CN104030316B - 一种荒煤气生产无水氨的新工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种荒煤气生产无水氨的新工艺，所述工艺包括初冷除油、加压汽提、常压蒸馏和无水氨精馏四个工序。本发明工艺能够有效除去荒煤气中的氨气，而且不使用腐蚀性强的磷酸盐，大大减少了对设备材质的限制；该工艺步骤简单、操作方便，废水排放量小，大大减少了企业的环保压力，非常适宜工业化推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种荒煤气生产无水氨的新工艺，属于焦化行业荒煤气的净化处理技术领域。
背景技术
炼焦是指煤在隔绝空气条件下加热到1000℃左右，通过热分解和结焦产生焦炭、焦炉煤气和炼焦化学产品的工艺过程。在炼焦过程中，会产生大量的挥发性物质，即荒煤气。荒煤气成分复杂，包含有水蒸气、焦油蒸汽、粗苯、氨气、硫化氢、苯酚、铵盐、氰化物等多种物质。其中，含量较大的氨气属于低毒有害气体，不仅污染环境，而且腐蚀设备介质，因此必须将荒煤气中的氨气脱除。
对于氨的脱除，目前我国广泛采用的处理方法有以下三种：
（1）生产硫铵工艺：采用酸洗法或喷淋法、用硫酸吸收荒煤气中的氨，转化为硫铵产品；
（2）无水氨工艺：采用弗萨姆法、用磷酸二氢铵选择性吸收荒煤气中的氨，然后再经过加热将氨解析出来，经过精馏制得纯度高达99%以上的无水氨；
（3）氨分解工艺：将蒸氨过程产生的氨蒸汽送入氨分解炉内，以Ni为催化剂，将NH3分解成含有CO、H2、N2、CO2的低热值煤气，同时副产高压蒸汽。
与另外两种脱氨工艺相比，无水氨工艺的投资较小，运行成本最低，氨的回收利用率高，且产品产值高，具有较大的市场优势。但是，弗萨姆无水氨工艺对设备介质具有一定的腐蚀性，而且解吸、精馏操作均要求在较高的压力下才能完成，对设备材质的要求高。如果焦化企业的规模过小，采用此方法生产无水氨的可操作性和经济性均较差。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种荒煤气生产无水氨的新工艺，该工艺对设备没有腐蚀性，操作简单，且无废水排出，安全环保。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种荒煤气生产无水氨的新工艺，其特征在于：所述工艺包括初冷除油、加压汽提、常压蒸馏和无水氨精馏四个工序。
A、初冷除油
经过降温的荒煤气进入气液分离器，分理处的剩余气体进一步进入煤气初冷器，冷凝得游离氨剩余氨水；游离氨剩余氨水通过管道进入1#吸附沉降除油器，除去残余的焦油；
B、加压汽提
来自工序A的游离氨剩余氨水被送入加压汽提塔上部，通过与带压蒸汽间的相互作用，完成对游离氨剩余氨水的脱氨脱酚；含有水蒸气、氨气、苯酚和轻质焦油的汽提蒸汽由加压汽提塔的侧线采出；
C、常压蒸馏
来自工序B的混合蒸汽经冷凝成为汽提冷凝液，被送入常压蒸馏塔中部；通过加热，汽提冷凝液中的大部分游离氨和部分水转化为气体，由常压蒸馏塔塔顶逸出，进入氨水冷凝器完成深冷处理、并在氨水轻油分离槽内除去残余油相，得到浓度23%~25%的浓氨水，进入浓氨水槽；
D、无水氨精馏
来自工序C的浓氨水在加压后被送入无水氨精馏塔中，在塔底通入的过热蒸汽作用下氨气化挥发，在无水氨精馏塔塔顶采集到浓氨气，浓氨气的浓度不小于99%；浓氨气经氨气冷凝冷却器冷凝得到液氨；液氨通过管道进入无水氨冷凝器，经过多级冷凝后即得到无水氨产品。
本发明的进一步改进在于：所述工序B中，游离氨剩余氨水通过管道分成两部分，一部分直接被送入加压汽提塔的上部，另一部分与加压汽提塔塔底采出的汽提废水进行热交换、再被送入加压汽提塔中部；
由加压汽提塔顶部逸出的汽提废气通过管道转至其他工段进行深加工；由加压汽提塔塔底排出的汽提废水，经2#吸附沉降除油器除油后分为两部分，一部分汽提废水经1#汽提水输出管道输出、送往煤气洗涤工段，另一部分汽提废水经2#汽提水输出管道输送至生化处理工段。
