杉杉能源（宁夏）有限公司氨气回收及治理工程设计方案建设单位：杉杉能源（宁夏）有限公司设计单位：湖南盛利来净化工程有限公司施工单位：湘潭盛利来通风设备有限公司2016年06月目录第一章氨气治理及回收工程工程 (2)一、项目概况： (2)二、设计氨气回收及处理质量： (3)三、工艺选择和工艺流程： (3)四、主要设计技术参数及设备结构： (5)五、单元操作说明： (12)六、电气及自动控制: (12)七、运行费估算: (14)八、运行事故应急措施: (14)(一)、材料设备： (15)第二章售后服务体系 (17)第一章氨气回收及治理一、项目概况：杉杉能源（宁夏）有限公司，在生产的过程中有如下几个工序点需要对溢散出的氨气进行回收并最终能达标排放。
1、反应区域：反应釜16台，顶盖法兰处φ200mm通气口。
压滤机8台，自然溢散。
浆洗釜8台，顶盖法兰处φ200mm通气口。
溢流釜16台，顶盖法兰处φ200mm通气口。
2、离心干燥区域：离心机12台，顶盖处φ200mm通气口，侧壁φ65抽气口。
串洗水罐8台，顶盖处φ200mm通气口。
3、物料回收区：压滤机2台，自然溢散.污水罐4台，自由溢散40m3废水罐4台，顶盖处φ200mm通气口。
为了满足车间的职业卫生要求，并且能使抽引出室外的氨气能得到有效的回收，并最终能达到环保要求，达标排放。
杉杉能源（宁夏）有限公司特委托本公司设计、制造、安装、施工、调试、维修一条龙服务。
说明如下：二、设计依据：2.4 《环保设备设计手册》周兴求版；2.5 《恶臭污染排放标准》（GB14554-93）2.6 甲方公司提供的有关资料；三、设计原则：3.1 充分考虑处理过程中二次污染的防治；3.2 采用能耗低、运行费用低、操作管理方便的处理工艺；3.3 尽可能采用新技术、新工艺、新材料和新设备；3.4 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；四、设计氨气回收及治理参数确定：4.1系统风量的确定：4.1.1反应区域：反应釜16台，顶盖法兰处φ200mm通气口。
压滤机8台，自然溢散。
浆洗釜8台，顶盖法兰处φ200mm通气口。
溢流釜16台，顶盖法兰处φ200mm通气口。
法兰顶盖处按照微正压的设计要求，取0.5m/s的铺集速度即可，则顶盖法兰处的风量约为60m3/h压滤机处氨水的浓度暂定为5%，环境温度为25度，查表得氨水中氨气溢出速度约为0.0012%每小时。
则压滤机上方的饱和空气中溢出的氨气质量分数为0.05×0.00012=0.0000006，则1g的氨水1小时可以溢出的氨气的质量为：0.0000006g，氨气的密度为0.771g/l，换算出氨气的体积为7.78×10-7按照压滤机正常1小时的压滤量20m3来计算，则压滤机处自然溢散出的氨气体积为20×0.05×7.78×10-7×106=0.775m3/h，根据氨气的饱和蒸汽分压来计算，0.775/0.001=770.5m3/h则反应区域的风量约为：2460+6160=8620 m3/h4.1.2离心干燥区域：离心机12台，顶盖处φ200mm通气口，侧壁φ65抽气口。
串洗水罐8台，顶盖处φ200mm通气口。
离心干燥区域的设计风量计算与反应区相同，则总风量约为：1320 m3/h 4.1.3物料回收区：压滤机2台，自然溢散.污水罐4台，自由溢散40m3废水罐4台，顶盖处φ200mm通气口。
物料回收区域的设计风量计算与反应区相同，污水罐的风量翻倍，则总风量约为：6400 m3/h则整体系统的风量为：8620+1320+6400=16340 m3/h，为了系统能有一定的缓冲余地，总设计风量提升至18000 m3/h4.2氨气治理的质量：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）。
五、工艺选择和工艺流程：5.1、氨气吸收的原理：5.1.1物理性质相对分子质量 17.031，氨气在标准状况下的密度为0.771g/L ，氨气极易溶于水，溶解度1：700，有刺激性气味，无色。
5.1.2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)2SO43NH3+H3PO4===(NH4)3PO4NH3+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。
5.2、处理流程确定：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。
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。
其吸收工艺工作原理如下：氨气通过风机的抽引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。
