某炼厂富氢气体脱氨技术实施及效果

某炼厂富氢气体脱氨技术实施及效果

张保申、刘玲

山东三维石化工程股份有限公司，山东青岛 266071

摘要：

本文重点介绍了三种常用炼厂富氢气体脱氨技术，对三种脱氨技术进行了比选。选择炼厂富氢气体脱氨技术时应充分考虑炼厂富氢气体特点与炼化企业自身装置相结合。重点介绍了水洗氨技术在低浓度含氨炼厂富氢气体脱氨方面具有广泛的优势。

关键词：炼厂富氢气体；脱氨工艺；水洗氨工艺

随着社会的发展进步，国家对环保要求越来越高，严格的环保标准实施倒逼炼化企业需要对同时含有氨和硫化氢的燃料气进行脱硫处理，以免影响燃料气燃烧造成烟气二氧化硫化硫排放超标。另外随着企业对厂内装置挖潜增效的进一步落实，我国炼化企业由粗放式管理改为精细化管理，对过去同时含有氨和硫化氢的高价值气体仅作为燃料烧掉已采取重要措施，对高价值的气体进一步回收。不管对燃料气进行预处理还是对高价值气体进行回收，都需要将气体中的硫化氢进行脱除，为避免气体中的氨对脱硫工艺的影响，需先将气体中氨进行脱除。本文以中石化某炼化公司富氢气体预处理项目为例，对炼厂富氢气体脱氨技术进行探讨。

1. 气体特点

中石化某炼化分公司富氢气体的组成见表1-l。

表1-1 含氨气体组成

从表1-1可知，氢气含量较高，摩尔分率高达70%以上，为高价值气体。如果仅作为燃料烧掉，浪费严重，需要对气体中的氢气通过变压吸附装置进行回收。另外从表中可知该气体中同时含有氨气和硫化氢，其中氨气高达400ppm。氨气和硫化氢的存在会影响后续氢气回收工艺，危害氢气吸附剂、压缩机的正常运转。为免除氨与硫化氢结晶对压缩机造成损害需要预先脱除气体中氨气。

2. 炼厂富氢气体脱氨技术

目前常用的气体脱氨技术主要为硫铵工艺、无水氨工艺和水洗氨工艺^[1]。其中硫铵工艺和无水氨工艺可以回收氨，作为产品销售；水洗氨工艺无法回收氨，但在大合成氨工业时代下，回收氨的经济价值较小。

2.1 水洗氨工艺技术

该工艺以水为吸收剂，在吸收塔内水与炼厂富氢气体逆流接触，经过洗涤炼厂气体中的氨及部分硫化氢溶入水中生成含氨酸性水，含氨酸性水送汽提装置进行汽提，汽提塔顶蒸出的含氨酸性气气液分离后送硫磺回收装置制硫燃烧炉内进一步处理，氨在≥1250℃的高温条件下完全燃烧变为氮气，含氨酸性水汽提后的净化水可返回吸收塔循环使用。

工艺优点：可依托厂内酸性是汽提装置和硫磺回收装置，仅增加氨吸收塔，利用硫磺回收装置制硫余热锅炉回收氨分解产生的热量并产生蒸汽自用，经硫磺回收装置后续处理后直接排空，避免了对大气的污染，环保效益高。

工艺缺点：未对氨进行回收，无经济效益。

2.2 硫铵工艺技术

该工艺以硫酸为吸收剂，在喷淋式饱和器内硫酸与炼厂富氢气体逆流接触，氨与硫酸发生酸碱中和反应，生成硫酸铵，硫酸铵溶液经离心分离、干燥后得到硫铵产品。

工艺优点：喷淋式饱和器为吸收、结晶二合一设备，结构简单，产品硫铵质量品质高、操作过程简单。吸收剂为硫酸，与炼厂富氢气体中的氨发生酸碱中和反应，吸收动力强，为不可逆反应。硫铵为固体产品，容易保存和运输^[2]。

