节能技术在焦化蒸氨工艺中的应用

薛东(河北旭阳焦化有限公司，河北 保定 073000)

1 焦化蒸氨介绍

焦化蒸氨是对煤炭炼焦过程中产生的剩余氨水进行加热，将所含的氨脱除的工艺过程。蒸氨后的废水中氨氮浓度由3000-4000mg/L降低到100-200mg/L水平,以便能够达到进入生化装置，同时从塔顶蒸出的氨汽经过冷凝后得到较高浓度的浓氨水。

直接蒸氨工艺为：剩余氨水与蒸氨废水换热至70-80℃后，与氢氧化钠溶液混合后进入蒸氨塔中上部，蒸氨塔底通入直接蒸汽，从塔顶蒸出的氨蒸汽经冷凝冷却后进入脱硫或者硫铵工序。塔底部排出的废水，在与剩余氨水换热后送往生化处理设施处理。因为此工艺简单，所以直接蒸氨工艺得到了各国的广泛采用；比如德国伍德、美国凯撒、日本新日铁等都采用此工艺。

2 蒸氨及节能改造的意义

蒸氨的原料剩余氨水是一种成分复杂、浓度高、毒性大、难降解的工业废水，也是焦化厂的主要排放污水；主要成份有NH3、H2S、HCN、铵盐等。因剩余氨水中的氨氮和COD等污染物浓度较高,若直接进行处理,细菌将难以消化；所以在处理前,会采用蒸氨工艺回收大部分氨及其他污染物,再送至生化处理设施。

3 各种焦化蒸氨节能技术介绍

一般的焦化蒸氨节能工艺有：蒸汽加热废水、管式炉加热废水和导热油加热废水三种工艺。这些工艺虽然比直接蒸氨工艺复杂，但是节省了直接蒸汽所消耗的水，降低了蒸氨废水排放量。比较适合水资源短缺的地区。

下面介绍几种最新的焦化蒸氨节能工艺

3.1 负压蒸氨节能工艺

为了节能也开发了负压蒸氨工艺，蒸氨塔内形成高负压采用循环氨水或初冷器的热水加热，或低负压采用煤气、蒸汽、导热油间接加热。该工艺是在氨分缩器上安装一套负压抽真空装置，采用较低负压80KPa，蒸氨塔底温度降低到80℃，仍然需要蒸汽、煤气、导热油等加热。该工艺在济钢应用。

3.2 引射热泵蒸氨节能工艺

引射热泵蒸氨工艺是一种对直接蒸汽蒸氨氨工艺的改进。区别在于：出蒸氨后进入闪蒸罐的废水，因直接蒸汽在引射热泵中通过拉瓦尔喷咀时，产生的真空而闪蒸一部分，将蒸氨废水中的热量进行了有效的利用。直接蒸汽与闪蒸的蒸汽混合通入塔底中与进塔的剩余氨水接触，将其中的氨蒸发出来。

此工艺中直接蒸汽不是直接进入塔底中进行蒸氨，而是先进入引射热泵内，将蒸氨废水中的产生的蒸汽混合载进入蒸氨塔。该工艺在上海宝钢化工、沙钢焦化、柳州钢铁等均得到了应用，而且产生了明显的效果。

3.3 吸收式热泵蒸氨节能工艺

通过使用吸收式热泵提取蒸氨塔蒸出的高温氨气和水蒸气中的混合物中热量，用来加热热水，使热水的温度高于100℃，再将这些温度高于100℃的热水送入再沸器，通过换热产出蒸汽，通入蒸氨塔，以此来降低导热油的耗量，从而降低能耗，除此用于为高温氨气和水蒸气中混合物降温的冷却水量也大大减小。

3.4 烟道气蒸氨节能工艺

蒸氨塔底一部分废水通过循环泵进入换热器被烟道气循环加热后返回蒸氨塔釜；另外一部分废水从塔底用泵抽出与剩余氨水换热后，送至生化处理设施。蒸氨塔顶的氨汽经冷凝冷却后进入氨水罐。氨水罐与真空泵连通。河北建龙采用了此工艺。

4 各种蒸氨节能工艺的比较

直接蒸氨工艺的流程短，设备较少，固定资产投资小，但是产生废水量大，而且相应的废水处理设施也增大，由此也带来了运行费用的增加。

一般的蒸氨节能工艺虽然节约了蒸汽能耗但是工艺流程长，设备多，固定资产投资多；所以这些工艺很难进行大范围的推广。

负压蒸氨现场的氨气污染虽显著下降，经济效益和环保效益显著；但流程复杂，对设备的材质要求高，蒸氨塔直径较大，塔顶氨气温度低，氨气管道容易堵塞。

引射热泵和吸收式热泵蒸氨节能工艺对蒸氨塔的设备材质要求低，固定资产投资少。引射热泵蒸氨节能工艺充分利用了蒸氨废水闪蒸出蒸汽的热量；此工艺若采用中压蒸汽能节约直接蒸汽20%。吸收式热泵蒸氨工艺通过提取蒸氨塔蒸出的高温氨汽中混合物中的热量，用来加热热水，再送入再沸器加热蒸氨废水，该工艺虽流程复杂，固定资产投资较高，但热利用率能够达到50%左右。

烟道气蒸氨节能工艺使实现了蒸氨过程中蒸汽的零消耗。处理废水量减少25%。但是需要施工的管线较长，烟道气换热器的材质要求高。而且此工艺跨越了炼焦和化产两个系统不利于管理。

5 结语

焦化蒸氨装置虽然只是一个中间工序但是在整个焦化公司内起着至关重要的作用。随着国家对环保、节能工艺的重视；在以后的工艺设计过程中，利用引射原理和余热、负压等各种节能的蒸氨工艺将得到越来越多的应用。在设计蒸氨工艺时各公司应该充分结合本公司的生产工艺和设备设施布局的特点，采用合适的蒸氨节能工艺。

[1]阎尔平等.蒸汽喷射热泵在蒸氨中的应用[J].燃料与化工，2007，38（5）：39-42.

[2]王登富等.焦炉烟道气余热负压蒸氨成套装置技术[J].燃料与化工，2013,44（4）：45-48.