CN109111006B - 一种从煤热解废水中回收氨气的方法以及设备 - Google Patents
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Abstract
一种从煤热解废水中回收氨气的设备，涉及废水处理技术领域，其包括脱轻塔和脱氨塔，在脱轻塔中，可以完成对废水中的轻质煤焦油、以及CO2，H2S等酸性气体进行脱除；然后在脱氨塔中完成对氨气的分离。利用气体的沸点、溶解性、解析性、气体的分压、环境温度，设计成有选择性的气体溢出或被抑制溢出的设备参数来控制，从而使所得氨凝液或氨水较为纯净，含油量比较少，具有较好的利用价值。一种从煤热解废水中回收氨气的方法，其采用上述从煤热解废水中回收氨气的设备，能够有效从煤热解废水中回收氨气，回收到的氨不含煤焦油或少含煤焦油，具有较高的利用价值。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体而言，涉及一种从煤热解废水中回收氨气的方法以及设备。
背景技术
煤的热解废水处理是废水处理行业公认的比较难处理的一种，其中，由煤的低温热解产生的废水——酚氨废水，因含大量的、不同种类的有机物，而变得更加难以处理，废水的COD达到30000，甚至更高，废水难以直接通过生化处理，必须通过预处理，降低COD后，再进行生化处理。
以往的废水(酚氨废水)的预处理，采用的是蒸氨脱酚工艺，其中，脱酸、脱轻、脱氨在一个脱氨塔内进行，塔顶出酸性气体，侧线出氨凝液。然而，上述工艺用于处理煤的低温热解废水，侧线出的氨凝液却含大量的轻质煤焦油，使回收的氨凝液无法利用，致使设备无法正常运行。如何将轻质煤焦油从氨中分离出来，或者利用轻质煤焦油与氨物理性质的不同，从废水中分开成为关键。
发明内容
本发明的目的在于提供从煤热解废水中回收氨气的设备，其设计简单合理，能够有效从煤热解废水中回收氨气，回收到的氨不含煤焦油或少含煤焦油，具有较高的利用价值。
本发明的另一目的在于提供从煤热解废水中回收氨气的方法，其操作简单方便，能够有效从煤热解废水中回收氨气，回收到的氨不含煤焦油或少含煤焦油，具有较高的利用价值。
本发明的实施例是这样实现的：
一种从煤热解废水中回收氨气的设备，其包括用于将废水中轻组分脱除的脱轻塔，以及用于从脱除轻组分后的废水中分离氨气的脱氨塔；
其中，脱轻塔的出料端与脱氨塔的进料端连通。
进一步地，在本发明其它较佳实施例中，脱轻塔的顶部设置有第一废水进口，第一废水进口通过原料冷却器与原料泵连通；脱轻塔的中部设置有第二废水进口，第二废水进口通过原料换热器与原料泵连通。
进一步地，在本发明其它较佳实施例中，还包括用以对脱轻塔底部废水进行加热的第一再沸器，第一再沸器通过第一旁通回路150与脱轻塔底部之间形成外部循环。
进一步地，在本发明其它较佳实施例中，脱轻塔的顶部设置有供废气排出的废气出口，底部设置有供脱轻后的废水排出的脱轻液出口，脱氨塔的中上部设置有脱轻液进口，脱轻液出口与脱轻液进口之间通过输料管道连通。
进一步地，在本发明其它较佳实施例中，还包括碱液泵，碱液泵与输料管道连通，用于向输料管道中输送碱液。
进一步地，在本发明其它较佳实施例中，还包括用以对脱氨塔底部脱轻液进行加热的第二再沸器，第二再沸器通过第二旁通回路与脱氨塔底部之间形成外部循环。
进一步地，在本发明其它较佳实施例中，脱氨塔的底部设置有供脱氨废液排出的脱氨废液出口，顶部设置有供氨气排出的氨气出口，氨气出口与原料换热器的热侧入口连通，原料换热器的热侧出口依次与氨气冷却器、气液分离罐和回收塔连通；原料换热器的冷侧入口与原料泵连通，原料换热器的冷侧出口与第二废水进口连通，脱氨塔上部设置氨废水冷凝液进口，氨水冷凝液进口与所述汽液分离罐的氨废水通过氨废水泵连通。
一种从煤热解废水中回收氨气的方法，其包括：
采用上述从煤热解废水中回收氨气的设备，将废水通入脱轻塔中脱除轻组分；再将脱除轻组分后的废水通入脱氨塔中，分离其中的氨气。
进一步地，在本发明其它较佳实施例中，废水一部分作为冷物料，冷却至40±10℃，由脱轻塔顶部进入脱轻塔；另一部分作为热物料，加热至90±10℃，由脱轻塔中部进入脱轻塔；优选地，脱轻塔的塔底温度为100±10℃，塔底压力为20±10KPa，塔顶温度为50±10℃，塔顶压力为10±5KPa。
