中氨的质量分数限制，许多厂家对其进行改进，在气提塔的顶端进行全部回流或者部分回流，通过二次回收，减少汽提塔产生的含硫氨水的量，增加其中氨的分离效率，如果工艺优良，操作严谨，甚至可能将含硫氨水的产生量降为零[1]，这在当前几种方法中效果是比较明显的。

2.2 单塔低压气提法的特点

该方法主要是用于一些低浓度的酸性水的处理，但含硫的氨水通过高温处理产生的挥发氨，长时间作用会对机械设备造成腐蚀和堵塞，而且气化的氨不仅会污染空气，还很容易再次进入工艺煤气中，造成恶性循环。所以这种方法的使用有很大的局限性，如果要求推广，需要先对其各种弊端进行优化解决

[2]。

3 酸性水汽提氨

该方法是由单塔加压侧线除氨以及双塔加压气提除氨两种方法进行结合，共同作用的结果，以下对其进行介绍：

3.1 酸性水汽提氨的组成

在石油化工行业，除了应用单塔低压气提法除氨外，单塔加压侧线除氨以及双塔加压气提除氨也是广泛应用的两种方法，它们主要作用在反应产生的高浓度的酸性水上。该过程主要包括气提单元和氨的精制单元。

3.2 汽提单元

汽提单元通过上述的两种方法获得高浓度的酸性气体，在这些气体中，氨的体积分数小于1%，但经过冷却、分离等工艺之后，会获得体积分数大于97%的氨，这不仅有助于氨的吸收，对于吸收氨的利用也会有所帮助[3]。

3.3 氨的精制单元

在氨的精制部分，主要是对上述体积分数达到97%的氨进行净化，排除其中的硫化氢以及其他杂质，目前国内对于氨精制主要采用氨水循环洗涤法、结晶-吸附法两种。循环洗涤法主要是将含有杂质的氨放入凝集器中，与成品氨进行充分的接触，将其中的杂质带走，再经过脱硫层，排除其中的硫化氢。结晶-吸附法主要是运用氨与硫化氢在低温条件下会被吸附器吸走的特性。两种方法进行对比，前者应用较早，除硫的能力较大，但回收的氨的质量较差。

4 焦炉煤气法

焦炉煤气法主要包含硫酸铵法以及弗萨姆法，在石油化工行业得到了应用，以下分别对这两种方法进行介绍：

4.1 硫酸铵法

在水煤浆气化过程中存在一种传统的工艺方法，就是将其中回收的氨进行加工生产出硫胺。但通过长时间的应用可以看出，这种方法进行的氨的回收过程中，氨的含量相对较低，经济投入较大，但产量很低[4]。这对于工业生产来说，不利于工厂的长足发展，应用有一定的局限性。

4.2 弗萨姆法

弗萨姆法主要通过对焦炉煤气进行处理，进行氨的回收的方法[5]。最早由美国开发，其主要原理是利用硫酸二氢铵可以吸收氨，而对二氧化碳、硫化氢等一些酸性物质没有吸附性的特点。通过该方法回收的氨，再经过细致的再生、精馏，可以获得纯度极高的无水氨，研究表明，其精度最高可达99%。从经济效益的角度来看，该方法主要受生产规模大小的限制，当生产规模较小时，不仅会增加操作困难，同时经济效益也很少。如果用含硫氨水进行氨吸收，会增加流程的反应时间，消耗更多的耗材，同时还会增加器械管路的腐蚀作用，弊大于利。弗萨姆法对氨的回收效果较好，但仅在石油化工行业应用较为广泛，在水煤浆气化行业的应用报道较少，需要专业人士对其进行深入的探索，积极的应用到实际的水煤浆气化过程中。

5 含硫氨水中的脱硫方法

含硫氨水作为氨回收的重要介质，其中含有的微量硫对于氨的回收造成很大的影响，需要及时的解决。

5.1 通过药剂进行处理

药剂方法主要是在其中加入新的物质，通过二者之间的化学发应达到目的。例如加入硫酸进行中和，使其在脱硫塔中生成硫酸铵，其中的硫化氢和多余的水蒸汽会凝集后返回汽提单元。或者是加入硫酸亚铁，使含硫的酸性液体发生沉淀，从而去除硫离子，但这种方法费用较高，实行起来有一定的困难[6]。

5.2 膜处理和树脂交换

这是一种新开发的去除硫化氢气体的方法，主要是通过树脂和膜的吸附作用，目前该方法尚处于实验阶段，在国内外都有相关的研究报道，还需要对其具体的内容进行探索，从目前获得的数据看，该方法可行性很高，深入研究后可能会大力推广。

6 结语

水煤浆气化工艺是一个复杂的、专业性极强的行业，对煤的净化利用十分的重要。在该过程中，产生的氨对于机械设备、对于环境、对于人们的健康都有很严重的危害。可持续绿色发展是目前经济进步的基本方针，需要将其彻底的贯彻下去。文章从目前市场的需求出发，将氨吸收的几种方法进行了简要的列举，介绍了各方法的利弊，从中可以看出，这些方法存在许多值得探索研究的地方，需要专业人士不断的开拓创新。

[1]李健，陈鲁园，闫龙，等.GE水煤浆气化技术现状和应用前景[J].当代化工，2014（11）：2374-2376.