本发明的进一步改进在于：所述工序C中，由常压蒸馏塔塔底采出的浓酚水由浓酚水输出管道送入后处理工段。
本发明的进一步改进在于：所述工序D中，来自工序C的浓氨水首先进行脱酸预处理，然后再被送入无水氨精馏塔内。
本发明的进一步改进在于：所述脱酸预处理是指向浓氨水槽内加入碱液、进行中和反应。
本发明的进一步改进在于：所述1#吸附沉降除油器、2#吸附沉降除油器中得到的焦油通过管道混合后重新进入气液分离器进行分离。
由于采用了上述技术方案，本发明所取得的技术进步在于：
本发明提供了一种荒煤气生产无水氨的新工艺，该工艺能够有效除去荒煤气中的氨气，而且不使用腐蚀性强的磷酸盐，大大减少了对设备材质的限制；该工艺步骤简单、操作方便，废水排放量小，大大减少了企业的环保压力，非常适宜工业化推广。
本发明利用氨气的物理特性，仅通过反复的蒸发、冷凝就完成了对荒煤气的净化，最终得到了纯度高达99%以上的无水氨；本工艺不仅摒弃了化学药品的使用，降低了环境污染，而且其工序简单易操作，使用的设备均为常规设备，对设备材质也没有限制，非常适合工业化。
本发明的四个工序中，所得的主产品和副产品均可回收利用，不会增加企业废水的COD值，无水氨产品外售、以及各副产品的循环利用均能显著增加企业的经济效益；而且通过合理的换热管路设计，使得高温产物所具有的热量得到了合理运用，大大降低了生产能耗和企业成本，达到了清洁生产的要求。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
其中，1、气液分离器，2、煤气初冷器，3、1#吸附沉降除油器，4、加压汽提塔，5、2#吸附沉降除油器，6、汽提冷凝液槽，7、常压蒸馏塔，8、氨水冷凝器，9、氨水轻油分离槽，10、浓氨水槽，11、液碱槽，12、无水氨精馏塔，13、氨气冷凝冷却器，14、无水氨冷凝器，15、汽提废气输出管道，16、1#汽提水输出管道，17、2#汽提水输出管道，18、浓酚水输出管道，19、液碱输入管道，20、精馏废液输出管道，21、无水氨产品输出管道，22、荒煤气输入管道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明：
一种荒煤气生产无水氨的新工艺，如图1所示，包括初冷除油、加压汽提、常压蒸馏和无水氨精馏四个工序。
A、初冷除油
炼焦荒煤气在集气管中经循环氨水喷洒而降温，通过荒煤气输入管道22进入气液分离器1，分离得到剩余气体和固定铵剩余氨水。固定铵剩余氨水富含固定铵盐，进入其他后处理单元；剩余气体继续进入煤气初冷器2进行进一步冷却，得到游离氨剩余氨水，游离氨剩余氨水中富含有游离氨；游离氨剩余氨水通过管道进入1#吸附沉降除油器3，除去游离氨剩余氨水中残存的少量焦油。
B、加压汽提
来自工序A的游离氨剩余氨水通过管道被分成两部分，一部分直接被送入加压汽提塔4的上部，另一部分游离氨剩余氨水先与加压汽提塔4塔底采出的汽提废水进行热交换，使游离氨剩余氨水升温，再送入加压汽提塔4中部。在加压汽提塔4内，游离氨剩余氨水向塔底方向流动，带压蒸汽由加压汽提塔4下部通入、向塔顶方向运动，通过游离氨剩余氨水和带压蒸汽的相互作用，完成对游离氨剩余氨水的脱氨脱酚。
由加压汽提塔4顶部采出的汽提废气主要包括H2S、HCN、CO2和少量NH3，通过汽提废气输出管道15转至黄血盐生产工段进行深度加工；
由加压汽提塔10塔底采出的汽提废水，先经2#吸附沉降除油器5除去焦油，然后分为两部分使用，第一部分通过1#汽提水输出管道16输送至煤气洗涤工段，第二部分通过2#汽提水输出管道17输送至生化处理工段，进行生化深度处理；
由加压汽提塔10侧线采出的汽提蒸汽主要包含水蒸气、氨气、苯酚气和轻质焦油气，通过管道进入工序D；
C、常压蒸馏
来自工序B的混合蒸汽经冷凝后成为汽提冷凝液，进入汽提冷凝液槽6储存。由汽提冷凝液槽6流出的汽提冷凝液通过管道被送入常压蒸馏塔7中部。在常压蒸馏塔7中，汽提冷凝液加热升温，汽提冷凝液中的大部分游离氨、部分水和少量其他组分转化为蒸馏蒸汽，苯酚和焦油留在水相中成为浓酚水。
