CN103331079A

CN103331079A - 一种膜法氨气处理回收装置及工艺

Info

Publication number: CN103331079A
Application number: CN2013102892441A
Authority: CN
Inventors: 王俊川; 林玉泰; 陈刚; 俞海桥
Original assignee: XIAMEN VISBE MEMBRANE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: XIAMEN VISBE MEMBRANE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2033-07-10
Also published as: CN103331079B

Abstract

本发明公开了一种膜法氨气处理回收装置，包括前置组件、氨气吸收组件，所述的氨气吸收组件包括膜元件、氨水储罐、氨水管道换热器、循环泵、减压阀，所述的膜元件包括进气口、出气口、出水口、进水口，其特征在于：所述的氨气吸收组件至少二级。本发明还公开了采用上述装置进行氨气处理的膜法氨气处理回收工艺。本发明所述的膜法氨气处理回收装置及工艺，具有的有益效果为：氨气经过多级膜法装置吸收处理后尾气可达标排放，同时可使回收的氨水浓度维持在较高浓度，在20%以上；吸收剂通过循环使用待浓度提高后可回用于工艺生产或作为化工产品外卖。

Description

一种膜法氨气处理回收装置及工艺

技术领域

本发明涉及氨气处理领域，特别涉及一种膜法氨气处理回收装置及工艺。

背景技术

氨气是一种无色、有刺激性恶臭味的气体，它在常温下为气态，极易溶于水。氨作为国家法规限值排放污染物，具有如下危害：

1)对生态环境造成污染：破坏空气的舒适度；破坏水体的酸碱度，同时造成水里面的氨氮升高；对土壤造成盐碱化；

2)具有毒性：对人的身体健康造成危害；

3)具有腐蚀性：对人和特定的物品有腐蚀性。

同时氨作为一种化工原料，广泛应用于各大领域，如：纯碱、化工染料、硝酸等，因此回收意义重大。

目前氨处理/回用的工艺主要有以下几种：

1、酸溶液吸收法

利用酸吸收剂对氨进行吸收，将氨转移至吸收剂内而除去。它具有如下缺点：设备占地面积大、安装工程量较大；运行费用高：需要消耗大量的水和酸试剂；产生二次污染物（NH₄ ⁺），需要进行二次处理；检修难度大；

2、催化燃烧分解法:

以触媒床加热将氨分解为氢气和氮气，然后与空气中的氧气反应，将氨燃烧成氮气和水汽。它具有如下缺点：设备投资费用高；工艺较难控制，操作不当易造成二次污染；氨无法回收，造成资源的浪费；设备维护管理不方便。

3、膜法氨气回收法

目前利用膜法对氨气进行回收的厂商主要有格绿科技(专利号：ZL201120536719.9)、国麟科技（专利号：ZL201010573546.8）等。其主要处理工艺是首先对氨气进行冷却、过滤预处理，然后经过膜处理元件，其膜元件一侧为流动的气体侧，一侧为流动的液体侧，气液在膜介质的作用下完成溶解吸收过程，为了提高氨水的浓度，吸收剂氨水循环使用。它具有如下缺点：依据氨气Wikipedia数据，在10℃条件下，当氨水的浓度达到22.9%（wt）时，氨的气相分压为22.64Kpa，因此处理后尾气中氨气的浓度约为依然无法达到排放要求，需要进行二次处理；或者在保证达标排放的情况下，氨水无法达到较高浓度。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种可保证吸收效率达到较高值，同时吸收后的尾气能够达标排放，不需二次处理的膜法氨气处理回收装置及工艺。

为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：一种膜法氨气处理回收装置，包括前置组件、氨气吸收组件，所述的氨气吸收组件包括膜元件、氨水储罐、氨水管道换热器、循环泵、减压阀，所述的膜元件包括进气口、出气口、出水口、进水口，其特征在于：所述的氨气吸收组件至少二级，且第一级膜元件的进气口与前置组件相连，每一级的膜元件的出气口与下一级膜元件的进气口依次串联，最后一级膜元件的出气口直接排放；每一级氨气吸收组件设有一吸收剂入口和一吸收剂出口，所述的每一级的氨气吸收组件的吸收剂入口与上一级的氨气吸收组件的吸收剂出口通过吸收剂管道相连，最后一级的氨气吸收组件的吸收剂入口与吸收剂罐相连；且第一级膜元件出水口通过回流管道与氨水储罐相连，所述的减压阀设于每一级膜元件进气口的管道上。

