纯碱生产中含氨尾气的综合回收利用

孔祥明,李瑞峰,黄 旭

(中国成达工程有限公司，四川 成都 610041)

1 纯碱生产含氨尾气回收现状

在纯碱生产过程中会产生各种含氨尾气，如碳化尾气、滤过尾气、干铵尾气、储槽弛放气以及无组织排放气等，上述尾气中均含有刺激性的氨成分，必须进行洗涤净化达到环保标准后再排放，同时可以将尾气中的氨回收利用。

目前含氨尾气排放指标执行原恶臭污染物排放标准，氨排放量根据排放管高度确定排放量。但是随着国家和行业对大气污染排放的愈加重视，原有污染物排放标准已经不适应当前的环保要求。各地环保监管部门在执行上述标准的前提下，对氨排放总量进行限定，同时对于废水排放中的氨氮含量进行了严格限制和监管。为了满足新形势下的环保要求，部分纯碱厂开始对含氨尾气洗涤系统进行升级改造，以满足现在或者将来更严格的环保要求。

2 影响氨吸收的主要因素分析

影响氨吸收的因素有很多，本文结合纯碱厂的实际运行情况，以滤过尾气为例，对滤过尾气的氨洗涤吸收过程进行模拟计算，并对各因素的影响进行分析，用于指导设计和生产。假定滤过尾气的流量为17 000 Nm3/h，温度为40 ℃，进滤过尾气洗涤塔压力为0.048 MPa(A)，滤过尾气的组成如表1。

表1 滤过尾气的组成

2.1 洗水流量的影响分析

通过模拟计算得出洗涤滤过尾气中氨含量与洗水流量的关系如图1所示。可以看出，洗水量对洗涤效果影响比较明显。

洗水的用量，受全厂水平衡的影响。尤其是联碱厂，系统内加入的洗水过多，会造成母液的膨胀。为了减少洗水的用量，联碱厂可以采用母液Ⅰ吸收氨。但母液Ⅰ中含有氨，因此母液Ⅰ只能用于尾气的初步洗涤，必须采用废淡液或者脱盐水对尾气进一步洗涤。氨碱厂采用精盐水对含氨尾气进行洗涤，可以有效降低洗水的用量。精盐水用量受生产规模的限制，通常也需要采用废淡液或者脱盐水对尾气进一步洗涤。

图1 洗涤滤过尾气中氨含量与洗水流量的关系图

2.2 洗水温度的影响分析

通过模拟计算得出，洗涤滤过尾气中氨含量与洗水温度的关系如图2所示。可以看出，洗涤尾气中的氨含量与洗水温度几乎呈线性关系。洗水温度越低，洗涤效果越好。

滤过尾气一般采用废淡液进行洗涤，废淡液的温度与循环水的温度有关。为了满足当地环保的要求，在条件允许的情况下，可以考虑采用冷冻水来降低循环洗水的温度。但是，相比较其他影响因素，温度对洗涤效果的影响不是特别明显，且降低温度难以实现或者成本太高，因此一般情况下不通过过度调节洗水的温度来改善洗涤状况。

图2 洗涤滤过尾气中氨含量与洗水温度的关系图

2.3 操作压力的影响分析

重碱过滤操作单元，如果采用带滤机工艺流程，滤过尾气压力约为-50 kPa左右，如果采用离心转鼓流程，滤过尾气压力约为-30 kPa。这里对滤过尾气设定-56.5 kPa、-30 kPa和微正压三种工况，通过模拟计算分析得出，洗涤滤过尾气中氨含量与操作压力的关系如图3所示。可以看出，压力对洗涤的效果影响非常明显。

滤过尾气的操作压力与重碱过滤工艺和滤过尾气洗涤流程有关，滤过尾气的洗涤流程需要根据所采用的重碱过滤工艺以及环保要求进行选择。随着环保要求的提高，为了降低洗水的用量，可以在滤过真空泵后增加常压滤过尾气净氨塔，采用两级洗涤的流程，可以有效降低滤过尾气中的氨含量。

