CN102863112A - 一种采用单塔同时脱酸脱氨的酚氨废水回收处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种化工生产中产生的含酚和可分解氨盐的废水处理方法，特别是一种由单台设备实现氨盐分解并实现分离纯化的节能工艺，减少了设备投资，并采用差压精馏技术实现了能量的回收与再利用，降低了能量消耗。具体的说是一种通过脱酸脱氨耦合塔，采用侧线采出、差压精馏技术，实现单塔同时脱酸脱氨的过程，回收煤气化废水中的氨和酚，节能减排的同时简化工艺流程，减少设备投资，降低操作难度。本发明解决了煤气化过程中酚氨废水回收利用中设备投资大、能量消耗高的技术难题，通过设备的耦合，简化了工艺流程，具有很高的经济和社会价值。

Description

一种采用单塔同时脱酸脱氨的酚氨废水回收处理方法

技术领域

本发明涉及一种煤化工中含酚和可分解氨盐的废水处理方法，具体的说是一种通过脱酸脱氨耦合塔，采用侧线采出、差压精馏技术，实现单塔同时脱酸脱氨的过程，回收煤气化废水中的氨和酚，节能减排的同时简化工艺流程，减少设备投资。

背景技术

煤的气化技术是高效利用煤炭的有效方法，广泛应用于煤制天然气、合成氨、甲醇及煤发电等工业中。煤气化、焦化过程中会产生大量的废水，其中含有大量的悬浮物、焦油、轻油、脂肪酸、二氧化碳、硫化氢、氨、酚等，必须经过处理后才能加以回收利用。

煤化工中处理含酚、氨废水的传统工艺流程为脱酸-脱氨-氨浓缩与净化-酚萃取-溶剂回收。脱酸、脱氨过程分别在脱酸塔、脱氨塔中单独进行，不仅流程较复杂，使用设备多，同时能量的消耗也较单塔大，脱酸不合格会导致后续的脱氨过程中酚氨分离不彻底，氨中酚和酸性气体含量高，加大了后续氨浓缩与净化过程中的负荷，同时一塔操作的不稳定也会影响到后续的正常操作。

专利号为ZL201110204145.X的发明专利《一种节能的酚氨废水回收处理方法》公开了一种节能的酚氨废水回收处理工艺。该发明专利主要通过脱酸塔、脱氨塔和水塔之间设备的耦合，即脱氨塔塔顶粗氨气冷凝器同时作为脱酸塔和水塔的再沸器，利用差压精馏技术，实现热源的阶梯综合利用，降低酚氨废水处理过程中的能量消耗，大大节省蒸汽和循环水的用量，在回收煤气化废水中氨和酚的同时达到节能降耗的目的。此发明解决了传统煤气化过程中酚氨废水回收处理能量消耗高的技术难题，实现了能量的综合利用，但没有减少设备的投资，节能降耗不够彻底，还有进一步简化工艺流程和操作难度的空间。

发明内容

本发明的目的在于进一步简化工艺流程、减少设备投资、降低能耗的同时提供一种单塔分解氨盐并同时脱酸脱氨的酚氨废水回收处理方法，具体的说是一种通过脱酸脱氨耦合塔，采用侧线采出、差压精馏技术，实现单塔同时脱酸脱氨的过程，回收煤气化废水中的氨和酚，节能减排的同时简化工艺流程，减少设备投资，降低操作难度。

本发明解决了煤气化过程中酚氨废水回收处理中设备投资大、能量消耗高的技术难题，发明了一种全新的单塔分解氨盐并同时脱酸脱氨的酚氨废水处理新工艺。此工艺通过脱酸脱氨耦合塔，采用侧线采出的方法，高效回收废水中的氨和酚，节能减排的同时简化工艺流程，减少设备投资，降低操作难度。