进一步地，在本发明其它较佳实施例中，脱氨塔上部作为冷物料，温度为40±10℃，脱氨塔中上部进的热物料，温度为100±10℃，脱氨塔的塔底温度为110±10℃，塔底压力为50±10KPa，塔顶温度为95±10℃，塔顶压力为30±10KPa。
本发明实施例的有益效果是：
本发明实施例提供了一种从煤热解废水中回收氨气的设备，其包括脱轻塔和脱氨塔，在脱轻塔中，可以完成对废水中的轻质煤焦油、以及CO2，H2S等酸性气体进行脱除；然后在脱氨塔中完成对氨气的分离。利用气体的沸点、溶解性、解析性、气体的分压、环境温度，设计成有选择性的气体溢出或被抑制溢出的设备参数来控制，从而使所得氨凝液或氨水较为纯净，含油量比较少，具有较好的利用价值。
本发明实施例还提供了一种从煤热解废水中回收氨气的方法，其采用上述从煤热解废水中回收氨气的设备，利用气体的沸点、溶解性、解析性、气体的分压、环境温度，设计成有选择性的气体溢出或被抑制溢出的设备参数来控制，能够有效从煤热解废水中回收氨气，回收到的氨不含煤焦油或少含煤焦油，具有较高的利用价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例所提供的一种从煤热解废水中回收氨气的设备的示意图。
图标：10-从煤热解废水中回收氨气的设备；100-脱轻塔；110-原料泵；120-原料冷却器；130-原料换热器；140-第一再沸器；150-第一旁通回路；160-输料管道；170-碱液泵；200-脱氨塔；210-第二再沸器；220-第二旁通回路；230-氨气冷却器；240-气液分离罐；250-废液冷却器；300-回收塔；310-氨水冷却器。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例1
本实施例提供了一种从煤热解废水中回收氨气的设备10，参照图1所示，其包括用于将废水中轻组分脱除的脱轻塔100，以及用于从脱除轻组分后的废水中分离氨气的脱氨塔200。其中，脱轻塔100的出料端与脱氨塔200的进料端连通。
脱轻塔100的顶部设置有第一废水进口，第一废水进口通过原料冷却器120与原料泵110连通；脱轻塔100的中部设置有第二废水进口，第二废水进口通过原料换热器130与原料泵110连通。从原料泵110输送来的原料一部分经过原料冷却器120冷却，作为冷物料由第一废水进口进入到脱轻塔100中；另一部分在原料换热器130中与脱氨塔200中排出的氨气进行换热，吸收氨气的热量后，作为热物料由第二废水进口进入到脱轻塔100中。同时，本实施例所提供的从煤热解废水中回收氨气的设备10还包括用以对脱轻塔100底部废水进行加热的第一再沸器140，第一再沸器140通过第一旁通回路150与脱轻塔100底部之间形成外部循环。
煤热解废水除了包含氨以外还含有轻质煤焦油、重质煤焦油、多元酚、酸性气体(H2S、CO2)等杂质，整体偏酸性，氨在废水中以铵盐的形式存在。此时对废水进行加热，废水中的轻质煤焦油、酸性气体等轻组分会形成气相，由设置于脱轻塔100顶部的废气出口排出。而脱轻后的废水，则包含重质煤焦油、多元酚、以及铵盐，由设置于脱轻塔100底部的脱轻液出口排出，进入到输料管道160中。
如图1所示，输料管道160上设置有碱液泵170，碱液泵170用于向输料管道160中输送碱液，将废水中的铵盐中和，形成氨水。脱氨塔200的中上部设置有脱轻液进口，与碱液混合后的废水由脱轻液进口进入到脱氨塔200中。同时，本实施例所提供的从煤热解废水中回收氨气的设备10还包括用以对脱氨塔200底部脱轻液进行加热的第二再沸器210，第二再沸器210通过第二旁通回路220与脱氨塔200底部之间形成外部循环。与碱液混合后的废水在脱氨塔200中被加热，其中的氨气形成气相，由设置于脱氨塔200顶部的氨气出口排出，而重质煤焦油、多元酚等杂质则由设置于脱氨塔200底部的脱氨废液出口排出。脱氨废液出口连通至废液冷却器250，在废液冷却器250中将脱氨废液冷却，再输送至脱酚工序进行脱酚处理。
