CN103446865A

CN103446865A - 硝酸磷肥尾气脱氨装置及其工艺

Info

Publication number: CN103446865A
Application number: CN2013102749621A
Authority: CN
Inventors: 叶世超; 祝杰; 吴振元
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2013-07-03
Filing date: 2013-07-03
Publication date: 2013-12-18

Abstract

本发明公开了一种硝酸磷肥尾气脱氨装置及其工艺。本装置主要包括：喷淋塔、吸收液循环泵、硝（磷）酸溶液储罐、硝（磷）酸溶液加料泵、静态混合器、吸收液冷却器、复档除雾器及引风机。喷淋塔底部为吸收液池，上部设置喷淋层，吸收液池通过循环泵、混合器和冷却器与喷淋层相连，混合器又和硝（磷）酸储罐连接，塔出口设置除雾器和引风机，吸收液池和硝酸磷肥主生产线相连。本发明的工艺如下：尾气从塔下部进入，自下而上流经喷淋段进行吸收，离开塔顶的气体由除雾器除雾，经引风机排空。吸收液由循环泵输送，经冷却器后送入喷淋层。新鲜硝（磷）酸溶液用泵从储槽打入混合器，混入吸收液中。吸收生成的硝（磷）酸铵，送至主生产线生产硝酸磷肥。

Description

硝酸磷肥尾气脱氨装置及其工艺

技术领域

本发明涉及化工领域，具体地说，是关于一种硝（磷）酸磷肥尾气脱氨装置和工艺。

背景技术

硝酸磷肥是富含氮和磷的高效复合肥。硝酸磷肥生产过程中，在中和工段产生含氨中和尾气，在转化工段产生含氨转化尾气，这两股含氨尾气经氨吸收塔处理后进入尾气总管排入大气。目前，工厂使用的氨吸收塔为填料塔，以工艺废液为吸收剂，对含氨尾气进行洗涤。由于尾气中的氟化氢气体溶入吸收液后形成硅胶，经常堵塞填料塔，降低了填料塔的吸收效率，致使尾气中氨含量超标，不仅造成氨的损失，而且污染环境。此外，吸收液进入工厂废水处理和循环***，回收的氨未能加以利用，造成资源浪费。硝酸磷肥尾气具有“两高一低”的特点，即：温度高，尾气温度71-75℃；含水率高，露点温度为62℃，尾气含水率高达25%，接近饱和状态；浓度低，尾气氨含量小于1%。硝酸磷肥尾气的这些性质使脱氨具有很大的难度。必须开辟新的脱氨工艺和设备，以期提高氨的吸收效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新的脱氨装置。本发明的另一个目的，在于提供一种新的脱氨工艺。

本发明的技术方案：以工厂硝（磷）酸溶液为吸收剂，采用喷淋塔对含氨尾气进行喷淋洗涤，液相中，氨和硝（磷）酸溶液发生化学反应，生成硝（磷）酸铵溶液，返回主生产流程，用于生产硝酸磷肥产品，实现资源的回收利用。

本发明所述的脱氨装置主要包括：喷淋塔，吸收液循环泵，硝（磷）酸溶液加料泵，硝（磷）酸储罐，静态混合器，吸收液冷却器，复档除雾器，引风机。喷淋塔按逆流接触进行设计，塔釜为吸收液池，喷淋塔上部装有两层喷淋层，塔釜通过循环泵和吸收液冷却器与喷淋层相连，静态混合器安装在吸收液循环管路上，分别与塔釜和硝（磷）酸储槽相连。其特征还在于，将吸收塔塔釜通过管道和硝酸磷肥主生产线相连，用于回收生成的硝酸铵，生产硝酸磷肥。

根据以上装置，本发明的喷淋塔脱氨工艺如下：含氨尾气从塔下部进入塔内，自下而上流经喷淋段，经吸收液的洗涤脱氨后从塔顶排出，进入复档除雾器分离出夹带的液滴，并由引风机抽出放空。塔釜吸收液由循环泵输送，经吸收液冷却器冷却降温后送入喷淋层，对含氨尾气进行喷淋吸收。为了调节吸收液的pH值，硝（磷）酸溶液用离心泵从硝（磷）酸溶液储槽打入静态混合器，均匀混合到循环吸收液中去。吸收过程中生成的硝（磷）酸铵，从塔釜引出送至主生产线生产硝酸磷肥，实现氨的回收利用。其特征还在于，在吸收液循环管路上设置冷却器，通过对吸收液温度的控制，在不使水汽凝结的情况下，尽量降低吸收过程的温度，以提高氨的吸收率，同时利用气液两相的温度差，将吸收液中的水分蒸发一部分，得到较浓的硝（磷）铵溶液，以减轻主流程溶液蒸发环节的热负荷。

