CN104445476B - 酒精沼液脱氨工艺及设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于去氨氮技术领域，特别涉及一种酒精沼液脱氨工艺，采取以下步骤：(1)对酒精沼液初步预热；(2)对预热后的酒精沼液加热，使酒精沼液预热后温度距离脱氨塔内物料泡点温度3～10度；(3)利用生蒸汽和再沸器提供的蒸汽对加热后的酒精沼液加热脱氨，脱氨后物料输出，输出的物料对步骤2中的预热后的酒精沼液加热，带氨的气相通过稀硫酸洗气塔去除气相中氨分；(4)用压缩机对脱氨后的气相加热，随后在再沸器内形成二次蒸汽，与步骤3中的生蒸汽一起对酒精沼液加热脱氨，重复步骤3和步骤4，循环使用。本发明脱氨塔塔内上升气相主要为水蒸汽，较一般热风有更强的能力脱出物料中的氨分。

Description

酒精沼液脱氨工艺及设备

技术领域

本发明涉及一种酒精沼液脱氨工艺及设备，属于去氨氮技术领域。

背景技术

业内对于酒精沼液类物料的去氨氮处理工艺一直处于一个瓶颈阶段。通常采用的是吹脱法，和蒸氨法。吹脱法需要大量的55度以上气体对水体内的氨进行吹脱，大致为1500～2000方气才能处理一吨水。并且其热气无法进行长时间的回流使用，因为脱氨伴随着脱二氧化碳的过程，二氧化碳在系统内积累会造成水体内氨的吹脱被抑制。并且往往需要将物料的PH预处理至10以上，以达到良好的脱氨效果。而对于PH8这样的弱碱性低PH物料则无法高效的脱氨。因此，目前这类物料的处理工艺还处于一个高能耗的状态下，形成了此发明的市场需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种减少气相使用量、提高脱氨效率且可降低处理成本的酒精沼液脱氨工艺，及可实现气相循环利用，容易实现，提高工作效率的酒精沼液脱氨设备。

本发明所述的酒精沼液脱氨工艺，采取以下步骤：

(1)对酒精沼液初步预热；

(2)对预热后的酒精沼液加热，使酒精沼液预热后温度距离脱氨塔内物料泡点温度3～10度；

(3)利用生蒸汽和再沸器提供的蒸汽对加热后的酒精沼液加热脱氨，脱氨后物料输出，输出的物料对步骤2中的预热后的酒精沼液加热，带氨的气相通过稀硫酸洗气塔去除气相中氨分；

(4)用压缩机对脱氨后的气相加热，随后在再沸器内形成二次蒸汽，与步骤3中的生蒸汽一起对酒精沼液加热脱氨，重复步骤3和步骤4，循环使用。

使用水蒸汽作为吹脱介质，可以大大减少气相的使用量；通常泡点的操作范围55℃到100℃，步骤2中对预热后的酒精沼液加热，使酒精沼液预热后温度比脱氨塔内物料泡点温度低3～10度。

所述的步骤1中利用冷凝水对酒精沼液初步预热，初步预热后物料升温0.5℃～5℃，生蒸汽的温度为100℃～150℃，二次蒸汽的温度为55～100℃。通常酒精沼液预热前的温度为25℃～50℃。

所述的步骤3中将生蒸汽通入脱氨塔中对酒精沼液脱氨，脱氨后物料从脱氨塔塔底由出料泵输出，带氨的气相从脱氨塔塔顶输出，进入洗气塔，洗气塔内有稀硫酸，通过稀硫酸对带氨的气相洗气，去除气相中氨分。当气相中含有其他有经济价值或会影响压缩机工作的成分时，更多对应的洗气塔将被使用，气相中的氨被一个稀硫酸洗气塔吸收，在生成的硫酸铵溶液浓度达到10～35％时排出，可做出售盈利。

所述的步骤4中脱氨并净化后的气相从洗气塔塔顶输出，并导向压缩机，压缩机将气相压缩使温度升高5～20度，将升温后的气相导入釜式再沸器，使新一轮的二次蒸汽生成，新一轮二次蒸汽与生蒸汽一起在脱氨塔中对酒精沼液加热脱氨，且新的二次蒸汽与生蒸汽一起形成新一轮的气相，通过步骤3和步骤4进行循环使用。传统工艺中由于气相中含有二氧化碳，直接回用会使气相中二氧化碳浓度提高，会抑制液相中碳酸氢根分解，进而会抑制NH4+向NH3的转变，从而抑制脱氨。所以传统工艺不得不使用新的高温气相对物料进行吹脱，从而带来了能量的损失与浪费。而本工艺利用压缩机，在排出气相中二氧化碳的同时，回收利用了气相的潜热，变相的实现了气相的循环利用，从而大大降低了能源消耗。并且通过对物料和处理后物料的热量进行交换，换热，实现了在相对较高的温度下低能耗运行55℃～100℃。而高温无疑又会增加了脱氨的效率，因为碳酸氢根会因为高温而更易分解。从而有提高了脱氨的效率。

