CN102992351A - 一种煤化工废水回收氨的净化方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤化工废水回收氨的净化方法和装置，从煤化工废水处理装置汽提脱氨塔出来的粗氨气从底部进入氨气净化塔，在氨气净化塔中依次通过下段洗涤段和上段洗涤段，与循环洗涤稀氨水逆流接触；再经过低温除杂质、碱洗脱酚、吸附精制脱除回收氨中的酚类、H2S、有机硫、CO2、油等杂质，与现有技术相比，氨水中酚的残留量可以由1000mg/L降低至10mg/L以下；在氨气净化塔中采用双段氨水洗涤，可以在减少塔顶补氨量的情况下，有效地提高氨水洗涤时的液气比，从而降低了系统的整体能耗，并改善了处理效果。
Description
技术领域
本发明属于煤化工废水资源化技术领域，涉及一种煤化工废水回收氨的净化方法和装置。
背景技术
在煤化工生产过程中，会产生大量的含氨废水,必须先用蒸汽汽提等方法回收氨后才能进入后续的处理装置或者回用。由于煤化工废水组成比炼油废水更加复杂，汽提出的氨中含有大量的酚类、H2S、有机硫、CO2、油、等污染物。经过当前的氨净化技术处理后，氨气中的酚、油、酸性气体等含量仍严重超过后续脱硫或者液氨用的质量要求。因而，最近几年投产的诸多煤化工项目中都存在回收氨杂质含量高而无法使用的现象，不仅影响了效益，严重的是氨的随意排放造成了严重的环境污染。
煤化工回收氨的杂质种类和含量都高于炼油等过程的回收氨，因而必须要有一种效率更高的氨净化技术，以较彻底的除去酚类、H2S、有机硫、CO2、油等杂质，才能使回收氨有利用价值，避免氨的随意排放，保护环境。
发明内容
本发明针对煤化工废水回收氨组成的复杂性，目的在于提供一种高效的煤化工废水回收氨的净化方法和装置，可以有效地脱除回收氨中的酚类、H2S、有机硫、CO2、油等杂质，使氨的纯度得到较大的提高。
技术方案：
一种煤化工废水回收氨的净化方法，工艺步骤是：
（1）氨水双段循环洗涤：从煤化工废水处理装置汽提脱氨塔出来的粗氨气从底部进入氨气净化塔，在氨气净化塔中依次通过下段洗涤段和上段洗涤段，与循环洗涤氨水逆流接触。控制上段、下段氨水循环液量，使上段液气质量比为10-30，下段液气质量比为12-20。控制循环氨水的冷却温度为15-35℃，使氨气净化塔的塔顶温度20-45℃。粗氨气中的酚、硫化氢、二氧化碳和少量水、少量氨被吸收到稀氨水中，净化后的粗氨气从净化塔顶部采出。
氨气净化塔上段洗涤段所用的稀氨水由塔中部抽出的稀氨水和塔顶部补入的新鲜稀氨水混合而成；下段洗涤段所用的稀氨水是塔釜抽出的稀氨水循环而来。
氨气净化塔釜多余的污氨水经泵打回原料水罐，再进行汽提脱氨。
氨气净化塔的上、下段为规整填料，上段理论级数为8-20级，优选10-20级，下段理论级数为6-16级，优选10-16级。
（2）低温除杂质：经步骤（1）处理过的粗氨气进入冷凝结晶罐。冷凝结晶罐下部通入少量液氨，利用液氨气化吸热，控制罐内冷凝结晶温度-5-7℃，通过冷凝、结晶进一步脱除粗氨气中的酚、油、水、硫等杂质。
冷凝结晶温度优选2-4℃。
（3）碱洗脱酚：经步骤（2）处理过的粗氨气与碱洗泵送来的烧碱溶液一起进入碱氨混合器。控制碱液质量浓度为5%-30%，碱液与氨气质量比为8-20，洗涤时温度5-30℃。在混合器中气液两相完成接触传质，酚类物质和少量酸性气体被吸收到碱液中。混合后的碱和氨在碱洗沉降罐中进行气液分离，氨气从碱洗沉降罐上部出口采出后进入吸附塔；碱洗沉降罐下部的碱液回流回碱液槽。碱液槽中的碱液连续地送往废水处理装置汽提脱氨塔中，并连续补充新鲜碱液。
