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1、第八章 氨的蒸馏与回收氨碱法纯碱生产中，氨是作为中间介质存在的；在工艺过程中，它是周而复始不断循环的，而这种循环就是借助于蒸馏来实现的。蒸氨工序是利用蒸馏及设备以回收制碱母液及其他含氨杂水中所含的以NH4CL、（NH4）2CO3、NH4OH等形式存在的氨及二氧化碳。它的设置，使氨在制碱中循环使用成为可能。蒸氨工序处于制碱的主要物料流溶液处理的末端，它是NH3与CO2返回下一个制碱循环的重要连接点，它的工况与生产效果如何是建立全系统良性工业循环的关键，也是全厂降低物料消耗与能量消耗的一个重点。冷季生产的供汽与热季的冷却作业方面的不利条件，都对搞好蒸氨生产起着制约作用。化工生产中，单元操作过程的影
2、响因素，往往是错综复杂的，有时甚至是相互矛盾的；因此，工业生产，工艺指标的确定，力求全面客观，在综合分析的基础上做出恰到好处的适宜选择。氨碱厂蒸馏工艺应考虑的诸因素有：1、尽可能地将NH3和CO2 从溶液中驱除，以最大限度减少废液中的氨和石灰含量；2、降低能耗，有效利用热量交换，减少蒸馏废液当量和降低废液温度；3、缓和蒸馏设备的结疤速度，延长其使用周期，减少清塔频率；4、寻求较高的单位设备生产强度。在实际生产当中，通常蒸氨工序工艺与装备优良与否的评判标准是：、能否提高母液的处理量，各段能力与每套蒸氨装置的综合能力相匹配；、能否确保蒸氨出气的冷却与浓缩合乎规定的要求；、能否在降低蒸汽、灰乳、水、
3、电消耗量的条件下，将氨和二氧化碳蒸出完全；、能否确保设备管道上气液物料流的通过能力大、阻力小，并维持稳态流动。此四项就是对本工序产量、质量、消耗、安全与均衡作业的全面要求。本工序所处理的母液，因其是否经煅烧炉气预分解，而有热母液与冷母液之分。采用母液洗涤炉气流程的碱厂，母液是热母液；本工序是始于冷母液还是热母液，对作业的进程和效果都有一定的影响。目前国内多数新建厂及老厂都是使用热母液蒸氨流程的。第一节 蒸氨过程的基本原理 氨碱法生产纯碱的过程中，氨是循环使用的。每生产lt纯碱约需循环0.40.5t氨，氨的价格较纯碱高几倍。在纯碱生产和氨的回收循环使用过程中，如何减少氨的逸散、滴漏和其他机械损失
4、，是氨碱法制碱的一个极为重要的问题。制碱过程中母液中的NH3 和CO2大体以两种形式存在，其中游离氨包括碳酸铵盐和氢氧化铵可以直接加热蒸煮驱除，但氯化铵或硫酸铵形式的固定铵，则必须加入石灰如用化学方法分解，而后加热蒸馏才行。正是因为这样，工业使用的蒸馏塔被设计成预热、加灰蒸馏两个塔段组合而成的装置，以便分别承担脱除溶液的游离氨、二氧化碳和固定氨的任务。即氨的回收方法就是将各种含氨的溶液集中进行加热蒸馏回收，再用氢氧化钙(Ca(OH)2)对溶液进行中和后再蒸馏回收。 含氨溶液主要是指过滤母液和淡液。过滤母液中含有游离氨和结合氨，同时有少量的CO2或HCO3-之类。为了节约石灰，以免生成CaCO3
5、沉淀，氨回收在工艺上采用两步进行。首先将淡液中的游离NH3和CO2用加热的方法逐出液相，然后再加石灰乳与结合氨作用，使其变成游离氨而蒸出。淡液是指炉气洗涤液、冷凝液及其他含氨杂水，其中只含有游离氨，回收也较为简单，可以与过滤母液一起或分开回收。分开回收时可节约能耗，减轻蒸氨塔的负荷，但需单设一台淡液蒸氨回收设备。 一、氨回收的基本化学原理由于母液中的组成较复杂。其蒸氨回收过程中的化学反应亦很复杂。 首先在加热段加热时发生下列反应： NH4OH(aq)=NH3(g)+H20(l)34.6kJ/molNH4HCO3(aq)=NH3(g)+CO2(g)+ H2O(l)64.5kJ/mol(NH4)2
6、CO3(aq)=2NH3(g)+H20(l)+CO2(g)94kJ/molNH4HS=NH3+H2S(NH4)2S=2NH3+H2S 然后在塔内随着温度的升高和进入预灰桶后发生以下反应：母液中的NaHCO3发生如下反应：NaHCO3（aq）+NH4CL（aq）=NaCL(aq)+NH3+CO2+H2O+2.2kJ/mol溶解于洗液中的Na2CO3发生如下反应：Na2CO3（aq）+2NH4CL（aq）=2NaCL（aq）+2NH3+CO2+H2O97.4kJ/mol补充的Na2S发生如下反应：Na2S（aq）+2NH4CL（aq）=2NaCL（aq）+2NH3+2H2S在预灰桶内和石灰乳发生的