由氨气出口排出的氨气在原料换热器130中与原料废水进行换热，具体地，原料换热器130的冷侧入口与原料泵110连通，原料换热器130的冷侧出口与第二废水进口连通；原料换热器130的热侧入口与氨气出口连通，原料换热器130的热侧出口依次与氨气冷却器230、气液分离罐240和回收塔300连通。换热后的氨气送入到氨气冷却器230中进一步降温，使其中可能混有的杂质液化，并在气液分离罐240中将液化后的杂质从氨气中分离。脱氨塔200上部设置氨废水冷凝液进口，氨水冷凝液进口与气液分离罐240的氨废水通过氨废水泵连通，从气液分离罐240中分离的液相组分通过氨废水泵，重新输送至脱氨塔200中，而气相组分则由回收塔300的中下部进入到回收塔300中。回收塔300中采用新鲜水对氨气进行吸收，形成氨水，由回收塔300底部的氨水出口输送至氨水冷却器310中进行冷却回收。
实施例2
本实施例提供一种从煤热解废水中回收氨气的方法，其采用实施例1中所提供的从煤热解废水中回收氨气的设备10，其具体步骤包括：
S1.从原料泵110输送来的废水，一部分作为冷物料，通过原料冷却器120冷却至至40±10℃，由脱轻塔100顶部的第一废水进口进入到脱轻塔100中；另一部分作为热物料，通过原料换热器130加热至90±10℃，由脱轻塔100中部的第二废水进口进入到脱轻塔100中。第一再沸器140中通入的蒸汽压力为0.4～0.5MPa，蒸汽每小时消耗1.2～1.3吨，控制脱轻塔100的塔底温度为100±10℃，塔底压力为20±10KPa，塔顶温度为50±10℃，塔顶压力为10±5KPa，完成轻组分的脱除。
S2.将脱除轻组分后的废水由脱轻塔100底部的脱轻液出口排出，进入到输料管道160中，开启碱液泵170，向输料管道160中输送碱液，对废水中的铵盐进行中和。
S3.将与碱液混合后的废水由脱氨塔200顶部的脱轻液进口输送到脱氨塔200中。第二再沸器210中通入的蒸汽压力为0.4～0.5MPa，蒸汽每小时消耗1.3～1.4吨，控制脱氨塔200的塔底温度为110±10℃，塔底压力为50±10KPa，塔顶温度为95±10℃，塔顶压力为30±10KPa，使氨气得以分离。
S4.脱氨塔200中排出的脱氨废液由脱氨塔200底部的脱氨废液出口排出，经废液冷却器250冷却至40±5℃后，送至脱酚工序进行脱酚处理。脱氨塔200中分离出的氨气经过原料换热器130换热后，再通过氨气冷却器230冷却至50±10℃，输送到气液分离罐240中进行气液分离。
S5.气液分离罐240中分离出的液相组分经由回流管道输送至脱氨塔200，并由脱氨塔200的顶部进入脱氨塔200。气液分离罐240中分离出的气相组分输送至回收塔300，由回收塔300的中下部进入到回收塔300中。回收塔300采用新鲜水吸收氨气，形成氨水，由回收塔300底部的氨水出口输送至氨水冷却器310中冷却至40±5℃回收。本实施例中回收的氨水，氨含量为20％～25％，氨水中含油量小于1.5g/L，可用于烟气的脱硝。
对比例
本对比例采用传统的脱酸、脱氨一塔处理的方式对煤热解废水进行处理。每小时处理10吨酚氨废水，其中，塔顶脱酸性气，侧线脱氨；塔顶压力0.5MPa，侧线压力0.55MPa，塔釜压力0.65MPa，塔顶温度40℃，侧线温度134℃，塔釜温度162℃，再沸器蒸汽压力为1.3MPa；每小时消耗1.3MPa的蒸汽量为9.6吨，侧线得到的冷凝氨水中，每升含油量16.5g，比较明显的是氨水表面漂一层轻油。
从实施例2与对比例比较不难看出，实施例的蒸汽消耗量总体只要2.5～2.7吨每小时，且蒸汽压力只要0.4～0.5MPa，显著低于对比例每小时9.6吨蒸汽消耗量，且蒸汽压力1.3MPa，节能效果显著。实施例2得到的氨水含油量小于1.5g/L，远低于对比例氨水含油量16.5g/L，可以用于工业烟气脱硝，成为工业原料，氨水有了很好的去处。
综上所述，本发明实施例提供了一种从煤热解废水中回收氨气的设备，其包括脱轻塔和脱氨塔，在脱轻塔中，可以完成对废水中的轻质煤焦油、以及CO2，H2S等酸性气体进行脱除；然后在脱氨塔中完成对氨气的分离。利用气体的沸点、溶解性、解析性、气体的分压、环境温度，设计成有选择性的气体溢出或被抑制溢出的设备参数来控制，从而使所得氨凝液或氨水较为纯净，含油量比较少，具有较好的利用价值。