在碱液脱酚时优选碱液质量浓度为10-30%，碱液与氨气质量比为12-20，洗涤时温度25-30℃。
（4）吸附精制：氨气进入吸附塔利用吸附剂将氨气中残存的酚、硫类物质等进一步吸附脱除。吸附剂为碱浸过的活性炭。吸附后的氨气进入氨吸收器吸收成稀氨水或者压缩成液氨。
一种煤化工废水回收氨的净化装置，主要包括氨气净化塔、冷凝结晶器、碱氨混合器、碱洗沉降罐、吸附塔、碱液槽、换热器和泵等。
粗氨气（10）进料管道连在氨气净化塔（1）底部，新鲜稀氨水（9）进料管道连在氨气净化塔（1）顶部，氨气净化塔（1）的塔顶连冷凝结晶器（2），塔底通过泵连冷却器（8）和煤化工废水处理装置的原料水罐。冷却器（8）连氨气净化塔（1）的下部循环返回口，氨气净化塔（1）中部侧线连另一冷却器（7），冷却器（7）连氨气净化塔（1）的上部循环返回口。
液氨进料管道连冷凝结晶器（2）的下部，冷凝结晶器（2）塔顶出口连碱氨混合器（3）入口，冷凝结晶器（2）底部液相出口通过泵连接煤化工废水处理装置的原料罐。
碱氨混合器（3）的入口同时通过泵与碱液槽（5）底部一个出口相连，碱氨混合器（3）的出口与碱洗沉降罐（4）相连。碱液槽（5）底部的另一出口通过泵与煤化工废水处理装置的汽提脱氨塔相连。
碱洗沉降罐（4）的上部和下部出口分别连吸附塔（6）和碱液槽（5）。
吸附塔（6）的顶部出口与后续的氨吸收装置或液氨压缩机相连。吸附塔（6）的底部出口通过泵连煤化工废水处理装置的原料罐。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1）可以更有效地脱除氨中的酚类、H2S、有机硫、CO2、油等杂质，使氨气得到净化精制，实现变废为宝，不担可以提高经济效益，还可以避免氨排放造成的环境污染。尤其是对酚类物质的脱除，与现有技术相比，氨水中酚的残留量可以由1000mg/L降低至10mg/L以下，避免了酚类物质对农作物的污染。
2）本发明中氨气净化塔中采用双段氨水洗涤，可以在减少塔顶补氨量的情况下，有效地提高氨水洗涤时的液气比，从而降低了系统的整体能耗，并改善了处理效果。
附图说明
图1煤化工废水处理汽提回收氨净化工艺流程示意图
图中标识：1-氨气净化塔，2-冷凝结晶器，3-碱氨混合器，4-碱洗沉降罐，5-碱液槽，6-吸附塔，7-上段冷却器7，8-下段冷却器。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明，但并不是对本发明的进一步限定。
如图1所示，粗氨气（10）从底部进入氨气净化塔（1），在氨气净化塔（1）中依次通过下段洗涤段和上段洗涤段，与循环洗涤氨水逆流接触。控制上段、下段氨水循环液量，使上段液气质量比为10-30，下段液气质量比为12-20。控制冷却器（7）与（8）出口循环氨水的冷却温度为15-35℃，净化后的粗氨气从氨气净化塔（1）塔顶采出。氨气净化塔（1）上段洗涤段所用的稀氨水由塔中部抽出的稀氨水（19）和塔顶部补入的新鲜稀氨水（9）混合而成；下段洗涤段所用的稀氨水（17）是塔釜抽出的稀氨水（16）循环而来。氨气净化塔塔釜多余的污氨水（20）经泵打到原料水罐。