7、主反应：2NH4CL（aq）+Ca（OH）2（aq）=CaCL2（aq）+2NH3+2H2O+25.1kJ/mol其他次反应：（NH4）2SO4+Ca（OH）2=CaSO4+2NH3+2H20Ca（OH）2+CO2=CaCO3+H2OCa(OH)2+H2S=CaS+2H2ONa2SO4（l） + CaCL2（l） = CaSO4（s） + 2NaCL（l） 由这些反应式可见，预热段反应属受热分解；但蒸馏段固定氨则需沿用复分解反应来完成的。上述反应之后的过程，则属于NH3和CO2从溶液中蒸出过程这一过程基本上是个物理过程。氨在水中的溶解度随着温度和压力不同而有很大的变化，当温度提高，氨的溶解度急
8、剧下降；然而实践告诉我们，若采用间接加热，预使氨从溶液中全部驱出是困难的，那时液相中残留的氨量满足不了氨碱工艺的要求；可是当压力提高时，却会使NH3的溶解稍有增大。在低温、低压的条件下，水溶液中的氨并不是完全服从亨利道尔顿关于溶解度与压力成比列的定律，这说明安在水溶液中不纯粹是物理溶解，而是伴随着某些化学结合即为其间有NH4OH的存在。为此，从母液中分解出氨，并从溶液中将其驱出是一个复杂的化学过程。从实践观点来看，蒸氨过程包括着两个方面：1、在稳定的NaCL和NH4CL溶液中，NH3、CO2和H20的蒸出过程，也就是在生产中的预热段操作过程。2、在稳定的NaCL和CaCL2 溶液中，NH3和H
9、2O的蒸出过程，即在生产中的加灰蒸馏段的操作过程。 二、母液及其他物料的理化参数(一)母液的正常组成：TNH3 8389tt FNH3 2628ttCNH3 6065tt TCL- 8392tt（冷母液TCL-90tt）CO2 2527tt（冷母液CO2 4045tt）SO42- 0.651.95tt其他物性与状态参数： T温度 热母液 6065 冷母液 2732 r密度 1135kg/m3 CP比热 3.43kJ/kg.K(0.82kcal/kg.K)母液有以下几个来源：（1）重碱过滤机出来的滤液（冷母液）；（2）煅烧炉气冷凝液（淡液）；（3）在母液洗涤塔中由炉气带入母液中的炉气冷凝水；（4
10、）其他：生产中需回收处理的残液；过剩的过滤洗水；检修设备放出的存液；在杂水沟槽中收集的含氨杂水；还有与全系统损耗的氨量相当的补充氨水等等。（二）氨气冷凝液主成分及物性参数：氨冷却器凝缩液：它是蒸氨气体最终被冷却到吸氨工艺要求时，凝缩所得的高浓度含氨液体，一般体积当量为0.450.85m3/t左右；它的组分取决于冷凝温度。大体组分为：游离氨FNH3 100-200tt 二氧化碳CO2 80-160tt总氯TCL- 0.1-0.2tt 体积当量0.45-0.85m3/t温度 58-75 密度 1.050-1.10t/m3（三）炉气冷凝液主成分及物性参数：炉气冷凝液的大体组分为：游离氨FNH3 24
11、-30tt 碱份Na2CO3 10-20tt二氧化碳CO2 50-60tt 氯化钠NaCL 0.1-0.2tt体积当量V冷 0.5-0.6m3/t 温度 55-65密度 1.04-1.06t/m3（四）石灰乳主成分及物性参数：石灰乳是以固体Ca（OH）2为主要成分的悬浮液。主成分：有效的（或活性的）Ca（OH）2 150170tt；其他物性参数：T温度 7090 r密度 1240kg/m3 CP比热 3.46KJ/kg.K（0.826Kcal/kg.K）石灰乳中，还有一些活性差的Mg（OH）2，未分解的CaCO3以及少量硅（铁、铝）酸钙等杂质。有效CaO的含量与石灰窑煅烧作业情况（是否出现生烧
12、或过烧）有关，也与石灰消化时加水量及洗涤回收的细灰乳掺兑量有关。石灰乳当量为2.32.5m3/碱，它与母液当量的增减，母液CNH3 含量的变化以及废液过量灰的控制有关。上部加热蒸馏段出来的预热母液CO2含量也对石灰乳耗量有一定的影响。石灰乳温度一般为8090左右。如果善于利用最热的换热器出水进行消化，灰乳温度可以提高到85以上，这样将改变蒸氨物系的热平衡状态，有利于降低蒸汽的耗量，因此，一般碱厂在设计时大多采用蒸氨冷凝器出水到石灰化灰的工艺。三、蒸馏、精馏和蒸氨过程的气液平衡蒸馏是分离液体混合物的一种典型的化工单元操作，利用液体混合物中各组分挥发度的不同，来达到分离的目的。如：NH3-H2O-
