CN108911338A - 一种氨回收综合处理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氨回收综合处理系统，包括灰水预处理系统、酸性气脱除系统和氨回收系统。灰水预处理系统：气化灰水通过加碱和絮凝剂脱除硬度和固体后进入灰水汽提装置以脱除灰水中氨，出来的富氨物流进入氨回收系统；酸性气脱除系统：变换冷凝液在酸性气脱除系统实现氨和酸性气的分离，脱除酸性气后的含氨液体进入氨回收系统；氨回收系统：富氨物流和含氨液体进入氨回收系统实现氨的回收，富氨溶液回收利用。本发明在物流和能量方面更有机结合起来，提高了气化装置能量利用效率，可有效降低了下游废水处理单元的氨氮处理难度和运行成本，有助于减少目前系统存在的结垢、磨损和腐蚀问题。本发明还公开一种气化氨回收综合处理方法。

Description

一种氨回收综合处理系统及方法

技术领域

本发明涉及一种气化装置氨回收综合处理系统，具体是涉及到气流床气化装置相关的氨回收综合处理系统。

背景技术

迄今为止，气化仍是大规模、高效、清洁利用煤炭等碳氢燃料的最有效方式，气流床气化由于生产强度大，环保性强和成熟可靠，是煤气化技术中的主流技术。

气流床气化反应，是由煤或其他碳氢化合物通过浆料或气力输送，与氧气在气化炉中发生高温高压的部分氧化反应，生成产品粗合成气。但是同时，煤种的一些杂质，比如氮、硫和灰分等，也会伴随气化反应形成少量的氨氮和硫化物(主要为硫化氢)等有害组分，通过粗合成气冷却和洗涤过程，存在于粗合成气、闪蒸气、闪蒸液和外排灰水中。其中，存在于粗合成气中的氨，绝大部分通过变换装置的合成气冷却转移到变换冷凝液中，部分酸性气组分，比如硫化氢，二氧化碳等，也溶解在变换冷凝液中；外排灰水中含有较高的氨氮和钙镁离子等；闪蒸气和闪蒸液中也含有一定量的氨氮和酸性气组分。

由于变换冷凝液在气化装置循环利用，为了确保装置的长周期和安全稳定运行，需要防止氨氮等在系统的累积以减少系统结垢和腐蚀等；外排气化灰水高硬度和溶解硅，以及高氨氮，也对下游的废水处理和回用带来很大的难度和较高的运行成本；闪蒸气一般作为冷凝液处理用热源；闪蒸冷凝液是否要处理，取决于气化反应生成的氨氮含量和系统的水平衡，一般情况下气化装置内循环利用即可。因此，现有流程，一般只对变换冷凝液和外排灰水中的有害成分进行分别处理。

现有常规流程中，变换冷凝液处理采用直接闪蒸气汽提的方法，汽提出来的含氨和酸性气的气体送往下游处理；外排灰水处理采用氨汽提的方法，汽提出来的含氨和微量酸性气组分的气体送往下游处理。现有流程不足之外：冷凝液中氨和酸性气没有分开，即无法实现氨的回收利用，也导致目前运行流程中易出现的腐蚀和结垢问题；气化灰水中硬度很高，但是灰水中氨汽提又需要较高的pH值，因此导致系统容易结垢，装置需要定期的维护和检修，无法保证装置的长周期运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种氨回收综合处理系统，把现有气化装置水循环系统、变换装置的冷凝液系统，以及其他来源的含氨和酸性气物流处理，在物流和能量方面更有机结合起来，通过多股含酸性气和氨物流的能量上的耦合利用，提高了气化装置能量利用效率，实现了氨的回收利用，即可以有效降低了下游废水处理单元的氨氮处理难度和运行成本，也有助于减少目前系统存在的结垢和腐蚀问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的氨回收综合处理系统，由灰水预处理系统、酸性气脱除系统和氨回收系统组成。其中，

灰水预处理系统：包括脱硬除固装置和灰水汽提装置。脱硬除固装置用于对气化灰水进行脱除硬度和固体处理，灰水汽提装置用于对脱除固体处理后的灰水进行脱氨处理得到富氨物流(气体或液体)，灰水预处理系统连接氨回收系统并将富氨物流输送至氨回收系统。在灰水预处理系统中，气流床气化反应产生的气化灰水先通过脱硬除固装置脱除固体，然后进入灰水汽提装置脱除灰水中的氨，提取出的富氨物流输送至氨回收系统，脱氨后的灰水进入下游的处理装置进一步处理。在脱硬除固装置中，灰水与碱、絮凝剂混合反应并脱除产生的固体。来自气化装置的气化闪蒸气为灰水汽提装置提供汽提热源。

