CN116216830A - 一种节能脱酸蒸氨工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工业废水处理技术领域，尤其涉及一种节能脱酸蒸氨工艺及装置。焦化剩余氨水经剩余氨水冷却器冷却至后进入脱酸蒸氨塔上塔段顶部进行蒸氨操作；脱酸蒸氨塔顶部汽相出料部分送至脱硫前煤气管道或硫铵饱和器；脱酸蒸氨塔中部侧线采出浓氨汽进入汽液分离器脱除可能夹带出的微小液滴，汽液分离后的液相部分经管路液封排入脱酸蒸氨塔中部；汽液分离后汽相部分进入氨冷凝器进行冷凝冷却成为洁净浓氨水；脱酸蒸氨塔底部的废水经废水泵抽取进入换热器与循环热水换热，再进入废水冷却器冷却后，送至酚氰废水处理装置。不但能够大幅度降低焦化蒸氨的能耗和运行成本，而且设备投资少、操作费用低、工艺流程简单。
Description
技术领域
本发明涉及工业废水处理技术领域，尤其涉及一种节能脱酸蒸氨工艺及装置。
背景技术
焦化剩余氨水成分复杂，其中杂质氨以三种形式存在：游离NH3、挥发性铵盐和固定氨盐。其中挥发性铵盐主要为碳酸铵，硫化铵，氰化铵等，挥发性铵盐受热易分解为氨、硫化氢、二氧化碳、氰化氢等气体，但固定铵盐需要外加碱才能分解。
目前，焦化剩余氨水多采用汽提法进行脱氨，并将蒸出氨汽送至脱硫单元前煤气管道或饱和器，或制成浓氨水外卖等。汽提法脱氨工艺成熟，应用广泛，但此方法蒸汽消耗量较高，运行成本较高，且一般焦化蒸氨过程为纯能源投入，无产品利润可得。
目前焦化行业的常用剩余氨水蒸氨工艺一般包括常规常压蒸氨工艺和热泵蒸氨工艺；常规常压蒸氨工艺技术成熟，操作稳定，但此工艺消耗蒸汽量较大，每处理1吨剩余氨水约消耗170～200kg的低压蒸汽，耗能较大，运行成本较高。为降低蒸氨的能耗，热泵蒸氨工艺采用第二类吸收式热泵将蒸氨塔顶氨汽的潜热回收用于加热塔底废水，提供部分热源，节省了蒸氨的能源消耗。此工艺能够降低34％的蒸氨运行成本，但此工艺增加了较多设备，固定设备投资较大，也使得蒸氨操作变得更加复杂。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种节能脱酸蒸氨工艺及装置，不但能够大幅度降低焦化蒸氨的能耗和运行成本，而且设备投资少、操作费用低、工艺流程简单。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种节能脱酸蒸氨工艺，具体包括如下步骤：
1)焦化剩余氨水经剩余氨水冷却器冷却之后进入脱酸蒸氨塔上塔段顶部进行蒸氨操作；脱酸蒸氨塔顶部汽相出料部分送至脱硫前煤气管道或硫铵饱和器；
2)脱酸蒸氨塔中部侧线采出浓氨汽进入汽液分离器脱除可能夹带出的微小液滴，汽液分离后的液相部分经管路液封排入脱酸蒸氨塔中部；
3)汽液分离后汽相部分进入氨冷凝器进行冷凝冷却成为洁净浓氨水；
4)脱酸蒸氨塔底部的废水经废水泵抽取进入换热器与循环热水换热，再进入废水冷却器冷却后，送至酚氰废水处理装置。
进一步地，步骤1)进入脱酸蒸氨塔上塔段顶部的剩余氨水温度为60℃～66℃；脱酸蒸氨塔顶部压力为20kPag～50kPag；脱酸蒸氨塔顶部出来的含氨酸汽温度为85℃～102℃。
进一步地，步骤2)脱酸蒸氨塔中部侧线采出浓氨汽温度为102℃～110℃。
进一步地，步骤2)脱酸蒸氨塔中部侧线采出浓氨汽中氨质量分数为15％～25％。
进一步地，步骤4)脱酸蒸氨塔底部的废水温度为110℃～120℃。
进一步地，步骤4)脱酸蒸氨塔底部的废水与循环热水换热后的温度为70℃。
进一步地，步骤4)脱酸蒸氨塔底部的废水经废水泵抽取进入换热器与63℃～73℃的循环热水换热，再进入废水冷却器冷却至40±2℃。
