水煤漿氣化過程氨的回收工藝探討

馬華鋒 劉廣業(yè)(陜西煤化能源有限公司，陜西 咸陽 713600)

水煤漿氣化過程氨的回收工藝探討

馬華鋒 劉廣業(yè)(陜西煤化能源有限公司，陜西 咸陽 713600)

我國地大物博，礦產(chǎn)資源豐富，為經(jīng)濟(jì)的發(fā)展奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。然而，隨著人們環(huán)保意識的增加，地球污染的加重，礦產(chǎn)能源的利用趨向于環(huán)保綠色。煤是我國重要的能源之一，然而在煤的利用過程中會(huì)產(chǎn)生許多有害物質(zhì)，危害環(huán)境以及人們的健康。水煤漿氣化作為凈化煤的一種新型技術(shù)，得到廣泛應(yīng)用，但在該過程中，也會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)，例如氨。文章主要對水煤漿氣化過程中產(chǎn)生的氨的回收工藝進(jìn)行介紹。

水煤漿氣化；氨；回收工藝

水煤漿氣化是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過程，可以用來生產(chǎn)煤基衍生品，例如甲醛、化肥等等，然而在其副反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生微量的氨，隨著管路漫延，最后在冷凝液中蓄積。氨的產(chǎn)生不僅對設(shè)備有腐蝕性，影響機(jī)械的使用壽命，并且即便只有微少量的氨進(jìn)入低溫的甲醛液體中，都會(huì)造成凈化氣體中的指數(shù)超標(biāo)，影響效率與產(chǎn)量，所以氨的回收十分重要。根據(jù)當(dāng)前的市場調(diào)查可知，目前對于水煤漿氣化過程中氨的回收包括幾種方法，以下進(jìn)行簡要的介紹。

1 單塔低壓氣提法

該方法是在氨的回收發(fā)展過程中出現(xiàn)的比較早的一種方法，以下簡要介紹它的相關(guān)內(nèi)容：

1.1 單塔低壓氣提法運(yùn)行過程

在水煤漿氣化過程中產(chǎn)生的酸性水通過氣體塔，對其中的含硫氨水進(jìn)行處理，使氨氣化分離的一種氨回收方法。由于該工藝在回收氨的過程中，受到含硫水中氨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)限制，許多廠家對其進(jìn)行改進(jìn)，在氣提塔的頂端進(jìn)行全部回流或者部分回流，通過二次回收，減少汽提塔產(chǎn)生的含硫氨水的量，增加其中氨的分離效率，如果工藝優(yōu)良，操作嚴(yán)謹(jǐn)，甚至可能將含硫氨水的產(chǎn)生量降為零[1]，這在當(dāng)前幾種方法中效果是比較明顯的。

2.2 單塔低壓氣提法的特點(diǎn)

該方法主要是用于一些低濃度的酸性水的處理，但含硫的氨水通過高溫處理產(chǎn)生的揮發(fā)氨，長時(shí)間作用會(huì)對機(jī)械設(shè)備造成腐蝕和堵塞，而且氣化的氨不僅會(huì)污染空氣，還很容易再次進(jìn)入工藝煤氣中，造成惡性循環(huán)。所以這種方法的使用有很大的局限性，如果要求推廣，需要先對其各種弊端進(jìn)行優(yōu)化解決

[2]。

3 酸性水汽提氨

該方法是由單塔加壓側(cè)線除氨以及雙塔加壓氣提除氨兩種方法進(jìn)行結(jié)合，共同作用的結(jié)果，以下對其進(jìn)行介紹：

3.1 酸性水汽提氨的組成

在石油化工行業(yè)，除了應(yīng)用單塔低壓氣提法除氨外，單塔加壓側(cè)線除氨以及雙塔加壓氣提除氨也是廣泛應(yīng)用的兩種方法，它們主要作用在反應(yīng)產(chǎn)生的高濃度的酸性水上。該過程主要包括氣提單元和氨的精制單元。

3.2 汽提單元

汽提單元通過上述的兩種方法獲得高濃度的酸性氣體，在這些氣體中，氨的體積分?jǐn)?shù)小于1%，但經(jīng)過冷卻、分離等工藝之后，會(huì)獲得體積分?jǐn)?shù)大于97%的氨，這不僅有助于氨的吸收，對于吸收氨的利用也會(huì)有所幫助[3]。

3.3 氨的精制單元

在氨的精制部分，主要是對上述體積分?jǐn)?shù)達(dá)到97%的氨進(jìn)行凈化，排除其中的硫化氫以及其他雜質(zhì)，目前國內(nèi)對于氨精制主要采用氨水循環(huán)洗滌法、結(jié)晶-吸附法兩種。循環(huán)洗滌法主要是將含有雜質(zhì)的氨放入凝集器中，與成品氨進(jìn)行充分的接觸，將其中的雜質(zhì)帶走，再經(jīng)過脫硫?qū)?，排除其中的硫化氫。結(jié)晶-吸附法主要是運(yùn)用氨與硫化氫在低溫條件下會(huì)被吸附器吸走的特性。兩種方法進(jìn)行對比，前者應(yīng)用較早，除硫的能力較大，但回收的氨的質(zhì)量較差。

