[发明专利]碳酸氢铵生产中氨的回收处理方法

说明书

本发明涉及的是对碳酸氢铵生产过程中含氨气体中氨的回收处理方法。

在碳酸氢铵生产过程中，有多处的尾气或排放气中都含有氨，为减少浪费和对空气的污染，通常用水作为吸收剂洗涤回收气体中的这些氨。因此在整个生产过程中因气体洗涤会产生出大量的稀氨水。为解决再次产生的污染及氨的回收，中国专利85102791A和86104483A介绍了利用蒸馏或分馏回收稀氨水中氨的方法。其不足之处在于需要蒸馏设备及消耗热能。《化工环保》1986年第6卷和《化工环保管理与信息》1990年第2期上分别介绍了另一种方法，采用了一点加入软水，用不同浓度稀氨水分段吸收不同含氨气体及增设用石灰窑窑气碳化以充分利用稀氨水的措施。在这个方法中，由于整个处理系统所需的软水都是从对氨洗净度要求很高的碳化尾气洗涤处加入，对其它各处的含氮气体则只用不同浓度的稀氨水进行洗涤，因此这些气体中的氨不可能吸收完全，最终仍要随排放气进入大气。虽然这样可实现“水平衡”，但气体中的氨并未被充分回收，因而仍存在有氨对空气的污染。另一方面，在这一方法中，由于对碳化尾气洗涤所用的水量决定了整个气体洗涤系统中的稀氨水总量，石灰窑窑气碳化在使这些稀氨水得以“消化”而实现“水平衡”中则是不可缺少的重要一环。但是能否具有可以利用的石灰窑窑气要受客观条件限制。当无可以利用的石灰窑窑气时，稀氨水必然过剩，环境污染问题也将随之产生。

仔细分析稀氨水的产生过程不难发现，作为易挥发组分存在于气体中的氨被洗涤时在气液两相间进行的传质过程除传质方向相反外，其本质与蒸馏或分馏相同。在蒸馏，尤其是在分馏和精馏过程中，提高和保证传质效率的重要措施是控制回流比，通过适当回流液的循环，使易挥发组分在每一传质局部的气液两相间都处于或接近平衡状态。而目前气体中氨的洗涤吸收过程却不具备这个条件，气液间实际上只经过一次接触，每一传质局部的氨均未能达到平衡状态，传质效率低，因而产生出大量“稀薄”的稀氨水。目前的各种氨回收方法由于都是在这种稀氨水已大量产生后才作处理，因而难以根本解决问题。

根据上述分析，本发明首先的一个目的是提供一种通过提高传质效率使碳酸氢铵生产过程中的氨充分回收的方法。本发明再一个目的是提供一种使碳酸氢铵生产中的氨充分回收而解决环境污染的方法。

本发明的方法采用了对含氨气体先用稀氨水洗涤，然后再用定量软水洗涤的处理方式。在用稀氨水洗涤时，使部分稀氨水不断进行循环回流，其余部分取出另作它用，同时不断用更低浓度的稀氨水（例如来自软水洗涤过程的稀氨水）进行补充，以维持稳定的循环回流量。被取出的稀氨水可用于洗涤处理具有更高含氨量的气体，或送去制备生产所需的浓氨水。稀氨水的循环回流可借助循环泵实现。由于在稀氨水洗涤过程中建立了循环回流体系，使气液间能够反复多次接触，其中的氨就可逐渐处于或接近平衡状态，实现最佳的传质效果。在条件允许的情况下，增大循环回流量将有助于实现平衡，提高氨的吸收效率。洗涤过程中检测吸收效果和控制循环回流量的重要依据是实际操作条件下氨的相平衡数据，虽然它要受操作时温度，压力及氨的原始浓度等条件变化的影响，但在一定的操作条件下，通过计算和/或实测是不难得到这些数据的。

使稀氨水循环回流时的方式不同，效果也不同。一种是使稀氨水在洗涤过程中进行整体性大循环的回流方式，另一种是按照气体处理前后氨含量由高到低的必然变化将洗涤过程分为若干浓度梯度段，各段中分别建立循环的局部性回流方式。后者的效果将明显优于前者。采用后者的方式时，由各段中取出的稀氨水可依次进入其相邻的下一高浓度段作为维持该段中循环回流量的补充液使用。因此，将浓度梯度段分细，尽量减小每相邻两段间的浓度差，对洗涤过程中氨吸收平衡的实现和保持是有利的。

使洗涤吸收用的稀氨水具有适当的碳化度，尤其当采用分段循环回流方式时使最高浓度段中的稀氨水具有稍高的碳化度，是提高氨吸收效果和减轻其后各步洗涤负荷的一个有效措施。但为避免在洗涤后的气体中带入过多二氧化碳，碳化度以不超过70%为好。使稀氨水具有碳化度的简便方法是根据需要向稀氨水中加入适量滤除碳酸氢铵产品后的碳化母液。

降低温度可增大氨在水中的溶解度，同时由于其溶解本身也是个放热过程，因此条件允许时尽可能降低洗涤温度是有利的。考虑到生产系统中能源和冷量的综合利用，至少可以将温度控制在低于室温的范围内。