本发明具有以下有益效果：

（1）填料塔存在死区，容易堵塞，操作不当还会液泛，降低吸收效率；喷淋塔为空塔，无死区存在，永不堵塞，不会液泛，操作稳定可靠，气体流动阻力小，风机动力消耗低。（2）本发明采用硝（磷）酸溶液为吸收剂，吸收尾气中的氨后生成硝（磷）酸铵，通过化学反应过程将氨固定在液相中，减少高温下液相中氨的挥发损失，克服了高温条件对吸收过程的不利影响，可获得较高的吸收效率。（3）通过冷却器调节吸收液的温度在气体的露点温度附近，使吸收过程控制在较低的温度下进行，以利于氨的吸收，同时，通过控制吸收温度将水分固定在气相中，避免水汽凝结降低吸收液的浓度，还可利用气体的显热蒸发一部分水分，获得较浓的硝（磷）酸铵溶液返回主流程，减轻主流程上蒸发器的负荷。

附图说明

图1是本发明所述脱氨装置及工艺的***流程图。图中，1－吸收塔，2－吸收液池，3－循环喷淋层，4－复档除雾器，5－引风机，6－吸收液循环泵、7—硝（磷）酸溶液储罐，8－加料泵，9－静态混合器，10—吸收液冷却器。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明所述喷淋脱氨的流程、方法和技术手段作进一步说明。

如图1所示，本发明的尾气氨回收装置主要包括一喷淋塔1、一吸收液循环泵6、一硝（磷）酸溶液储罐7、一硝（磷）酸溶液加料泵8、一静态混合器9、一吸收液冷却器10、一复档除雾器4及一引风机5。喷淋塔1按逆流接触进行设计，底部为吸收液池2，上部布置有两层循环喷淋层3，吸收液池2通过吸收液循环泵6和吸收液冷却器10与循环喷淋层3相连，静态混合器9安装在吸收液循环管路上，分别与吸收液池2和硝（磷）酸溶液储罐7相连，在喷淋塔出口外设置复档除雾器4和引风机5。其特征还在于，将吸收液池2通过管道和硝酸磷肥主生产线相连，用于回收生成的硝（磷）酸铵，生产硝酸磷肥。

含氨尾气从喷淋塔1下部进入塔内，自下而上流经喷淋段，气液两相接触，传热传质、此过程主要反应式为：

NH₃+H₂O≒NH₃+H₂O≒NH₄ ⁺+OH^-

H⁺+ OH^-≒H₂O

NH₄ ⁺+NO₃ ^-(H₂PO₄ ^-)≒NH₄NO₃(NH₄H₂PO₄)

增加硝（磷）酸浓度，可以促使化学吸收反应正向进行，生成的铵盐在溶液中能稳定存在，减少液相氨的挥发损失。气相经吸收液的洗涤脱氨后从塔顶排出，进入复档除雾器4分离出夹带的液滴，并由引风机5抽出放空。塔釜吸收液由循环泵6输送，经吸收液冷却器10冷却降温后送入喷淋层3，对含氨尾气进行喷淋吸收。冷却器10中通入冷却水，从吸收液中移除部分热量，以降低吸收过程的温度，同时，由于吸收液温度低于气体，利用气体的显热蒸发一部分水分，起到浓缩吸收液的作用，获得浓的硝酸铵溶液返回硝酸磷肥主流程，减轻主流程上蒸发器的负荷。控制冷却器的温度，使吸收过程控制在气体露点温度以上，避免水汽凝结降低吸收液的浓度。为了调节吸收液的pH值，硝（磷）酸溶液用离心加料泵8从硝（磷）酸溶液储罐7打入静态混合器9，均匀混合到吸收液中去。调节加料泵8的流量，控制吸收液的pH=1~5，使吸收率保持在一个较高的水平。吸收过程中生成的硝（磷）酸铵，从塔釜引出送至主生产线生产硝酸磷肥，实现氨的回收利用。

综上所述，本发明的创新特色有三：一是采用喷淋塔替代填料塔，不仅解决了设备的堵塞问题，而且降低了气体的阻力，减少了引风机的功耗。二是采用硝（磷）酸溶液作为吸收剂，通过化学吸收，将氨固定在液相，有效防止氨从液相的挥发，吸收过程生成硝（磷）酸铵直接回收利用制取硝酸磷肥产品。三是通过恰当控制吸收温度，将尾气携带的水分固定在气相，防止其凝结进入液相，并利用气体的显热蒸发一部分吸收液的水分，获得较浓的硝酸铵溶液，以提高利用价值。通过本发明的技术手段，克服了硝酸磷肥中和与转化尾气高温度、高含水率、低氨浓度对氨回收产生的不利影响，回收工艺简单且成本低，具有推广价值。

按照图1所述的流程和工艺，在实验室搭建了模式试验装置，塔径100mm，喷淋段塔高1.6m，喷淋装置为一多孔分布板，孔径1.5mm，孔间距7mm，试验所用模拟气体为空气和氨的混合气体，混合气体可以通过预热器加热至所需温度，所用吸收液由硝酸和蒸馏水配置而成，尾气中氨浓度采用环境保护部标准（HJ533-2009）介绍的方法进行检测。模拟试验结果如下：