为实现上述目的本发明提供了如下的技术方案：

一种单塔同时脱酸脱氨的酚氨废水回收处理方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）废水脱酸脱氨

从煤气水分离器输送过来的酚氨废水进入除油罐，除油后经原料水泵出来的废水分成两股进入脱酸脱氨耦合塔：一股经冷却水冷却后常温条件下直接进入脱酸脱氨塔塔顶；另一股经氨浓缩段冷凝器、脱酸脱氨塔底废水预热器换热后，从脱酸脱氨塔中上部进入塔内，温度为80~150℃；废水在脱酸脱氨塔内进行汽提作用，产生的酸性气从塔顶排出，进入克劳斯硫回收装置、火炬燃烧或是直接放空；经过脱酸脱氨处理后的废水从塔底排出，温度达到115~180℃，经两次给原料水预热、一次冷却后温度降为20~50℃，进入萃取塔中进行酚的回收；塔中部侧线采出的粗氨气作为水塔再沸器的热源进入水塔再沸器，给其供热，一方面充分利用粗氨气的热量，降低酚氨回收过程中的能耗，另一方面水塔再沸器作为粗氨气的冷凝器，实现了设备的耦合，减少换热设备，简化工艺流程，降低投资，从而达到解决煤气化过程中酚氨废水回收利用设备投资大、能量消耗高的技术难题。侧线采出的粗氨气中氨气含量为7~20%，可进一步进行氨的浓缩及氨水的制备，充分利用资源。其中脱酸脱氨塔塔顶操作压力为200~1000kPa(g)，操作温度为30~180℃。

所述的脱酸脱氨塔指的是板式塔，复合板式塔或填料与板式塔相结合的混合结构复合塔。

（2）酚萃取及溶剂回收

经过脱酸脱氨塔汽提作用后从塔底排出的废水含有大量的酚混合物，换热后进入萃取塔进行酚的萃取回收，萃取相进酚塔进行酚与溶剂的分离，得到粗酚产品；萃余相进水塔回收溶剂，得到净化水，从而实现了酚氨废水的净化处理。

（3）氨浓缩及氨水制备

脱酸脱氨塔侧线采出的粗氨气含有大量的挥发酚和酸性气体，作为水塔再沸器的热源后，进入分相***进行氨的浓缩及氨水的制备，其中分相后的废水返回至除油罐继续进行酚氨的回收。

本发明更加详细的的工艺处理方法如下：

（1）废水脱酸脱氨

从煤气水分离器输送过来的酚氨废水进入除油罐，经过除悬浮物、焦油及轻油后的酚氨废水，经原料水泵出来分成两股进入脱酸脱氨耦合塔：一股经原料冷却器冷却至常温后直接进入脱酸脱氨塔塔顶；另一股经氨浓缩段二次冷凝器、预热器一、预热器二预热后（采用脱酸脱氨塔底废水预热），温度达到80~150℃，从脱酸脱氨塔中上部进入塔内；废水在脱酸脱氨塔内进行汽提作用，产生的酸性气从塔顶排出，去克劳斯硫回收装置、火炬燃烧或是直接放空；经过脱酸脱氨处理后的废水从塔底排出，温度达到115~180℃，经两次给原料水预热、一次冷却水冷却后温度降为20~50℃，进入萃取塔中进行酚的回收；塔中部侧线采出的粗氨气作为水塔再沸器的热源进入水塔再沸器，给其供热，一方面充分利用粗氨气的热量，降低酚氨回收过程中的能耗，另一方面水塔再沸器作为粗氨气的冷凝器，实现了设备的耦合，减少换热设备，简化工艺流程，降低投资，从而达到解决煤气化过程中酚氨废水回收利用设备投资大、能量消耗高的技术难题。侧线采出的粗氨气中氨气含量为7~20%，可进一步进行氨的浓缩及氨水的制备，充分利用资源；

脱酸脱氨塔塔顶操作压力为200~1000kPa(g)，操作温度控制在30~180℃；

脱酸脱氨塔底再沸器采用饱和蒸汽进行加热；

脱酸脱氨塔可以采用板式塔，复合板式塔或填料与板式塔相结合的混合结构复合塔；

（2）酚萃取及溶剂回收

经过脱酸脱氨塔汽提作用后从塔底排出的废水含有大量的酚混合物，换热至20~50℃后进入萃取塔进行酚的萃取回收，经萃取作用后产生的萃取相进入酚塔进行酚与溶剂的分离，酚塔塔顶馏出物进溶剂储罐回收溶剂，塔底得到粗酚产品；萃余相进水塔回收溶剂，水塔塔顶馏出溶剂，塔底得到净化水，从而实现了酚氨废水的初步净化处理。

萃取过程的操作温度为20~50℃，萃取剂为醚类溶剂，如异丙醚；

水塔的操作压力为0~50kPa(g)，操作温度为60~120℃，水塔塔底再沸器热源为脱酸脱氨塔侧线采出的粗氨气；

酚塔操作压力为0~50kPa(g)，操作温度为60~230℃；

（3）氨浓缩及氨水制备

脱酸脱氨塔侧线采出的粗氨气含有大量的挥发酚和酸性气体，作为水塔再沸器的热源后，进入分相***，二级分相罐顶排出浓度较高的氨气，进入氨浓缩塔底部，经工艺水吸收后，制备成氨水，其中一级分相罐和二级分相罐经分相后的废水返回至除油罐继续进行酚氨的回收。

