浅谈盐水技术在合成氨水处理工艺中的应用

浅谈 盐水技术在合成氨水处理工艺中的应用

郝彪

中海油天津化工研究设计院有限公司，天津市， 300131

摘要：在生产合成氨时，必须根据不同工艺的要求对水进行净化。许多合成氨厂，特别是中小型合成氨厂，主要使用仅去除硬度的淡水作为锅炉的供水和使用水， 而合成氨厂的锅炉给水通常使用一级复合床的软水系统来制备淡水，这种工艺淡水生产成本较低，但只去除原水硬度而不减少盐量，造成锅炉废水量大，锅炉供水热量大幅度减少等不利影响，若化水质量好，则完全可以满足合成氨生产工艺的用水需求，生产成本也会相应的提高。文章介绍了浅除盐技术在合成氨处理厂改造中的应用，解决了处理水质差、脱盐成本高的问题。

关键词：浅除盐水工艺；合成氨技术；处理工艺探析；特点；应用；

前言

浅除盐技术是一项新技术，不能完全去除水盐中的杂质。它不处理某些贫化和酸性阴离子，接近于传统的软化炉系统，但其运行成本可以大大降低。对于以废物为基础的企业或以氨废物为基础的小型氮肥厂来说，浅除盐水技术非常适用于这种工艺，且可以降低生产成本。

一、除盐水处理技术工艺特点

1.系统运行周期长

浅除盐技术采用低酸性阳树脂(强阳)和低碱性阴树脂，利用其较高的交换能力来制水，制水时用旧离子床主要处理碳酸盐硬度，减轻阴离子床负担；阴离子床则装有特殊的弱离子和碱性离子交换树脂，由于其交换能力高，该系统可以长期运行。当运行过程中水质稳定，特别是当原水为含高钠盐的负硬水时。离子床失效时，大量的氢树脂会转化为钠树脂，在再生前一段时间内可独立运作，并产生淡水。在小型氮肥厂，淡水可用于回收和清洁碳段，从而减少泡沫量，提高吸收效率。

2.再生度提高，废酸排放量少

串联再生正面床和正面床，再生时，所有再生液首先通过离子床，离子床排水酸性时，与后离子床串联，同时再生后离子床。因此，当阳极床的再生率过高(210-310克/摩尔)，导致大大提高了离子床的再生率，而阳极床和预再生阳极床的再生率整体仅为110克/摩尔，从而降低了成本。因此，废酸的排放量大大减少，单次再生废水减少了约250公斤，进而使废液体的再生处理成本减少了约400元，不仅有助于防止环境污染和且减少共同成本。

二、氨合成概述

1.基本原理

氨是由气体氢和氮在氨催化剂作用下的反应产生的，反应如下:3H2+N2 = 2nh3热。这是一种热收缩反应，人们对其反应机制有不同的看法。人们普遍认为，氮积极吸附于铁催化剂上，分离为氮原子，然后逐渐生成氢，依次产生NH、NH2和NH3。换言之，温度升高不利于反应平衡，反而有利于反应速度，压力越大，平衡和反应速度越好。氢和氮含量越高，反应越好，速度也越快。催化剂不影响反应平衡，但可以加速反应。

2.氨合成反应影响

（1）温度对氨合成反应的影响

合成氨是一种可逆的热反应。反应温度升高时，平衡沿氨分解方向移动。冷却反应转向氨生产。因此，从平衡的角度来看，应采用较低的反应温度来实现较高的平衡氨生产率。然而，从化学反应速度的角度来看，由于分子移动速度加快，分子碰撞的风险增加，以及在化学整合过程中克服阻力的能力提高，温度上升总是能够加快反应速度，从而增加分子有效整合的可能性。总之，当温度较低时，反应有利于合成氨的方向，但合成氨反应速度较低；温度升高不利于氨的合成，但可以提高反应速度。在实际生产中，反应温度的选择主要取决于合成氨催化剂的性能。

