CN106554115A - 一种煤化工废水逐级减压脱酸脱氨方法和*** - Google Patents

一种煤化工废水逐级减压脱酸脱氨方法和*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种煤化工废水逐级减压双反应器脱酸脱氨方法和***，煤气化、焦化产生的含挥发性酸和氨氮的废水首先经脱酸反应器脱除酸性气体，然后降压进入脱氨反应器，两反应器压差20‑200KPa。脱氨反应器上部加入一定浓度的NaOH溶液分解水中的铵根离子，脱氨反应器顶部排出气体经两级闪蒸和氨浓缩反应器收集浓氨气，脱氨反应器底部流出的脱氨废水与待处理废水换热后送后续工段处理。采用本方法处理后废水的硫残留量小于20mg/L，氨残留量小于100mg/L。本发明具有脱酸脱氨精度高、运行稳定、能耗低、技术成熟、操作控制简单的优点，可用于处理煤气化、焦化及化工合成过程产生的含高浓度挥发性酸和氨氮的废水。

Description

一种煤化工废水逐级减压脱酸脱氨方法和***
技术领域
本发明涉及一种煤化工废水逐级减压双反应器脱酸脱氨方法和***，属于工业废水处理技术领域，特别适用于处理煤气化、焦化过程产生的废水，也可用于石油化工过程产生的含高浓度挥发性酸和氨氮的废水。
背景技术
煤气化、焦化过程产生的废水含有大量的可挥发性酸性气体(CO2、H2S等)、游离氨、固定氨(铵盐类物质)、酚类物质等，是一种最难以治理的工业废水，处理难度大，成本高。随着国家环保法规日趋严格，废水的净化处理成为企业发展必须解决的难题。
煤化工废水的净化处理和回收利用，首先必须脱除溶于水中的酸性气体和氨后才能进入后续的处理装置。工业过程中脱除酸性气体和氨的主要技术工艺主要有单反应器加压侧线汽提、双反应器加压汽提和单反应器低压汽提三种技术工艺，其中，双反应器汽提和带侧线的单反应器汽提工艺可以得到较纯净的酸性气体和氨，是目前煤化工废水处理应用比较广泛的技术工艺。专利200810106916.X提出了双反应器汽提处理含酚、氨煤化工废水的方法，其特点在于脱酸后的废水经脱酚后再进行脱氨处理，工业实际应用过程中存在脱酸脱氨效果差，影响后续脱酚处理工段运行的问题，而且能耗高，工艺流程复杂。目前在石化行业普遍应用的单反应器加压侧线汽提工艺在煤化工行业应用过程中也存在一定的问题，如侧线加减量不易控制、反应器底再再沸器易堵塞、脱氨效果差等技术问题。
因此，设计与发明一种工艺操作稳定、脱除效率高、能耗低的汽提工艺处理煤化工产生的含高浓度挥发性酸和氨氮的废水，满足废水处理的环保要求，降低处理成本，可以有效改善废水处理工艺技术中成本高的现状，达到节能减排及污染物资源化利用的目的，满足企业发展的需求。
发明内容
本发明的目的在于开发一种高效、经济、低排放的高浓度含酚废水的萃取脱酚和酚回收方法，降低有机溶剂萃取剂回收能耗，减少二次污染，回收酚类化合物，实现污染物的资源化利用，保护环境，节约水资源。本发明也适用于其它相关的工业废水处理技术领域。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明一种煤化工废水逐级减压双反应器脱酸脱氨方法和***，包括如下步骤：
(1)煤化工过程产生的含挥发性酸和氨氮的废水首先经沉降、除油预处理；
(2)预处理后的废水分为两路，分别与脱氨反应器底部排出废水和反应器顶排出气体换热后，从脱酸反应器中部和上部进入反应器内，控制反应器顶压力0.1-0.6MPa，反应器顶温度35-80℃，反应器底温度110-180℃，酸性气体从脱酸反应器顶部排出至后处理***，废水从脱酸反应器底部排出；
(3)脱除酸性气体的废水进入从脱氨反应器中部进入反应器内，同时NaOH溶液从反应器上部进入反应器内，控制反应器顶压力0.1-0.5MPa，反应器顶温度90-150℃，反应器底温度120-180℃，脱氨反应器压力低于脱酸反应器20-200KPa，含氨气体从反应器顶排出，脱氨后的废水与预处理废水换热降温后送后***处理；
(4)脱氨反应器顶部排出的含氨气体与预处理废水经二级换热和闪蒸后进入氨浓缩反应器，氨浓缩反应器操作压力0-50KPa，操作温度20-80℃，气体经浓缩和净化后得到产品浓氨气，闪蒸液和氨浓缩反应器底部排出的冷凝液混合后进入储液罐，经回流泵送回脱氨反应器，作为回流液循环使用。
如上所述的煤化工废水为含高浓度挥发性酸和氨氮的废水，CO2含量1000-10000mg/L，H2S含量50-1000mg/L，游离氨含量2000-15000mg/L，固定氨含量500-5000mg/L。
如上所述的煤化工废水经脱酸脱氨处理后废水中的硫残留量小于20mg/L，氨残留量小于100mg/L，PH值7-9。
如上所述的脱氨反应器操作压力低于脱酸反应器操作压力20-200KPa。
如上所述的脱氨反应器上部加入的NaOH溶液的质量浓度为1-10％。
如上所述的脱酸反应器和脱氨反应器可以是筛板反应器、填料反应器或两者混合复合反应器式结构。
与目前工业化运行的工艺相比，本方法具有以下优点：(1)脱酸反应器和脱氨反应器独立操作，有利于减少酸碱组分的相互干扰，减少管路堵塞；(2)脱氨反应器在低于脱酸反应器压力下操作，脱酸废水自动流入脱氨反应器，简化流程，且低压有利于提高脱氨效果；(3)脱氨反应器上部加碱，促使废水中铵根离子分解，脱氨效率高；(4)设备不易堵塞，增加设备稳定运行周期。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
