CN107126826A - 一种纯碱制备中含氨尾气处理装置及方法 - Google Patents

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李英栋
赵雅静
董文林
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
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    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/77—Liquid phase processes
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    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/54—Nitrogen compounds
    • B01D53/58—Ammonia

Abstract

本发明提供了一种纯碱制备中含氨尾气处理装置及方法，其装置包括吸收塔和回流泵，吸收塔底部分别进入的含氨尾气、暴空氨与二氧化碳气体，补充水和循环吸收液分别从吸收塔上部进入塔内，塔底气相与塔顶液相在塔内发生化学反应，吸收后的惰性气体从塔顶放空阀排出塔内，吸收液从塔底经回流泵一部分作为产品采出，另一部分作为循环吸收液进入塔内。本发明具有工艺路线简单，节能环保等优势，工艺中采用纯碱厂大量富余的CO2作为化学吸收剂，强化了吸收效果。

Description

一种纯碱制备中含氨尾气处理装置及方法
技术领域
本发明申请涉及用于含氨尾气及暴空氨气回收领域，具体涉及纯碱制备中含氨尾气处理系统及工艺。
背景技术
在纯碱制备过程中，无论是联碱法还是氨碱法，由于尾气回收装置回收性能较差，致使各类尾气排放超标，造成周围环境较差。目前工艺由于自身设计存在缺陷，炉气冷凝液只能到洗水桶作滤碱机洗水，过滤尾气净氨和碳化尾气净氨洗水量很少，加之氨溶于水属于物理吸收，吸收速度较慢，吸收效果不佳，浓度升高后吸收效果更差，势必造成尾气回收氨效果差，尾气损失大。同时，冷凝液中的部分气氨，还有部分经煅烧、滤过系统的气氨被暴空排放。另外，滤过尾气多年来始终未进行回收利用，直接排空。碳化尾气也只经过淡氨进行洗涤回收后直接排入大气，虽然大部分氨、CO2得以回收，但仍有部分排空，加之各贮桶、容器的暴空损失，造成现场环境氨味大，治理难度大。但随着国家对环保要求的提高，迫使纯碱生产企业对各类含氨尾气进行治理。
对于含氨气体，国内现存在的处理技术主要有吸收回收和催化转化两类。催化法由于需要在高温下实施，且当温度超过1200℃时，催化剂容易流失，并且反应热量大，分解能耗高，造成运行成本高，因此此技术不适宜普遍使用。
吸收回收包括化学吸收和物理吸收，氨的化学吸收是指利用它的碱性与酸性物质进行反应，产生价值较低的氮肥。但是回收氨气时所使用的溶剂通常具有挥发性比较大、腐蚀性较强的缺点，因此此种方法在工业中已逐渐被排除。物理吸收即使用软水或者低浓度氨水吸收气体中的氨，最后加工成为液氨。虽然这种技术比较常见，但是也存在一些不足之处：(1)水需求量大；(2)将吸收得到的低浓度氨水提浓过程能量消耗大；(3)氨回收率不高。
中国专利CN105668590A、CN105110350A公开了两种将氨彻底回收的方法，前者主要是通过贫氨吸收液(至少含磷酸、磷酸二氢铵或硫酸中的一种)吸收高氨产品气流中未反应的氨的方法，后者是提供了一种氨回收系统和方法，两者共同点是工艺较复杂。
中国专利CN103466655A公开了一种使用高纯材料构建的氨吸收装置，这种装置使用了如今比较热门的膜技术，但是在处理废水过程中，膜容易受到污染，清洗以及更换膜材料均会增加运行成本。
因此，有必要提供一种纯碱制备中含氨尾气处理系统及工艺，以解决以上技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种纯碱制备中含氨尾气处理装置及方法，具有工艺路线简单，节能环保等优势。
本发明采用如下技术方案来实现：
一种纯碱制备中含氨尾气处理方法，含氨尾气、暴空氨从吸收塔底部进入吸收塔进行氨回收处理，二氧化碳从吸收塔底部进入后，溶剂从吸收塔上部进入，三者在吸收塔内发生化学反应；吸收后的惰性气体通过塔顶放空口排出塔内；塔底吸收液通过回流泵后一部分作为产品采出，另一部分进入吸收塔上部吸收液入口进入塔内进行循环吸收。
一种纯碱制备中含氨尾气处理装置，装置包括吸收塔和回流泵；吸收塔上部设有补充水入口，塔顶部设有放空口，吸收塔下部分别设有含氨尾气、暴空氨气体入口和二氧化碳气体入口，塔底部设有塔底出料口，塔底液相通过管道与回流泵入口连接，回流泵出口液相部分采出，部分通过管道与吸收塔上部吸收液入口连接。
而且，所述吸收塔理论板数5，操作压力采用常压，补充水进口位置第1块理论板，循环吸收液进口位置为第2块理论板，回流比为2.3。
而且，所述溶剂为水。
本申请的优点和积极效果如下：
本发明采用纯碱厂富余的高浓度二氧化碳于吸收塔中逆向反应吸收氨气以减少含氨尾气及暴空气中的氨排放量。与传统化学吸收和物理吸收相比，所采用的吸收液为水溶液，所提供的反应物为CO2，原料易得且无污染；再者通过化学反应强化了吸收，提高了氨的吸收量与吸收速率；
附图说明
图1为纯碱制备中含氨尾气处理装置；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细说明，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
一种纯碱制备中含氨尾气处理方法，实施措施为：含氨尾气、暴空氨从吸收塔底部进入吸收塔进行氨回收处理，二氧化碳从吸收塔底部进入后，补充水从吸收塔上部进入，三者在吸收塔内发生化学反应；吸收后的惰性气体通过塔顶放空阀排出塔内；塔底吸收液通过回流泵后一部分作为产品采出，另一部分进入吸收塔上部吸收液入口进入塔内进行循环吸收。
本工艺中采用纯碱厂大量富余的CO2作为化学吸收剂，在吸收塔中，母液、氨与水发生如下化学反应方程式：
2NH3+2H2O→2NH4OH
CO2+H2O→H2CO3
2NH4OH+H2CO3→NH4COONH2+3H2O
NH4COONH2+2H2O→NH4HCO3+NH4OH
NH4HCO3+NH4OH→(NH4)2CO3+2H2O
含氨尾气、暴空气与高浓度二氧化碳反应过后的吸收液反应成分十分复杂，主要成分包括NH4HCO3、(NH4)2CO3、NH3以及CO2等，相较于水吸收法，此工艺吸收效率高、水用量小、工艺流程紧凑简单、设备总体规模小、占用空间少、基建及投资相对较少等优势。
一种纯碱制备中含氨尾气处理装置，包括：装置包括吸收塔C1和回流泵P1；吸收塔上部设有补充水入口，塔顶部设有放空口，吸收塔下部分别设有含氨尾气、暴空氨气体入口和二氧化碳气体入口，塔底部设有塔底出液口(排出吸收液)，塔底出液口通过管道与回流泵入口连接，回流泵出口液相部分采出，部分通过管道与吸收塔上部吸收液入口连接。
如图1所示，主要包括吸收塔、回流泵，吸收塔上部设有补充水入口，塔顶部设有放空口，吸收塔下部分别设有含氨尾气、暴空氨气体入口和二氧化碳气体入口，塔底部设有塔底出料口，塔底液相通过管道与回流泵入口连接，回流泵出口液相部分采出，部分通过管道与吸收塔上部吸收液入口连接。
吸收过程为含氨尾气、暴空氨从吸收塔底部进入吸收塔进行氨回收处理，二氧化碳从吸收塔底部进入后，补充水从吸收塔上部进入，三者在吸收塔内发生上述反应。
吸收后的惰性气体通过塔顶放空口排出塔内；塔底吸收液通过回流泵后一部分作为产品采出，另一部分进入吸收塔上部吸收液入口进入塔内进行循环吸收。
具体生产过程为：
进入吸收塔的含氨气体为各生产环节产生的暴空氨与含氨尾气，其中含氨量为40～60g/m3，处理量为12m3/h。吸收塔理论板数5，操作压力采用常压，补充水进口位置第1块理论板，循环吸收液进口位置为第2块理论板，回流比为2.3。采用含二氧化碳量80g/m3，进气量12m3/h的化学吸收法进行含氨尾气吸收时，补充水的用量为21m3/h，可实现塔顶放空气中的氨气含量低于0.5g/m3。采用相同的吸收塔，仅使用纯水作为吸收剂的情况下，补充水的用量达到40m3/h时才能实现相同的吸收效果，因此采用二氧化碳与氨气反应的吸收方法可以极大的降低纯水的使用量。
本发明公开和提出的一种纯碱制备中含氨尾气处理装置及方法，本领域技术人员可通过借鉴本文内容，适当改变条件路线等环节实现，尽管本发明的方法和制备技术已通过较佳实施例子进行了描述，相关技术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技术路线进行改动或重新组合，来实现最终的制备技术。特别需要指出的是，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容中。