（2）压力对氨合成反应的影响

氨合成反应是一个分子的氮和产生两个分子的氨的三个分子的氢的组合，即氨合成反应，这是一种减少分子数量和体积的反应。压力增大可能促进对氨生产的正向反应。在氨合成反应的情况下，压力增大会导致反应气体浓度增加，从而增加反应分子之间发生碰撞的风险并加速反应。简而言之，压力增大不仅通过提高平衡转化率，而且通过加快反应，促进了氨的合成反应。但是，压力不应过高，否则能源消耗会增加，设备和材料的要求也会更高。

（3）空速对氨合成反应的影响

气体和催化剂之间的接触时间通常以空气速度表示。其物理意义是:在标准条件下和单位时间内，催化剂经过1米以上的气体量。单位为m(标准)气体/(催化剂h)或h·-1。在某些合成条件下，随着空气速度的提高，气体和催化剂之间的接触时间缩短，离开塔的气体中氨含量减少。提高空气速度可以提高氨产量。但是，随着空气速度的提高，生产一吨氨气所需的循环气体量和气体输送阻力都在增加，能源消耗也在增加。尤其是空气速度太高，合成塔排出的气体带来的热量增加，催化剂床层温度难以控制，循环气体中的氨难以冷凝。

三、浅除盐水技术应用

1.用于软化水系统的改造

原水压力→钠床→沉积层。钠床采用逆流再生工艺→氯化钠溶液为再生剂。地表海水转化过程。原水压力→太阳前离子床→太阳离子床→脱碳装置→弱阴离子床→浅除盐水箱。

2.用于除盐水系统的改造

一种双床脱盐系统的处理方法。原水压力→阳床→放空床→脱盐水箱。重新整理模式和重新整理代理程式。强酸床和强碱床均采用先进的逆流式再生工艺，以确保再生效果和节省再生剂。强酸树脂用盐酸再生，强碱树脂用液态碱再生。改性盐水净化系统的方法。预阳离子床原水压力→除二氧化碳外强酸离子床→预阳离子床→阴离子床→脱盐水箱。再生方法和再生代理选择。酸性树脂流的采用和再生工艺降低了再生阻力，有利于强酸树脂再生过程中残余酸的回收，同时消除了强酸床排气管的频繁维修；低碱树脂的再生通常是下游的，高碱树脂的再生是上游的，以确保再生效果和节省碱。以盐酸再生强酸性树脂、回收弱酸性树脂、再生强酸性树脂后再生废酸的利用是节约酸的关键；而作为强碱性树脂再生剂，弱碱性树脂再生可在强碱性树脂再生后回收残留碱，或使用合成氨生产过程中硫化液体氨，这是节省碱和减少碱的关键。

3.增产节能效果

在改变盐水净化系统时，它能够充分利用现有设备，同时确保水质，提高水的生产能力，大大减少再生剂的消耗，并提高能效。用浅淡水取代锅炉淡水可大大提高锅炉供水水质，有效减少锅炉废水量，避免锅炉结垢，延长锅炉寿命，提高蒸汽质量，明显节约负荷，改变浅淡水催化剂截面之间的喷水。若盐量与原水相同，并用作喷水，当水蒸发时，盐会在催化剂表面堆积成碎片，增加系统的强度，降低催化剂的活性，并对生产产生重大影响。但是，浅海水的盐含量很低，完全解决了像撒粉这样的问题。根据某县化肥厂改造后的经验，其合成氨生产能力为每年4万吨，每年可节约17.5吨中间催化剂和超10万元的资金。

4.结束语

总之，浅除盐技术是合成氨水处理厂改造的成熟可靠技术，适用于脱盐厂改造提高水质，改造脱盐系统减少消耗，扩大建设节约投资。以浅海水代替淡水是合成氨厂用水的革命，节能降耗显着。浅除盐灵活实用，既可分阶段进行，也可在生产加工时同时进行。

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