进一步，所述的前置组件包括氨气收集管道相连的风机、过滤装置、氨气管道换热器，所述的风机、过滤装置、氨气管道换热器间的连接顺序任意组合。

进一步，每一级氨气吸收组件中氨水储罐、循环泵、膜元件的进水口依次相连，所述的氨水管道换热器设于氨水储罐、循环泵、膜元件间的任一管道上。

进一步，每一级氨气吸收组件中吸收剂出口设于每一级氨气吸收组件的膜元件、氨水管道换热器、循环泵中任一设备后的管道上。

进一步，每一级氨气吸收组件中吸收剂入口设于氨水储罐上或氨水储罐、循环泵、膜元件、氨水管道换热器中任一设备后的管道上。

优选的，所述的氨气吸收组件为三级，且第二级膜元件出口设有一回流管道与氨水储罐连接，使吸收剂回流至内部循环使用。

优选的，所述的氨气吸收组件为四级；且第二级膜元件出口、第三级膜元件出口设有一回流管道与氨水储罐连接，使吸收剂回流至内部循环使用。或所述的膜组件为四级；且第二级膜元件出口设有一回流管道与氨水储罐连接，使吸收剂回流至内部循环使用。

优选的，所述的氨气吸收组件为五级，且第二级膜元件出口、第三级膜元件出口设有一回流管道与氨水储罐连接，使吸收剂回流至内部循环使用。

进一步，每一级氨气吸收组件中的膜元件个数与下一级氨气吸收组件的膜元件个数之比为任意比例。

采用上述技术方案，本发明所述的膜法氨气处理回收装置及工艺，用于氨气回收，具有的有益效果为：

1)采用多级吸收，每一级采用不同浓度的吸收剂，因此可保证每一级的吸收总推动力维持在较高水平，从而使吸收效率更高，处理效果更好；

2)吸收剂通过循环使用待浓度提高后可回用于工艺生产或作为化工产品外卖；

3)兼顾较高的环境效益和和较高的经济效益。

附图说明

图1为本发明所述的三级膜法氨气处理回收装置示意图；

图2为本发明所述的五级膜法氨气处理回收装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。

如图1所示，一种膜法氨气处理回收装置，包括与氨气收集管道相连的前置组件和三级氨气吸收组件，前置组件包括依次相连的风机1、过滤装置2、氨气管道换热器3、且三级氨气吸收组件中第一级氨气吸收组件、第二级氨气吸收组件中的膜元件为并联的两组膜元件组成，所述的氨气吸收组件包括膜元件、氨水储罐、氨水管道换热器、循环泵，所述的膜元件包括进气口、出气口、出水口、进水口，所述的氨水储罐、循环泵、氨水管道换热器进水口依次相连，且第一级膜元件4的进气口与氨气管道换热器3相连，第一级膜元件4的出气口与第二级膜元件5的进气口依次串联、第二级膜元件5的出气口与第三级膜元件6的进气口串联，第一级氨水储罐7与第二级膜元件5出水口、第二级氨水储罐10与第三级膜元件6的出水口相连，第三级膜元件6的出气口直接排放，第三级氨水储罐13连接有一吸收剂入口16；第一级膜元件4出水口通过第一回流管道17与第一级氨水储罐7相连，第二级膜元件5出水口通过第二回流管道18与第二氨水储罐10连接，使吸收剂回流至内部循环使用。

如图2所示，为五级膜法氨气处理回收装置，其与图1的区别在于，采用五级氨气吸收组件，且第二级膜元件出口、第三级膜元件出口设有一回流管道与氨水储罐连接，使吸收剂回流至内部循环使用。第一级氨气吸收组件、第二级氨气吸收组件、第三级氨气吸收组件中的膜元件为并联的两组膜元件组成。

