氨水制备工艺技术分析

氨水制备工艺技术分析

刘江峰

山东齐胜工贸股份有限公司 山东省淄博市 255400

摘要：随着国家节能减排的需要，对燃煤锅炉进行脱硫已成为当务之急。氨法烟气脱硫具有投资省、占地少、成本低等特点，目前已得到各大厂商的普遍应用。氨法氨是氨水，氨水的浓度为10%~20%，在生产氨水时，要结合公司的配套设备，将氨合成工艺与制冷机的工艺相结合，通过气氨与氨水的混合，实现了节能降耗。介绍了采用气氨法生产氨化废水的工艺技术方案，设备选型和注意事项。

关键字：氨水制备；经济效益；工艺技术；分析探讨

引言

氨水是一种弱碱性的水，可以用作沙林类毒药的碱性消毒剂，一般使用10%的稀氨水；在染料以及丝绸等方面爱水得到了广泛的应用，除此之外还可以用于洗涤以及溶解等；经农业稀释后，可以作为化肥使用。目前，锅炉烟气脱硫普遍采用氨法脱硫，氨法脱硫中的氨水即氨水，按需要配置不同的浓度，通常在10%-20%左右。

1概述

氨水是一种无色、透明的液体，在工业生产过程中，该种液体可以作为锅炉烟气脱硫，除此之外还可以被用作洗涤剂以及生物碱进去记等。在农业中经过稀释后，可以用作肥料。用量在15%-18%之间。在生产氨水时，通常采用液氨气化成氨气，然后用氨气进行吸附制不同浓度的氨水。氨在水中溶解度很高，产品是氨水（氢氧化氨或氨水），了解氨在水里的溶解性，有助于氨水的制备。

2制备氨水的工艺技术方案选择

我国各企业针对不同的生产条件，采用了不同的制氨技术，工业用氨水的制取方法通常是将液氨溶解于水中，再配制工业氨水。

反应方程式：NH3+H20=NH3HH20-Q

内蒙古鄂尔多斯一家公司，三个锅炉烟气脱硫脱氮所需的氨水为32立方米/小时，其浓度为15%。本公司拥有一家合成氨厂，氨制冷量是通过配套的氨冰机供应的。氨制冷机主要用于将氨合成后的氨压缩冷凝成液氨，再将液氨送至氨合成厂，用于氨生产。通过与制冷机系统的优化相结合，实现了氨水的制备氨水的工艺。

本文介绍了利用高位吸氨法生产氨水的工艺过程。

从液氨储罐引出的液氨经入口调压器和调节阀调节流量后，以稳定的流量进入氨水制备器的壳程空间。软化水（或除盐水）经过流量调节以恒定的流量进入氨水制备器的管程。壳程的液氨吸收热量，逐渐气化，经过连通管路进入高位吸氨器，在高位吸氨器的腔体内与软化水均匀混合。混合好的氨水进入氨水制备器，参与换热。软化水吸收氨气为放热过程，其放出的溶解热使氨水升温，利用这部分热量来使壳程的液氨气化，由于吸收过程所释放的溶解热大于液氨气化的气化热，总过程为放热反应，剩余的热量经过循环冷却水带走。此过程可将液氨气化成气态氨气进入下一级进行氨水制备，同时将氨水温度降到 30℃以下。循环系统中主要包括氨水以及循环水，二者在整个系统中会出现热交换的现象，循环水的入口处，温度大概为36度，在冷却器的作用下，氨水会被冷却到36度。然后进入氨水槽，将配制好的氨水用氨水输送到锅炉烟气中进行脱硝。

氨气与水会产生反应，该反应属于放热过程，在此过程中，高浓度的氨水会进入高浓度的吸氨器中，这样就能够很好的实现整个循环，循环系统的流量会得到大幅度的提升，整体的温度也会降低，这样就达到了降温的目的。

把调节阀设置在液氨管路中，这样能够科学合理的对液氨的流量进行调节，可以把去年的流量安装在脱盐水管路上，这样才能够保证氨水的浓度符合具体的要求，从而实现整个氨水的制备。具体的氨水制备流程可以参考图1。