图中，1是沉降罐；2是脱酸反应器；3是脱氨反应器；4是废水加热器；5是废水换热器；6是一级冷却器；7是一级闪蒸罐；8是二级冷却器；9是一级闪蒸罐；10是氨浓缩反应器；11是分离液储罐；12是回流泵；物流A是煤化工废水；物流B是NaOH溶液；物流C是加热蒸汽；物流D是脱水脱氨后的废水；物流E是氨气；物流F是含H2S酸气。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步的详细说明。
实例1
本发明一种煤化工废水逐级减压双反应器脱酸脱氨方法和***的设备包括是沉降罐(1)、脱酸反应器(2)、脱氨反应器(3)、废水加热器(4)、废水换热器(5)、一级冷却器(6)、一级闪蒸罐(7)、二级冷却器(8)、一级闪蒸罐(9)、氨浓缩反应器(10)、分离液储罐(11)、回流泵(12)。脱酸反应器、脱氨反应器、氨浓缩反应器均为填料反应器，采用蜂窝格栅规整填料。
本发明的工艺流程图如图1所示。加压鲁奇气化炉产生的含挥发性酸和氨氮的废水(A)首先进入沉降罐(1)中，除去油泥、浮油等不溶性杂质，废水中CO2含量5000mg/L，H2S含量150mg/L，游离氨含量7500mg/L，固定氨含量1200mg/L。预处理后的废水分为两路，一路与脱氨反应器(3)底部排出废水经废水换热器(5)预热，并进一步经由3.0MPa高压蒸汽(C)加热的废水加热器(4)控制温度120℃，从脱酸反应器中部进入反应器内；另一路与脱氨反应器(3)顶部排出气体换热，依次经二级冷却器(8)、一级冷却器(6)，控制温度40℃，从脱酸反应器上部作为回流液进入反应器内。控制脱酸反应器(2)反应器顶压力0.45MPa，反应器顶温度50℃，反应器底温度130℃。含H2S和CO2酸性气体(F)从脱酸反应器(2)顶部排出至后处理***，废水从脱酸反应器底部排出进入从脱氨反应器(3)中部进入反应器内。同时质量浓度2％NaOH溶液(B)从脱氨反应器(3)上部进入反应器内，控制反应器顶压力0.30MPa，反应器顶温度110℃，反应器底温度130℃，含氨气体从反应器顶排出，脱氨后的废水从反应器底排出，经废水换热器(5)回收热量降温至40℃，脱酸脱氨废水(D)送后***处理。脱氨反应器(3)反应器顶排出的含氨气体经一级冷却器(6)与预处理废水换热降温至70℃，进入一级闪蒸罐(7)，含氨闪蒸气从一级闪蒸罐(7)顶部排出，闪蒸冷凝液从一级闪蒸罐(7)底部排出至分离液储罐(11)中。含氨闪蒸气进入二级冷却器(8)，与预处理废水换热降温至50℃，进入二级闪蒸罐(9)，含氨闪蒸气从二级闪蒸罐(9)顶部排出，闪蒸冷凝液从二级闪蒸罐(9)底部排出至分离液储罐(11)中。从二级闪蒸罐(9)排出的含氨闪蒸气进入氨浓缩反应器(10)，氨浓缩反应器(10)操作压力为常压，操作温度40℃，经浓缩和净化后的产品浓氨气(E)从反应器顶排出至后***处理。氨浓缩(10)反应器底部排出的冷凝液进入分离液储罐(11)中。分离液储罐(11)中的冷凝液经回流泵(12)送回脱氨反应器，作为回流液循环使用。
经本方法脱酸脱氨处理后，废水中的硫残留量18mg/L，氨残留量80mg/L，PH值8.6。
实例2
煤化工废水逐级减压双反应器脱酸脱氨方法和***如实例1所述。
加压固定床气化过程产生的废水经重力沉降除去油泥、浮油等不溶性杂质，废水中CO2含量3000mg/L，H2S含量110mg/L，游离氨含量5000mg/L，固定氨含量800mg/L。废水处理过程和步骤如实例1所述。脱酸反应器反应器顶压力0.35MPa，反应器顶温度60℃，反应器底温度140℃。脱氨反应器反应器顶压力0.20MPa，反应器顶温度90℃，反应器底温度120℃，其它条件如实例1所述。经本方法脱酸脱氨处理后，废水中的硫残留量15mg/L，氨残留量100mg/L，PH值8.5。
实例3
煤化工废水逐级减压双反应器脱酸脱氨方法和***如实例1所述。
煤焦化过程产生的废水经重力沉降除去油泥、浮油等不溶性杂质，废水中CO2含量1000mg/L，H2S含量50mg/L，游离氨含量2000mg/L，固定氨含量500mg/L。废水处理过程和步骤如实例1所述。脱酸反应器反应器顶压力0.25MPa，反应器顶温度60℃，反应器底温度120℃。脱氨反应器反应器顶压力0.10MPa，反应器顶温度90℃，反应器底温度110℃，其它条件如实例1所述。经本方法脱酸脱氨处理后，废水中的硫残留量12mg/L，氨残留量70mg/L，PH值8.5。
实例4
煤化工废水逐级减压双反应器脱酸脱氨方法和***如实例1所述。
煤低温干馏过程产生的废水经重力沉降除去油泥、浮油等不溶性杂质，废水中CO2含量1200mg/L，H2S含量50mg/L，游离氨含量2500mg/L，固定氨含量550mg/L。废水处理过程和步骤如实例1所述。脱酸反应器反应器顶压力0.45MPa，反应器顶温度60℃，反应器底温度140℃。脱氨反应器反应器顶压力0.40MPa，反应器顶温度90℃，反应器底温度140℃，其它条件如实例1所述。经本方法脱酸脱氨处理后，废水中的硫残留量10mg/L，氨残留量50mg/L，PH值8.5。

