无蒸汽负压蒸氨工艺的研发与应用
.摘要：济钢化工厂携手清华大学及济南化工设备有限公司，共同探索并成功应用了无蒸汽负压蒸氨新工艺。此技术巧妙地将减压蒸馏原理与导热油蒸氨相结合，实现了节能减排的目标。该工艺降低了蒸氨塔的操作温度和压力，从而减少了煤气消耗，带来了显著的经济效益。同时，通过系统负压和尾气冷却回收装置的应用，有效减少了氨气的外溢，进一步改善了环境质量，展现了良好的社会效益。
关键词：剩余氨水；负压蒸氨；节能减排
2.前言蒸氨工艺，作为焦化剩余氨水处理的关键环节，旨在通过蒸馏方式去除氨氮，同时降低氰化物和硫化物的含量，确保剩余氨水达到生脱处理的水质标准。根据加热介质的不同，蒸氨工艺可分为蒸汽蒸氨、导热油蒸氨和管式炉蒸氨三类；而按照操作压力来划分，则有常压蒸氨和负压蒸氨两种方式。随着技术的不断进步，当前主流的蒸氨工艺多为导热油或管式炉常压蒸氨。然而，济钢化工厂在原有蒸氨工艺的基础上，通过与清华大学及济南化工设备有限公司的紧密合作，成功研发并应用了更为高效的无蒸汽负压蒸氨新工艺。这一创新技术不仅巧妙融合了减压蒸馏的原理与导热油蒸氨的优点，更在节能减排方面取得了显著成效。90万吨/年的焦炭产能建设配备了三套导热油常压蒸氨设备，其塔顶产出的成品氨水被送至HPF法脱硫工序进行深度处理，而废水则进入生脱系统进行进一步处理。然而，随着成本降低压力的逐渐增大，济钢化工厂与清华大学及济南冶金化工设备有限公司携手，在6、7#焦炉上进行了无蒸汽负压蒸氨的工业试验。这一创新实践不仅为负压蒸氨技术的推广应用提供了宝贵的经验，同时也为行业内的节能减排探索出了新的路径。
3.无蒸汽负压蒸氨工艺针对传统焦化剩余氨水无蒸汽常压蒸氨工艺所面临的高能耗、高运行成本、现场氨味严重以及设备腐蚀等问题，济钢再次携手清华大学和济南化工设备有限公司，共同研发出无蒸汽负压蒸氨新工艺。该工艺在充分利用原有设备的基础上，通过改造和新增部分设备，成功实现了负压蒸氨的工业化生产，为企业的节能减排做出了积极贡献。
4.负压蒸氨工艺原理负压蒸氨的原理，实质上是借鉴了石化行业中的减压蒸馏技术。通过引入真空装置，使蒸氨塔内部形成负压状态，进而降低溶液中各组分的沸点。这样一来，蒸馏过程可以在较低的温度下进行，从而节省了蒸馏所需的热量，减少了煤气或蒸汽的消耗。
5.2负压蒸氨工艺流程在负压蒸氨工艺中，剩余氨水首先经过泵的加压，随后与蒸氨废水及导热油进行换热，以提升其温度。接着，这些预热的氨水被送入蒸氨塔进行蒸馏。在蒸馏过程中，塔顶产生的氨汽会经过分缩器和冷却器的冷却，最终进入回流槽。其中，部分氨汽被回流入蒸氨塔，而另一部分则作为成品氨水被收集。同时，塔底的废水在换热降温后，会被送往生脱工序进行进一步处理。其详细的工艺流程图可参见附图。
在保持蒸氨产品质量不变的前提下，通过降低蒸氨塔的塔顶压力至约-40至-70Kpa的范围，同时将蒸馏温度从05℃降至80℃左右，可以显著实现节能效果，这成为焦化行业中一项重要的节能减排技术。