酸性气脱除系统：包括酸性气汽提塔。酸性气汽提塔用于对含酸性气和氨的物流进行分离，酸性气脱除系统统连接氨回收系统并将分离酸性气后的含氨液体被输送至氨回收系统。含酸性气和氨的物流至少包括来自变换装置的变换冷凝液，还可以包括其他来源的含酸性气和氨的物流。在酸性气脱除系统中，含酸性气和氨的物流进入酸性气汽提塔实现液相中氨和酸性气的分离，脱除酸性气后的含氨液体输送至氨回收系统，酸性气送入下游单元进一步处理。来自气化装置的气化闪蒸气为酸性气汽提塔提供汽提热源。酸性气汽提塔利用气化闪蒸气汽提和吸收等手段实现液相中氨和酸性气的分离。

氨回收系统：包括氨回收塔。氨回收塔接收来自灰水预处理系统的富氨物流和来自酸性气脱除系统来的含氨液体，进行氨的回收。氨回收塔通过汽提和吸收等手段实现氨的回收，得到回收氨为较高浓度的氨气或富氨溶液(氨水)。氨回收塔还可以接收其他来源的含氨的物流进行氨的回收。来自气化装置的气化闪蒸气为氨回收塔提供汽提热源。在氨回收系统中，从灰水预处理系统和酸性气脱除系统输送来的富氨物流和含氨液体，以及其他来源的含氨物流，进入氨回收系统通过汽提和吸收等手段实现氨的回收，得到的回收氨(氨气或富氨溶液)回收利用，脱除氨的液体送入气化装置循环利用。

所述的灰水预处理系统和氨回收系统分别优先采用气化装置的气化闪蒸气作为汽提间接热源，酸性气脱除系统直接采用气化闪蒸气作为汽提热源。

所述的灰水预处理系统由脱固除硬装置和灰水汽提装置组成。气化灰水先在脱固除硬装置，加入碱液和絮凝剂发生混合絮凝反应，脱除其中的硬度等有害组分后，再进入灰水汽提装置。所述的脱固除硬装置通过添加不同种类的絮凝剂，可以同步脱除灰水中的硬度和其他杂质，比如溶解硅等。所述的灰水汽提装置的塔设备的内件采用具有良好的防堵性能的塔盘。

所述的酸性气脱除系统的其他来源的含酸性气和氨物流来源不限于气化装置，也可是其他装置，比如变换装置、净化装置和火炬装置等。所述的氨回收系统的其他来源的含氨的物流来源不限于气化装置，也可是其他装置，比如变换装置和净化装置等。

所述的氨回收系统可以基于回收氨规格的不同，设置冷凝装置、净化装置和/或精馏装置。氨回收系统的氨回收塔顶部可以设置由一到多级分凝系统组成的冷凝装置，进一步浓缩氨和减少系统的腐蚀等。净化装置采用溶液吸收方法脱除氨水中所含的杂质。如果需要得到较高浓度的氨水，可以设置氨精馏塔。

所述的氨回收系统的净化装置采用碱液作为吸收溶剂，进一步脱除含氨气体所含的少量酸性气体，比如H₂S等。

在一种具体的实施方案中，所述脱硬除固装置包括反应器、澄清槽和过滤系统；灰水和碱液、絮凝剂在反应器混合反应，然后进入澄清槽静置使固体沉降，澄清槽上部的澄清灰水经过滤系统过滤脱除残余固体后进入灰水汽提装置。进一步的，在澄清槽和过滤系统之间还可以设置灰水罐。进一步的，澄清槽底部的含固灰水通过过滤进料泵泵入过滤器实现固液分离，分离出的滤液返回至气化灰水，滤饼排出。澄清槽底部的含固灰水也可直接送回气化装置，和气化装置的黑水综合处理。

在一种具体的实施方案中，所述灰水汽提装置包括灰水加热器、灰水汽提塔，灰水加热器将来自脱硬除固装置的脱固后的灰水与和灰水汽提塔底部出来的灰水换热后进入灰水汽提塔。灰水汽提塔顶部出来的含氨汽提输送入氨回收系统。进一步的，灰水汽提装置还包括灰水汽提塔冷却器、灰水汽提塔回流罐、灰水汽提塔回流泵，从灰水汽提塔顶部出来的含氨汽提，通过灰水汽提塔冷却器换热冷却后流入灰水汽提塔回流罐，收集的冷凝液通过灰水汽提塔回流泵送回灰水汽提塔，富氨物流输送至氨回收系统。进一步的，灰水汽提塔采用气化闪蒸气作为汽提热源，和灰水汽提再沸器间接换热。

在一种具体的实施方式中，所述酸性气脱除系统还包括一酸性气汽提塔底部泵，由酸性气汽提塔分离得到的脱除酸性气后的含氨液体通过酸性气汽提塔底部泵输送至氨回收系统。脱除酸性气后的含氨液体也可以通过设计酸性气汽提塔与氨回收系统的高度差利用重力直接输送至氨回收系统。进一步的，酸性气汽提塔的汽提热源还包括从灰水汽提塔和氨回收塔换热后的闪蒸气在闪蒸气分液罐中脱除冷凝液后直接进入酸性气汽提塔作为汽提热源。

