本發(fā)明涉及焦化行業(yè)的環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種以剩余氨水為原料制取高純度氨的方法。

背景技術(shù)：

隨著國(guó)家對(duì)焦化行業(yè)的環(huán)保要求日益嚴(yán)格，焦?fàn)t煙氣脫硝裝置在焦化企業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。而脫硝裝置所需的原料氨外購(gòu)成本較高，而且外購(gòu)液氨需要裝卸、貯存，存在一定的安全隱患。

本發(fā)明在處理剩余氨水的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)氨在焦化企業(yè)內(nèi)部的“循環(huán)利用”，既滿足了工程的環(huán)保要求，又降低了脫硝裝置的原料成本，實(shí)現(xiàn)了氨的高效利用。

目前，國(guó)內(nèi)焦化企業(yè)主要采用磷酸吸收法生產(chǎn)無(wú)水氨，根據(jù)氨源不同分為大佛薩姆法和小佛薩姆法兩種方法。

大佛薩姆法：以煤氣中的氨為氨源，采用磷酸一銨溶液直接吸收煤氣中的氨形成磷酸二銨溶液，再經(jīng)過(guò)解吸、精餾等過(guò)程生產(chǎn)無(wú)水氨。

小佛薩姆法：采用磷酸一銨溶液吸收來(lái)自蒸氨單元的氨形成磷酸二銨溶液，再經(jīng)過(guò)解吸、精餾等過(guò)程生產(chǎn)無(wú)水氨。該工藝是建立在水洗氨和蒸氨工藝基礎(chǔ)上的。

這兩種方法除原料氣不同，其余基本相同，均采用磷酸銨溶液為吸收劑。

申請(qǐng)?zhí)枮?01410234250.1的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了“一種荒煤氣生產(chǎn)無(wú)水氨的新工藝”，該工藝是以初冷器冷凝得到的游離剩余氨水為原料，通過(guò)除油、加壓汽提、常壓精餾、氨水精餾等過(guò)程制取無(wú)水氨。

本發(fā)明所述方法是以剩余氨水為原料，將蒸氨單元送來(lái)的氨汽直接冷凝冷卻為氨水，氨水經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的預(yù)處理后，直接送往精餾塔精餾生產(chǎn)無(wú)水氨。

與佛薩姆生產(chǎn)無(wú)水氨的工藝相比，本發(fā)明所述方法無(wú)需使用磷酸銨溶液作為吸收劑，吸收氨后再進(jìn)行解吸，工藝流程大為縮短，設(shè)備材質(zhì)要求明顯降低，投資及運(yùn)行費(fèi)用顯著降低。

本發(fā)明所述方法與以荒煤氣生產(chǎn)無(wú)水氨的工藝相比，具有如下區(qū)別：1)本發(fā)明是以剩余氨水為原料，不僅可以將氨水中的游離氨轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品氨，也可以將氨水中的固定氨轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品氨，在處理剩余氨水的同時(shí)，提高產(chǎn)品的產(chǎn)率；而以荒煤氣生產(chǎn)無(wú)水氨工藝僅以游離剩余氨水為原料。2)本發(fā)明中氨水中的酸性組份主要通過(guò)向氨水給料槽中加入堿液，中和為穩(wěn)定的鈉鹽而脫除，生成的鈉鹽可繼續(xù)用于分解剩余氨水中的固定氨，不增加堿液消耗；而以荒煤氣生產(chǎn)無(wú)水氨工藝的酸性組份主要通過(guò)加壓汽提塔頂部采出汽提廢氣而脫除。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種以剩余氨水為原料制取高純度氨的方法，以剩余氨水為原料，經(jīng)過(guò)剩余氨水蒸餾、氨汽冷凝冷卻、氨水加壓精餾等過(guò)程制取純度為99.8％的高純度氨；在處理剩余氨水的同時(shí)，還能夠?yàn)榻範(fàn)t煙氣脫硫脫硝裝置提供所需的原料氨。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種以剩余氨水為原料制取高純度氨的方法，包括如下步驟：

1)剩余氨水蒸餾：

剩余氨水經(jīng)流量控制送入氨水換熱器，與氨水蒸餾塔底出來(lái)的廢水換熱至～95℃后進(jìn)入氨水蒸餾塔；氨水蒸餾塔塔底的一部分廢水經(jīng)加熱后閃蒸產(chǎn)生的蒸汽返回氨水蒸餾塔；塔底出來(lái)的另一部分廢水由廢水泵抽出，經(jīng)氨水換熱器與剩余氨水換熱，再經(jīng)廢水冷卻器冷卻至～40℃后，送酚氰廢水處理站處理；