5.3、工艺流程图：氨气 酸洗塔 排风管 填料洗涤器 高空排放回收贮罐 H2SO4加药系统酸洗循环池 填料洗涤器 回收贮罐 冷却系统4、工艺流程说明：1#填料喷淋反应器：塔中含有填料层，主要是增加气液的接触面积，根据双膜传质理论，接触面积越大，接触时间越长，传质作用越大，吸收NH3的能力越大，洗涤下来的氨水随着下水管流至回收贮罐中。
溶质在界面上两相的的组成存在平衡关系，即所需的传质推动力为零或气、液两相达到平衡。
3、在两个停滞膜以外的气、液两相主体中，由于流体充分湍动，不存在浓度梯度，物质组成均匀。
溶质在每一相中的传质阻力都集中在虚拟的停滞膜内。
废气源中NH3的含量约为5%（理论值），混合气体的密度约为0.90g/l,则18000m3的废气总质量为18000*0.90*1000=1.62*107克，则氨气的质量为810000g，根据双膜理论查表可得氨气在水中的理论溶解传质速度约为700L/S·L换算成质量约为630g/S·L，实际值受压力，温度等影响约为100 g/S·L；设计1#塔的负荷为总吸收量的一半，吸收液的总体积为5吨，设计吸收液的氨的质量分数为20%即可重复再利用，则5吨的吸收液最多可以吸收的氨气总质量为1000000g，设计水洗接触时间为3秒，喷淋汽水比为3:1则3秒的时间内总共产生的氨气的质量为810000÷3600×3=670.5g，3秒内总共的循环水量为18000÷3600×3×3=45L，按照传质速率，45L水，总吸收量为45×100=4500g，此值为理论值，因为氨水在吸附的过程中还会溢散出来，因此水洗时间3秒是比较接近实际吸附情况的。
2#填料喷淋反应器：与1#填料反应器相同，共同起到吸附的作用。
3#硫酸固氨喷淋反应器：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。
反应式为：H2SO4 + NH3 = NH4HSO4 （氨气与硫酸摩尔比≤1：1时）H2SO4 +2 NH3 = （NH4）2SO4 （氨气与硫酸摩尔比≥2：1时）2H2SO4 +3 NH3 = （NH4）2SO4 +NH4HSO4（氨气与硫酸摩尔比1：1与2：1之间时）此阶段主要是起到对剩余溢出的氨气进行固定，以达到尾气的达标排放。
循环水泵：根据喷淋汽水比3:1选用4KW的喷淋泵引风机：采用高压离心风机进行抽引。
循环水冷却系统（可参照当地环境温度，选用）：主要是对喷淋水进行冷却，因为氨气的吸附过程时放热反应，温度越高，吸附效率越低，因此需要对循环水进行冷却，以达到提高吸附效率的作用，冷却系统主要为冻水机。
冻水机又称冷冻机，冷水机，根据制冷系统原理，低温低压的液态冷媒在蒸发器里面与周围水进行热交换蒸发器吸收水的热量，蒸发成低温低压的气态，蒸发过程中冷媒温度不变，低温低压气态的冷媒进入到压缩机，经压缩机压缩，被压缩成高温高压的气态，然后进入冷凝器，在冷凝器里与室内的介质进行热交换，高温高压的气态的部分热量被介质吸收，介质温度升高，冷媒放热冷凝器变成高温高压液态，冷凝器过程温度不变，然后进入膨胀阀进行节流，节流是迅速降温的过程，冷媒变成低温低压的液态，此过程后的冷媒再进入到蒸发器进行换热蒸发，从而实现制冷系统的整个过程，这种循环是连续进行的，水才得以连续不断的制冷；四、主要设计技术参数及设备结构：1、设计废气处理量：设计废气量为Q max=18000m3/h2、1#填料喷淋反应器：空塔流速：根据水洗时间3秒，确定空塔流速为1.67m/s规格：φ1950×H5000mm材质：δ12.00mm进口PP护塔支架：10#槽钢支架循环水泵：GD80-21-4KW化工PP泵水量：56m水泵数量：1台循环水管：DN80PPR管材吸附罐：5吨PP材质3、2#填料喷淋反应器：空塔流速：根据水洗时间3秒，确定空塔流速为1.67m/s 规格：φ1950×H5000mm材质：δ12.00mm进口PP填料：φ50mm鲍尔环2层每层300mm护塔支架：10#槽钢支架循环水泵：GD80-21-4KW化工PP泵水量：56m水泵数量：1台循环水管：DN80PPR管材吸附罐：5吨PP材质4、3#硫酸固氨喷淋反应器：空塔流速：根据水洗时间3秒，确定空塔流速为1.67m/s 规格：φ1950×H5000mm材质：δ12.00mm进口PP脱水层：φ50mm鲍尔环1层每层300mm护塔支架：10#槽钢支架循环水泵：GD65-19-2.2KW化工PP泵水量：32m水泵数量：1台循环水管：DN65PPR管材循环水池：2吨PP材质溶药系统：200L药剂桶含曝气搅拌系统，pH自控加药系统5、冻水机：规格：10吨/小时功率：15KW材质：δ2.5mmSUS304防腐6、风机：规格：4-72-6CPP风机功率：22KW风量：19052m3/h风压：3750Pa五、单元操作说明：1、吸风罩设置有调节功能，能根据生产量进行调节风量2、离心风机定期停机检查，出现问题请及时交由专业单位作妥善处理；3、要定期在停产时间（假日）对处理设施进行维护。