蒸氨系统液碱稀释添加的研究与应用_徐振栋

·酒钢科技2016年第3期·

蒸氨系统液碱稀释添加的研究与应用

徐振栋

（酒钢集团宏兴股份公司焦化厂，甘肃，嘉峪关，735100）

摘要：通过研究和探讨稀释蒸氨系统液碱，优化液碱添加方式，在确保废水氨氮含

量达标前提下，可以有效延缓蒸氨塔板的堵塞，减少液碱添加量，节约蒸氨生产成本。

关键词：蒸氨系统；液碱；稀释；研究

Research and Application for Adding Sodium Hydroxide Solution in

Ammonia Evaporation System

XU Zhen－dong

（Coking Plant of Jiuquan Iron and Steel （Group ）Corporation ，Jiayuguan ，Gansu ，735100）

Abstract ：The paper researches and discusses to dilute the sodium hydroxide solution in the ammonia evaporation system ，to optimize the mode of adding sodium hydroxide solution．It can effectively delay the blockage of ammonia evaporation plate ，reduce the amount of sodium hy-droxide solution and save the production cost under the pre－conditionof ammonia and nitrogen content qualified in the waste water．

Key words ：ammonia evaporation system ；sodium hydroxide solution ；dilute ；research

在蒸氨过程中，除了能耗的问题，过高的全

1前言

剩余氨水是一种成分复杂、毒性大、难降解的工业废水，组成主要为游离氨和固定铵，主要成分有NH 4Cl 、NH 40H 、（NH 4）2SO 4、（NH 4）2CO 3以及油份等［1］，含有少量硫化物及氨、氰等氨氮类物质［2］。游离氨是指纯用加热的办法就可以分解的铵化合物，主要是是（NH 4）2CO 3和NH 40H ；固定铵是指单纯用加热的办法不能分解的铵化合物，主要是NH 4Cl 和（NH 4）2SO 4。挥发氨可蒸馏除去，铵盐则需加碱性溶液分解后再蒸出［3］。

氨和总氰及硫化物等［4］浓度波动直接影响着焦化A 2／0生物脱氮工艺污水处理系统污染物的去除效率和系统稳定性，因此降低蒸氨废水中的氨氮和硫化物能为生物脱氮工艺及污水处理系统的稳定运行创造有利条件，并能提高工序质量，减少污染物排放。

2蒸氨系统目前存在的问题

目前蒸氨系统换热设备和蒸氨塔塔盘堵塞频繁，系统运行周期较短仅为3个月。根据生产

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分析，焦化厂蒸氨系统主要存在以下两个问题：

一是剩余氨水中乳化油含量较高。由于现有的陶瓷过滤器对乳化油去除效果有限，过滤器后氨水含油量较高，导致预冷塔、氨水换热器、蒸氨塔等频繁堵塞，同时剩余氨水中焦油、萘等有机化合物含量高，导致剩余氨水中COD 偏高。

二是蒸氨系统液碱耗量偏高。蒸氨系统的液碱消耗一直偏高，2014年和2015年平均液碱单消耗高达26～32kg／t 剩余氨水。由于原蒸氨系统处理能力较小，为保证蒸氨塔后废水氨氮达标，缓解脱酚废水系统压力，蒸氨废水PH 值控制在9～11之间，过高的PH 值虽能降低部分氨氮，但造成液碱消耗居高不下，更严重的是液碱中的阴离子与废水中的钙、镁离子反应，生成沉淀物积聚在塔盘和管道中，加速了蒸氨系统的堵塞，使得整个系统运行周期较短。

NH 4CN 、HCN 在氨水中的电离，造成塔底氰离子

的含量偏高。

4采取的措施

4．1确定液碱加入量及液碱浓度

由于蒸氨系统中加入液碱的浓度只有定性要求，没有定量要求，只是按照液碱和蒸汽乏水体积1：1进行配比后送入液碱储槽［6］。经对液碱随机取样发现，按照此方法配制的液碱浓度波动大，会影响加入剩余氨水中的碱量波动较大。所以针对蒸氨系统液碱消耗量大、蒸氨系统堵塞频繁的问题，通过对加入蒸氨系统的液碱进行稀释，将原32％的液碱稀释至20％左右进行添加，合理优化蒸氨控制参数；在保证蒸氨效果前提下，降低PH 值，减缓钙、镁离子在蒸氨塔盘的沉积，达到降低生产成本，延长蒸氨系统运行周期之目的。