2)氨汽冷凝冷卻：

氨水蒸餾塔頂出來(lái)的濃度為～18％的氨汽一部分送往脫硫脫氨前煤氣管道，另一部分經(jīng)氨冷凝冷卻器冷卻為～40℃的氨水后進(jìn)入管道混合器；

3)氨水預(yù)處理：

堿液由堿計(jì)量泵從堿液貯槽抽出，經(jīng)管道混合器與氨水充分混合生成相對(duì)穩(wěn)定的鈉鹽，其作用一是防止精餾塔及管道的腐蝕，二是有利于提高精餾后產(chǎn)品的純度；氨冷凝冷卻器中的不凝氣送至脫硫脫氨前煤氣管道，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；

氨水給料槽中氨水與堿液的混合物由精餾塔給料泵抽出，經(jīng)流量控制送入廢水換熱器，與精餾廢水換熱至～145℃后進(jìn)入精餾塔中部；

4)氨水加壓精餾：

在精餾塔內(nèi)，氨水被加熱、蒸餾，從塔頂逸出的濃度為99.8％的氨氣，經(jīng)精餾塔冷凝器冷凝成液氨，一部分液氨送回精餾塔內(nèi)作為回流，另一部分作為液氨產(chǎn)品送至后續(xù)用戶；

在精餾塔精餾段設(shè)有側(cè)線采出，將氨水蒸餾塔塔頂氨汽中所含的油類(lèi)物質(zhì)排出，排出的側(cè)線氣體送至脫硫脫氨前煤氣管道。

氨水蒸餾塔塔底產(chǎn)生的瀝青定期排至瀝青坑，冷卻后人工取出送煤廠兌入配煤；瀝青坑排出的廢水流入地下槽，再由液下泵送至氣液分離器前吸煤氣管道。

精餾塔內(nèi)過(guò)剩的堿液進(jìn)入精餾廢水，其濃度控制在0.05～1.0％，使精餾廢水中游離堿含量最少，以減緩精餾塔的腐蝕。

精餾塔后的產(chǎn)品氨氣由精餾塔冷凝器前的氨氣管道采出，氨氣壓力由1.45mpa經(jīng)減壓閥減壓至0.2～0.3mpa后進(jìn)入氨氣緩沖罐；氨氣緩沖罐為脫硫脫硝裝置提供穩(wěn)定的氨氣，氨氣在氨氣緩沖罐中的緩沖時(shí)間不少于5分鐘。

精餾塔塔底可以用16bar以上蒸汽作為蒸餾熱源，也可以采用電加熱、煤氣加熱方式作為蒸餾熱源。

精餾塔塔底排出的廢水經(jīng)廢水換熱器換熱至～120℃后，一部分進(jìn)入氨水蒸餾塔處理，一部分送往焦油氨水分離單元。

在精餾塔靈敏板溫度區(qū)域，溫度變化最大，氨的平衡濃度波動(dòng)也大；通過(guò)調(diào)節(jié)精餾塔塔頂氨氣的采出量，進(jìn)而調(diào)節(jié)液氨的回流量加以控制，以確保塔頂氨氣的純度。

氨水蒸餾塔塔底加熱可采用直接蒸汽加熱、蒸汽再沸器加熱、導(dǎo)熱油加熱、管式爐加熱方式中的一種。

氨水蒸餾塔中加入堿液用于分解蒸氨廢水中的固定氨，堿液的加入方式分為兩種：一種是將堿液貯槽中的堿液直接加入氨水蒸餾塔；另一種是堿液與氨水混合后進(jìn)入精餾塔，再以鈉鹽的形式隨精餾廢水進(jìn)入氨水蒸餾塔，不增加堿液消耗。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1)以剩余氨水為原料，經(jīng)過(guò)剩余氨水蒸餾、氨汽冷凝冷卻、氨水加壓精餾等過(guò)程制取純度為99.8％的高純度氨；在處理剩余氨水的同時(shí)，還能夠?yàn)榻範(fàn)t煙氣脫硫脫硝裝置提供所需的原料氨；