一级分相罐温度为100~130℃，二级分相罐温度控制为50~60℃；

氨浓缩塔顶操作压力为0~50kPa(g)，操作温度为20~80℃。

其中所述的脱酸脱氨耦合塔为：板式塔，复合板式塔或填料与板式塔相结合的混合结构复合塔。

本发明与现有的处理方法相比，所具有的优点在于：

（1）克服了发明文件1( ZL 201110204145.X)中能量损失大、设备集成化低的问题，简化了工艺流程，减少设备的投资，节能减排的同时降低操作难度。

（2）本发明将脱酸塔和脱氨塔耦合为一体，采用侧线采出、差压精馏技术，实现单塔同时脱酸脱氨的过程，实现了能量的回收与再利用，减少了一个塔设备，简化了工艺流程，降低了废水处理的能量消耗，大大节省了蒸汽和循环水的用量。同时可以较彻底地脱除酸性气体和氨，可以将酸性气体的残留量降低至10mg/L以下，总氨含量降低至100mg/L以下，从而避免了氨对酚萃取过程的影响和后续废水的生化处理。

本发明的最大特点是：实现了脱酸塔和脱氨塔的耦合，利用侧线采出、差压精馏技术，优化了能量的综合利用，进一步达到节能降耗的目的，简化了工艺流程，减少设备的投资，降低了操作难度。

附图说明

图1为本发明的一种单塔同时脱酸脱氨的酚氨废水回收处理方法工艺流程图；

其中1-除油罐，2-原料水泵，3-原料冷却器，4-脱酸脱氨塔，5-脱酸脱氨塔底泵，6-预热器一，7-预热器二，8-冷却器一，9-萃取塔，10-萃取塔底泵，11-预热器三，12-水塔，13-水塔底泵，14-冷却器二，15-水塔再沸器，16-水塔顶冷凝器，17--酚塔顶冷凝器，18-溶剂储罐，19-溶剂泵，20-酚塔，21-酚塔底泵，22-一级分相罐，23-二次冷凝器，24-二级分相罐，25-氨浓缩塔。

具体实施方式

下面结合实施例说明本发明，这里所述实施例的方案，不限制本发明，本领域的专业人员按照本发明的精神可以对其进行改进和变化，所述的这些改进和变化都应视为在本发明的范围内，本发明的范围和实质由权利要求来限定。本发明所用到的试剂（如异丙醚）、化工原料均有市售。酚氨废水来源于工厂产生的废水。

实施例1

（1）120t/h废水从煤气水分离器输送过来后，经过除悬浮物、焦油及轻油，温度为40℃，压力1.0 MPa。浓度为酚7g/L，氨9g/L，二氧化碳3.8g/L，硫化氢0.2g/L。

（2）从煤气水分离器过来的含酚氨废水，分成两股：一股35t/h经原料冷却器（3）冷却至常温后进入塔顶；另一股通过二次全凝器（23）、预热器二（7）、预热器一（6）被加热到95℃，进入脱酸脱氨塔（4）中上部。

（3）脱酸脱氨塔为板式塔。脱酸脱氨塔操作压力500kPa(g)（表压），塔顶温度85℃，塔底155℃，塔底采用再沸器进行加热，热源为饱和蒸汽。酸性气从塔顶排出，脱除酸性气的釜液从塔底排出，侧线采出的粗氨气中氨气含量为10%，作为水塔再沸器的热源。

（4）脱除酸性气的废水经过脱酸脱氨塔底泵（5）送出，在预热器一（6）、预热器二（7）及冷却器一（8）换热冷却后温度达到35℃，进入萃取塔（9）上部，从溶剂泵（19）送来的溶剂（如异丙醚）从萃取塔的下部进入，二者在萃取塔内进行酚逆流萃取过程，富含酚的溶剂从萃取塔顶部馏出，含有溶剂和微量酚的废水在塔底和溶剂分相后，从塔底排出。

（5）从萃取塔顶馏出的富含酚的溶剂，进入酚塔（20）的顶部。酚塔底再沸器采用2.5Mpa（表压）饱和蒸汽作为热源。酚塔操作压力为10kPa(g)（表压），塔顶温度为70℃，塔底为205℃。塔顶馏出的溶剂气体经酚塔顶冷凝器（17）冷凝后，进入溶剂储罐（18）。塔底得到粗酚产品，经酚塔底泵（21）送出。