此外，根据需要，氨气吸收组件可以设置为二级、四级或更多级，如设置为四级；且第二级膜元件出口、第三级膜元件出口设有一回流管道与氨水储罐连接，使吸收剂回流至内部循环使用。或第二级膜元件出口设有一回流管道与氨水储罐连接，使吸收剂回流至内部循环使用。

还需要说明的是，前置组件中风机、过滤装置、氨气管道换热器间的连接顺序根据需要可以任意组合，并不限于图1和图2中的顺序。

还需要说明的是，根据需要氨水管道换热器也可以设于氨水储罐、循环泵、膜元件间的任一管道上，并不限于图1和图2中的顺序。

还需要说明的是，根据需要每一级氨气吸收组件中吸收剂出口设于每一级氨气吸收组件的膜元件、氨水管道换热器、循环泵中任一设备后的管道上，并不限于图1和图2中的顺序。

还需要说明的是，根据需要，每一级氨气吸收组件中吸收剂入口设于氨水储罐上或氨水储罐、循环泵、膜元件、氨水管道换热器中任一设备后的管道上，并不限于图1和图2中的顺序。

本发明所述的膜法氨气处理回收装置，用于氨气的处理回收，其原理是依据相平衡与吸收过程关系，当吸收剂与被吸收物质的气相分压大于两相平衡时被吸收物质的气相分压时（即PA＞PE），气体将被吸收剂吸收，吸收剂外被吸收物质的气相分压与两相平衡时被吸收物质气相分压的差值（PA-PE）称为吸收总推动力。

实施例1：待处理/回收的混合气体中氨气的体积分数为20%，氨气管道换热器3出口混合气体的温度控制在15℃左右，第一级氨水管道换热器9、第二级氨水管道换热器12、第三级氨水管道换热器15出口吸收剂的温度控制在0-10℃，风机1出口的风压控制在45-50Kpa左右，第一级氨水储罐7、第二级氨水储罐10、第三级氨水储罐13内氨水的浓度分别控制在20%～22%,10%～12%,4%左右，对混合气体中氨气进行处理吸收。

具体的，混合气体经由氨气收集管道经风机1加压，接着引入过滤装置2，以除去气体中较大颗粒物，经过滤后的气体流经氨气管道换热器3，降低进气氨气的温度。经过过滤和降温的混合气体，由第一级膜元件4侧进气口进入第一级膜元件4，在膜元件内氨气被吸收剂初步吸收，被吸收后的尾气由出气口排出，接着再进入第二级膜元件5，在第二级膜元件5内继续被吸收剂吸收，经过二级吸收处理后的尾气最终进入第三级膜元件6经吸收后经第三级膜元件6出气口达标排放。

同时，第三级氨水储罐13内吸收剂（不含氨水，如纯水）经过第三级储水泵14加压，接着进入第三级换热器15降温，从第三级换热器15出来后接着由进气口进入第三级膜元件6，从第三级膜元件6出来后的吸收剂接着经过减压阀减压，最后注入第二级氨水储罐10内。第二级氨水储罐10内的吸收剂（低浓度氨水吸收剂）经过第二级循环泵11加压，接着进入第二级换热器12降温，第二级从换热器12出来后接着进入第二级膜元件5，从第二级膜元件5出来后接着经过减压阀减压，最后注入第二级氨水储罐10内，实现吸收剂在第二级膜组件所在回路的内循环。第二级氨水储罐10内的氨水浓度逐渐升高，当第二级氨水储罐10内的氨水浓度达到一定范围，如10-12%，由第二级膜元件5出来后直接注入第一级氨水储罐7。第一级氨水储罐7内吸收剂（高浓度氨水吸收剂）经过第一级循环泵8加压，接着进入第一级换热器9降温，从第一级换热器9出来后接着进入第一级膜元件4，从第一级膜元件4出来后接着经过减压阀减压，最后注入第一级氨水储罐7内，实现吸收剂在第一级膜组件所在回路的内循环。当第一级氨水储罐7内的氨水浓度逐渐升高，当达到一定范围后，如20-22%，由第二膜元件4出来后直接注入外卖罐或回用生产罐（图中未画出），等待外卖或回用，采用上述方法处理后的数据处理后的数据见下表一。