本发明实施例还提供了一种从煤热解废水中回收氨气的方法，其采用上述从煤热解废水中回收氨气的设备，利用气体的沸点、溶解性、解析性、气体的分压、环境温度，设计成有选择性的气体溢出或被抑制溢出的设备参数来控制，能够有效从煤热解废水中回收氨气，回收到的氨不含煤焦油或少含煤焦油，具有较高的利用价值。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种从煤热解废水中回收氨气的方法，其特征在于，所述煤热解废水除了包含氨以外还含有轻质煤焦油、重质煤焦油、多元酚、酸性气体杂质H2S和CO2，整体偏酸性，氨在废水中以铵盐的形式存在，从所述煤热解废水中回收氨气的方法包括：将所述煤热解废水通入脱轻塔中，此时对煤热解废水进行加热，废水中的轻组分轻质煤焦油和酸性气体会形成气相，由设置于所述脱轻塔顶部的废气出口排出，而脱轻后的废水，则包含重质煤焦油、多元酚、以及铵盐，由设置于所述脱轻塔底部的脱轻液出口排出，进入到输料管道中，然后与碱液混合后的废水进入脱氨塔内被加热，其中的氨气形成气相，由设置于所述脱氨塔顶部的氨气出口排出，而杂质重质煤焦油和多元酚则由设置于所述脱氨塔底部的脱氨废液出口排出；
其中，所述脱轻塔的塔底温度为100±10℃，塔底压力为20±10KPa，塔顶温度为50±10℃，塔顶压力为10±5KPa ；
所述脱氨塔的塔底温度为110±10℃，塔底压力为50±10KPa，塔顶温度为95±10℃，塔顶压力为30±10KP a；
从煤热解废水中回收氨气的方法的设备包括：
从煤热解废水中回收氨气的设备包括用于将废水中轻组分脱除的脱轻塔，以及用于从脱除轻组分后的废水中分离氨气的脱氨塔；
其中，所述从煤热解废水中回收氨气的设备还包括碱液泵，所述碱液泵与所述输料管道连通，用于向所述输料管道中输送碱液，且所述脱氨塔的中上部设置有脱轻液进口，与碱液混合后的废水由脱轻液进口进入到脱氨塔中；
所述脱轻塔的顶部设置有供废气排出的废气出口，底部设置有供脱轻后的废水排出的脱轻液出口，所述脱轻塔上的脱轻液出口与所述脱氨塔上的脱轻液进口之间通过输料管道连通。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱轻塔的顶部设置有第一废水进口，所述第一废水进口通过原料冷却器与原料泵连通；所述脱轻塔的中部设置有第二废水进口，所述第二废水进口通过原料换热器与所述原料泵连通。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括用以对所述脱轻塔底部废水进行加热的第一再沸器，所述第一再沸器通过第一旁通回路与所述脱轻塔底部之间形成外部循环。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括用以对所述脱氨塔底部脱轻液进行加热的第二再沸器，所述第二再沸器通过第二旁通回路与所述脱氨塔底部之间形成外部循环。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述脱氨塔的底部设置有供脱氨废液排出的脱氨废液出口，顶部设置有供氨气排出的氨气出口，所述氨气出口与所述原料换热器的热侧入口连通，所述原料换热器的热侧出口依次与氨气冷却器、气液分离罐和回收塔连通；所述原料换热器的冷侧入口与所述原料泵连通，所述原料换热器的冷侧出口与所述第二废水进口连通，所述脱氨塔上部设置氨废水冷凝液进口，所述氨废水冷凝液进口与所述气液分离罐的氨废水通过氨废水泵连通。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述废水一部分作为冷物料，冷却至40±10℃，由所述脱轻塔顶部进入所述脱轻塔；另一部分作为热物料，加热至90±10℃，由所述脱轻塔中部进入所述脱轻塔。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述脱氨塔上部作为冷物料，温度为40±10℃，所述脱氨塔中上部进的热物料，温度为100±10℃。
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