3液碱添加量对蒸氨系统影响

液碱的加入量直接影响到塔底氨的含量以及蒸氨效率，进入蒸氨塔的碱液量不稳定、液碱计量泵不上量、以及液碱稀释水量的多少等都会造成蒸氨废水质量的波动。进入蒸氨塔的液碱量只有等于分解原料氨水中所含固定铵盐所需要的量时，才能保证固定铵盐完全分解，也才能防止和减少设备管道因固定铵盐造成的堵塞。液碱进入蒸氨塔内，以NaOH 与H 2S 、Na 2S 、

2016年起，在总结前期蒸氨系统加碱量，分

析塔后氨氮数据基础上，对蒸氨系统液碱进行稀释，在收液碱之前在液碱储槽中加入约1m 液位新水，然后收碱。利用蒸汽管或压缩风管对其进行搅拌，确保液碱与水充分混合。按照液碱储槽容积、液碱浓度以及加水量，我们核定载液碱储槽中加入1m 液位新水后收32％液碱至规定液位后，充分搅拌混合后，碱槽中液碱浓度在

22％左右，利用液碱计量泵将液碱通过管道混合

器加入蒸氨系统。

NH 4Cl 的反应为主［5］。

在蒸氨塔内发生的主要化学反应有：

4．2优化液碱加入位置

蒸氨塔内加入液碱后，液相中的固定铵盐

NH 4Cl＋NaOH＝NaCl＋NH3＋H2O

（NH 4）2SO 4＋2NaOH＝Na2SO 4＋NH3＋H2O

①②③④

很快分解，同时废水中NH 4CN 和HCN 很快会转化为稳定的NaCN ，氰化钠是无法依靠水蒸汽蒸馏的方法分解和分离的，这是导致塔底废氨水总氰很难进一步降低的重要因素，所以必须确定合适的加碱量和加碱位置。综合考虑蒸汽消耗、废水NH 3－N、塔底废水总氰这三个指标总体达标的最佳操作参数条件，通过模拟计算和实验，改变液碱原来加入方式，将稀释后液碱从第5块塔板（从上而下）下移至第18块塔板（从

NH 4CNS＋NaOH＝NaCNS＋NH3＋H2O

（NH 4）2S 2O 3＋2NaOH＝Na2S 2O 3＋NH3＋H2O

加碱量过小，会造成固定铵分解不完全，氨的脱除率不够，从而导致蒸氨效率低；而加碱量过大则不仅造成碱液浪费、成本增加，多余的冷态碱液需要蒸汽来加热，因此会增加直接蒸汽消耗。同时过多的碱液使P H 值增高，增加了

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上而下）加入，适当降低了加碱位置，增加蒸汽的提馏作用，确定液碱最佳加入位置。

取样一次，对塔后废水氨氮数据进行记录，连续跟踪观察30天，形成如下总结：

在调试阶段为保证冷凝系统氨水液位稳定，蒸氨系统氨水处理量基本稳定在25～29m3／

5数据分析

5．1液碱稀释前后蒸氨塔后废水氨氮对比

对液碱浓度稀释后，保持蒸氨系统其它参数不变，观察其对整个系统的影响，每3～4小时

h ，塔底废水PH 值在8．5～9．5之间，保证塔顶温

度、塔底压力、塔底废水液位等参数与稀释前相同，液碱稀释前后蒸氨塔底废水氨氮指标比较见表1。

表1液碱稀释前后蒸氨塔底废水氨氮指标对比（单位：mg ／L ）

样号稀释前稀释后

1326．6226．4

2314．8236．4

3252220．6

4256．6306．6

5248368．2

6236．6386．6

7265．2415．6

8208．6308．6

9320．2460．4

10248．6396．6

通过以上对比分析发现：当对液碱进行稀释后加入蒸氨系统，排除冷凝冷却器不畅等因素对数据的影响，塔底废水氨氮在220～460mg／

造，蒸汽进塔后通过分布器均匀分布后，与氨水充分接触，提高蒸汽分布效果和蒸汽利用率，从而降低蒸汽耗量。通过数据积累分析，当氨水处理量保持在26～28m3／h 范围内，蒸汽压力稳定在