表一

需要说明的事，本实施例仅仅是以三级氨气吸收组件为例介绍了本发明，但是本领域技术的人员应该明白，根据不同混合气体中氨气的浓度及排放气体的要求，本领域技术人员可以根据需要设置不同级别的氨气吸收组件，如四级、五级乃至更多；即在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims

1.一种膜法氨气处理回收装置，包括前置组件、氨气吸收组件，所述的氨气吸收组件包括膜元件、氨水储罐、氨水管道换热器、循环泵、减压阀，所述的膜元件包括进气口、出气口、出水口、进水口，其特征在于：所述的氨气吸收组件至少二级，且第一级膜元件的进气口与前置组件相连，每一级的膜元件的出气口与下一级膜元件的进气口依次串联，最后一级膜元件的出气口直接排放；每一级氨气吸收组件设有一吸收剂入口和一吸收剂出口，所述的每一级的氨气吸收组件的吸收剂入口与上一级的氨气吸收组件的吸收剂出口通过吸收剂管道相连，最后一级的氨气吸收组件的吸收剂入口与吸收剂罐相连；且第一级膜元件出水口通过回流管道与氨水储罐相连，所述的减压阀设于每一级膜元件进气口的管道上。

2.根据权利要求1所述的一种膜法氨气处理回收装置，其特征在于：所述的前置组件包括氨气收集管道相连的风机、过滤装置、氨气管道换热器，所述的风机、过滤装置、氨气管道换热器间的连接顺序任意组合。

3.根据权利要求1所述的一种膜法氨气处理回收装置，其特征在于：所述的每一级氨气吸收组件中氨水储罐、循环泵、膜元件的进水口依次相连，所述的氨水管道换热器设于氨水储罐、循环泵、膜元件间的任一管道上。

4.根据权利要求1所述的一种膜法氨气处理回收装置，其特征在于：每一级氨气吸收组件中吸收剂出口设于每一级氨气吸收组件的膜元件、氨水管道换热器、循环泵中任一设备后的管道上。

5.根据权利要求1所述的一种膜法氨气处理回收装置，其特征在于：每一级氨气吸收组件中吸收剂入口设于氨水储罐上或氨水储罐、循环泵、膜元件、氨水管道换热器中任一设备后的管道上。

6.根据权利要求1所述的一种膜法氨气处理回收装置，其特征在于：所述的氨气吸收组件为三级，且第二级膜元件出口设有一回流管道与当级氨水储罐连接；或所述的氨气吸收组件为四级；且第二级膜元件出口、第三级膜元件出口设有一回流管道与氨水储罐连接；或所述的膜组件为四级；且第二级膜元件出口设有一回流管道与氨水储罐连接。

7.根据权利要求1所述的一种膜法氨气处理回收装置，其特征在于：所述的氨气吸收组件为五级，且第二级膜元件出口、第三级膜元件出口设有一回流管道与氨水储罐连接。

8.根据权利要求1所述的一种膜法氨气处理回收装置，其特征在于：每一级氨气吸收组件中的膜元件个数与下一级氨气吸收组件的膜元件个数之比为任意比例。

9.一种膜法氨气处理回收工艺，其特征在于：采用权利要求1-8任一权利要求所述的膜法氨气处理回收装置，还包括如下步骤：氨气收集管道中的混合气体分别经前置组件处理后依次进入各级氨气吸收组件中的膜元件中处理，吸收剂在各级氨气吸收组件的膜元件中吸收氨气，并最终由回流至本级氨水储罐或流至上一级氨气吸收组件，尾气最终于最后一级氨气吸收组件中的膜元件出气口排放。

10.根据权利要求9所述的一种膜法氨气处理回收工艺，其特征在于：所述的吸收剂为纯水；当第一级氨水储罐中的氨水质量浓度达到20-22%时，引出回用或作为化工产品外卖；当第二级氨水储罐中的氨水质量浓度达到10-12%时，进入第一级氨水储罐；所述的氨气管道换热器出口混合气体的温度控制在15℃左右，所述的氨水管道换热器出口吸收剂的温度控制在0-10℃，风机出口的风压控制在45-50Kpa。