本发明所述的酒精沼液脱氨设备包括第一换热器、第二换热器、脱氨塔、洗气塔及压缩机，第一换热器与第二换热器连接，第二换热器连接脱氨塔，脱氨塔一侧连接生蒸汽进入管，顶部连接洗气塔，底部分别连接釜式再沸器入口和出料泵，出料泵连接第二换热器，洗气塔顶部连接压缩机进口，压缩机出口连接釜式再沸器。

酒精沼液首先进入第一换热器与冷凝水进行换热，物料得到初步预热，冷凝水得到冷却，有利于真空度实现。物料再进入第二换热器，对预热后的物料进行加热，换热面积要足够大，以使物料比塔内泡点温度低3～10度之间。换热充分后的物料进入脱氨塔利用生蒸汽进行脱氨，生蒸汽通过生蒸汽进入管进入到脱氨塔塔体内，脱氨后物料从脱氨塔塔底由出料泵输出，进入第二换热器，与进入第二换热器的初始物料换热。带氨的气相从脱氨塔塔顶输出，进入洗气塔。在洗气塔内稀硫酸对气相进行洗气，去除气相中氨分。脱氨后的蒸汽再从洗气塔塔顶输出，并导向压缩机，压缩机将气相压缩升温5到20℃，并导向釜式再沸器，气相自身冷凝，再沸产生的二次蒸汽与生蒸汽一起对物料进行加热脱氨，并在脱氨塔内产生新一轮气相，此循环一直持续。

所述的压缩机出口连接生蒸汽进入管，压缩机驱动轴处设置生蒸汽进入管，压缩机出口与压缩机进口之间设置回流管。通向压缩机驱动轴方向的蒸汽的作用为提供密封。密封形式为蒸汽密封。通向压缩机出口蒸汽管道的生蒸汽是为了使压缩机在自身无法提供足够温升的时候也能提供足够温度的水蒸汽，以保证压缩机持续平稳的运行。从压缩机出口回流向压缩机进口的水蒸汽是为了平衡压缩机进出口之间不必要的压差，以保证压缩机平稳的运行。

所述的釜式再沸器出口通过水泵连接第一换热器，第一换热器连接凝水罐，凝水罐顶部连接真空泵，底部设置出口，并通过水泵连接压缩机。在釜式再沸器中产生的凝水由水泵向第一换热器对物料进行初步预热。凝水再从第一换热器流入凝水罐。小部分凝水罐中的凝水在水泵的作用下泵向压缩机，作为压缩机的过热消除用水。大部分凝水由水泵泵出整个机组。

洗气塔不仅仅是代表了其能脱去气相中的氨分，其在具体工艺流程中可以分化为多个吸收塔来回收和去除气相中有用的可盈利的或者会对压缩机工作造成不良影响的组分。这是本发明进一步降低成本的手段，也是应用于具体案例时保证系统能平稳运行的核心技术。以此发明对应的沼液为例，若沼液中脱出二氧化碳过多，则需要在气相进入压缩机前对其用氢氧化钠洗气塔进行洗气，吸收其中的二氧化碳。否则将极大增加压缩机工作负荷以及压缩机的造价。真空度决定了本发明脱氨时的操作温度。其控制点选为检测釜式再沸器内的压力值。原因是这里距离真空泵的管道长度最大，且塔底压力大于塔顶。当此处真空度达标时，系统真空度达标。洗气效果是以测量上升气相(水蒸汽)的量来保证的。然而，进料预热效果是难以达到泡点的，所以需要用生蒸汽的热量来使物料达到泡点。否则，在物料上降过程中会使上升的气相中的水蒸汽冷凝，致使气相减少，新的循环达不到设计脱氨要求。所以需要通入适量的水蒸汽。然而，在选择控制点与控制方法时，单纯的检测塔底，塔中，塔顶的温度是无法保证气相的流量足够的。所以，本发明选择测脱氨塔塔顶的气体流量来保证脱氨塔塔内脱氨的程度合适。但是，气相中不仅仅是含有水蒸汽，脱出的二氧化碳和氨气也会占据体积流量，所以不同组分的物料需要进行试验后才能确定其对应的操作控制参数。更多的可以提升系统经济性的洗气塔可以被加装。这些洗气塔的运作模式相同。

压缩机的自动控制与传统行业管理相比本发明只做了一点改变。压缩机的出口温度，不再和脱氨塔塔内温度有关系，而是直接设定在一个温度上，达标送出即可。其意义是压缩机出口通入的生蒸汽不会再用于将进料升温至泡点。其主原因是本发明所运用的案例中进料量远远大于压缩机的出气量，将蒸汽在此通入会多余走一段管道，加大了热量损失，不如直接送入脱氨塔中。次要原因是，大量生蒸汽导进压缩机出口可能会造成压缩机过热消除泵的异常工作，因为大量的生蒸汽会急剧升高压缩机出口的温度，造成过热消除泵报警喷水降温。此外压缩机进出口压差调节阀也是自控系统中常备的一环。

