CN104478026A - 一种内耦合节能汽提脱氨工艺方法 - Google Patents

一种内耦合节能汽提脱氨工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种节能减排及汽提脱氨的工艺方法，具体是涉及一种内耦合节能汽提脱氨装置系统和使用其进行氨氮废水处理的工艺步骤。采用本发明方法可以在较低能耗的情况下，对高浓度氨氮废水进行高效脱氨处理，处理每吨废水的蒸汽耗量可低至70～90kg。采用本发明处理过的氨水浓度可以达到国标GB8978中的氨氮排放标准的一级标准，即水中氨氮含量小于15mg/L，且分离得到的氨可以高浓度氨气回收利用。

Description

一种内耦合节能汽提脱氨工艺方法
技术领域
本发明涉及一种节能减排及汽提脱氨的工艺方法，具体是涉及一种内耦合节能汽提脱氨装置系统和使用其进行氨氮废水处理的工艺方法，属于化工及环保领域。
背景技术
在石油、化工、农药以及轻工业等行业中常有废水排放，其中常见的一种是氨氮废水。氨氮会导致水体的富营养性，使水体混浊且严重污染水体。因此，国家对排放废水中的氨氮含量有严格的规定和限制(GB8978-1996《污水综合排放标准》规定一级标准氨氮小于15mg/L，二级标准氨氮小于25mg/L)。
对于高浓度的氨氮废水，国内较为成熟的氨氮废水处理工艺多采用汽提脱氨工艺，主要是采用调整酸碱度的废水在高温下与水蒸气进行传质传热，从而实现将氨氮从废水中分离出来的目的。汽提脱氨工艺的设备多采用塔器，而传统工艺条件下处理氨氮废水的汽提塔蒸汽单耗较高，每吨废水常达到200～300kg蒸汽耗量。较大的能耗阻碍了技术的普及应用，而降低能耗则成为了技术推广的重要突破点。氨氮废水处理中节能降耗方面的相关专利有ZL 200810104999.9，该专利采用双汽提精馏塔结构，将氨氮汽提精馏能耗降低至每吨废水100～120kg蒸汽耗量，但由于其采用双塔结构，一般应用于处理废水量在10t/h以上的装置，否则装置每吨水投资额将会增大较多。
发明内容
本发明提供一种内耦合节能汽提脱氨工艺方法，具体包含一种内耦合节能汽提脱氨装置系统和使用其进行氨氮废水处理的工艺步骤。采用本发明处理氨氮废水可以在ZL 200810104999.9的基础上再节能10～20％，蒸汽单耗可以达到每吨废水70～90kg；该发明对应废水处理量没有限制，尤其是相对于双塔结构来讲，由于采用了单塔结构，设备投资亦可减少10～15％。
装置设备说明
本发明提供一种内耦合节能汽提脱氨装置系统，其特征在于至少包含内耦合节能汽提脱氨塔、预热器、再沸器I、再沸器II、塔顶冷凝器、塔釜液泵I、塔釜液泵II及回流泵。
其中，内耦合节能汽提脱氨塔的结构及其配套装置的组合方式具有以下特征：
塔内上部有精馏区，中部及下部分为汽提I区和汽提II区。
精馏区内塔顶处有蒸汽出口与塔顶冷凝器相连，塔顶冷凝器液相回流管道与塔顶液体分布器相连，液体分布器下方精馏区内还有精馏填料段，精馏区下端与汽提II区贯通相连，但与汽提I区通过分区隔离板分隔开来。
精馏区下方塔内中部至底部有分区隔离板将塔内中下部分割为两个区域(汽提I区及汽提II区)，沿塔垂直方向的隔离板位置可以不处于塔正中央。汽提I区内上部有液体分布器，分别与再沸器II冷凝回流管路及经过预热器的氨氮废水输入管路相连，汽提I区中部为汽提填料I段，底部有塔釜I区，汽提填料I段与塔釜I区之间设有再沸器I换热后的入口，塔底设有液体出口通过塔釜液泵I分为两路，分别与再沸器I入口、及汽提II区内汽提填料II段与塔釜II区之间的入口相连。
汽提填料I段及塔釜I区的内侧与分区隔离板间有不完全封闭的蒸汽夹层区，蒸汽夹层区的开口处位于汽提I区上部并高于汽提填料I段及汽提I区内的液体分布器，蒸汽夹层区下部通过塔底出口与再沸器II的壳程入口相连，再沸器II壳程的气相出口与汽提II区及精馏区之间的蒸汽入口相连，再沸器II壳程的液相出口经泵打回汽提I区汽提填料段上方的液体分布器。
汽提II区底部塔釜II区有液体出口通过三通管路分为两路，一路经再沸器II的管程与汽提填料II段及塔釜II区之间的入口相连；一路经过预热器与脱氨废水排放出口相连；汽提填料II段与精馏区之间有经过再沸器II壳程的气相输入口，该气相输入口与汽提填料II段之间还有与经过预热器的氨氮废水输入口相连的液体分布器。
工艺步骤说明