6.利用喷射泵维持蒸氨塔顶负压在焦化行业，蒸氨过程通常需要维持蒸氨塔顶的负压状态。为了实现这一目标，可以利用真空喷射泵来产生必要的真空度。通过喷射泵的工作，可以根据不凝气的特性，为蒸氨塔顶提供稳定的负压环境。这样，物料在蒸馏时的沸点会相应降低，进而达到降低蒸氨能耗的目的。这一技术的应用，不仅有效地解决了蒸氨过程中能耗高的问题，还有助于减少环境污染。3.2改进“用于蒸氨塔的斜孔塔盘”结构，适应负压蒸馏工艺针对负压蒸馏的特定操作条件，我们对原有的“用于蒸氨塔的斜孔塔盘”进行了创新性的改进。通过基础数据的仔细核算，我们将单一的斜孔塔盘设计，巧妙地改造为结合了斜孔塔盘与填料塔段的复合塔体，从而更好地适应了新的蒸馏工艺要求。3.3针对蒸氨腐蚀问题，优化设备材质选择在改进蒸氨工艺的过程中，我们特别注重了设备材质的防腐设计。由于蒸氨过程中涉及到的介质具有不同的腐蚀性，因此我们根据实际情况，在不同的装置或同一装置的不同部位，精心选择了具有相应耐腐蚀性的材质，从而有效解决了蒸氨腐蚀的难题。3.4优化负压蒸氨加碱工艺，确保蒸氨废水满足酚氢污水处理标准在负压蒸氨的调试过程中，我们发现蒸氨废水中的氰化物和硫化物含量超过了标准。为了解决这一问题，我们通过调整加碱工艺，成功地将蒸氨废水的品质提升到了与常压蒸氨相当的水平，从而满足了酚氢污水处理工序的严格要求。3.5尾气全冷却回收技术的实现，有效改善了环境状况由于氨气具有挥发性，导致蒸氨现场气味刺鼻。为了解决这一问题，我们采用了负压蒸氨技术，实现了对尾气的全面回收利用。这不仅显著改善了现场环境，还有效提高了氨的回收率。
在原有的导热油常压蒸氨技术基础上，我们通过增加和改造部分设备，成功实现了无蒸汽负压蒸氨技术的转化。这一改造过程面临诸多挑战，如塔体空间限制、新旧设备接口对接困难以及安全措施的复杂性等。然而，经过不懈努力，我们成功克服了这些困难，积累了宝贵的工程改造经验。
7.产品质量在无蒸汽负压蒸氨工艺的应用中，我们严格控制了蒸氨塔顶的压力，维持在-40至-70KPa的范围内，以确保生产能力达到设计的45m3/h。同时，我们监测了塔顶和塔底产品的质量，确保其符合标准。在未加碱的情况下，我们进行了产品质量测试，结果如表所示；而在加碱条件下，我们也进行了相应的测试，结果如表2所示。由表和表2可见，无论是否加碱，无蒸汽负压蒸氨工艺均能确保产品质量达到预定标准。、从表2中可以看出，无论是否加入碱，废水质量指标均能满足控制要求。
8.2减少煤气消耗通过对比6、7#焦炉在剩余氨水处理上采用的无蒸汽常压蒸氨与无蒸汽负压蒸氨的月度煤气消耗（见图2），可以明显看出后者在节约煤气方面的优势。由上图可见，通过采用无蒸汽负压蒸氨技术，每月可减少煤气消耗30万立方米，平均每天降低消耗约万立方米，有效地实现了节能减排的目标。此外，该系统负压操作的特点彻底杜绝了氨气的挥发外溢，同时增设的尾气冷却回收装置使得现场几乎闻不到氨的刺鼻气味，显著改善了作业环境。5.蒸氨操作压力与温度的降低，实现煤气消耗的减少5.2真空系统依据物质特性进行精心选择，既耐腐蚀又经济实惠5.3通过加碱负压蒸氨，废水水质达到甚至超越常压蒸氨标准5.4尾气被完全回收，有效减少异味，显著改善工作环境5.5投资成本低廉，适合常压蒸氨向负压蒸氨的改造，具有广阔的推广空间
9.结束语无蒸汽负压蒸氨技术，作为焦化行业中的一项节能减排创新，展现了显著的经济和社会效益。其投资成本低廉，改造周期短，且能大幅减少煤气消耗，提升废水处理效果，同时实现尾气完全回收，有效改善工作环境。因此，该技术具有广泛的推广应用潜力。
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