Claims (9)

1.一种煤化工废水逐级减压双反应器脱酸脱氨方法，其特征在于包括如下步骤：(1)煤化工过程产生的含挥发性酸和氨氮的废水首先经沉降、除油预处理；(2)预处理后的废水分为两路，分别与脱氨反应器底部排出废水和反应器顶排出气体换热后，从脱酸反应器中部和上部进入反应器内，酸性气体从脱酸反应器顶部排出至后处理***，废水从脱酸反应器底部排出；(3)脱除酸性气体的废水从脱氨反应器中部进入反应器内，同时NaOH溶液从反应器上部进入反应器内，含氨气体从反应器顶排出，脱氨后的废水与预处理废水换热降温后送后***处理；(4)脱氨反应器顶部排出的含氨气体与预处理废水经二级换热和闪蒸后进入氨浓缩反应器，气体经浓缩和净化后得到产品浓氨气，闪蒸液和氨浓缩反应器底部排出的冷凝液混合后进入储液罐，经回流泵送回脱氨反应器，作为回流液循环使用。
2.根据权利要求1所述的一种煤化工废水逐级减压双反应器脱酸脱氨方法和***，其特征在于所述的煤化工废水为含高浓度挥发性酸和氨氮的废水，CO2含量1000-10000mg/L，H2S含量50-1000mg/L，游离氨含量2000-15000mg/L，固定氨含量500-5000mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种煤化工废水逐级减压双反应器脱酸脱氨方法和***，其特征在于所述的脱氨反应器操作压力低于脱酸反应器操作压力20-200KPa。
4.根据权利要求1所述的一种煤化工废水逐级减压双反应器脱酸脱氨方法和***，其特征在于所述的脱氨反应器上部加入的NaOH溶液的质量浓度为1-10％。
5.根据权利要求1所述的一种煤化工废水逐级减压双反应器脱酸脱氨方法和***，其特征在于所述的脱酸反应器和脱氨反应器可以是筛板反应器、填料反应器或两者混合复合反应器式结构。
6.根据权利要求1所述的一种煤化工废水逐级减压双反应器脱酸脱氨方法和***，其特征在于步骤(2)中控制反应器顶压力0.1-0.6MPa，反应器顶温度35-80℃，反应器底温度110-180℃。
7.根据权利要求1所述的一种煤化工废水逐级减压双反应器脱酸脱氨方法和***，其特征在于步骤(3)中控制反应器顶压力0.1-0.5MPa，反应器顶温度90-150℃，反应器底温度120-180℃。
8.根据权利要求1所述的一种煤化工废水逐级减压双反应器脱酸脱氨方法和***，其特征在于步骤(3)中废水的硫残留量小于20mg/L，氨残留量小于100mg/L，PH值7-9。
9.根据权利要求1所述的一种煤化工废水逐级减压双反应器脱酸脱氨方法和***，其特征在于步骤(5)中氨浓缩反应器操作压力0-50KPa，操作温度20-80℃。
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