研究背景 氨在常温常压下是无色气体,具有特殊的刺激性臭味,能刺激人体感官膜,空气中含氨大于0.02%时即会引起人体慢性中毒#65377;氨可用于制造碳酸氢铵和尿素等化学肥料,广泛用于农业生产中#65377;在化学纤维和塑料工业中,则以氨#65380;硝酸和尿素作为氮元素的来源生产己内酰胺#65380;尼龙-6 和丙烯腈等单体和脲醛树脂等产品#65377; 随着工农业的迅速发展,我国大#65380;中#65380;小型化工厂每年生产伴随而来的是上亿吨的稀氨水,而大部分只能廉价出售或就地排放#65377;含氨废水废气的排放,不仅降低了产量,增加了消耗,浪费了能源,而且使得氨的污染日益严重#65377;氨排入水体,特别是进入流动较缓慢的湖泊#65380;海湾,容易引起水中藻类及其它微生物大量繁殖,形成富营养化污染,这除了不但会造成自来水处理厂运行困难,饮用水异味外,而严重时会使水中溶解氧下降,鱼类大量死亡,甚至会导致湖泊的干涸消亡[1]#65377;根据GB8978-1996《污水综合排放标准》[2],氨氮属于第二类污染物#65377;需在排污单位排放口采样,当其最高允许排放浓度必须达到本标准要求方可排放#65377;石油化工行业其一级标准为15mg/L,二级标准为50mg/L#65377;氨的工业用途广泛,不达标的排放会造成环境的污染以及经济的损失,由此可见,科学合理的进行氨回收既可以提高氨的使用率,降低工业排放污水对环境的影响#65377;本研究将对工业生产过程中产生的稀氨水中的氨回收工艺进行选择,以期达到安全生产以及环境保护的目的#65377; 氨回收工艺现状 一般采用水相吸收法回收#65377;起初弛放气#65380;铜洗再生气中氨的回收采用,即在1#精炼系统用新鲜的脱盐水回收再生气中逐级提浓的方的氨后,送往2#精炼系统回收再生气中的氨,所得氨水再送往弛放气氨回收系统回收弛放气中的氨,然后送往碳化岗位与脱碳岗位来的闪蒸气在碳化塔中反应生产碳铵#65377;用脱盐水或稀氨水吸收再生气及弛放气中的氨,其主要是氨溶于水的物理吸收,吸收速度较慢,吸收效果不佳,浓度升高后吸收效果更差,出口气中氨含量偏高#65377;这种方法需消耗动力和冷却水软水;氨水达到一定浓度后氨的溶解度降低,氨气外逸,造成氨损失和环境污染;有时会造成稀水过剩,难以处理的局面;此外,蒸气加热解析氨水的氨,也需消耗动力和蒸汽等#65377;[3] 用水吸收氨的流程伴有传热传质,可在塔内进行也可塔内塔外分开进行#65377;早期典型的流程是绝热吸收两段填料塔#65377;上段用软水,下段用循环冷却后的大部分浓氨水回流吸收,小部分作为成品氨水,最后还要经过清洗塔洗涤#65377;现在通行的流程是采用带冷却器的吸氨塔,传热传质同时在塔内进行,有带清洗塔和不带清洗塔两种情况#65377;根据产品的加工用途,流程中也可带有从氨水中提纯氨的精馏蒸氨设备#65377;不同的流程组合和吸收塔结构带来不同的氨回收效果#65377;鉴于回收含氨原料气状态的复杂性,确定最佳流程组合达到满意的氨回收效果一直是该领域攻关的课题#65377;科技人员借助过程合成手段和流程模拟筛选出一系列方案,经过实践验证,形成了下列几个典型的工艺流程#65377; 1.1等压水吸收氨工艺 水吸收工艺都是利用氨在水中溶解度极大的特点,在一定压力下用水吸收氨并通过塔内或塔外换热的方式移去溶解放出的热量以维持较低的温度#65377;氨在20℃水中的溶解热为495kcal.kg-1NH3#65377;为了保证气体中氨含量低于要求值和氨水中氨浓度高于规定值,有效地移走反应热,降低吸收体系温度,增大吸收过程浓度梯度非常必要#65377;当气体中氨浓度较低时,放热量不大#65377;当气体中氨浓度较高时,放热量就很显著的影响体系的温度,不利于吸收过程的进行#65377;等压氨回收塔水冷却器的冷却效果对等压氨回收塔的氨回收率影响较大#65377; 1.1.1氨水全循环吸氨工艺 氨水全循环吸氨工艺靠塔外循环泵完成氨水溶液循环,一般都采用填料吸收塔,气液接触面积大,且接触面在不断更新,故气液接触良好,有利于吸收#65377;但塔顶氨水浓度仅略低于塔底的氨水浓度,人为地造成了塔上和塔下氨水的返混,当塔底氨水浓度较高时,塔顶氨水浓度也较高,氨的蒸气分压也较高,塔顶尾气中氨含量上升#65377;氨水全循环吸氨工艺只适用于制备低浓度氨水以避免氨损失过大#65377;[4]-[5] 1.1.2氨水半循环吸氨工艺和不循环吸氨工艺 