氨气净化塔（1）塔顶出来的氨气进入冷凝结晶罐（2）。冷凝结晶罐下部通入少量液氨（11），利用液氨气化吸热，控制罐内温度-5-7℃。冷凝结晶罐（2）顶部出来的氨气与由碱液槽（5）泵送来的烧碱溶液一起进入碱氨混合器（3）。混合后的碱和氨在碱洗沉降罐中（4）进行气液分离，氨气从碱洗沉降罐（4）上部出口采出后进入吸附塔（6）；碱洗沉降罐（4）下部的碱液回流到碱液槽（5）。碱液槽（5）中的碱液（14）连续地送往煤化工废水处理装置的汽提脱氨塔中，并连续补充新鲜碱液（12）。
氨气进入吸附塔（6），利用吸附剂将氨气中残存的酚、硫类等进一步吸附脱除。吸附后的氨气（13）进入后续的氨吸收器吸收成稀氨水或者压缩成液氨。
冷凝结晶罐（2）和吸附塔（6）底部的污水（15）间歇地通过泵打回煤化工废水处理装置的原料水罐。
实施例1：
将流量2000kg/h酚含量4000mg/m3、H2S含量0.5%、CO2含量0.8%、油含量0.05%的粗氨气按附图所示流程进行处理。氨气净化塔的上、下段为规整填料，理论级数都为10级，上段液气质量比为12，下段液气质量比为14。控制循环氨水的冷却温度为30℃，使氨气净化塔的塔顶温度38℃。冷凝结晶温度为2-4℃。碱洗时碱液质量浓度为20%，碱液与氨气质量比为16，洗涤时温度30℃。
处理结果：处理后的氨气中的酚含量<6mg/m3、H2S含量<3 mg/m3、CO2含量<10 mg/m3、油含量<20mg/m3。稀释成的稀氨水用于烟气脱硫，稳定运行了一月未发现问题，硫酸铵产品未检出酚含量。
实施例2
将流量1500kg/h的，酚含量6000mg/m3、H2S含量1%、CO2含量1.2%、油含量0.09%的粗氨气按附图所示流程进行处理。氨气净化塔的上、下段为规整填料，理论级数分别为18和16级，上段液气质量比为25，下段液气质量比为18。控制循环氨水的冷却温度都为20℃，使氨气净化塔的塔顶温度28℃。冷凝结晶温度为2-4℃。碱洗时碱液质量浓度为10%，碱液与氨气质量比为20，洗涤时温度30℃。
处理结果：处理后的氨气中的酚含量<5mg/m3、H2S含量<2 mg/m3、CO2含量<8mg/m3、油含量<14mg/m3。氨气压缩成液氨，完全达到了一级液氨标准并满足用户需求。
实施例3
将带有严重臭味的、流量3000kg/h酚含量4500mg/m3、H2S含量1%、CO2含量1.2%、油含量0.06%的粗氨气按附图所示流程进行处理。氨气净化塔的上、下段为规整填料，理论级数分别为16和12级，上段液气质量比为20，下段液气质量比为20。控制循环氨水的冷却温度都为15℃，使氨气净化塔的塔顶温度25℃。冷凝结晶温度为2-4℃。碱洗时碱液质量浓度为30%，碱液与氨气质量比为12，洗涤温度为25℃。
处理结果：处理后的氨气中的酚含量<2mg/m3、H2S含量<2 mg/m3、CO2含量<10mg/m3、油含量<12mg/m3。稀释成的稀氨水无明显臭味，用于烟气脱硫，稳定运行了三月未发现问题，硫酸铵产品未检出酚含量，且无原有产品的臭味。
Claims (8)
1.一种煤化工废水回收氨的净化方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）氨水双段循环洗涤：从煤化工废水处理装置汽提脱氨塔出来的粗氨气从底部进入氨气净化塔，在氨气净化塔中依次通过下段洗涤段和上段洗涤段，与循环洗涤稀氨水逆流接触；控制上段、下段氨水循环液量，使上段液气质量比为10-30，下段液气质量比为12-20；控制循环氨水的冷却温度都为15-35℃，使氨气净化塔的塔顶温度20-45℃，氨气中的酚、硫化氢、二氧化碳和少量水、少量氨被吸收到稀氨水中，处理后的粗氨气从氨气净化塔顶部采出，氨气净化塔釜多余的污氨水经泵打到原料水罐；
