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应用新型高效塔盘实现氨水零排放
发布时间:2012/7/30 14:59:11 点击次数:3695
摘要:陕西兴化化学股份有限公司是年产合成氨20万吨的大型氮肥企业,公司自行设计的一套氨回收系统,随着企业合成氨年生产能力由15万吨扩产到20万吨,蒸氨塔的塔底废水氨含量及等压回收塔的塔顶气体氨含量指标大大超标,氨回收率极低,大量稀氨水的外排,既浪费资源又污染环境,已远远不能满足目前生产的需要,当地环保部门也对企业亮起了红灯。如何达到清洁生产,实现氨水零排放成为企业的当务之急,并严重制约了企业的发展。

应用新型高效塔盘实现氨水零排放

(天津市创举科技有限公司, 天津 300130)

 

前言

    陕西兴化化学股份有限公司是年产合成氨20万吨的大型氮肥企业,公司自行设计的一套氨回收系统,随着企业合成氨年生产能力由15万吨扩产到20万吨,蒸氨塔的塔底废水氨含量及等压回收塔的塔顶气体氨含量指标大大超标,氨回收率极低,大量稀氨水的外排,既浪费资源又污染环境,已远远不能满足目前生产的需要,当地环保部门也对企业亮起了红灯。如何达到清洁生产,实现氨水零排放成为企业的当务之急,并严重制约了企业的发展。通过市场调研,对目前市场上的各种氨回收设备和工艺流程进行认真的比较,兴化公司决定采用天津市创举科技有限公司两项获得国家专利的塔盘,新上一套具有国内领先水平的氨回收系统,并于2006年6月份一次开车成功,经运行测试,氨回收率由过去的50%提高到99%以上,很好地达到了预期的效果。

1、新型高效塔盘介绍                           

    等压复合吸收(简称DFXT)塔盘和径向侧导喷射(简称CJST)塔盘是天津市创举科技有限公司开发的专利产品。通常等压回收塔采用填料塔,而等压回收塔具有操作压力高,气量波动大,液量小并伴有放热反应的操作特点,很显然,等压回收塔并不适宜选用填料塔。而传统的板式塔也难以满足它的操作弹性要求。DFXT塔盘是我公司针对等压回收塔的特点专门研制的,已成功应用在数十台等压回收塔上,得到了企业的普遍认可和好评;蒸氨塔采用的CJST塔盘已在化肥、氯碱、焦化、有机化工、炼油等行业几百个塔上得到应用,均取得了优异成绩,在氮肥行业蒸氨塔上的成功应用再次证明了CJST塔盘的先进性。

2、改造前的生产状况

    原等压回收塔为填料塔,填料分两段,合成放空气与氨罐驰放气同时进入塔下部,蒸氨塔塔底废液经冷却水冷却后进到塔上部,与塔下部来的气体逆流接触,以达到洗氨的目的;塔底氨水用泵强制打循环,并经冷却水降温后与来自氢回收工段的稀氨水进到塔中部,部分氨水送蒸氨塔解析。

    存在的问题:

(1)外置换热器换热效果差,操作温度高达50℃,塔底氨水浓度低;等压回收塔液量小,填料润湿效果差,吸收效率低,出塔尾气氨含量大于1%,需经过清洗塔洗涤后才能进入燃烧气柜,清洗塔产生20m3/h含氨3000-4000ppm的稀氨水,排入河中。

(2)蒸氨塔为低压解析塔,出塔气氨含量低,无法生产液氨;解析效果差,塔底废水含氨2-3%,为维持系统水平衡,必须2m3/h稀氨水外排。

(3)合成氨生产能力由15万吨/年扩产到20万吨/年,配套换热器也远远不能满足需要。

(4)工艺流程落后,氨损耗高,环境污染严重。

3、改造措施及效果

    由于原氨回收设备存在的问题比较多,陕西兴化公司决定新上一套氨回收系统,经过充分的市场调查和工艺论证后,所有设备配置(除液氨冷凝器)及工艺流程采用创举公司的设计,工艺流程如图2。

    我公司针对具体情况,首先将等压回收塔和蒸氨塔由填料塔改为板式塔,塔盘型式分别为DFXT塔盘和CJST塔盘,同时等压回收塔由外置换热器改为内置换热器,加上设计合理的层间冷却盘管,及时移走溶解热,使塔盘和塔釜氨水温度降低到35℃以下,有利于提高出塔氨水浓度;等压回收塔采用专用塔盘DFXT塔盘,提高了吸收效率,取消了等压回收塔内循环,不但节省了动力消耗,而且出塔氨水浓度还能保证大于17%,塔顶气体氨含量≤100ppm,大大提高了氨回收率;等压回收塔设备良好的运行指标说明DFXT塔盘不愧为等压回收塔专用的新型高效塔盘。蒸氨塔由低压解析改为高压解析,塔顶液氨纯度≥99.5%;塔底蒸氨废水氨含量≤100ppm,完全可以代替软水洗氨,在系统内循环使用。在该套氨回收系统设计过程中,我公司利用PROⅡ7.0流程模拟软件进行模拟计算,一方面为塔盘的设计提供准确的气、液相负荷以及最优化的操作条件,生产实践证明,模拟计算数据是准确的,完全可以作为塔盘设计和指导生产的依据。另一方面也为热量的合理利用,工艺流程的优化提供了依据;使氨回收系统的工艺流程设计更加科学合理,真正实现了氨水零排放、清洁生产的目标。

    改造前后部分运行参数对比:
等压回收塔
蒸氨塔
参  数
改造前
改造后
参  数
改造前
改造后
操作压力,MPa
5
1.1
操作压力,MPa
0.3
1.5
塔底氨水浓度,%
15
≥17
塔底废水氨含量,ppm
≥2x105
≤100
出塔气体氨含量,g/Nm3
≥8
≤0.1
塔顶气体氨含量,%
≥70
≥99.5
塔釜温度,℃
50
35
稀氨水外排量,m3/h
≥2
0
清洗水耗量,m3/h
20
0
蒸汽消耗,kg/m3氨水
≥600
≤300

     蒸氨塔设计能力是1.4t氨/h,实际生产最高产量已达到1.7 t氨/h,最低蒸汽消耗小于2.7t/t氨;蒸氨塔进塔氨水浓度在13-18%范围内,均能保证塔顶、塔底指标合格,蒸氨废水氨含量一般为65ppm,实际生产的这些数据说明蒸氨塔有很好的操作弹性。

4、结语

    新型高效塔盘在氨回收系统的应用是成功的,工艺流程、设备配置设计独特、科学合理,氨回收率由原来的50%提高到99%以上,每年多回收氨1193吨;停开清洗塔,每年节约一次水20多万吨;蒸氨废水的循环利用,每年可节约软水约2万吨;新型高效塔盘充分发挥技术优点,回流比小,蒸汽消耗低,产品质量好,节能效果明显。该项技术的应用,一年可为企业增加效益280余万元,全部投资不到一年即可全部收回,不但取得了良好的经济效益,同时取得了良好的社会效益,使企业真正实现了氨水零排放,达到了清洁生产的目标。

 

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