图3 洗涤滤过尾气中氨含量与操作压力的关系图

2.4 塔板数的影响分析

通过模拟得出洗涤滤过尾气中氨含量与理论塔板数的关系如图4所示。可以看出，理论塔板数由三块增加到四块时，洗涤效果明显改善。模拟的过程中需要注意塔板数为理论塔板数，理论塔板数需要根据实际塔板数和塔板效率进行计算。塔板数往往受工艺流程和阻力降等的影响，在工艺流程不变的情况下，塔板数只能在一定的范围内进行调整。同时，吸收过程是否接近平衡，塔板数是否需要增加，也需要根据具体的工况进行模拟计算和判断。

图4 洗涤滤过尾气中氨含量与理论塔板数的关系图

2.5 二氧化碳含量的影响分析

滤过尾气中的氨属于碱性气体，二氧化碳为酸性气体，如果改变尾气中二氧化碳的含量，对滤过尾气的洗涤效果是否会产生影响。通过模拟计算分析得出，洗涤滤过尾气中氨含量与尾气中二氧化碳含量的关系如图5所示。可以看出，尾气中二氧化碳的含量对滤过尾气的洗涤效果影响是显著的。通常情况下，滤过尾气中二氧化碳含量在5.5%左右，因此可以少量或者不加入二氧化碳气体。但是，对于其它含氨尾气，例如干铵尾气等，不含有二氧化碳气体，可以通过在尾气中通入二氧化碳气体的方式来减少尾气中的氨含量。二氧化碳气体在纯碱厂容易获得，且便于回收。

图5 洗涤滤过尾气中氨含量与尾气中二氧化碳的关系图

3 应用情况

成达公司利用多年在纯碱设计方面积累的丰富经验，不断创新，结合每个工厂的实际情况，开发和设计了多条含氨尾气洗涤工艺流程和一系列含氨尾气洗涤塔。

对于浓气联碱工艺，碳化尾气洗涤推荐采用氨母液Ⅰ、滤过尾气洗水和脱盐水三级洗涤工艺流程。对于氨碱工艺，碳化尾气洗涤推荐采用氨盐水和废淡液洗涤流程，可以将碳化尾气中氨含量有效降低。随着纯碱规模的不断扩大，成达开发设计了系列大型高效碳化尾气洗涤塔。

对于联碱工艺，滤过尾气洗涤推荐采用滤过真空泵前真空洗涤，滤过离心真空泵后冷却，并采用脱盐水对滤过尾气进行二级常压洗涤的工艺流程。对于氨碱工艺，滤过尾气洗涤推荐采用真空泵前氨盐水和废淡液两级真空洗涤流程。成达开发设计的高效滤过尾气洗涤塔，通过对塔内件和除雾结构进行优化改进，解决了滤过尾气中带水的难题。

干铵尾气、储槽弛放气以及无组织排放气的主要成分为空气，根据模拟计算结果，在尾气中通入二氧化碳可以有效降低尾气中氨含量。但是由于这些气体量较大，洗水用量也较大，容易造成母液膨胀。成达为中盐昆山设计的干铵尾气洗涤工艺，采用水洗与酸洗相结合的工艺流程。首先采用洗水对含氨尾气进行洗涤净化，洗水可以回收加入纯碱生产系统内循环使用，并且不会造成母液系统的膨胀。二级洗涤采用煤气化装置的硫酸进行酸洗，进一步降低尾气中的氨含量，硫铵酸洗液送至锅炉副产硫酸铵产品。 最后一级采用脱盐水洗涤净化塔顶酸雾，洗水返回生产系统回收利用。采用该技术在控制洗涤酸用量的前提下，通过水洗和酸洗相结合的综合净化处理技术，将纯碱生产含氨尾气中的氨含量降低至10～20 mg/Nm3以下。

4 展 望

随着社会的发展，我国对环保的要求日益提高，含氨尾气的洗涤也将面临更多挑战。只有坚持以正确的理论为指导，不断创新和发展，才能解决面临的这些难题。