（2）低温除杂质：经步骤（1）处理过的粗氨气进入冷凝结晶罐，冷凝结晶罐下部通入少量液氨，利用液氨气化吸热，控制罐内冷凝结晶温度-5-7℃，进一步通过冷凝、结晶等形式脱除粗氨气中的酚、油、水、硫等杂质；
（3）碱洗脱酚：经步骤（2）处理过的粗氨气与碱洗泵送来的烧碱溶液一起进入碱氨混合器，控制碱液质量浓度为5-30%，碱液与氨气质量比为8-20，洗涤时温度5-30℃；在混合器中气液两相完成接触传质，酚类物质和少量酸性气体被吸收到碱液中，混合后的碱和氨在碱洗沉降罐中进行气液分离，氨气从碱洗沉降罐上部出口采出后进入吸附塔；碱洗沉降罐下部的碱液回流回碱液槽，碱液槽中的碱液连续地送往煤化工废水处理装置汽提脱氨塔中，并连续补充新鲜碱液；
（4）吸附精制：氨气进入吸附塔，利用吸附剂将氨气中残存的酚、硫类等进一步吸附脱除，吸附后的氨气进入氨吸收器吸收成稀氨水或者压缩成液氨。
2.根据权利要求1所述的煤化工废水回收氨的净化方法，其特征在于步骤（1）中所述循环洗涤稀氨水是氨气净化塔上段洗涤段所用的稀氨水由塔中部抽出的稀氨水和塔顶部补入的新鲜稀氨水混合而成；下段洗涤段所用的稀氨水是塔釜抽出的稀氨水循环而来。
3.根据权利要求1所述的煤化工废水回收氨的净化方法，其特征在于步骤（1）中所述氨气净化塔有两个洗涤循环段，两个循环段都采用填料，上段循环段的理论级数为8-20级；下段的理论级数为6-16级。
4.根据权利要求1所述的煤化工废水回收氨的净化方法，其特征在于步骤（2）中所述冷凝结晶温度为2-4℃。
5.根据权利要求1所述的煤化工废水回收氨的净化方法，其特征在于步骤（3）中所述碱液质量浓度为10-30%，碱液与氨气质量比为12-20，洗涤时温度25-30℃。
6.根据权利要求1所述的煤化工废水回收氨的净化方法，其特征在于步骤（4）中所述的吸附剂为碱浸过的活性炭。
7.根据权利要求3所述的煤化工废水回收氨的净化方法，其特征在于所述的上段循环段的理论级数为10-20级；下段的理论级数为10-16级。
8.一种实现权利要求1所述方法的装置，主要由氨气净化塔、冷凝结晶器、碱氨混合器、碱洗沉降罐、吸附塔、碱液槽、换热器和泵组成：
粗氨气（10）进料管道连在氨气净化塔（1）底部，新鲜稀氨水（9）进料管道连在氨气净化塔（1）顶部，氨气净化塔（1）的塔顶连冷凝结晶器（2），塔底通过泵连接冷却器（8）和煤化工废水处理装置的原料水罐；冷却器（8）连氨气净化塔（1）的下部循环返回口，氨气净化塔（1）中部侧线连另一冷却器（7），冷却器（7）连氨气净化塔（1）的上部循环返回口；
液氨进料管道连冷凝结晶器（2）的下部，冷凝结晶器（2）塔顶出口连碱氨混合器（3）入口，冷凝结晶器（2）底部液相出口通过泵连煤化工废水处理装置的原料罐；
碱氨混合器（3）的入口同时通过泵与碱液槽（5）底部一个出口相连，碱氨混合器（3）的出口与碱洗沉降罐（4）相连；碱液槽（5）底部的另一出口通过泵与煤化工废水处理装置的汽提脱氨塔相连；
碱洗沉降罐（4）的上部和下部出口分别连吸附塔（6）和碱液槽（5）；吸附塔（6）的顶部出口与后续的氨吸收装置或液氨压缩机相连；吸附塔（6）的底部出口通过泵连接煤化工废水处理装置的原料罐。
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