实施例1

常温条件下，硝酸溶液为吸收剂，调节吸收液pH=3，吸收液用泵打循环，透过塔顶喷淋装置分散成液滴，测得液滴直径约2.8mm，与从塔底进入的含氨尾气进行逆流接触，控制喷淋密度为89m³/(m²﹒h)，空塔气速为1.95m/s，尾气中的NH₃与吸收液中的硝酸进行化学反应而脱除，净化的尾气经除雾器除去夹带的细小液滴后，由引风机排空，吸收液从塔釜排出。吸收塔入口NH₃含量为3000mg/m³，出***量为419mg/m³，脱氨效率86%。

实施例2

常温下，硝酸溶液为吸收剂，调节吸收液pH=3，吸收液用循环泵打至喷淋装置，分散成直径约2.8mm液滴，与从塔底进入的含氨尾气进行逆流接触，控制喷淋密度为140m³/(m²﹒h)，空塔气速为1.95m/s，尾气中的NH₃与硝酸进行化学反应，NH₃被脱除。脱氨后的尾气经除雾器除去夹带液滴，由引风机抽出放空，釜液排出吸收***。吸收塔入口NH₃含量为3000mg/m³，测得出口氨含量为187 mg/m³，脱氨效率93.8%。

实施例3

控制入***氨尾气温度70℃，吸收液温度45℃，以硝酸溶液为吸收剂，调节吸收液pH=3，循环泵输送吸收液至喷淋装置进行分散，液滴直径约2.8mm，与从塔底进入的含氨尾气进行逆流接触，控制喷淋密度为140m³/(m²﹒h)，空塔气速为1.95m/s，尾气中的NH₃与硝酸进行化学反应并被脱除。净化尾气经除雾器除雾后，由引风机排出，塔釜吸收液引出吸收***。吸收塔入口NH₃含量为3000mg/m³，出***量为232 mg/m³，脱氨效率92.3%。

实施例4

常温条件下，以磷酸溶液为吸收剂，调节吸收液pH=1.3，吸收液用泵打循环，透过塔顶喷淋装置分散成液滴，测得液滴直径约2.8mm，与从塔底进入的含氨尾气进行逆流接触，控制喷淋密度为140m³/(m²﹒h)，空塔气速为2.32m/s，尾气中的NH₃与吸收液中的磷酸进行化学反应而脱除，净化的尾气经除雾器除去夹带的细小液滴后，由引风机排空，吸收液从塔釜排出。吸收塔入口NH₃含量为3000mg/m³，出***量为373mg/m³，脱氨效率87.6%。

Claims

1.一种硝酸磷肥中和与转化尾气氨回收的装置，包括一喷淋塔、一吸收液循环泵、一硝（磷）酸溶液加料泵、一硝（磷）酸溶液储槽、一静态混合器、一吸收液冷却器、一复档除雾器及一引风机，喷淋塔按逆流接触进行设计，底部为吸收液池，上部布置有两层循环喷淋层，吸收液池通过吸收液循环泵和吸收液冷却器与循环喷淋层相连，静态混合器安装在吸收液循环管路上，分别与吸收液池和硝（磷）酸溶液储罐相连，在喷淋塔出口外设置复档除雾器和引风机，其特征还在于，将吸收液池和硝酸磷肥主生产线相连，用于回收生成的硝（磷）酸铵，生产硝酸磷肥。

2.根据权利要求1所述氨回收装置，其特征在于，所述喷淋层有两级。

3.根据权利要求1所述氨回收装置，其特征在于，所述吸收剂为硝（磷）酸溶液。

4.根据权利要求1所述的氨回收装置，其特征在于，所述冷却器对吸收液对吸收液进行冷却。

5.根据权利要求1所述的氨回收装置，其特征在于，所述静态混合器将硝（磷）酸溶液均匀混合到循环吸收液中。

6.根据权利要求1所述的氨回收装置，其特征在于，所述复档除雾器对尾气夹带的液滴进行分离回收后由引风机抽出放空。

7.一种硝酸磷肥中和与转化尾气氨回收工艺，包括以下步骤：硝酸磷肥含氨尾气从塔下部进入，自下而上流过循环喷淋层，经吸收液的洗涤脱氨后从塔顶排出，进入复档除雾器分离出夹带的液滴，并由引风机抽出放空，吸收液由循环泵输送，经冷却器冷却降温后送入喷淋层，通过静态混合器将硝（磷）酸溶液均匀混合到循环吸收液中去，以调节吸收液的酸碱度。

8.根据权利要求7所述的氨回收工艺，其特征在于，还包括循环吸收液和硝（磷）酸溶液的混合步骤。

9.根据权利要求7所述的氨回收工艺，其特征在于，还包括吸收液的冷却步骤，吸收液在冷却器中冷却降温，改善吸收条件，通过控制吸收温度，使尾气中水汽不凝结、同时利用尾气显热使吸收液浓缩。

10.根据权利要求7所述的氨回收工艺，其特征在于，还包括硝（磷）酸铵的回收步骤，喷淋塔塔釜的浓硝（磷）酸铵溶液由液泵输送至硝酸磷肥生产线的中和工段，用于硝酸磷肥生产，实现氨的回收利用。