2)氨水中的酸性組分含量過(guò)高，一方面會(huì)造成精餾設(shè)備及管道的腐蝕；另一方面，當(dāng)氨水在精餾塔內(nèi)被加熱精餾時(shí)，揮發(fā)性銨鹽分解成大量的酸性氣體在塔內(nèi)逸出，容易引起溶液發(fā)泡造成液泛，而且會(huì)影響產(chǎn)品的純度；本發(fā)明中氨水蒸餾塔頂氨氣中所含的h2s等酸性氣體在氨水給料槽中與堿液貯槽送來(lái)的堿液中和為鈉鹽，隨精餾廢水排至氨水蒸餾塔，在確保產(chǎn)品氨氣純度的同時(shí)，廢水中所含鈉鹽可繼續(xù)用于分解剩余氨水中所含的固定氨，不增加剩余氨水蒸餾部分的堿液耗量；

3)氨水蒸餾塔頂氨氣中所含的油類(lèi)介質(zhì)由精餾塔上部的側(cè)線采出，送至脫硫脫氨前煤氣管道，確保產(chǎn)品純度；

4)精餾產(chǎn)品分為氨氣和液氨兩種；精餾塔頂采用氣相采出氨氣，氨氣減壓后經(jīng)氨氣緩沖罐直接送往脫硫脫硝裝置，無(wú)需液氨的裝卸、貯存過(guò)程，消除安全隱患；精餾塔也可生產(chǎn)液氨產(chǎn)品，精餾塔頂氨氣全部冷凝為液氨，液氨經(jīng)回流罐由回流泵抽出后，部分液氨送往精餾塔頂為回流，其余部分液氨送至后續(xù)用戶；

5)氨冷凝冷卻器設(shè)置不凝氣采出管路，不凝氣送至煤氣管道，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的工藝流程圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的工藝流程圖。

圖中：1.氨水換熱器2.氨水蒸餾塔3.蒸汽再沸器4.廢水泵5.廢水冷卻器6.氨分縮器7.氨冷凝冷卻器8.氨水給料槽9.精餾塔給料泵10.廢水換熱器11.精餾塔12.堿計(jì)量泵13.堿液貯槽14.管道混合器15.精餾塔冷凝器16.回流罐17.回流泵18.氨氣緩沖罐

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說(shuō)明：

如圖1所示，本發(fā)明所述一種以剩余氨水為原料制取高純度氨的方法，包括如下步驟：

1)剩余氨水蒸餾：

剩余氨水經(jīng)流量控制送入氨水換熱器1，與氨水蒸餾塔2底出來(lái)的廢水換熱至～95℃后進(jìn)入氨水蒸餾塔2；氨水蒸餾塔2塔底的一部分廢水經(jīng)加熱后閃蒸產(chǎn)生的蒸汽返回氨水蒸餾塔2；塔底出來(lái)的另一部分廢水由廢水泵4抽出，經(jīng)氨水換熱器1與剩余氨水換熱，再經(jīng)廢水冷卻器5冷卻至～40℃后，送酚氰廢水處理站處理；

2)氨汽冷凝冷卻：

氨水蒸餾塔2頂出來(lái)的濃度為～18％的氨汽一部分送往脫硫脫氨前煤氣管道，另一部分經(jīng)氨冷凝冷卻器7冷卻為～40℃的氨水后進(jìn)入管道混合器14；

3)氨水預(yù)處理：

堿液由堿計(jì)量泵12從堿液貯槽13抽出，經(jīng)管道混合器14與氨水充分混合生成相對(duì)穩(wěn)定的鈉鹽，其作用一是防止精餾塔11及管道的腐蝕，二是有利于提高精餾后產(chǎn)品的純度；氨冷凝冷卻器7中的不凝氣送至脫硫脫氨前煤氣管道，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；

氨水給料槽8中氨水與堿液的混合物由精餾塔給料泵9抽出，經(jīng)流量控制送入廢水換熱器10，與精餾廢水換熱至～145℃后進(jìn)入精餾塔11中部；

4)氨水加壓精餾：

在精餾塔11內(nèi)，氨水被加熱、蒸餾，從塔頂逸出的濃度為99.8％的氨氣，經(jīng)精餾塔冷凝器15冷凝成液氨，一部分液氨送回精餾塔11內(nèi)作為回流，另一部分作為液氨產(chǎn)品送至后續(xù)用戶；

