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氨气吸收塔方案

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氨气吸收塔方案

发布日期:2018-07-16 00:00 来源:http://www.olpqbexmmk.com 点击:


1、项目概况

亚邦化工集团连云港投资有限公司生产过程中,氰尿酸、尿素热解会排放出一些含氨的尾气,影响了工人的身体健康,对周围环境造成一定影响。为消除影响,保护环境,须收集剩余氨气,集中回收成硫酸铵,既保护了环境,又能产生一定的经济效益。受亚邦化工集团连云港投资有限公司的委托,制定以下回收方案。

2、废气源分析

根据业主提供的主要资料获悉,化工生产出来氨气,连续稳定,出气压力常压,温度200度左右,年总氨量2万吨左右,组成:氨60%; 空气35%;二氧化碳3%; 其它化学固体和升华物2% ,分别是氰尿酸和尿素。 要求处理到氨气纯度99。8% ,尾气排放达标。该尾气成分浓度监测值:

污染物

温度℃

     排放量

        含量

尾气

氨气

200

20000000kg/300天/24h=

2770kg*1。3(系数)=

3611Nm³

60%

二氧化碳

200

3%

空气

200

35%

其它

200

2%

每小时纯氨气排放约2160Nm³

3、设计参数和标准

车间生产装置中排放的尾气,应设置集气罩对其进行收集,而对于散发到空气中的尾气,应根据尾气散发量及车间大小进行全面通风换气。此外,对于有可能发生有害气体泄漏事故的仓库、车间等还应单独设置事故排风设施。

恶臭污染物排放标准GB14554-93)

序号

控制项目

单位

一级

二级

三级

新扩改建

现有

新扩改建

现有

1

mg/m3

1.0

1。5

2.0

4.0

5.0

9

臭气浓度

无量纲

10

20

30

60

70

注:1、排放氨气的排气筒高度必须在15m以上,此时氨气排放速率<0.05kg/h。

2、除上述标准外,尾气在车间空气中的浓度应参考执行《工业企业设计卫生标准》(TJ36-79),其中氨气浓度<0。1mg/m3(一次)。

4、设计依据

4.1 《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996);

4。2 《工业企业设计卫生标准》(TJ36-79);

4。3 《简明通风设计手册》孙一坚版;

4.4 《环保设备设计手册》周兴求版;

4.5 《恶臭污染排放标准》(GB14554-93)

4。6  甲方公司提供的有关资料;

 5、设计原则

5.1  充分考虑处理过程中二次污染的防治;

5.2  采用能耗低、运行费用低、操作管理方便的处理工艺;

5.3  尽可能采用新技术、新工艺、新材料和新设备;

5。4  对系统的有关因素:如各构筑物的布置,结构设计,配套设备的稳定性、可靠性,工程的经济性进行可行性分析;

6、净化工艺比较与选取

  6.1净化工艺比较

目前,对氨气的净化方法主要有化学酸洗法、冷却水洗法和高温分解法。

化学吸收法是一种被广泛应用于废气控制,技术成熟,运行稳定,处理效果好的工艺方法。该方法可对多种恶臭气体成分进行多级连续处理,如二级、三级与四级吸收系统,它的适应性广泛。该工艺适用于处理大气量,高浓度的恶臭气体。它的特点是最大限度增加气液相接触,增进气液相传质速率,达到高效处理的目的。在化学洗涤吸收工艺中,可根据气体浓度和成分的变化,改变药剂的浓度和投加量,降低运行费用,提高处理效率。

低温水洗主要是采用低温冷却喷淋,多级循环水洗后氨气回收成氨水再利用。该法操作简单,运行费用适中,效果好。

高温分解法就是把气体引入煅烧炉中,温度加到700摄氏度以上,使氨气分解成一氧化氮、一氧化碳及水蒸气,从而达到对生产废气较为满意的综合降解效果。但其一次性投资大,运行费用高,结构复杂,检修不便等缺点。

  6.2净化工艺选取

综合比较以上各种净化工艺,同时根据我公司以往的工程实践和参考国内的类似工程项目,决定采用低温水洗法处理工艺和酸洗工艺进行综合治理。

现场共设尾气降温系统一套,除杂洗涤缓冲罐一套,高效低温水洗塔8组,每组由3套低温洗涤塔组成,酸洗塔一套,其吸收工艺工作原理如下:

1、工艺原理

经冷却至常温的氨气进入除杂洗涤缓冲罐用碱液吸收尾气中带有的二氧化碳及其它化学成份,并用盘管换热,使尾气的温度不再上升,常温下氨气不溶于碱液中。采用水喷射器作为抽气动力,把氨气送入高效低温水洗塔。氨气吸收塔主要利用流体力学的相关原理,气体跟吸收液在管道内混合,当吸收液跟气体混合后通过管道,这时气液两相跟管壁接触面大,接触表面液体不断得到冷却,气液激烈碰撞以使气液充分混合后,随着液体的重力作用落入循环水箱中形成氨水。由于吸收塔的进气管大出气管小,所以塔内产生微正压,从而达到高效吸收的目的。为了防止氨水挥发,在末端设一个酸洗塔,吸收挥发的氨气,从而达到环保要求。

