王冬冬

摘  要：酚氨回收作为煤气化废水中脱氨、脱酚、脱酸性气的重要环节，需要借助气提塔，精馏塔，吸收塔，萃取塔等塔设备作为基础实现煤气废水预处理的作用，各个塔器工况稳定是酚氨回收最重要的工作，但酚氨回收在实际操作中，塔器工况不容易控制，自动化程度不高，本文主要讲诉怎样使塔器尽可能稳定生产，发生波动如何实际调整，为实际工业生产提供操作参考。

关键词：煤气化废水;脱酸塔稳定操作;达标排放

1引言

酚氨回收主要任务就是脱出废水中的酸性气、氨酚物质、防止设备腐蚀结垢，防止微生物处理受到抑制、为后续生化微生物进一步降解做准备，其中酸性气主要指硫化氢和二氧化碳，氨类物质包括固定氨和游离氨通过气提方法从废水中脱除，酚类物质包括单元酚和多元酚通过萃取方法脱除，萃取过程的溶剂回收采用精馏工艺，氨气脱除后会带有很多杂质，通过净化吸收塔提纯氨气浓度，配成氨水自用或者外卖。实际操作中各个工艺指标都有设计要求，但由于热源以及原料组分都是不稳定的，时常变化，脱酸过程主要涉及泛塔导致酸性气脱除不完全，脱氨过程主要涉及氨水中其他组分包括油、酸性气、酚类物质超标以及塔釜出料总氨指标异常，萃取部分异常酚类物质超标，净化吸收塔异常导致氨水浓度及杂质含量超标。这些异常情况严重影响酚氨回收装置的处理负荷，严重时会限制煤气制造产量。本文主要针对脱酸工艺过程讲诉如何可能的防止异常发生及合理处置异常的操作方法。

2脱酸塔稳定操作分析

煤气化废水中含有酸性气体主要包括二氧化碳和硫化氢，以大唐克旗煤制天然气水样设计值做参考：二氧化碳含量5090mg/L，硫化氢含量100mg/L，水溶液中在温度小于60℃时，二氧化碳会与水中的氨生成氨基甲酸铵，在温度小于30℃时二者反应生成碳酸氢氨，反应过程如下：

2NH3+CO2+H2O=NH2CO2NH4

NH3+CO2+H2O=NH4HCO3

氨基甲酸铵和碳酸氢铵是白色固体，会造成设备结垢堵塞并加速设备腐蚀，由于酚氨工艺目前多是先脱酸后脱氨最后脱酚的顺序，如果脱酸塔中二氧化碳及硫化氢脱出效果不佳，在氨气精制制备氨水及液氨时会造成纯度降低，达不到制备产品要求，克旗煤制天然气项目氨水中硫化氢设计要求含量小于50mg/L，二氧化碳含量设计要求小于20mg/L，并且有研究显示硫化氢及二氧化硫的存在会和溴反应，在酚氨出水总酚的测定中主要方法是溴化法，硫化氢脱除效果不佳会导致总酚含量的测量误差较大，基于酸性气体会造成设备腐蚀结垢及对后续处理上的诸多干扰，酸性气体必须有效脱除。二氧化碳及硫化氢在水溶液中都是挥发性弱电解质，在水溶液中部分二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸会部分电离产生HC03-及C032-，硫化氢在水溶液中则电离产生HS-和S-，所以水溶液中不光有游离态的酸性气体分子还有其水溶液下产生的离子态，如果把煤气化废水近似看作符合亨利定律的稀溶液，根据亨利定律计算在40℃时，当原料废水中二氧化碳含量为5090mg/L时，与此平衡的气相中二氧化碳的饱和分压约为0.92Kpa。但亨利定律要求总压一般不大于0.5MPa，并且气液相物质分子态应该相同，由于实际脱酸塔压力控制值为0.5-0.57MPa及酸性物质水溶液部分电离导致和气相分子状态不同，亨利定律会有一定误差，计算出的结果只做粗略参考。因酸性气体在水溶液中特别是高温时具有比较高的挥发性，也可以理解为在高温下酸性气体在水溶液上方所产生的平衡分压比较高，用亨利定律描述即为：温度升高，导致亨利系数变大，酸性气体的溶解度下降，气相中分子摩尔数增多而液相中分子摩尔数减少。也正是由于在一定温度和压力下，硫化氢和二氧化碳在水溶液中的挥发度大于氨气，并且氨在水中的溶解度远远大于硫化氢和二氧化碳，才可以保证在脱出酸性气时不至于同时带出比较多的氨气，防止了碳氨结晶的产生，并保证了酸性气和氨气各自的纯度。

显然单纯增加塔板数是无法达到指标控制要求的，正因为如此，克旗煤制天然气酚氨回收脱酸塔采用实际28层塔盘。利用吸收的原理增加温度使气体的溶解度下降，酸性气体水溶液电离方程也是升高温度的情况下反应向电离反向移动，所以升温是比较好的方法，经过模拟在温度为150℃以上时，脱酸塔釜液中的酸性气体指标合格。

根据吸收原理加压是会促进吸收的，但是同时升温和升压的过程中，升温对脱吸的促进效果要明显高于增压对吸收的促进效果，所以导致总的酸性气脱出效果会变好。利用水蒸气对脱酸塔塔内废水升温升压，所需压力多是煤气化废水中的水蒸气在气相形成的，用水蒸气通过再沸器间接对塔釜废液加热，加热后的气液混合物中，液向进入塔釜由泵加压打出进行后续处理，气相则带着热量向塔上方传递热量，上升的蒸汽和塔盘上的液体接触换热，使温度向塔上部传递，在蒸汽传热的过程中，酸性气体及氨气大部分从废水中挥发，原本气相的平衡体系被破坏，由亨利定律可知，一定溫度下溶质的气相分压和液体组成是成平衡的，这也导致液相中溶质脱除困难的一个原因，但水蒸汽在传热的过程中，占据了大部分气体空间，将酸性气及氨气等挥发性气体及时带走至上层，减小了酸性气及氨气等气体的气相分压，这样导致原本平衡被破坏，液向中的溶质不断向气相中转移，达到更好的脱除效果，这就是汽提的过程，因此脱酸塔也叫汽提塔，后续的脱氨，溶剂回收也都利用汽提的原理分离物质，因此也都叫汽提塔。如果没有蒸汽作为载气进行汽提酸性气及氨气，在高压下，与气相平衡的液相中溶质的组分也会比较高，因此脱酸塔是多种原理共同作用而实现物质达到分离指标的装置。

3结语

酚氨回收脱酸塔的稳定保证了酸性气体的有效脱除，为后续酚氨的处理创造了有利条件，本文主要讲诉了脱酸塔的一些基本设计原理及一些控制方法及原因，使操作时实际和理论共同作用，达到控制指标稳定，安全生产的目的。

参考文献：

[1]冯艺荣.煤气化废水酚氨回收工艺流程的分析和改进[D].青岛科技大学，2018.

[2]吴限.煤气化废水处理技术面临的问题与技术优化研究[D].哈尔滨工业大学，2016