13、CO2系统，NH3、H2O、CO2挥发度相差很大。蒸馏是属于传热、传质（扩散）过程；蒸馏也称为分离操作。蒸馏可按不同的方法来分类：1、按操作方式分为：间歇操作；连续操作。2、按流程不同来分为：简单蒸馏（主要用于分离易分离的组分）；精馏（主要用于分离难分离的组分）；特殊精馏（主要用于很难用一般方法达到的蒸馏）；包括：A、反应精馏（化学反应与精馏过程同时在塔内进行，如蒸氨过程）；B、萃取精馏（加第三或其他组分萃取剂来进行的蒸馏）。3、按操作压力分为：常压操作：在标准大气压下进行的操作。加压操作；减压操作；真空蒸馏等。氨的分解反应均是吸热反应，又是生成物体积增大的反应，其过程伴随着水蒸汽的冷凝液及、
14、的气化，所以反应所能达到的完全程度与反应速度取决于是否有较高的温度与较低的压力，也取决于母液的组成，主要是其主成分与的含量。阶段反应的生成物（或溶态）的存在，并继续留在溶液中，对的脱吸有不利的影响。此外，溶于母液的稳定盐与的影响是，的存在可使解吸反应向右方转移，有助于加快转入气相。的存在，则可将低水蒸汽的压力，使溶液沸点升高。要使分解反应的平衡向右移动，要不断地将反应生成物移走，故母液蒸馏不用加热釜间壁传热的方法，而采用通入与液体直接接触的蒸汽流。蒸汽流的作用，首先是供热作用，蒸汽冷凝时大量放热，提供了反应所需的反应热，并程使生成的与得到能量而活化，因而脱离液体表面而被置换出来。其次蒸汽流还起
15、着减压蒸馏的作用，蒸汽的大量存在，使气相中与的实际分压低于溶液上面两者的平衡分压，才使与在两相间的质量传递获得较大的推动力。更重要的一点是，碳酸铵盐的分解与的分离的程度与反应速度更取决于装置的好坏，诸如流程的合理及设备结构的完善程度。四、结合氨分解的机理及影响因素在母液中，各种铵盐的分解条件是各不相同的。第一阶段游离氨及碳酸铵盐（半结合氨）可用通直接蒸汽加热的方法使之分解，并从溶液中驱出，但NH4CL则必须用石灰乳等碱性物质使之分解，转化为游离态的NH3，才能进而加热蒸出。也就是说，不能单靠热能的作用，还要利用化学能。第二阶段蒸氨的主反应是：、用石灰乳分解NH4CL的反应 2NH4CL（aq）
16、+Ca（OH）2（aq）=CaCL2（aq）+2NH3+2H2O+25.1kJ/mol、游离氨进一步蒸出的反应 NH4OH(aq)=NH3(g)+H20(l)34.6kJ/mol第二阶段蒸氨的副反应是：、NH4CL还与由煅烧炉凝液带入母液来的N2CO3及NHCO3进行反应 Na2CO3（aq）+2NH4CL（aq）=2NaCL（aq）+2NH3+CO2+H2O97.4kJ/mol、液体中还有少量未分解的碳酸铵盐类残留下来，也与石灰乳按下式的反应 （NH4）2CO3（）+ C（OH）2（）= CCO3（）+2NH4OH（）+18.6KJ/ 不但损失了其中的CO2，还消耗了等当量的C（OH）2 。
17、、母液中的硫酸根与石灰乳作用：母液中SO42-的来源有：（1）盐水中的SO42-在精制中只有一部分成为CSO4（S）在精盐水系统析出；其余以（NH4）2SO4（石灰碳酸铵法）或N2SO4石灰纯碱法形式留在主物料流溶液中。（2）有的厂向母液中加入（NH4）2SO4溶液，以补充系统中所损失的氨。（NH4）2SO4（）+Ca（OH）2（）=CaSO4（）+2NH3+2H20 为了蒸吸、碳化各工序的防腐，在蒸氨母液中定量加入N2S溶液。N2S与NH4CL按下式进行反应Na2S（aq）+2NH4CL（aq）=2NaCL（aq）+2NH3（）+2H2S（）上述反应对于两个主反应的平衡与反应速度的影响因素是