图1氨水制备流程

氨水制备设备在运行过程中如果出现故障或者是在供应氨气时出现了停止的现象，那么会对整个设备产生严重的影响，在此过程中，锅炉是不能够停止运行的，烟气仍然需要脱硫，在此过程中氨水的供应是不能够停止的，在对温度进行控制时，要考虑到氨气的浓度，二者要保持一致。

3节能效果分析

在氨压缩制冷过程中，进入制冷机为气氨，由氨合成得到的气氨在-15℃、0.13 MPa的气压下，经氨分离，将携带的液氨雾滴除去，然后进入压缩机组的出气氨压力为1.4 MPa，温度在100℃左右，然后进入冷凝器进行降温，冷凝成液氨。液氨在约1.4 MPa的压力下，温度在36摄氏度左右，再将其送入氨气合成车间。本文以内蒙古鄂尔多斯地区一家公司的氨水为例，对该公司采用了32吨/小时15%浓度的氨水进行了系统的节能分析。

通过计算，所需的氨气摩尔流量为287.5千克摩尔/小时，质量流量4888公斤/小时，容积流量2662立方米/小时，所需的脱盐量是28立方米/小时。通过使用气氨制氨，可使进入氨冰机的气体总量减少，使冷冻机的负载减小，压缩功减小，经仿真计算，发动机的效率为0.88，气氨的压力从0.13 MPa到1.4 MPa，气氨量在287.5 Kmol/小时，在2662米3/小时的流速下，压缩功是445 kW。若以氨气为原材料，以氨为原料，可节约445 KW/h的电能，以7200 h年工作时间计算，可节约320.4万 KW。

根据 GB/T2089-2020 《综合能耗通则》中的电能折用标准煤的等效系数为0.1229 kgce/kW. h，可节约标煤耗为393.8 t/a。如果用同样的价格（也就是去年的标准煤）来计算，可以节约更多的标准煤，相当于0.300 kgce/kW. h，而如果用0.300 kgce/kW. h，那么节约的标准煤是961.2 t/a。

从经济效益的角度来看，当地区电力价格为0.6元/千瓦时时，每年节约的费用为0.6×320.4=192.2400元。在装置的安装中，本公司的氨合成冷量较大，若采用气氨制氨，可减少制冷机的运行负荷，降低了制冷机的压力，对生产的平稳进行，具有显著的经济效益。

4主要设备选型

在对设备进行选择时，要考虑到氨水的性质，一般情况下氨水具备一定的腐蚀性，会对铜等材料产生相应的腐蚀作用，对于钢材的腐蚀性相对要弱一些，对于水泥，不会有太大的腐蚀。所以在对设备进行选择时，要考虑到上述因素，最终选择的是不锈钢材料。

5工艺流程设置中应注意的问题

在对氨水进行吃粉时，要确保像样的工艺流程是符合要求的，在此过程中要注意到下列问题：(1)尽可能降低脱盐水的温度。(2)采用高吸氨器脱盐水和气氨制氨水是一个放热的过程，要对出高吸氨器的氨水温度进行有效的调控，并对出口温度进行调整。(3)高浓度氨气排出管的直径不宜太大，考虑到氨水中含有泡沫状的气氨，在下降时必须溶解，若管路直径太大，则会使泡沫回流至高吸氨器，从而影响液氨的稳定。(4)在进入氨水生产设备时，应当设有应急关闭阀门。(5)将高位吸氨装置的安装高度和其它重力式装置的位置差异，在装置的布局中加以考虑。

结束语

本文认为，在采用高位吸氨法生产氨水的过程中，应特别注意高位吸氨器的安装高度，以及出口管的直径和出口温度。利用氨气氨制备氨，可减少进冰机氨气量，从而可降低冷库负荷，保证生产平稳。经测算，该种制备方法的节能效果显著，经济效益显著，达到了节能减排的目的，为企业增加了效益，并且成为了企业发展的动力。

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