L 之间，偶有数据比液碱稀释前要低，废水氨氮

总体趋势比稀释前略有升高，但在可控范围内，能够满足脱酚系统对废水氨氮的要求。

0．65～0．75MPa之间时，平均每小时较改造前节约

蒸汽1．5t。在对加入蒸氨系统液碱进行稀释的同时，尝试从蒸氨塔底部与顶部结合的液碱加入方式，优化后蒸汽耗量对比数据见表2，塔底废水中总氰含量数据对比见表3。

5．2液碱稀释前后与改变液碱添加位置蒸汽耗

量和塔底废水总氰含量对比

2015年对旧蒸氨塔进行加装蒸汽分布器改

表2液碱稀释前后和加碱位置优化后低压蒸汽耗量对比（单位：t ／h ）

样号稀释前稀释后

13．863．96

23．893．94

33．923．98

43．883．95

53．963．98

63．984．00

73．964．02

83．923．96

93．983．99

103．943．95

表3加碱位置优化前后塔底废水总氰含量对比（单位：mg ／L ）

样号稀释前稀释后

132．620．4

235．820．4

33522．2

433．620．6

532．218．8

635．818．6

73220．4

834．819．6

932．618．8

1036．819．2

通过对比发现：控制蒸氨系统处理量和蒸氨蒸汽压力在相对稳定的范围内，排除蒸氨处理量和蒸汽压力波动等因素对数据的影响，液碱稀释后加入蒸氨系统，同时将加碱位置下移后蒸氨系统的蒸汽耗量略有上升但塔底废水中

总氰含量大幅度降低。

5．3液碱稀释前后蒸氨系统耗碱量对比

蒸氨系统液碱稀释后加入系统将大幅度减少液碱消耗，液碱稀释前后每立氨水耗32％液碱量数据对比见表4。

表4液碱稀释前后每立氨水消耗32％液碱量数据对比（单位：kg ／m 3氨水）

样号稀释前稀释后

124．815．2

225．814．3

32514．6

425．613．4

526．213．2

627．814．5

726．613．8

824．815．2

925．615．8

1026．814．2

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通过对比发现：液碱稀释前每立氨水的耗质量浓度为32％液碱在24～28kg之间，液碱稀释后每立氨水的耗质量浓度为32％液碱在13～

以节约32％的液碱约140t ，节约生产成本；同时液碱稀释后进入蒸氨塔将延缓钙、镁离子等在塔盘的沉积，有效延长蒸氨塔运行周期，节约塔盘清理的检修时间和成本。

16kg 之间，每立氨水液碱消耗量明显下降，每立

氨水液碱消耗量基本稳定在14．4kg左右。

6．3通过统计液碱稀释前后蒸氨系统耗碱量，稀

释前耗碱量平均为24．5kg／t 氨水，稀释后耗碱量平均为14．5kg／t 氨水，液碱浓度保持在18～

6结论

6．1通过蒸氨液碱稀释后调试运行，当蒸氨处理

量在25～28m3／h ，将液碱浓度稀释至18％，控制塔底废水PH 值在8～9之间时，能够满足蒸氨系统正常运行，排除冷凝冷却器及氨水管道泄漏或不畅等其他因素，塔底废水氨氮可以控制在

20％能够满足蒸氨系统正常生产。

6．4通过检修蒸氨塔盘发现在未对液碱稀释前，

液碱从塔顶进入，蒸氨塔上层塔盘堵塞结垢情况严重。在对液碱稀释后将尝试从蒸氨塔底部加碱或蒸氨塔底部与顶部结合的液碱加入方式，塔底废水氰含量有下降趋势，蒸氨系统堵塞得到缓解，目前蒸氨塔已运行7个月，运行状况良好。通过稀释液碱能够有效延长蒸氨系统运行周期。

500mg ／L 以内，液碱稀释后添加进蒸氨塔整个

方案和操作过程可行。

6．2液碱稀释后结合废水PH 值的管控，每月可

参考文献

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［2］黄恒波，杨勇，裘哗等．蒸氨加碱量及加碱位置的优化［J ］．燃料与化工，2010，41（5）：4l－43．［3］顾高伟．蒸氨系统固定氨分解工艺探索［J ］．上海煤气，2004，（3）：22－24．［4］裘晔．水蒸汽法蒸氨节能分析［J ］．燃料与化工，2007，38（3）：38－40．

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作者简介：徐振栋（1986－）男，汉，甘肃武威人，助理工程师，2011年毕业于兰州交通大学化学工程与工艺专业，现在

酒钢焦化厂主要从事焦炉煤气及化产品回收与净化工作，邮箱：xuzhendong＠jiugang．com。

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