18、：、加入过量的反应物石灰乳。如按母液中等当量加入（），即过剩量为，进行的分解反应，当反应趋于平衡时，约有的转化为，而留下的没有转化。这是因为反应物的（）的离子浓度是生成物的浓度的倍的缘故。或者说当达到平衡时有份转化为，这是有份转化为。因此，如果等当量配加（）（即化学比为：）。则反应终了时，废液中至少要残留下的不能分解蒸出。为了使平衡移向分解的正反应方向，生产中通常加入过量石灰乳的方法，使未反应的含量减至最低限度，也使蒸馏废液中含量减至最低。、搅拌时间，搅拌强度。由于参加上述反应的石灰乳，其主成分（）只有成溶液状态才能与发生化学反应，而（）在水中的溶解度很低，而且随温度升高而下降，还因溶液呈碱性
19、而剧烈下降。例如在间，（）溶解度只有水。（）的绝大部分是以固体悬浮物存在于石灰乳中，只有当已溶解的（）在反应中消耗掉之后，固态的（）才能继续溶解，因此，大量（）固体在进入反应之前，要有扩散的时间，即从固体转入液相的时间，或者说，反应的速度取决于（）的扩散溶解速度。作为第一步，参与反应的母液与灰乳必须充分地混合，这就是要求均衡的配料比，足够的搅拌时间及强烈的搅拌强度。、温度与压力。大部分转化为后，氨转化成游离态，在系统中，为宜挥发组分，它从蒸汽冷凝传热得到热能而挥发。氨的蒸出是大量吸热的过程，又是向气相氨分压增高的方向转变的过程，所以要求足够高的温度与适当低的压力。总之，结合氨的分解蒸出的优化条
20、件是：配料比方面，有适当的过量灰；足够高的温度与适当的低压；两股液体因搅拌器及蒸汽流的强烈鼓泡而达到很高的混合程度。第二节 母液蒸氨工艺流程氨碱厂蒸氨过程旨在将含氨溶液，通过蒸汽提留将其中的NH3和CO2 回收循环再用。对工艺完整的氨碱厂来说，重碱分离母液一般与其他含氨溶液分开蒸馏进行氨的回收。前者所用的设备称为蒸氨塔，而后者谓之淡液蒸馏塔。分开蒸馏的目的，一方面是为了把部分不含有结合氨的溶液单独蒸馏加热以驱出挥发性的NH3和CO2，可以达到节约石灰，同时还可以将蒸馏液作为其他工艺用水，做到两次利用；另一方面则可使蒸馏废液的体积当量缩小，便于处理。需要指出的是氨冷凝液，它含有很高的NH3和CO
21、2浓度，在工艺安排上，习惯将这部分溶液用作回流，以精馏母液蒸氨塔的出气，以降低蒸汽消耗，但是今天仍有不少工厂将它与滤过母液一并处理。蒸氨工序是氨碱法纯碱生产的主要氨耗岗位；正常消耗在1.01.5kg/t碱，最好的操作指标可达0.5kg/t；但也有操作水平不高的工厂，单位消耗可能达到3kg/t以上，甚至更高。对这些氨回收不彻底的工厂，可能成为失败的致命原因。蒸氨过程所采用的工艺操作方法，在氨碱法纯碱行业中，几乎是百花齐放，各异其趣。各国工厂都在根据各自的研究成果和客观条件作出各自的选择。截至当前，常用的蒸氨工艺可以归纳为以下几种流程。1、典型的正压蒸馏流程；2、真空蒸馏流程；3、干法石灰蒸馏流程
22、；4、固体氯化铵蒸馏流程；5、大型筛板蒸氨塔高效节能蒸馏流程。 一、氨碱厂蒸氨系统传统工艺流程蒸氨过程的工艺流程见图5-17，主要设备是蒸氨塔，见图5-18。整个过程和设备包括石灰乳蒸馏段，加热段，分液段，蒸馏和母液预热段。 从过滤工序来的2030的母液经泵10打入蒸氨塔顶l母液预热段的水箱内，被管外上升蒸汽加热，温度升至约70左右，从预热段最上层流入塔中部加热段4，该段采用填料或设置托液槽，以扩大气液接触面。母液经分液槽3加入，与下部上来的热气直接接触，蒸出液体中的游离NH3和CO2。含结合氨的母液送入预灰桶6，在搅拌作用下与石灰乳均匀混合，将结合氨转变成游离氨，再进入塔下部石灰乳蒸馏段5的
23、上部单菌帽泡罩板上，液体与底部上升蒸汽直接逆流接触，使99%以上的氨被蒸出，废液含NH30.025tt以下由塔底排放。 蒸氨塔各段蒸出的氨自下而上升至预热段预热母液后温度降至约6570进入冷凝器7被冷却水冷却，大部分水蒸气经冷凝后氨气去吸氨塔。 二、氨碱厂蒸氨工序典型的工艺流程 氨碱厂使用冷母液洗涤炉气，一方面可以提高母液温度降低蒸氨汽耗，另一方面可以脱出母液中的CO2可以提高炉气中CO2含量，这种典型的蒸氨工艺流程，已被国内外众多碱厂采用，其工艺流程是大致相同的，只是各厂在完善程度上不尽相同而已。 冷母液由冷母液泵送入炉气洗涤塔上部，煅烧炉出气从母液洗涤塔下部进入，与母液逆流接触进行洗涤，吸