在精餾塔11精餾段設(shè)有側(cè)線采出，將氨水蒸餾塔2塔頂氨汽中所含的油類(lèi)物質(zhì)排出，排出的側(cè)線氣體送至脫硫脫氨前煤氣管道。

氨水蒸餾塔2塔底產(chǎn)生的瀝青定期排至瀝青坑，冷卻后人工取出送煤廠兌入配煤；瀝青坑排出的廢水流入地下槽，再由液下泵送至氣液分離器前吸煤氣管道。

精餾塔11內(nèi)過(guò)剩的堿液進(jìn)入精餾廢水，其濃度控制在0.05～1.0％，使精餾廢水中游離堿含量最少，以減緩精餾塔11的腐蝕。

精餾塔11后的產(chǎn)品氨氣由精餾塔冷凝器15前的氨氣管道采出，氨氣壓力由1.45mpa經(jīng)減壓閥減壓至0.2～0.3mpa后進(jìn)入氨氣緩沖罐18；氨氣緩沖罐18為脫硫脫硝裝置提供穩(wěn)定的氨氣，氨氣在氨氣緩沖罐18中的緩沖時(shí)間不少于5分鐘。

精餾塔11塔底可以用16bar以上蒸汽作為蒸餾熱源，也可以采用電加熱、煤氣加熱方式作為蒸餾熱源。

精餾塔11塔底排出的廢水經(jīng)廢水換熱器10換熱至～120℃后，一部分進(jìn)入氨水蒸餾塔2處理，一部分送往焦油氨水分離單元。

在精餾塔11靈敏板溫度區(qū)域，溫度變化最大，氨的平衡濃度波動(dòng)也大；通過(guò)調(diào)節(jié)精餾塔11塔頂氨氣的采出量，進(jìn)而調(diào)節(jié)液氨的回流量加以控制，以確保塔頂氨氣的純度。

氨水蒸餾塔2塔底加熱可采用直接蒸汽加熱、蒸汽再沸器加熱、導(dǎo)熱油加熱、管式爐加熱方式中的一種。

氨水蒸餾塔2中加入堿液用于分解蒸氨廢水中的固定氨，堿液的加入方式分為兩種：一種是將堿液貯槽13中的堿液直接加入氨水蒸餾塔2；另一種是堿液與氨水混合后進(jìn)入精餾塔11，再以鈉鹽的形式隨精餾廢水進(jìn)入氨水蒸餾塔2，不增加堿液消耗。

以下實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。下述實(shí)施例中所用方法如無(wú)特別說(shuō)明均為常規(guī)方法。

【實(shí)施例1】

如圖1所示，本實(shí)施例用于實(shí)現(xiàn)由剩余氨水為原料制取高純度氨(純度為99.8％)。本實(shí)施例的工藝過(guò)程可分為氨水蒸餾、氨汽冷凝冷卻、氨水預(yù)處理、氨水加壓精餾等過(guò)程。具體如下：

剩余氨水經(jīng)氨水換熱器1與氨水蒸餾塔2底出來(lái)的廢水換熱至～95℃后進(jìn)入氨水蒸餾塔2。氨水蒸餾塔2底的一部分廢水經(jīng)蒸汽再沸器3用低壓蒸汽加熱后流回氨水蒸餾塔2內(nèi)閃蒸產(chǎn)生蒸汽。氨水蒸餾塔2底出來(lái)的另一部分廢水由廢水泵4抽出，經(jīng)氨水換熱器1與原料氨水換熱后，再經(jīng)廢水冷卻器5冷卻至～40℃后，送酚氰廢水處理站處理。

氨分縮器6出來(lái)的氨汽(濃度為～18％，采出量取決于后續(xù)用戶的需求量)一部分送往脫硫脫氨前煤氣管道，一部分經(jīng)氨冷凝冷卻器7冷卻為～40℃的氨水后進(jìn)入管道混合器14，與由堿計(jì)量泵12從堿液貯槽13抽出的堿液充分混合后進(jìn)入氨水給料槽8，氨水中的酸性組分與堿液反應(yīng)生成相對(duì)穩(wěn)定的鈉鹽，防止精餾設(shè)備及管道的腐蝕，確保產(chǎn)品的純度。