本发明采用上述装置系统对氨氮废水进行汽提脱氨处理，处理后将氨氮以浓氨气形式回收。为此所采用的工艺步骤特征如下：
调整过pH值的氨氮废水经过预热器与脱氨废水换热升温后分为两路，分别在汽提I区及汽提II区上部经过液体分布器将废水均匀分布。
汽提I区经过液体分布器的氨氮废水经过汽提填料I段时与逆流的蒸汽进行热/质交换，废水中的氨氮进入气相，实现脱氨之目的。积蓄在塔釜I区的脱氨废水分为两路，一路输送至塔釜II区，另一路经过再沸器I加热后输送回汽提脱氨I段下方产生塔内上升蒸汽用于脱氨。经过热/质交换后的含氨蒸汽上行进入蒸汽夹层区，通过夹层区下方的出口被输送至再沸器II壳程中，换热后冷凝的含氨水被送往汽提I区的液体分布器，未冷凝的含氨蒸汽被送至精馏填料段下部入口与汽提II区的含氨蒸汽汇合一同进入精馏区精馏。
汽提II区经过液体分布器的氨氮废水经过汽提填料II段时与来自再沸器II的逆流上行蒸汽进行热/质交换，废水中的氨氮进入气相，实现脱氨之目的。
积蓄在塔釜II区的脱氨废水分两路，一路经预热器与氨氮废水换热降温后排出，另一路经再沸器II管程加热产生蒸汽送往汽提填料段II下方用于脱氨。从汽提填料段II升上来的含氨蒸汽与来自再沸器II壳程气相出口的含氨蒸汽一同升至精馏区，经过精馏填料段精馏后于塔顶冷凝器中冷却，冷凝液相回流输送回塔顶的液体分布器，塔顶冷凝器中排出的浓氨气回收利用。
本发明中，仅以填料塔进行了装置设备及工艺步骤的示意说明，但填料段也可采用塔板结构，即塔内所有填料段均可以塔板替换。
本发明的有益效果：
(1)可处理废水中氨氮含量：500～80000mg/L；
(2)处理后排放废水中氨氮含量低：1～15mg/L；
(3)可处理的氨氮废水流量：无限制；
(4)蒸汽耗量：70～90kg/t废水；
(5)回收产品：高浓度氨气。
附图说明
图1是内耦合节能汽提脱氨塔的结构及装置系统示意图
图2是以填料结构为例的内耦合节能汽提脱氨塔分区示意图
具体实施方式
以下列举实施例具体说明本发明的生产方法及工艺条件。但本发明并不限于下述实施例。
实施例1
采用本发明处理氨氮废水进口氨氮浓度50000mg/L，处理量为1t/h。采用纳氏试剂比色法(GB7479-87)方法分析，处理后废水中的氨氮浓度为8～10mg/L。蒸汽消耗量为82kg/t废水。
塔内操作参数：
1)塔温：
汽提I区上部120℃，塔釜I区150℃；
汽提II区上部70℃，塔釜II区102℃；
精馏区60℃。
2)塔压：
汽提I区上部0.4MPa.g，塔釜I区0.4MPa.g；
汽提II区上部0.02MPa.g，塔釜II区0.02MPa.g；
精馏区0.02MPa.g。
实施例2
用本发明处理氨氮废水进口氨氮浓度6000mg/L，处理量为15t/h。采用纳氏试剂比色法(GB7479-87)方法分析，处理后废水中的氨氮浓度为3～5mg/L。蒸汽消耗量为70kg/t废水。
塔内操作参数：
1)塔温：
汽提I区上部130℃，塔釜I区160℃；
汽提II区上部80℃，塔釜II区110℃；
精馏区70℃。
2)塔压：
汽提I区上部0.5MPa.g，塔釜I区0.5MPa.g；
汽提II区上部0.05MPa.g，塔釜II区0.05MPa.g；
精馏区0.05MPa.g。
实施例3
用本发明处理氨氮废水进口氨氮浓度500mg/L，处理量为50t/h。采用纳氏试剂比色法(GB7479-87)方法分析，处理后废水中的氨氮浓度为1～2mg/L。蒸汽消耗量为79kg/t废水。
塔内操作参数：
1)塔温：
汽提I区上部120℃，塔釜I区150℃；
汽提II区上部80℃，塔釜II区110℃；
精馏区70℃。
2)塔压：
汽提I区上部0.4MPa.g，塔釜I区0.4MPa.g；
汽提II区上部0.05MPa.g，塔釜II区0.05MPa.g；
精馏区0.05MPa.g。
实施例4
采用本发明处理氨氮废水进口氨氮浓度80000mg/L，处理量为30t/h。采用纳氏试剂比色法(GB7479-87)方法分析，处理后废水中的氨氮浓度为9～11mg/L。蒸汽消耗量为90kg/t废水。
塔内操作参数：
1)塔温：
汽提I区上部130℃，塔釜I区160℃；
汽提II区上部90℃，塔釜II区120℃；
精馏区75℃。
2)塔压：
汽提I区上部0.5MPa.g，塔釜I区0.5MPa.g；
汽提II区上部0.1MPa.g，塔釜II区0.1MPa.g；
精馏区0.1MPa.g。