24、收母液中的CO2，降低炉气温度，提高母液温度。热母液从煅烧炉气的母液洗涤塔出来进入热母液储桶，与向生产系统补充的氨水、回收的含氨杂水及作防腐剂的硫化钠溶液相汇合，用母液泵送往母液蒸馏塔上部预热段，与蒸氨出气进行热交换，母液被预热，升温约1830，然后进蒸氨塔的加热分解端上段的分布器，在填料层中淋洒而下，被下部上来的气体加热而分解，使绝大部分CO2及一部分游离氨蒸出，从这一段底部出来的液体即预热母液自流入预灰桶内。由灰乳泵送来的石灰乳进入高位分配器，经计量槽定量调节后放入预灰桶内，进行加灰反应。多余的石灰乳从分配器上部溢出回流至灰乳储罐，由于保持回流，分配器内总是充满的，故能维持稳定的灰乳加入量
25、。母液与石灰乳在预灰桶内因搅拌混匀而迅速反应，部分NH3、H2O汽逸出，导入蒸氨塔中部。调和液从预灰桶上部出口溢流到下蒸馏段顶圈，液体经逐块塔板，进行热量与质量传递，分离出氨气，下降至底圈，成为废液排出，通过两级串联的闪发器（或一级闪发器），废液因上空被蒸汽喷射器抽引成真空而自蒸发。闪发的蒸汽引入到塔中部或淡液蒸馏塔以利用其热量。液体则由泵送往渣场，澄清、存放。清夜经日晒蒸发浓缩可化盐制成盐钙混和液进行再加工，熬制精盐和氯化钙加工。蒸汽进塔底与液体相向流动，其氨分压逐圈递增，从下部蒸馏段顶圈上至空圈，与预灰桶挥发出来的气体在这里汇合并分离去灰沫，上至加热蒸馏段底的一块（或两块）泡罩塔板，将灰沫
26、洗净，然后上升至填料层中进行热、质传递，气体继续上升到冷凝液精馏圈，驱出液体中一部分CO2与NH3，然后离开主蒸馏段，至蒸氨冷凝器，气体被冷却并冷凝直至可满足下工序对气体温度、浓度的要求，然后送往吸氨塔。而冷凝液则流至淡液桶，再用泵抽出经计量后送往淡液蒸馏塔处理。废淡液从塔底排出，用泵送往化灰或化盐使用，或经过钛板换热器冷却后送到过滤工序作为碱车洗水使用。淡液蒸馏塔用汽是以二级闪发器的低压蒸汽送入。淡液塔出气也单独经过小冷凝器进行冷凝。其凝液则回流到淡液塔入口上方的塔板或返回淡液桶内。 三、氨碱厂直接采用冷母液蒸馏的工艺流程冷母液由滤过工序母液泵送来，经母液过滤器除去其中的固体杂质后，进入氨气
27、冷凝器与蒸馏塔蒸出的混合气换热，换热后的热母液自流进入母液蒸馏塔顶部的预热段，与塔内自下而上的热气体进行热交换，热母液吸热后，其中的大部分CO2 气与部分游离氨被蒸出，随气体出塔去冷凝，自预热段底部出来的预热母液自预灰桶下部进入，石灰车间送来的灰乳经灰乳分配槽分配后也进入预灰桶下部，预热母液中的结合氨与灰乳中的氢氧化钙充分反应后形成调和液，调和液从预灰桶上部出来进入蒸馏塔下部加灰蒸馏段进行蒸馏，预灰桶顶部出气并入蒸馏段上部，其下部积砂通过砂液管和砂泵引入蒸馏段8圈或12圈。低压蒸汽由蒸馏塔底部入塔，与进入蒸馏段的调和液和砂液逆流接触，蒸出其中的氨及少量CO2，废液自塔底引出，进入废液闪发器，回
28、收部分闪发蒸汽后，经废液排气槽进入废液池，由废液泵排至废液渣场。母液蒸馏塔出来的混合气体经过氨气冷凝器及氨气冷却器、氨气分离器冷却分离后，进入吸氨塔。氨气冷凝器冷凝后的冷凝液主要返回各自母液蒸馏塔上部预热段，氨气冷却器冷却后的冷凝液主要进入淡液桶，与煅烧送来的冷凝液混合后进入淡液蒸馏塔上部，与塔下部通入的蒸汽逆流接触换热，蒸出其中的二氧化碳和氨气，混和气自塔顶引出后进入氨气冷却器进行冷却，冷却后的氨气一起并入吸氨塔。塔底出来的废淡液经过钛板换热器冷却后，作为炉气净氨器洗水或滤过洗水，间断有一少部分去硫化钠溶解槽化硫，还可作为碱车洗水使用。当化灰水或化盐水温度过低时，可在不经冷却的情况下作为化灰
29、水或化盐水使用。 氨气冷却器出水先进入复用水分配槽分配后，一部分水去化盐工序化盐，一部分去化灰工序化灰，多余的部分自流返回循环回水管网系统。 四、大型筛板蒸馏塔工艺流程 筛板蒸馏塔工艺流程属于压力蒸馏的一种，因其具有生产能力大，操作方便、占地面积小等优点，近年来被各厂广泛采用。由煅烧车间来的热母液进入加热分解段上部、被下部上来的热气体加热蒸出CO2和部分游离氨后，进入预灰桶上部与石灰车间来的灰乳进行反应，使母液中的固定铵变成游离氨。在预灰桶上部蒸出的部分NH3 和H20与来自加灰蒸馏段蒸出的NH3 、H20以及闪发器闪发回收的蒸汽一起进入加热分解段底部。调和液从预灰桶下部压入加灰蒸馏段上部，预