（6）从萃取塔底排出的含有溶剂和微量酚的废水经萃取塔底泵（10）送入预热器三（11），预热温度为80℃进入水塔（12）顶部。水塔为板式塔，塔底再沸器采用脱酸脱氨塔侧线采出的粗氨气作为加热热源。塔顶排出的溶剂气体经水塔顶冷凝器（16）冷凝后，进入溶剂储罐（18）。塔底得到净化水，经水塔底泵（13）送出，经过预热器三（11）和净化水冷却器（14）后出装置。

（7）脱酸脱氨塔侧线采出的粗氨气经给水塔再沸器（15）作为热源后进入一级分相罐（22）进行气液分离，一级分相罐操作压力为300kPa(g)（表压），操作温度115℃，分相罐顶部分出的气体去二次冷凝器（23）继续冷凝到80℃，进入二级分相罐（24）进行气液分离，二级分相罐操作压力为100kPa(g)（表压），操作温度60℃。一级分相罐和二级分相罐分相后的液体返回至除油罐继续进行酚氨的回收。

（8）从二级分相罐（24）顶分出的较高浓度的氨气进入氨浓缩塔（25）底部，塔上部采用40℃工艺水进行吸收，塔底得到氨水。氨浓缩塔操作压力为10kPa(g)（表压），塔顶温度为40℃，塔底温度为70℃。

实施例2

检测的结果如下（过程详见例1）：

（1）脱酸脱氨后废水中氨浓度为95毫g/L。

（2）溶剂消耗量为1.25kg/t废水。

（3）处理后废水中酚含量为200毫g/L。

（4）粗酚产品的质量浓度为99.4%。

（5）氨浓缩塔底氨水品质浓度为12%，尾气中氨浓度为38毫克/立方米。

（6）装置的蒸汽消耗为170kg蒸汽/t废水。

实施例3

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种单塔同时脱酸脱氨的酚氨废水回收处理方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）废水脱酸脱氨

从煤气水分离器输送过来的酚氨废水进入除油罐，除油后经原料水泵出来的废水分成两股进入脱酸脱氨耦合塔：一股经冷却水冷却后常温条件下直接进入脱酸脱氨塔塔顶；另一股经氨浓缩段冷凝器、脱酸脱氨塔底废水预热器换热后，从脱酸脱氨塔中上部进入塔内，温度为80~150℃；废水在脱酸脱氨塔内进行汽提作用，产生的酸性气从塔顶排出，进入克劳斯硫回收装置、火炬燃烧或是直接放空；经过脱酸脱氨处理后的废水从塔底排出，温度达到115~180℃，经两次给原料水预热、一次冷却后温度降为20~50℃，进入萃取塔中进行酚的回收；塔中部侧线采出的粗氨气作为水塔再沸器的热源进入水塔再沸器，给其供热；其中脱酸脱氨塔塔顶操作压力为200~1000kPa(g)，操作温度为30~180℃；所述的脱酸脱氨塔指的是板式塔，复合板式塔或填料与板式塔相结合的混合结构复合塔；

（2）酚萃取及溶剂回收

经过脱酸脱氨塔汽提作用后从塔底排出的废水含有大量的酚混合物，换热至20~50℃后进入萃取塔进行酚的萃取回收，经萃取作用后产生的萃取相进入酚塔进行酚与溶剂的分离，酚塔塔顶馏出物进溶剂储罐回收溶剂，塔底得到粗酚产品；萃余相进水塔回收溶剂，水塔塔顶馏出溶剂，塔底得到净化水，从而实现了酚氨废水的初步净化处理；

萃取过程的操作温度为20~50℃，萃取剂为异丙醚；水塔的操作压力为0~50kPa(g)，操作温度为60~120℃，水塔塔底再沸器热源为脱酸脱氨塔侧线采出的粗氨气；酚塔操作压力为0~50kPa(g)，操作温度为60~230℃；

（3）氨浓缩及氨水制备

脱酸脱氨塔侧线采出的粗氨气含有大量的挥发酚和酸性气体，作为水塔再沸器的热源后，进入分相***，二级分相罐顶排出浓度较高的氨气，进入氨浓缩塔底部，经工艺水吸收后，制备成氨水，其中一级分相罐和二级分相罐经分相后的废水返回至除油罐继续进行酚氨的回收；

一级分相罐温度为100~130℃，二级分相罐温度控制为50~60℃；

氨浓缩塔顶操作压力为0~50kPa(g)，操作温度为20~80℃。

2.权利要求1所述的处理方法，其中所述的脱酸脱氨耦合塔为：板式塔，复合板式塔或填料与板式塔相结合的混合结构复合塔。

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