一种节能脱酸蒸氨装置，包括脱酸蒸氨塔、再沸器、剩余氨水冷却器、1#余热水换热器、废水冷却器、汽液分离器、2#余热水换热器与氨冷凝器；脱酸蒸氨塔底部、1#余热水换热器、废水冷却器、酚氰废水处理装置依次管道相连；剩余氨水管道、剩余氨水冷却器、脱酸蒸氨塔顶部依次管道相连；脱酸蒸氨塔顶部与脱硫前煤气管道或硫铵工序硫铵饱和器管道相连；脱酸蒸氨塔中部、汽液分离器、2#余热水换热器、氨冷凝器依次管道相连；脱酸蒸氨塔底部废水管道与再沸器管道相连，再沸器出口与脱酸蒸氨塔底部汽相空间管道相连。
进一步地，还包括废水泵，脱酸蒸氨塔底部与废水泵入口管道相连；废水泵出口与1#余热水换热器管道相连。
进一步地，汽液分离器液相接口端与脱酸蒸氨塔中部管道相连；汽液分离器气相接口端与2#余热水换热器氨汽入口管道相连。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、在能耗节约方面，采用此发明工艺处理剩余氨水，相对于传统化蒸氨需消耗170kg～200kg蒸汽/吨剩余氨水，仅需消耗135kg蒸汽/吨剩余氨水，节省了32％左右的蒸汽消耗；在循环水消耗方面，相比耗量约8t～9t循环水/吨剩余氨水的传统的焦化蒸氨工艺，循环水耗量低，仅为3.3t循环水/吨剩余氨水，节省了63％的循环水消耗。
2、在余热回收方面，不同于现有蒸氨技术，本工艺可以回收5.8t循环热水/吨剩余氨水，回收蒸氨余热的循环热水可用于焦化厂夏季制冷机或冬季采暖提供热源或作为真空碳酸钾脱硫再生塔热源，这大幅提高了焦化厂自身能源利用率，降低生产企业的运行成本。
3、在设备投资方面，相对于常规常压蒸氨工艺，此发明工艺中利用冷却后的剩余氨水作为塔顶冷回流液，与塔内上升汽提蒸汽进行直接传质与传热，无需额外设置蒸氨塔顶分缩器，减少了分缩器钛材的使用，剩余氨水冷却器采用碳钢材质即可，本工艺降低了设备投资。
4、在设备布置方面，不同于现有蒸氨技术中氨分缩器设置在蒸氨塔顶，本工艺剩余氨水冷却器可设置地面上，不仅进一步减少了蒸氨塔的强度要求，而且减少了操作人员在塔顶操作的要求。
本发明将剩余氨水进行冷却后，全部进入脱酸蒸氨塔顶部，脱酸蒸氨塔中部侧线采出洁净氨汽用于制取相对洁净的浓氨水，侧线采出氨汽的余热和脱酸蒸氨塔底废水的余热可用于制取63～73℃的热水进行热量回收利用，能够为焦化厂夏季制冷机或冬季采暖提供热源，这提高了焦化余热利用率，是一种设备投资少、操作费用低及工艺流程简单的蒸氨工艺。
附图说明
图1是本发明结构示意及工艺原理图。
图中：1-脱酸蒸氨塔、2-再沸器、3-废水泵、4-剩余氨水冷却器、5-1#余热水换热器、6-废水冷却器、7-汽液分离器、8-2#余热水换热器、9-氨冷凝器。
具体实施方式
本发明公开了一种节能脱酸蒸氨工艺。本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，一种节能脱酸蒸氨装置，包括脱酸蒸氨塔1、再沸器2、废水泵3、剩余氨水冷却器4、1#余热水换热器5、废水冷却器6、汽液分离器7、2#余热水换热器8、氨冷凝器9。
脱酸蒸氨塔1底部与废水泵3入口管道相连，废水泵3出口与1#余热水换热器5管道相连；1#余热水换热器5出口与废水冷却器6入口管道相连；废水冷却器6废水出口与酚氰废水处理装置管道相连。
剩余氨水管道与剩余氨水冷却器4氨水入口管道相连；剩余氨水冷却器4氨水出口与脱酸蒸氨塔1顶部管道相连；脱酸蒸氨塔1顶部与脱硫前煤气管道或硫铵工序硫铵饱和器管道相连。
脱酸蒸氨塔1中部与汽液分离器7管道相连；汽液分离器7液相接口端与脱酸蒸氨塔1中部管道相连；汽液分离器7气相接口端与2#余热水换热器8氨汽入口管道相连；2#余热水换热器8氨汽出口与氨冷凝器9管道相连。