30、灰桶底部砂液用砂泵也送到加灰蒸馏段上部，与塔底进入的加热蒸汽进行热量、质量传递，蒸出NH3。液体(废液)从塔底出来进入一级、二级闪发器、经闪发回收蒸汽后经废液泵送至渣场。加灰蒸馏段蒸出的NH3 和H20汽切线进入预灰桶上部。从加热分解段出来的NH3、C02和H20汽先后进入氨冷凝器和氨冷却器，用河水或新鲜水进行冷却，冷至所需温度后进入吸氨塔，氨汽和冷凝液采用逆流流程，氨冷凝器的冷凝液经“U”型管进入加热分解段上部，冷却器出来的冷凝液回淡液桶或热母液桶与母液混合后，再回蒸氨塔蒸馏进行蒸馏。 五、真空蒸馏流程蒸氨能耗庞大，为氨碱法生产纯碱整个等价能耗的1/3，然而蒸馏废液带出的显热又占工序能耗的7
31、0%，其热量损耗程度无疑十分可观，理应设法回收，长期以来，曾做过不少工作，但意见各异，尚无周全的措施，尽管如此，从降耗节能出发，采取措施降低蒸馏废液排放温度是矛盾的焦点。 针对这个实际问题，在氨碱厂里就出现了蒸氨过程是采用真空蒸馏还是压力蒸馏的争论。因为真空蒸馏系统温度降低，废液温度也无疑会随之降低，那么液相显热损失的热量也相应减少。基于着眼于能耗指标，索尔维公司长久以来，一直坚持真空蒸馏操作的实践研究；据该公司宣称，真空蒸馏工艺既有降低能耗，又有缓和蒸氨塔蒸馏段和预灰桶结疤的好处，可以延长设备运转周期。真空蒸馏工艺过程，无论设备还是操作可以说与压力蒸馏工艺完全一样，差异仅是蒸氨系统绝对操作压
32、力值降低；甚至可以将整个装置处于低于大气压力下操作。具体指标各厂各取所需，有的蒸馏段是低压操作，而预热段真空操作，预热桶则采取平压或微真空操作，这样的工艺可以叫低真空操作。对整个系统处于真空状态时，则称为高真空蒸馏操作。总之，蒸氨塔的操作状态是由蒸氨段塔底压力决定的；同时，也相应决定了整个蒸氨系统的气、液相的温度指标。工厂里常见的真空蒸馏工艺是低真空蒸馏系统，并配以高真空淡液蒸馏系统，以直接回收废液闪发的蒸汽。 六、干法石灰蒸馏流程干法石灰蒸馏是一项降低蒸氨能耗的有效措施，众所周知，石灰消化能放出大量的热，反应方程式如下：CaO(S)+H2O(L)=Ca（OH）2(S)+66542KJ/mol
33、假如设想在蒸氨过程中，这些热量能直接加以利用，无疑可以大大降低蒸汽的消耗；因此，早在50年代末期，就萌发出了直接利用干石灰来分解母液中固定氨的设想。并曾在西欧和前苏联氨碱厂里做过试验和论证，但结论众说不一。从理论上讲，干石灰蒸馏无论对节汽、节水、强化装置能力和增浓废液CaCL2浓度都十分有益；然而，仍不乏持否定态度的。前苏联增设计的回转式反应器做过工业性的中间试验后得出结论：1、加入固体石灰和卸除未消化的固体返石时，密封问题不宜解决，有空气吸入或出现氨的逸散；2、固体石灰蒸馏要求母液与石灰反应时，保持强烈搅拌，这一点对回转式反应器是困难的；3、母液对于石灰的消化反应速度远低于水的消化反应速度；
34、因此，要求有足够的反应时间，这一点回转式反应器也是达不到的；4、反应器内结存的固体废物和反应生成的结疤清理，也显得很频繁。因此，基于当时所设计使用的中间试验装置和采用的工艺条件，结果是失败的；不仅设备结构复杂、能力低，且操作调节困难。然而荷兰阿克苏碱业公司坚持研究开发，并取得了商业化应用成功。干法石灰蒸馏工艺流程，主要包括以下几个步骤：1、石灰磨粉：石灰窑煅烧石灰石所得粒度大约100150mm的石灰，先粗粉成大约40 mm的碎块，而后再磨成粒度0.15mm的细粉，合格的石灰粉用空气输送到石灰粉仓，空气则循环使用。2、干石灰化灰：由蒸氨塔预热段来的预热母液在预灰桶内与用运输机械运来的石灰粉混合进
35、行消化反应，所得调和液由预灰桶底部压入集砂罐，石灰粉夹带的沙子在这里得到分离后，再入洗砂罐，定时用预热母液和蒸馏废液分两次洗涤后弃之。调和液则从集砂罐顶部溢出，自压入蒸氨塔的蒸馏段。预灰桶反应产生的NH3 有桶顶引出，被送往蒸氨塔的预热段。3、蒸氨过程：预灰桶来的调和液在蒸氨塔蒸馏段内与塔底加入的新鲜汽提馏蒸出氨气；这些分解反应所产生的NH3按常规直接进入预热段的下部。蒸馏段底圈放出的废液，则流经闪发器闪发部分蒸汽后，再稀释排放到废液渣场。4、母液预热：母液预热流程类似压力或真空蒸馏，可以先后在氨冷却塔、蒸氨塔冷凝器、预热段换热后，在预灰桶内与干石灰混合消化。阿克苏碱业公司的干法石灰蒸馏工艺技