Claims (4)

1.一种内耦合节能汽提脱氨装置系统，其特征在于至少包含内耦合节能汽提脱氨塔、预热器、再沸器I、再沸器II、塔顶冷凝器、塔釜液泵I、塔釜液泵II及回流泵；
其中，内耦合节能汽提脱氨塔的结构及其配套装置的组合方式具有以下特征：
塔内上部有精馏区，中部及下部分为汽提I区和汽提II区；
精馏区内塔顶处有蒸汽出口与塔顶冷凝器相连，塔顶冷凝器液相回流管道与塔顶液体分布器相连，液体分布器下方精馏区内还有精馏填料段，精馏区下端与汽提II区贯通相连，但与汽提I区通过分区隔离板分隔开来；
精馏区下方塔内中部至底部有分区隔离板将塔内中下部分割为两个区域，汽提I区及汽提II区；沿塔垂直方向的隔离板位置可以不处于塔正中央；汽提I区内上部有液体分布器，分别与再沸器II冷凝回流管路及经过预热器的氨氮废水输入管路相连，汽提I区中部为汽提填料I段，底部有塔釜I区，汽提填料I段与塔釜I区之间设有再沸器I换热后的入口，塔底设有液体出口通过塔釜液泵I分为两路，分别与再沸器I入口、及汽提II区内汽提填料II段与塔釜II区之间的入口相连；
汽提填料I段及塔釜I区的内侧与分区隔离板间有不完全封闭的蒸汽夹层区，蒸汽夹层区的开口处位于汽提I区上部并高于汽提填料I段及汽提I区内的液体分布器，蒸汽夹层区下部通过塔底出口与再沸器II的壳程入口相连，再沸器II壳程的气相出口与汽提II区及精馏区之间的蒸汽入口相连，再沸器II壳程的液相出口经泵打回汽提I区汽提填料段上方的液体分布器；
汽提II区底部塔釜II区有液体出口通过三通管路分为两路，一路经再沸器II的管程与汽提填料II段及塔釜II区之间的入口相连；一路经过预热器与脱氨废水排放出口相连；汽提填料II段与精馏区之间有经过再沸器II壳程的气相输入口，该气相输入口与汽提填料II段之间还有与经过预热器的氨氮废水输入口相连的液体分布器。
2.一种节能减排及汽提脱氨的工艺方法，其特征在于进行汽提脱氨时采用权利要求1所述的装置系统，并采用以下的工艺步骤：
调整过pH值的氨氮废水经过预热器与脱氨废水换热升温后分为两路，分别在汽提I区及汽提II区上部经过液体分布器将废水均匀分布；
汽提I区经过液体分布器的氨氮废水经过汽提填料I段时与逆流的蒸汽进行热/盾交换，废水中的氨氮进入气相，实现脱氨之目的；积蓄在塔釜I区的脱氨废水分为两路，一路输送至塔釜II区，另一路经过再沸器I加热后输送回汽提脱氨I段下方产生塔内上升蒸汽用于脱氨；经过热/质交换后的含氨蒸汽上行进入蒸汽夹层区，通过夹层区下方的出口被输送至再沸器II壳程中，换热后冷凝的含氨水被送往汽提I区的液体分布器，未冷凝的含氨蒸汽被送至精馏填料段下部入口与汽提II区的含氨蒸汽汇合一同进入精馏区精馏；
汽提II区经过液体分布器的氨氮废水经过汽提填料II段时与来自再沸器II的逆流上行蒸汽进行热/盾交换，废水中的氨氮进入气相，实现脱氨之目的；
积蓄在塔釜II区的脱氨废水分两路，一路经预热器与氨氮废水换热降温后排出，另一路经再沸器II管程加热产生蒸汽送往汽提填料段II下方用于脱氨；从汽提填料段II升上来的含氨蒸汽与来自再沸器II壳程气相出口的含氨蒸汽一同升至精馏区，经过精馏填料段精馏后于塔顶冷凝器中冷却，冷凝液相回流输送回塔顶的液体分布器，塔顶冷凝器中排出的浓氨气回收利用。
3.一种内耦合节能汽提脱氨装置系统，其特征在于采用权利要求1所述的装置系统，其中所述的填料段均替换为塔板结构。
4.一种节能减排及汽提脱氨的工艺方法，其特征在于进行汽提脱氨时采用权利要求3所述的装置系统，同时采用权利要求2所述的工艺步骤，其中所述的填料段均替换为塔板。
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