氨水給料槽8中的氨水由精餾塔給料泵9抽出，經(jīng)流量控制送入廢水換熱器10，與精餾廢水換熱至～145℃后進(jìn)入精餾塔11中部。

在精餾塔11內(nèi)，氨水被從精餾塔11底進(jìn)來(lái)的中壓蒸汽加熱、蒸餾，從塔頂逸出的氨氣濃度為99.8％，經(jīng)精餾塔冷凝器15冷凝成液氨，液氨經(jīng)回流罐16后由回流泵17送往精餾塔11作為回流。

產(chǎn)品氨氣由精餾塔冷凝器15前的氨氣管道采出，氨氣壓力由1.45mpa經(jīng)減壓閥減壓至0.2～0.3mpa后進(jìn)入氨氣緩沖罐18，由外部管線送往焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝裝置。

本實(shí)施例也可生產(chǎn)液氨產(chǎn)品。將精餾塔11頂采出的氨氣全部冷凝為液氨，液氨經(jīng)回流罐16由回流泵17抽出后，部分液氨送往精餾塔11頂為回流，其余部分液氨送至后續(xù)用戶。

精餾塔11塔底排出的廢水經(jīng)廢水換熱器10換熱至～120℃后，一部分進(jìn)入氨水蒸餾塔2處理，一部分送往焦油氨水分離單元。在處理廢水、回收廢水熱量的同時(shí)，可將廢水中所含鈉鹽繼續(xù)用于分解剩余氨水中所含的固定氨，不增加剩余氨水蒸餾過(guò)程的堿液耗量。

在精餾塔11精餾段，設(shè)有側(cè)線采出，可將氨水蒸餾塔2塔頂氨汽中所含的油類(lèi)物質(zhì)排出，排出的側(cè)線氣體送至脫硫脫氨前煤氣管道。

【實(shí)施例2】

如圖2所示，本實(shí)施例用于對(duì)現(xiàn)有蒸氨單元進(jìn)行改造，以蒸氨單元來(lái)的氨氣為原料制取高純度氨(純度為99.8％)。本實(shí)施例的工藝過(guò)程可分為氨氣冷凝冷卻、氨水預(yù)處理、氨水加壓精餾等過(guò)程。具體如下：

原有蒸氨單元的氨分縮器6出來(lái)的氨汽(濃度為～18％)，經(jīng)氨冷凝冷卻器7冷卻為～40℃的氨水后進(jìn)入管道混合器與由堿計(jì)量泵12從堿液貯槽13抽出的堿液充分混合，然后進(jìn)入氨水給料槽8，氨水中的酸性組分與堿液反應(yīng)生成相對(duì)穩(wěn)定的鈉鹽，防止精餾設(shè)備及管道的腐蝕，確保產(chǎn)品的純度。

氨水給料槽8中的氨水由精餾塔給料泵9抽出，經(jīng)流量控制送入廢水換熱器10，與精餾廢水換熱至～145℃后進(jìn)入精餾塔11中部。

在精餾塔11內(nèi)，氨水被從精餾塔11底進(jìn)來(lái)的蒸汽加熱、蒸餾，從塔頂逸出的氨氣(濃度為99.8％)，經(jīng)精餾塔冷凝器冷凝15成液氨，液氨經(jīng)回流罐16后由回流泵17送往精餾塔作為回流。

產(chǎn)品氨氣由精餾塔冷凝器15前氨氣管道采出，氨氣壓力由1.45mpa經(jīng)減壓閥減壓至0.2～0.3mpa后進(jìn)入氨氣緩沖罐18，由外部管線送往焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝等裝置。

本實(shí)施例也可生產(chǎn)液氨產(chǎn)品。精餾塔11頂采出的氨氣全部冷凝為液氨，液氨經(jīng)回流罐16由回流泵17抽出后，部分液氨送往精餾塔11頂為回流，其余部分液氨送至后續(xù)用戶。

精餾塔11塔底排出的廢水經(jīng)廢水換熱器10換熱至～120℃后，一部分進(jìn)入氨水蒸餾塔2處理，一部分送往焦油氨水分離單元。在處理廢水、回收廢水熱量的同時(shí)，可將廢水中所含鈉鹽繼續(xù)用于分解剩余氨水中所含的固定氨，不增加剩余氨水蒸餾過(guò)程的堿液耗量。

在精餾塔11精餾段，設(shè)有側(cè)線采出，可將氨水蒸餾塔2塔頂氨氣中所含的油類(lèi)物質(zhì)排出，排出的側(cè)線氣體送至脫硫脫氨前煤氣管道。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。