36、术也必须在真空状态下实现的，主要是保证固体粉状石灰能顺利地进入预灰桶，而不致恶化生产岗位环境和造成大量氨的逸散；因此，预灰桶维持平压或微真空状态操作和保证把石灰块粉碎到0.15mm细度是干石灰蒸馏工艺成功的秘诀。 七、固体氯化铵蒸馏流程 固体氯化铵蒸馏是一种改良型蒸氨过程，它是日本旭硝子株式会社推荐的命名为新旭法（NA法）的一个组成部分。始于1973年，石油危机给日本纯碱工业带来了巨大的冲击，也造成了氯化铵农肥需求直线下降。然而，当时的日本纯碱生产工厂几乎绝大部分已经采用联合制碱法生产工艺，在氯化铵农肥市场受打击后，势必会严重妨害纯碱生产。由于设法排脱困境，寻求有效调节氯化铵联产比列和进一步降
37、低纯碱生产的能耗，旭硝子株式会社在国内实施用联合制碱法中冷、盐析出的氯化铵以固体方式与石灰乳调和蒸馏以回收氨，来实现类似氨碱法生产过程的氨循环。这就有可能根据氯化铵农肥市场需求，工厂可以自由地选择联产氯化铵产量的余地。固体氯化铵蒸馏工艺流程为：有冷、盐析结晶所得的氯化铵，经离心分离获得固体氯化铵，而后通过运输机械运往预灰桶，在桶内将固体氯化铵与石灰乳调和成浆液后，溢流送入蒸氨塔的蒸馏段。用新鲜蒸汽加热，氨即因分解反应逸出，经冷却后，去吸氨工序，达到循环返回联碱工艺中去。蒸馏废液可作抛弃处理。固体氯化铵蒸馏的预灰桶也必须在常压或是微真空状态下操作，这样可以使固体氯化铵能顺利地运入预灰桶内，而是密
38、封结构不致过分复杂。该工艺操作方法类似于石灰蒸馏，但它不存在在预灰桶分砂的麻烦。 八、淡液蒸馏工艺流程 淡液系统指不含固定氨的炉气冷凝液和系统含游离氨的洗涤水。早期淡液是与母液混合蒸馏的，这种工艺过程存在着严重的缺点，首先它会使炉气冷凝液为中含有的大约为煅烧产量的0.5-1.0%，由煅烧炉气夹带逸出的纯碱几乎沦为损耗，这显然是不甚妥当的， 特别是有苛化法烧碱的氨碱厂，淡液含碱更应设法回收；另一方面，混合蒸馏还会造成一定量的石灰乳损耗。基于这一现实，采用了增设淡液蒸氨塔进行淡液单独蒸馏。淡液单独蒸馏有以下几点好处：、可以降低煅烧损耗，回收炉气冷凝液中的碱；、可以降低蒸氨塔的液体处理当量；、可以降
39、低石灰乳的消耗；、废液中的CaCL2含量相应提高，这对有副产固体氯化钙的氨碱厂来说，可降低浓缩所需的能耗。1、传统的淡液蒸馏工艺流程淡液蒸馏工艺各厂根据各自条件有不同配置，大体可有以下几种处理方式：、用于苛化法烧碱原料液；、用于石灰纯碱法盐水精制碱液；、废淡液冷却后，用于滤过洗水；、用于重质纯碱生产的添加水。具体流程为：炉气冷凝液经储桶后，分两路输出，一部分用泵送往淡液蒸馏塔系统；另一部分则用于循环洗涤炉气总管，而后再流经炉气冷却塔。 日常操作中，若液量不足，可以随时补充串用部分炉气洗涤水。淡液蒸馏塔底圈通入闪发器回收的二次蒸汽，淡液在塔内与蒸汽呈逆流升温蒸出氨和二氧化碳；出气经冷凝器换热降温
40、后，送到吸氨系统。2、现代流行的淡液蒸馏工艺当淡液蒸馏采用高真空操作法时，出气必须单独成为一个系统；当压力操作时，那么出气可汇集到母液蒸馏出气总管，一并进入吸氨塔，蒸馏后的废淡液从塔底经U形管送入储桶，而后，根据情况，通过各种途径予以回收。在淡液蒸馏工艺中，也有把蒸氨冷凝液和氨冷却器的凝缩液作为淡液进行单独蒸馏来回收NH3和CO2，脱氨后的废塔液系高温净水，可作化灰或化盐用水。但是凝缩液单独蒸馏需要注意的几点：、凝缩液腐蚀性很强，要有防腐蚀对策；、会影响蒸氨塔的精馏作用，使冷凝器的负荷加大；同时凝缩液当量也随之增大；、淡液蒸馏系统流程趋于更加复杂化，尤其高真空操作时，须与高真空吸收塔、高真空净
41、氨器、高真空泵等设备配套使用。 九、工艺技术评述 任何一种工艺技术都是在特定的条件下产生的，因此，评述一种工艺的优、缺点必须客观的、因地制宜的分析器利弊关系，然后，以各自条件作出选择。 1、压力蒸馏与真空蒸馏是争论最剧烈的蒸氨工艺路线，这是因为这两种路线关系到蒸馏废液直接带出显热量相差太大的缘故。在压力操作情况下，废液温度高达110115；而在真空操作下，温度可以在100以下，甚至低于90；吨当量能耗可差8590万KJ。基于这一点，就不能不引起人们的深切关注。我们可以把真空蒸馏工艺归纳成以下几点好处：（1）可以降低能耗，而且数值颇大；（2）可以延长设备运转周期，一般可以做到1.01.5年，这一