工艺缺点：硫酸为危险化学品，运输等要求较高，且消耗量较大；产品硫铵的市场价格受硫酸价格影响较大；该工艺复杂，操作成本高、占地面积大等缺点。

2.3 无水氨工艺技术

该工艺以磷酸二氢铵溶液为吸收剂，在吸收塔内磷酸二氢铵溶液与炼厂富氢气体逆流接触，经磷酸二氢铵溶液的选择性吸收氨后生成吸氨富液，吸氨富液经解吸再生所得富氨气经冷凝、精馏可得到99.98的无水氨。

工艺优点：无水氨产品质量高、附加值相对较高，吸收剂磷酸二氢铵溶液可循环使用。

工艺缺点：磷酸二氢铵溶液具有一定的腐蚀性，设备材质较高，生产过程温度、压力高，投资大，装置能耗高。

3. 脱氨技术的选择

脱氨技术如何选择必须根据炼厂富氢气体特点与炼化企业自身现状相结合，不能盲目选择。根据此原则，结合项目开展时对上述三种脱氨工艺进行了对比，详细对比见表2。

表2 脱氨工艺技术比较

通过表2可知水洗脱氨工艺过程简单，操作方便，虽然氨未加以回收，无经济效益，但依托炼化企业自身现有装置，一次性投资最小，可广泛应用于对低浓度含氨气体的脱氨。

通过表2可知硫铵工艺产品质量高，多应用于煤化工气体净化及钢铁企业。但该工艺包括吸收、结晶、分离、干燥、包装等过程，工艺过程复杂、操作繁琐，一次性投资过大，效益不稳定。

通过表2可知无水氨工艺产品质量高，为生产无水氨的首选工艺，多应用于煤化工气体净化及钢铁企业。但该工艺净化气残余氨指标无法满足净化气后续处理要求。

通过上述比较，中石化某炼化分公司富氢气体氨含量为400ppm，为低浓度含氨气体，气量不大，依托厂内现有酸性水汽提装置及硫磺回收装置，选择水洗氨技术具有相当大的优势。

4. 水洗氨工艺流程简述

水洗氨技术包括吸收、解吸两过程，工艺过程简单，操作方便，其工艺流程见图1。

图1 水洗氨工艺流程图

由图1可知，来自上游装置的富氢气体从底部进入吸收塔，与从顶部进入的水逆流接触，经过洗涤，富氢气体中的氨进入水中，生成含氨酸性水。吸收塔顶净化气经分液后进入后续装置，吸收塔底部含氨酸性水经与汽提塔底净化水换热后进入汽提塔汽提，汽提塔顶含氨酸性气进入硫磺回收装置进一步处理。塔底净化水经与含氨酸性水换热后返至吸收塔做为吸收剂循环使用。

5. 实施效果

中石化某炼化公司采用水洗氨技术，依托厂内酸性水汽提装置及硫磺回收装置对富氢气体进行预处理脱除其中的氨。主要操作参数见表3。

表3 水洗氨技术主要操作参数

注：解吸过程汽提塔操作参数与常规酸性水汽提塔操作参数一致。

通过表3可知，采用水洗氨技术可以将富氢气体中的氨脱除至10 mg／m³以下，满足后续变压吸附装置对富氢气的处理。

6. 结论

1、硫铵工艺多应用于煤化工气体净化及钢铁企业，该工艺包括吸收、结晶、分离、干燥、包装等过程，工艺过程复杂、操作繁琐，一次性投资过大，效益不稳定。

2、无水氨工艺产品质量高，多应用于煤化工气体净化及钢铁企业，但该工艺净化气残余氨指标无法满足净化气后续处理要求。

3、水洗脱氨工艺过程简单，操作方便，可依托炼化企业自身现有装置，一次性投资最小，可广泛应用于对低浓度含氨气体的脱氨。

参考文献

[1]赵英杰．焦化产品回收工艺路线的选择与实施效益评价[J].山西化工，1999，1：31-33

[2]王芬，周敏．焦炉煤气中氨的回收[J].洁净煤技术，2009，15 (4)：108-111

[3]李训明．焦炉煤气脱氨工艺的选择[J].化工管理，2014，11：217-217,219

作者简介：

张保申（1984年-），男，工程师，硕士研究生，长期从事石油化工工艺设计工作。