2、氨吸收原理

(1)物理性质

相对分子质量 17。031,氨气在标准状况下的密度为0。7081g/L ,氨气极易溶于水,溶解度1:700,有刺激性气味,无色。

(2)化学性质

a、跟水反应 

氨溶于水时,氨分子跟水分子通过*氢键结合成一水合氨(NH3+H2O),一水合氨能小部分电离成铵离子和氢氧根离子,所以氨水显弱碱性,能使酚酞溶液变红色。氨在水中的反应可表示为: 一水合氨不稳定受热分解生成氨和水,氨水中存在三分子、三离子、三平衡,分子:NH3、NH3?H2O、H2O;离子:NH4+、OH-、H+;三平衡:NH3+H2O NH3?H2O NH4++OH-H2O H++OH-,氨水化学实验中三应用:

①用蘸有浓氨水的玻璃棒检验HCl等气体的存在;②实验室用它与铝盐溶液反应制氢氧化铝;③配制银氨溶液检验有机物分子中醛基的存在。

B、跟酸反应 

2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4 

3NH3+H3PO4===(NH4)3PO4 

NH3+CO2+H2O===NH4HCO3 

(反应实质是氨分子中氮原子的孤对电子跟溶液里具有空轨道的氢离子通过配位键而结合成离子晶体。若在水溶液中反应,离子方程式为: 

8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl(黄绿色褪去,产生白烟)

反应实质:2NH3+3Cl2===N2+6HCl,NH3+HCl===NH4Cl

总反应式:8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl 

根据我公司长期对氨气吸收设备的改进,得出了氨气吸收三要素,1、吸收时间-吸收液反复对气体的吸收循环的时间。2、吸收液温度-氨气碰到水在被水吸收的过程中会产生大量的温度,如果不加以冷却,那么气体本身的温度再加上吸收时产生的温度,导致塔内温度急剧上升,阻止了氨气溶于水的过程,吸收液很快就饱和了,如果把吸收液用冷却水降温,那么吸收过程又重新恢复,吸收液的温度越低吸收效果越好(在0上的温度)。3、气体压力-气体压力越高,吸收的效果更好,可以缩短吸收时间,提高氨水浓度,从而降低设备的运行成本。

小结:

1、吸收效果

处理参有不粘性气体的氨气,通常是用引风的方式把含有氨气的尾气收集进入吸收装置,在吸收过程中氨气与水再次会产生大量热量,阻止氨气的吸收,再由于浓度非常低,一边在被水吸收一边又在挥发,所以氨水的浓度上升很慢,吸收的效率很低。只有把吸收液冷却、加压,才能使氨气很快被水吸收,由于气体不断的在被冷却,挥发的速度慢,吸收的速度快,从而能达到高效吸收的效果。通常吸收液温度控制在0-5摄氏度,塔内压力控制在1公斤以上,吸收氨水的浓度可以达到20%以上,氨水浓度升高到20%时,打开放液阀,把达标的氨水打入氨水储罐,然后在塔中放入清水继续吸收。

2、尾气排放

含有氨的尾气经过反复冷却水洗后,氨气溶入水中变成氨水,挥发的氨气用硫酸洗涤,新鲜的尾气从酸洗塔塔顶部的排气管排出,排放的尾气能达到国家所规定的排放标准。

三、工艺结构

1、设备组成

本设备气体冷却缓冲罐、高效低温水喷射真空抽气系统、高效低温水洗塔、酸洗塔、耐腐离心水泵、冷水机组及相关管道、阀门、仪表组成。



1、 吸收的效果:

氨气经过吸收后,由塔顶经烟囱排放的气体可以达到排放标准。对尾气中的氨气吸收效果可以达到≥99%以上。吸收后的尾气没有生成新的污染物。整体尾气经过冷却吸收塔用水吸收,氨气转化成氨水回收利用,剩余未被吸收的氨气用硫酸洗涤,干净气体通过塔的顶部尾管直接排放。相关的设备参数见总体投资表。

6.3设计参数


酸洗塔:

      化学洗涤吸收塔:


1台

规格尺寸:              


Ø1800×7860 mm

空塔气速:               


<0.4m/s

过滤面积:               


2.5m2

停留时间:               


>15s

喷淋密度:               


3.33m3/m2·h

填料:


鲍尔环,ø50mm

填料层厚度:


一段:1500mm



二段:1500mm


总共:

3000mm

洗涤泵:               


18m3/h

 

     氨气吸收塔:

1组

3台,共24台

规格尺寸:              


Ø800×6000mm

空塔气速:               


<2.00m/s

过滤面积:               


0.5m2

停留时间:               


>3.00s

喷淋密度:               


22。9m3/m2·h

填料:


孔板式波纹填料

填料层厚度:


一段:800mm



二段:800mm



三段:800mm

换热面积:

一组

80㎡*3


总共八组:

2400mm*8

7、运行费用

     1、水费用:(H20)

6.3T/h×24h*×3元/kg=454元

 2、人工费用:兼职(0)

 3、电费:

1、水泵功率为240KW(不计冷却水耗电)

日电费(24h运行):240KW×24h×0.7=4032元

2 、日总运行费用:454+4032=4486元

在确保尾气排放量及氨气含量时每天运行24小时吸收浓度为20%的氨水约203T

说明:吸收氨气随季节有一定规律,在冬季不用开冷冻机,因此实际的运行成本比理论计算的要少得多。

8、施工工期

在施工条件允许的情况下,我公司将会在120日内完成设备制作、安装、调试等工作(不包括雨天)



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