442万m3h焦炉煤气中氨回收工艺设计毕业论文.doc

PAGE 4 4.42万m3/h焦炉煤气中氨回收工艺设计 引 言 焦炉生产焦炭的副产品是焦炉煤气，现代焦炉生产工艺残留于煤气中的氨，大部分被冷却水吸收，在凉水塔喷洒冷却时又都解吸进入到大气，这样就造成了资源的浪费。更重要的是，氨进入大气造成了环境污染，所造成的危害相当严重，既不利于环保，也不符合国家关于可持续发展的要求。因此从焦炉煤气中回收氨是很有意义的。 此外，煤气中的氨在燃烧时会生成有毒的、有腐蚀性的氧化氮，氨在粗苯回收中能使油和水形成稳定的乳化液，妨碍油水分离。上述这些都是现代焦化生产遇到困难。为此，煤气中氨的含量不允许超过0.03g/m3。 鉴于上述要求，本设计通过硫胺法工艺对焦炉煤气中的氨加以回收，制成硫酸铵。纯态的硫酸铵为无色长菱形晶体，焦化厂生产的硫酸铵，因混有杂质而呈现浅的蓝色、灰色，多为片状、针状甚至粉末状结晶。本工艺所生产的硫酸铵，既可以作为肥料直接使用，也可以作为生产其他肥料的原料使用。 第1章 总 论 1.1氨回收方法简介 在煤化工利用生产技术中，炼焦是应用最早的工艺，并且至今仍然是煤化工工业的重要组成部分。炼焦化学产品在国民经济中占有重要的地位，炼焦化学工业是国民经济的一个重要部门，是钢铁联合企业的主要组成部分之一，是煤炭的综合利用工业。煤在炼焦时，除有75%左右变成焦炭外，还有25%左右生成多种化学产品及煤气。 焦炉生产焦炭的副产品是焦炉煤气，现代焦炉生产工艺残留于煤气中的氨，如果直接弃之，不仅造成资源浪费，也不利于环境保护。因此从焦炉煤气中回收氨是很有意义的。此外，煤气中的氨在燃烧时会生成有毒的、有腐蚀性的氧化氮，氨在粗苯回收中能使油和水形成稳定的乳化液，妨碍油水分离。上述这些都是现代焦化生产遇到困难。为此，煤气中氨的含量不允许超过0.03g/m3。 查阅文献[1,2]得知，回收煤气中的氨有多种方法。工艺比较成熟的是用硫酸吸收焦炉煤气中的氨生产硫酸铵，这种方法按煤气中氨与硫酸母液接触的方式不同，分有三种：半直接法、间接法和直接法，其中应用最广泛的是半直接法。 半直接法：将焦炉煤气首先冷却至25～35℃，经鼓风机加压后，再经电捕焦油器除去煤焦油雾，然后进入硫酸铵饱和器内与硫酸母液充分接触生成硫酸铵，同时将初冷时生产的剩余氨水进行蒸馏，蒸出的氨也通如饱和器，与硫酸接触，氨被硫酸吸收生成硫酸铵。此法工艺过程简单，生产成本低，在国内焦化厂已得到广泛应用。该方法就是人们所说的饱和器法生产硫酸铵的方法。 间接法：经初冷器后的煤气在洗氨塔内用水冼氨，将得到的稀氨水与冷凝工段来的剩余氨水一起送入蒸氨塔蒸馏，蒸出的氨气全部进入饱和器被硫酸吸收生成硫酸铵。此法消耗大量的蒸汽，而且蒸馏设备较庞大，生产上应用受到一定的限制，中国个别焦化厂配合煤气脱硫已采用此法，并在负压下回收工艺系统中生产出的高质量的硫酸铵。 直接法：由集气管来的焦炉煤气经初冷器冷却到60～70℃，进入电捕焦油器除去煤焦油雾。然后进入饱和器，煤气中的氨被硫酸吸收而生成硫酸铵。煤气离开饱和器后，再冷却到适宜的温度进入鼓风机。由于处于负压状态下的设备太多，要求设备性能好，在生产上不够安全，工业生产上暂未被采用。 硫酸铵生产按采用的设备不同，有饱和器法和酸洗塔法。饱和器法是生产硫酸铵的主要方法，过去多采用鼓泡式饱和器，现在新建和改建焦化厂多采用喷淋式饱和器。纯态的硫酸铵为无色长菱形晶体，焦化厂生产的硫酸铵，因混有杂质而呈现浅的绿色、蓝色、灰色，多为片状、针状甚至粉末状结晶。硫酸铵的密度1766kg/cm3(20oC)，其结晶热为10.87kJ/mol。硫酸铵易吸潮结块，易溶于水，其水溶液呈弱酸性，1%的溶液pH为5.7。硫酸铵溶于水时要吸收热量，每溶解1kg硫酸铵吸收热量约63kJ。 用硫酸回收氨的生产工艺中，氨与硫酸反应生成硫酸铵。查阅文献[3]可知，氨与硫酸发生的中和反应为： （1-1） 该反应是不可逆放热反应，实际热效应与母液酸度和温度有关，其值较上述反应热值约小10%。查阅文献[4]得知，如氨与酸度为7.8%的硫酸铵饱和母液相互作用是，其反应热效应如表1.1所示： 表1.1 氨与母液反应热效应 温度/℃ 47.7 66.6 76.1 硫酸铵热效应/（J/mol） 240883 245878 249208 用适量的硫酸与氨进行反应时，生成的是中式盐，当硫酸过量时，则生成酸式盐： （1-2） 随溶液吸氨量增加，酸式盐又可转变为中式盐， （1-3） 溶液中酸式盐和中式盐的比例取决