氨水半循环吸氨工艺是将塔顶尾气在增设的精洗段内逆流洗涤吸收,从而降低了尾气中的氨含量,提高了氨回收率,但仍不适合制备高浓度的氨水#65377;氨水不循环吸氨工艺采用鼓泡式吸收塔吸氨,有的还配有精洗段净氨#65377;鼓泡式吸收塔上下部氨水浓度差有所提高,从而减轻了精洗段的净氨负荷,降低了出塔尾气中氨含量,所以氨水不循环吸氨工艺氨回收率一般要高于氨水半循环吸氨工艺#65377;[6]-[9] 1.1.3双塔氨回收流程 弛放气从吸收塔底部入塔,由下而上与稀氨水逆流接触,然后从吸收塔塔顶引出,再进入尾吸塔底部,与喷淋而下的水接触后,由尾吸塔塔顶放空#65377;吸收剂(清水)由尾吸塔顶部引入,在尾吸塔吸收氨后,从塔底进入稀氨水槽,然后用泵打入吸收塔顶,在吸收塔进一步吸收氨后,由塔底进入循环槽#65377;循环槽的氨水一部分引入吸收塔顶循环吸收,另一部分作为产品进入中间槽,即浓氨水槽#65377;该氨回收流程综合了不循环和全循环工艺的特点,首先通过控制进尾吸塔新鲜吸收剂的入塔温度#65380;用量使得出尾吸塔的排放气中氨的浓度达到排放标准(0.02%),尽量不对周围环境造成污染#65377;控制进吸收塔的吸收剂入塔温度#65380;浓度与用量,通过不断循环,逐渐提高浓度,最后使得出吸收塔时氨水浓度达到20%以上#65377;[10] 1.2无动力氨回收 无动力氨回收工艺,即采用深冷技术来回收化肥生产装置合成氨弛放气中的氨#65377;该法利用的是弛放气内各组分沸点差异,使弛放气温度快速降至-60~-70℃,从而使气态氨从弛放气中分离出来再返回系统生产尿素#65377;该技术利用了弛放气自身的能量转换制冷#65377;合成氨系统的弛放气压力为1.2~1.6MPa(有的企业为2.0~2.2MPa),通过专用能量转换器,弛放气在通过部分膨胀获得动能并通过风机#65380;轴输出外功,从而消耗了弛放气本身的内能,获得了最大的绝热焓降,弛放气得到了所需要的低温,气氨发生液化并从弛放气中分离出来,从而达到组分分离的目的#65377;这一过程与闪蒸很类似,也是降低压力和温度的过程#65377;[11] 1.3解析提浓回收 解吸是吸收的逆过程#65377;利用NH3和CO2的沸点不同,借蒸馏原理而实现的#65377;氨水从塔顶送人,自上而下顺着每层塔板逐层下流#65377;直接蒸汽从塔底加人,通过塔板上的浮阀与液休逆流接触,液体中NH3#65380;CO2从上往下越来越少,而蒸汽中NH3#65380;CO2从下往上越来越多,离开塔顶的蒸汽中含有全部解吸出来的NH3和CO2,当然还有少量水蒸汽#65377;如在合成氨生产过程中,精练铜洗工段排放的废稀氨水,在135-145℃#65380;0.3MPa条件下,解吸提浓,再通过CO2控制碳化度,使其生成主要含碳酸氢按的碳化母液供催化剂车间使用,也可直接提浓成的氨水送碳化工段回收利用#65377;[12] 研究通过查阅文献资料和类比调查,本着”清洁生产,清污分流,分质处理,循环利用,达标排放”的原则,应用”清洁生产”工艺生产技术路线及设备,最大限度消减稀氨水的排放, 将工段排放的稀氨水经过提浓和精馏冷凝后制成液氨产品,使其得到充分的回收利用,发挥良好的经济效益,将产生的稀氨水,经提浓和加氨后制成稀氨水出售#65377;同时对根据工艺过程，首先划分节点，然后对每一个节点运用HAZOP分析方法，对化工生产过程中可能出现的危险有害因素，进行详细剖析。

根据危险有害因素，提出安全防护措施和控制措施，并且对部分不合理的部位加以整改和创新，从而使系统达到高工效和安全的工作。

参考文献 [1] 合成氨工业水污染治理技术研究 冯素敏 南京理工大学 2005.10 [2] GB8978-1996《污水综合排放标准》 [3]合成氨生产中含氨尾气回收工艺进展张辉,赵红柳,冯树波 河北科技大学化学与制药工程学院0438-1157(2009)00-0000-00 [4]周义民,刘志,雷娜. 碳化稀氨水回收流程的改进[J]. 小氮肥. 1999(03) [5]方宗仁. 氨回收和稀氨水的治理[J]. 化工环保. 1986(03) [6]赵勤,王香珍,孔鹏. ”稀氨水逐级增浓”技术效果显著[J]. 山西化工. 1992(03) [7]黄子钦. 循环提浓法回收净氨塔上层稀氨水[J]. 化肥设计. 2004(03) [8]孙富康,王军,祝新庆. 稀氨水逐级提浓回收利用技术的设计和应用[J]. 小氮肥. 2000(04) [9] 陈文灏,赵敏和. 从废稀氨水中回收氨新技术[J]. 环境保护. 1988(02) [10] 张国聪. 无动力氨回收装置的改进[J]. 中氮肥. 2011(03) [11] 梁建林. 小氮肥稀氨水提浓回收[J]. 环境工程. 1994(02) [12] 季广祥. 论中小型焦化厂的技术改造(一)#8212;#8212;氨的回收与稀氨水中NH3-N的脱除[J]. 煤化工. 1997(04)