蒸馏蒸汽由常压蒸馏塔7的塔顶逸出，进入氨水冷凝器8进行深冷处理，冷凝液进入氨水轻油分离槽9进行油水分离，除去残余油相，得到浓度23%~25%的浓氨水，流入浓氨水槽10储存；
浓酚水由常压蒸馏塔7的塔底采出，通过浓酚水输出管道18进入其他后处理单元。
D、无水氨精馏
由于浓氨水槽10内的浓氨水中还包含有少量的酸性气体，如H2S、CO2、HCN；因此，为了保证精馏效果，通过向浓氨水槽10中加入碱液完成脱酸预处理。脱酸预处理使用的碱液是通过液碱输入管道19进入液碱槽11，然后再被泵入浓氨水槽10中。脱酸预处理后的浓氨水经加压后被送入无水氨精馏塔12中，过热蒸汽由塔底通入；在过热蒸汽作用下，浓氨水中的游离氨气化挥发，浓氨气由无水氨精馏塔12塔顶排出并采集，所得浓氨气的浓度不小于99%；浓氨气经氨气冷凝冷却器13冷凝后得到液氨；少量液氨作为回流液返回无水氨精馏塔12进行循环精馏，其余大部分液氨再经过无水氨冷凝器14中的多级冷凝，得到无水氨产品，通过无水氨产品输出管道21输出。
浓氨水进入无水氨精馏塔12，游离氨挥发，剩余精馏废液由精馏废液输出管道20输送至其他工段回收利用。
Claims (6)
1.一种荒煤气生产无水氨的新工艺，其特征在于：所述工艺包括初冷除油、加压汽提、常压蒸馏和无水氨精馏四个工序；
A、初冷除油
经过降温的荒煤气进入气液分离器（1），分离出的剩余气体进一步进入煤气初冷器（2），冷凝得游离氨剩余氨水；游离氨剩余氨水通过管道进入1#吸附沉降除油器（3），除去残余的焦油；
B、加压汽提
来自工序A的游离氨剩余氨水被送入加压汽提塔（4）上部，通过与带压蒸汽间的相互作用，完成对游离氨剩余氨水的脱氨脱酚；含有水蒸气、氨气、苯酚和轻质焦油的汽提蒸汽由加压汽提塔（4）的侧线采出；
C、常压蒸馏
来自工序B的混合蒸汽经冷凝成为汽提冷凝液，被送入常压蒸馏塔（7）中部；通过加热，汽提冷凝液中的大部分游离氨和部分水转化为气体，由常压蒸馏塔（7）塔顶逸出，进入氨水冷凝器（8）完成深冷处理、并在氨水轻油分离槽（9）内除去残余油相，得到浓度23%~25%的浓氨水，进入浓氨水槽（10）；
D、无水氨精馏
来自工序C的浓氨水在加压后被送入无水氨精馏塔（12）中，在塔底通入的过热蒸汽作用下氨气化挥发，在无水氨精馏塔（12）塔顶采集到浓氨气，浓氨气的浓度不小于99%；浓氨气经氨气冷凝冷却器（13）冷凝得到液氨；液氨通过管道进入无水氨冷凝器（14），经过多级冷凝后即得到无水氨产品。
2.根据权利要求1所述的一种荒煤气生产无水氨的新工艺，其特征在于：所述工序B中，游离氨剩余氨水通过管道分成两部分，一部分直接被送入加压汽提塔（4）的上部，另一部分与加压汽提塔（4）塔底采出的汽提废水进行热交换后再被送入加压汽提塔（4）的中部；
由加压汽提塔（4）顶部逸出的汽提废气通过管道转至其他工段进行深加工；由加压汽提塔（4）塔底排出的汽提废水，经2#吸附沉降除油器（5）除油后分为两部分，一部分汽提废水经1#汽提水输出管道（22）输出、送往煤气洗涤工段，另一部分汽提废水经2#汽提水输出管道（23）输送至生化处理工段。
3.根据权利要求1所述的一种荒煤气生产无水氨的新工艺，其特征在于：所述工序C中，由常压蒸馏塔（7）塔底采出的浓酚水由浓酚水输出管道（18）送入后处理工段。
4.根据权利要求1所述的一种荒煤气生产无水氨的新工艺，其特征在于：所述工序D中，来自工序C的浓氨水首先进行脱酸预处理，然后再被送入无水氨精馏塔（12）内。
5.根据权利要求4所述的一种荒煤气生产无水氨的新工艺，其特征在于：所述脱酸预处理是指向浓氨水槽（10）内加入碱液、进行中和反应。
6.根据权利要求1所述的一种荒煤气生产无水氨的新工艺，其特征在于： 1#吸附沉降除油器（3）、2#吸附沉降除油器（5）中得到的焦油通过管道混合后重新进入气液分离器（1）进行分离。
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