Claims (4)

1.一种纯碱制备中含氨尾气处理方法，其特征在于：含氨尾气、暴空氨从吸收塔底部进入吸收塔进行氨回收处理，二氧化碳从吸收塔底部进入后，溶剂从吸收塔上部进入，三者在吸收塔内发生化学反应；吸收后的惰性气体通过塔顶放空口排出塔内；塔底吸收液通过回流泵后一部分作为产品采出，另一部分进入吸收塔上部吸收液入口进入塔内进行循环吸收。
2.根据权利要求1所述的一种纯碱制备中含氨尾气处理方法，其特征在于：所述溶剂为水。
3.一种纯碱制备中含氨尾气处理装置，其特征在于：装置包括吸收塔和回流泵；吸收塔上部设有补充水入口，塔顶部设有放空口，吸收塔下部分别设有含氨尾气、暴空氨气体入口和二氧化碳气体入口，塔底部设有塔底出料口，塔底液相通过管道与回流泵入口连接，回流泵出口液相部分采出，部分通过管道与吸收塔上部吸收液入口连接。
4.根据权利要求3所述的纯碱制备中含氨尾气处理装置，其特征在于：所述吸收塔理论板数5，操作压力采用常压，补充水进口位置第1块理论板，循环吸收液进口位置为第2块理论板，回流比为2.3。
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