本发明的有益效果是：

脱氨塔塔内上升气相主要为水蒸汽，较一般热风有更强的能力脱出物料中的氨分；压缩机使除氨后的气相升温，使其具备在釜式再沸器中重新加热物料生成新一轮气相的能力，让新一轮气相的产生不在依赖于生蒸汽的能量。真空泵则将不凝性气体(主要为二氧化碳)抽出系统，保证了系统内二氧化碳的低浓度，保证了氨分的持续高效脱出。第一换热器和第二换热器作为系统进出口的两个换热器则充分保留住了系统中宝贵的热能，使进料不需要大量生蒸汽来升温即可达到泡点，此为高温高效蒸氨的基础。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1、第二换热器 2、第一换热器 3、真空泵 4、凝水罐 5、生蒸汽进入管 6、脱氨塔 7、釜式再沸器 8、出料泵 9、洗气塔 10、压缩机进口 11、压缩机出口 12、压缩机 13、生蒸汽源 14、物料出料管 15、物料进入管 16、回流管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述：

如图1所示，本发明所述的酒精沼液脱氨工艺用设备包括第一换热器2、第二换热器1、脱氨塔6、洗气塔9及压缩机12，第一换热器2与第二换热器1连接，第二换热器1连接脱氨塔6，脱氨塔6一侧连接生蒸汽进入管5，生蒸汽进入管5连接生蒸汽源13，脱氨塔6顶部通过管道连接洗气塔9，底部分别连接釜式再沸器7的入口和出料泵8，出料泵8通过管道连接第二换热器1，洗气塔9顶部连接压缩机进口10，压缩机出口11连接釜式再沸器7。压缩机出口11连接生蒸汽源13或生蒸汽进入管5，压缩机驱动轴处设置生蒸汽进入管5，压缩机出口11与压缩机进口10之间设置回流管16。釜式再沸器7出口通过水泵连接第一换热器2，第一换热器2连接凝水罐4，凝水罐4顶部连接真空泵3，底部设置出口，并通过水泵连接压缩机12。

酒精沼液脱氨工艺的步骤为：

(1)对酒精沼液初步预热：酒精沼液通过物料进入管15通入第一换热器2中，可利用釜式再沸器7中产生的冷凝水对酒精沼液初步预热，初步预热后的温度上升0.5～5℃，将釜式再沸器7中产生的冷凝水通入第一换热器2中与酒精沼液换热即可；

(2)对初步预热后的酒精沼液加热，使进料最终距离塔6内泡点温度3～10度，可利用脱氨塔6塔底流出的物料对预热后的酒精沼液加热，将脱氨塔6塔底流出的物料通入第二换热器1中，与初步预热后的酒精沼液进行换热即可，最终物料从物料出料管14流出；

(3)利用生蒸汽和再沸器产生的二次蒸汽对加热后的酒精沼液脱氨，脱氨后物料输出至第二换热器1，带氨的气相通入洗气塔9中通过稀硫酸洗气，去除气相中氨分，生蒸汽的温度为100℃～150℃；

(4)脱氨后的气相从洗气塔9塔顶输出，并导向压缩机12，压缩机12将气相压缩使温度升高5～20度，将升温后的气相导入釜式再沸器7，使新一轮二次蒸汽产生，新一轮二次蒸汽与生蒸汽一起在脱氨塔6中对酒精沼液加热脱氨，新一轮二次蒸汽与生蒸汽一起形成新一轮的气相，循环使用。二次蒸汽的温度为55℃～100℃。压缩机12工作过程中，向压缩机驱动轴方向通入生蒸汽，起到密封作用；向压缩机出口11的管道通入生蒸汽，可使压缩机12在自身无法提供足够温升的时候也能提供足够温度的水蒸汽，以保证压缩机12持续平稳的运行。压缩机出口11向压缩机进口10回流水蒸汽，可平衡压缩机进出口之间不必要的压差，以保证压缩机平稳的运行。

(5)在釜式再沸器7中产生的凝水由水泵向第一换热器2对物料进行初步预热。凝水再从第一换热器2流入凝水罐4。小部分凝水罐4中的凝水在水泵的作用下泵向压缩机12，作为压缩机12的过热消除用水。大部分凝水由水泵泵出整个机组。

Claims (1)

1.一种酒精沼液脱氨设备，其特征在于：包括第一换热器(2)、第二换热器(1)、脱氨塔(6)、洗气塔(9)及压缩机(12)，第一换热器(2)与第二换热器(1)连接，第二换热器(1)连接脱氨塔(6)，脱氨塔(6)一侧连接生蒸汽进入管(5)，顶部连接洗气塔(9)，底部分别连接釜式再沸器(7)入口和出料泵(8)，出料泵(8)连接第二换热器(1)，洗气塔(9)顶部连接压缩机进口(10)，压缩机出口(11)连接釜式再沸器(7)；压缩机出口(11)连接生蒸汽进入管(5)，压缩机驱动轴处设置生蒸汽进入管(5)，压缩机出口(11)与压缩机进口(10)之间设置回流管(16)；釜式再沸器(7)出口通过水泵连接第一换热器(2)，第一换热器(1)连接凝水罐(4)，凝水罐(4)顶部连接真空泵(3)，底部设置出口，并通过水泵连接压缩机(12)。