脱酸蒸氨塔1底部废水管道与再沸器2管道相连；再沸器2出口与脱酸蒸氨塔1底部汽相空间管道相连。
一种节能脱酸蒸氨工艺，具体包括如下步骤：
1、焦化剩余氨水经剩余氨水冷却器4冷却之后进入脱酸蒸氨塔1上塔段顶部进行蒸氨操作；脱酸蒸氨塔1顶部汽相出料部分送至脱硫前煤气管道或硫铵饱和器。
进入脱酸蒸氨塔1上塔段顶部的剩余氨水温度为60℃～66℃；脱酸蒸氨塔1顶部压力为20kPag～50kPag；脱酸蒸氨塔1顶部出来的含氨酸汽温度为85℃～102℃。
2、脱酸蒸氨塔1中部侧线采出浓氨汽进入汽液分离器7进行脱除可能夹带出的微小液滴操作，汽液分离后的液相部分经管路液封排入脱酸蒸氨塔1中部。
脱酸蒸氨塔1中部侧线采出浓氨汽温度为102℃～110℃；脱酸蒸氨塔中部侧线采出浓氨汽中氨质量分数为15％～25％。
3、汽液分离后汽相部分进入氨冷凝器9进行冷凝冷却成为洁净浓氨水。
4、脱酸蒸氨塔1底部的废水经废水泵3抽取进入与循环热水(63℃～73℃)后，再进入废水冷却器6冷却至40℃左右后，送至酚氰废水处理装置。
脱酸蒸氨塔1底部的废水温度为110℃～120℃；脱酸蒸氨塔1底部的废水与循环热水换热后的温度为70℃。
【实施例】
本实施例中以处理100吨/小时的焦化剩余氨水为例，其中杂质含有：挥发NH3：2.5g/L、固定NH3：2.5g/L、H2S：0.3g/L、CO2：2g/L、HCN：0.2g/L。
此剩余氨水经剩余氨水冷却器冷却至63℃进入脱酸蒸氨顶部，脱酸蒸氨顶部温度98℃，压力为50kPag。
脱酸蒸氨中部侧线采出的氨汽中氨质量浓度为20％，氨汽中其余酸性杂质组分总计＜0.1％，此蒸汽温度为107℃，压力为57kPag，其经气液分离后，进入2#余热水换热器与63℃～73℃的循环热水换热至70℃后进入氨冷凝器进行进一步冷却至40℃左右。
脱酸蒸氨塔底部的废水与1#余热水换热器与63℃～73℃的循环热水换热至70℃后，再进入废水冷却器进行冷却至40℃排至酚氰废水处理装置。
上述实施例中，脱酸蒸氨塔底部废水中全氨含量＜50mg/L。
上述实施例中，蒸汽耗量为135kg/吨剩余氨水，相比传统焦化蒸氨工艺的170kg/吨剩余氨水的低压蒸汽耗量，此工艺节省了20.6％的低压蒸汽；循环水耗量为3.3t/吨剩余氨水，相比传统焦化蒸氨工艺的9t/吨剩余氨水的循环水耗量，此工艺节省了63％的循环水；
本发明工艺的经济效益分析：以处理100t/h剩余氨水、蒸氨废水含氨量控制在100mg/L以下、废水冷却至40℃再排至生化处理为例，四种蒸氨工艺的能耗对比详见表1。
表1四种蒸氨工艺的能耗效益比较
由上表可知，四种蒸氨工艺运行成本依次为：常规常压蒸氨工艺＞常规脱酸蒸氨工艺＞热泵常压蒸氨工艺＞本发明节能脱酸蒸氨工艺。本发明节能蒸氨工艺较目前应用普遍的常规常压蒸氨工艺总运行成本降低了58.5％，这能够大幅降低了焦化等企业的蒸氨能耗，从根本上解决了蒸氨单元蒸汽耗量高、经济效益差等问题。
在能耗节约方面，采用此发明工艺处理剩余氨水，相对于传统化蒸氨需消耗170kg～200kg蒸汽/吨剩余氨水，仅需消耗135kg蒸汽/吨剩余氨水，节省了32％左右的蒸汽消耗；在循环水消耗方面，相比耗量约8t～9t循环水/吨剩余氨水的传统的焦化蒸氨工艺，循环水耗量低，仅为3.3t循环水/吨剩余氨水，节省了63％的循环水消耗。
在余热回收方面，不同于现有蒸氨技术，本工艺可以回收5.8t循环热水/吨剩余氨水，回收蒸氨余热的循环热水可用于焦化厂夏季制冷机或冬季采暖提供热源或作为真空碳酸钾脱硫再生塔热源，这大幅提高了焦化厂自身能源利用率，降低生产企业的运行成本。