42、点不仅对提高设备利用率，稳定生产大有益处；尤其值得注意的是对劳动保护和安全卫生有不容忽视的重大意义；（3）真空蒸馏的实践，还证明它有利于降低废液的含氨；换言之，即随着压力的下降不仅废液带出的显热减少；同时，它的氨耗损失也在变小。在基本条件相似的情况下，不同蒸馏擦操作压力下的废液氨耗随着压力的降低也在变小；由此可以认定，真空操作是有利的。凡操作管理严密，过程NH3和CO2吸收良好，系统无泄漏，防止空气吸入，即使高真空操作，实际动力消耗也并不一定是很高的；若能确实做到这一点，那么，可以收到节能效果。 2、当然，事物是一分为二的，真空蒸馏也存在着很多不足之处，它与压力操作相比，有以下几个主要的症结：
43、（1）装置生产强度明显衰退，这早为工业生产实践所证明。不同操作压力时，单位截面积上的液体流量范围可以在1225m3/h之间变化，而且是与操作压力成正比的。在正常操作时，自由断面上的容许气速受1.41.7m/s所限，超过限额使传质过程恶化。生产证实，若超越容许气速受范围，即使采用增加蒸汽量和提高真空度，能力有所提高，但操作指标遭到严重破坏，会出现“气顶”、冒沫等失真现象，这些都是正常生产所不能承受的。正因为这一原因，就成为真空蒸馏技术广泛推广的限制因素；（2）随着真空度的提高，相关联的吸氨系统的生产负荷也必须相应降低；同时气相夹带的水分随之增加；（3）真空蒸馏还会明显地影响预热母液中的CO2 驱
44、净率，低温对碳酸盐类的分解远不及高温强烈。不同操作压力下，预热母液中CO2含量：较高压力 0.20.3tt一般压力 0.30.7tt一般真空 0.71.0tt较高真空 1.52.5tt大量CO2 进入预灰桶，无疑会引起大量石灰的浪费；与此同时，由于系统温度较低，也会有可能使一部分过烧石灰，或者说活性低的氧化钙的利用率降低，损失量在1525kg/t不等。欲避免这个缺点，就要求石灰石煅烧适度。真空蒸馏和压力蒸馏操作利弊，往往是个制碱企业在工艺路线选择上举棋不定、模棱两可的原因所在。3、干法石灰蒸馏的出发点明确在于利用石灰消化反应热。从理论上讲，依据是充分的。它的主要优越性在于：（1）可以直接全部回
45、收固体氧化钙的水合热，这部分热量相当于711280kJ/t；（2）不需要化灰用水，从而可以节省大约2m3/t左右的水资源；（3）可以相应地降低蒸馏废液当量约25%；减少废液显热损失约150000kJ/t；（4）由于通过蒸氨塔的液体体积当量的减少，似乎蒸氨塔生产能力可以得到提高；（5）废液中的CaCL2 浓度可以提高30%，对其综合利用回收副产提供了条件；（6）废液带走的氨绝对量相应减少。4、从干法蒸馏得有点来看，节能降耗效果是显而易见的；但要达到上述目的，需要解决以下问题和困难：（1）要求石灰石煅烧处于最优化的状态。从石灰粉化着眼，理应采用小粒度石灰石作为原料更为合理；要保证石灰石在窑内有足够
46、的停留分解时间，以期尽可能降低返石率，而且还要防止石灰过烧。（2）生石灰需要远距离运输送往蒸氨工序；因此，无论是在石灰还是蒸氨工序需有一个宽敞的地域用作生石灰的逐级粉碎成细粉状粉末；（3）将干石灰细粉运入预灰桶内，压力操作是不可取的；为了避免预灰桶接口处氨的逸散，桶的操作维持平压或微真空是必不可少的；（4）干法石灰蒸馏使石灰消化过程转移到预灰桶内来进行，使它的整个反应缓慢和溶液粘度增大，必须延长其在预灰桶中的停留时间，那么只有采取加大预灰桶的容积和强化搅拌的途径；也许可以通过对干石灰预先适量湿润进行预粉化来弥补这一缺陷。从干法石灰蒸馏的优缺点来分析，若能注意扬长避短，在新设计氨碱厂时加以考虑，节能效率不容低估。 5、综上所述，就蒸氨工艺而言，目前所采用的方法都不是完美无缺的，优化的选择必须根据企业自身的主、客观条件，对综合技术经济指标进行不偏不倚的全面评价后，作出取舍，切忌偏面追求，画蛇添足。为此，评价一个蒸氨工艺技术的先进程度应从以下几个方面进行：（1）企业不宜以蒸氨过程氨耗作为操作技术水平唯一的