4 焦?fàn)t煤氣法

焦?fàn)t煤氣法主要包含硫酸銨法以及弗薩姆法，在石油化工行業(yè)得到了應(yīng)用，以下分別對這兩種方法進(jìn)行介紹：

4.1 硫酸銨法

在水煤漿氣化過程中存在一種傳統(tǒng)的工藝方法，就是將其中回收的氨進(jìn)行加工生產(chǎn)出硫胺。但通過長時(shí)間的應(yīng)用可以看出，這種方法進(jìn)行的氨的回收過程中，氨的含量相對較低，經(jīng)濟(jì)投入較大，但產(chǎn)量很低[4]。這對于工業(yè)生產(chǎn)來說，不利于工廠的長足發(fā)展，應(yīng)用有一定的局限性。

4.2 弗薩姆法

弗薩姆法主要通過對焦?fàn)t煤氣進(jìn)行處理，進(jìn)行氨的回收的方法[5]。最早由美國開發(fā)，其主要原理是利用硫酸二氫銨可以吸收氨，而對二氧化碳、硫化氫等一些酸性物質(zhì)沒有吸附性的特點(diǎn)。通過該方法回收的氨，再經(jīng)過細(xì)致的再生、精餾，可以獲得純度極高的無水氨，研究表明，其精度最高可達(dá)99%。從經(jīng)濟(jì)效益的角度來看，該方法主要受生產(chǎn)規(guī)模大小的限制，當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模較小時(shí)，不僅會(huì)增加操作困難，同時(shí)經(jīng)濟(jì)效益也很少。如果用含硫氨水進(jìn)行氨吸收，會(huì)增加流程的反應(yīng)時(shí)間，消耗更多的耗材，同時(shí)還會(huì)增加器械管路的腐蝕作用，弊大于利。弗薩姆法對氨的回收效果較好，但僅在石油化工行業(yè)應(yīng)用較為廣泛，在水煤漿氣化行業(yè)的應(yīng)用報(bào)道較少，需要專業(yè)人士對其進(jìn)行深入的探索，積極的應(yīng)用到實(shí)際的水煤漿氣化過程中。

5 含硫氨水中的脫硫方法

含硫氨水作為氨回收的重要介質(zhì)，其中含有的微量硫?qū)τ诎钡幕厥赵斐珊艽蟮挠绊?，需要及時(shí)的解決。

5.1 通過藥劑進(jìn)行處理

藥劑方法主要是在其中加入新的物質(zhì)，通過二者之間的化學(xué)發(fā)應(yīng)達(dá)到目的。例如加入硫酸進(jìn)行中和，使其在脫硫塔中生成硫酸銨，其中的硫化氫和多余的水蒸汽會(huì)凝集后返回汽提單元?；蛘呤羌尤肓蛩醽嗚F，使含硫的酸性液體發(fā)生沉淀，從而去除硫離子，但這種方法費(fèi)用較高，實(shí)行起來有一定的困難[6]。

5.2 膜處理和樹脂交換

這是一種新開發(fā)的去除硫化氫氣體的方法，主要是通過樹脂和膜的吸附作用，目前該方法尚處于實(shí)驗(yàn)階段，在國內(nèi)外都有相關(guān)的研究報(bào)道，還需要對其具體的內(nèi)容進(jìn)行探索，從目前獲得的數(shù)據(jù)看，該方法可行性很高，深入研究后可能會(huì)大力推廣。

6 結(jié)語

水煤漿氣化工藝是一個(gè)復(fù)雜的、專業(yè)性極強(qiáng)的行業(yè)，對煤的凈化利用十分的重要。在該過程中，產(chǎn)生的氨對于機(jī)械設(shè)備、對于環(huán)境、對于人們的健康都有很嚴(yán)重的危害?？沙掷m(xù)綠色發(fā)展是目前經(jīng)濟(jì)進(jìn)步的基本方針，需要將其徹底的貫徹下去。文章從目前市場的需求出發(fā)，將氨吸收的幾種方法進(jìn)行了簡要的列舉，介紹了各方法的利弊，從中可以看出，這些方法存在許多值得探索研究的地方，需要專業(yè)人士不斷的開拓創(chuàng)新。

[1]李健，陳魯園，閆龍，等.GE水煤漿氣化技術(shù)現(xiàn)狀和應(yīng)用前景[J].當(dāng)代化工，2014（11）：2374-2376.