在设备投资方面，相对于常规常压蒸氨工艺，此发明工艺中利用冷却后的剩余氨水作为塔顶冷回流液，与塔内上升汽提蒸汽进行直接传质与传热，无需额外设置蒸氨塔顶分缩器，减少了分缩器钛材的使用，剩余氨水冷却器采用碳钢材质即可，本工艺降低了设备投资。
在设备布置方面，不同于现有蒸氨技术中氨分缩器设置在蒸氨塔顶，本工艺剩余氨水冷却器可设置地面上，不仅进一步减少了蒸氨塔的强度要求，而且减少了操作人员在塔顶操作的要求。
本发明将剩余氨水进行冷却后，全部进入脱酸蒸氨塔1顶部，脱酸蒸氨塔1中部侧线采出洁净氨汽用于制取相对洁净的浓氨水，侧线采出氨汽的余热和脱酸蒸氨塔底废水的余热可用于制取63～73℃的热水进行热量回收利用，能够为焦化厂夏季制冷机或冬季采暖提供热源，这提高了焦化余热利用率，是一种设备投资少、操作费用低及工艺流程简单的蒸氨工艺。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种节能脱酸蒸氨工艺，其特征在于，具体包括如下步骤：
1)焦化剩余氨水经剩余氨水冷却器冷却之后进入脱酸蒸氨塔上塔段顶部进行蒸氨操作；脱酸蒸氨塔顶部汽相出料部分送至脱硫前煤气管道或硫铵饱和器；
2)脱酸蒸氨塔中部侧线采出浓氨汽进入汽液分离器脱除可能夹带出的微小液滴，汽液分离后的液相部分经管路液封排入脱酸蒸氨塔中部；
3)汽液分离后汽相部分进入氨冷凝器进行冷凝冷却成为洁净浓氨水；
4)脱酸蒸氨塔底部的废水经废水泵抽取进入换热器与循环热水换热，再进入废水冷却器冷却后，送至酚氰废水处理装置。
2.根据权利要求1所述的一种节能脱酸蒸氨工艺，其特征在于，所述步骤1)进入脱酸蒸氨塔上塔段顶部的剩余氨水温度为60℃～66℃；脱酸蒸氨塔顶部压力为20kPag～50kPag；脱酸蒸氨塔顶部出来的含氨酸汽温度为85℃～102℃。
3.根据权利要求1所述的一种节能脱酸蒸氨工艺，其特征在于，所述步骤2)脱酸蒸氨塔中部侧线采出浓氨汽温度为102℃～110℃。
4.根据权利要求1所述的一种节能脱酸蒸氨工艺，其特征在于，所述步骤2)脱酸蒸氨塔中部侧线采出浓氨汽中氨质量分数为15％～25％。
5.根据权利要求1所述的一种节能脱酸蒸氨工艺，其特征在于，所述步骤4)脱酸蒸氨塔底部的废水温度为110℃～120℃。
6.根据权利要求1所述的一种节能脱酸蒸氨工艺，其特征在于，所述步骤4)脱酸蒸氨塔底部的废水与循环热水换热后的温度为70℃。
7.根据权利要求1所述的一种节能脱酸蒸氨工艺，其特征在于，所述步骤4)脱酸蒸氨塔底部的废水经废水泵抽取进入换热器与63℃～73℃的循环热水换热，再进入废水冷却器冷却至40±2℃。
8.一种权利要求1所述节能脱酸蒸氨工艺用装置，其特征在于，包括脱酸蒸氨塔、再沸器、剩余氨水冷却器、1#余热水换热器、废水冷却器、汽液分离器、2#余热水换热器与氨冷凝器；脱酸蒸氨塔底部、1#余热水换热器、废水冷却器、酚氰废水处理装置依次管道相连；剩余氨水管道、剩余氨水冷却器、脱酸蒸氨塔顶部依次管道相连；脱酸蒸氨塔顶部与脱硫前煤气管道或硫铵工序硫铵饱和器管道相连；脱酸蒸氨塔中部、汽液分离器、2#余热水换热器、氨冷凝器依次管道相连；脱酸蒸氨塔底部废水管道与再沸器管道相连，再沸器出口与脱酸蒸氨塔底部汽相空间管道相连。
9.根据权利要求8所述的一种节能脱酸蒸氨装置，其特征在于，还包括废水泵，脱酸蒸氨塔底部与废水泵入口管道相连；废水泵出口与1#余热水换热器管道相连。
10.根据权利要求8所述的一种节能脱酸蒸氨装置，其特征在于，所述汽液分离器液相接口端与脱酸蒸氨塔中部管道相连；汽液分离器气相接口端与2#余热水换热器氨汽入口管道相连。
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