在一种具体的实施方式中，所述氨回收系统还包括冷凝装置、净化塔、氨吸收塔；冷凝装置将从氨回收塔顶部出来的含氨气体通过冷却后进入净化塔，净化塔将含氨气体进一步脱除残留的酸性组分后进入氨吸收塔，氨吸收塔通过脱盐水吸收含氨气体形成氨水。进一步的，所述氨回收塔采用气化闪蒸气作为汽提热源，和氨回收塔再沸器间接换热。

本发明还提供一种气化氨回收综合处理方法，包括步骤：

1)在灰水预处理系统中，将气流床气化反应产生的气化灰水先通过脱硬除固装置使水与碱、絮凝剂混合反应并脱除产生的固体，然后进入灰水汽提装置脱除灰水中的氨，提取出的富氨物流输送至氨回收系统，灰水汽提装置以气化装置的气化闪蒸气为汽提热源；

2)在酸性气脱除系统中，将含酸性气和氨的物流进入酸性气汽提塔利用气化闪蒸气汽提和吸收进行氨和酸性气的分离，将脱除酸性气后的含氨液体输送至氨回收系统，酸性气送入下游单元进一步处理，酸性气汽提塔以气化装置的气化闪蒸气、灰水汽提装置换热后的闪蒸气和氨回收塔换热后的闪蒸气作为汽提热源；

3)在氨回收系统中，从灰水预处理系统和酸性气脱除系统输送来的富氨物流和含氨液体，以及其他来源的含氨物流，进入氨回收系统通过汽提和吸收等手段实现氨的回收，富氨溶液(氨水)回收利用，脱除氨的液体送入气化装置循环利用，氨回收塔以气化装置的气化闪蒸气为汽提热源。

本发明提供的一种氨回收综合处理系统，利用现有气化装置的气化闪蒸气为汽提热源，对变换冷凝液和外排灰水进行了分离及回收利用，将变换冷凝液的酸性气和氨分离并回收含氨液体，将气化灰水脱硬除固并回收富氨物流，再将富氨物流和含氨液体通过氨回收系统进行回收处理，提高了气化装置能量利用效率，实现了氨的回收利用，即可以有效降低了下游废水处理单元的氨氮处理难度和运行成本，也有助于减少目前系统存在的结垢和腐蚀问题。

附图说明

图1是本发明的一种氨回收综合处理系统的示意图。

图2是本发明的一种氨回收综合处理系统的一个具体实施例。

附图中符号标记说明：

灰水预处理系统1；

脱硬除固装置11；

灰水汽提装置12；

反应器101；

澄清槽102；

灰水罐103；

灰水罐出口泵104；

过滤系统105；

过滤进料泵106；

过滤器107；

灰水汽提塔108

塔空冷器109；

灰水汽提塔回流罐110；

灰水汽提塔回流泵111；

灰水汽提再沸器112；

灰水汽提塔底泵113；

灰水冷却器114；

灰水汽提塔灰水加热器115；

酸性气脱除系统2；

冷凝液冷却器201；

酸性气汽提塔202；

酸性气冷却器203；

酸性气分液罐204；

闪蒸气分液罐205；

闪蒸气冷凝液泵206；

酸性气汽提塔底部泵207；

氨回收系统3；

氨回收塔301；

冷凝装置302；

冷凝泵303；

氨回收塔再沸器304；

净化塔305；

氨吸收塔306；

气化灰水41；

滤饼42；

脱氨灰水43；

富氨物流44；

碱液和絮凝剂45；

含酸性气和氨的物流51；

含氨液体52；

酸性气53；

闪蒸气6；

回收氨71；

脱氨冷凝液72；

脱盐水73；

碱液74

废水处理8。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明的一种氨回收综合处理系统的示意图。该氨回收综合处理系统主要由灰水预处理系统1、酸性气脱除系统2和氨回收系统3组成。其中，

灰水预处理系统1包括脱硬除固装置11和灰水汽提装置12。脱硬除固装置11用于对气化灰水41进行脱除硬度和固体处理，灰水汽提装置12用于对脱除硬度和固体处理后的灰水进行脱氨处理得到富氨物流44(气体或液体)，灰水预处理系统1连接氨回收系统3并将富氨物流44输送至氨回收系统3。在脱硬除固装置11中，气化灰水41与碱、絮凝剂混合反应使钙、镁等离子沉降并脱除产生的固体，固体以滤饼42形式排出。灰水汽提装置12排出的脱氨灰水43送至下游的废水处理装置，也可以部分返回到气化装置循环使用。来自气化装置的气化闪蒸气6为灰水汽提装置12提供汽提热源。

酸性气脱除系统2包括酸性气汽提塔202。酸性气汽提塔202用于对含酸性气和氨的物流51进行分离，酸性气脱除系统2连接氨回收系统3并将分离酸性气后的含氨液体52输送至氨回收系统3。含酸性气和氨的物流51至少包括来自变换装置的变换冷凝液，还可以包括其他来源的含酸性气和氨的物流。分离出的酸性气53送入下游单元进一步处理。来自气化装置的气化闪蒸气6、灰水汽提装置换热后的闪蒸气6和氨回收塔换热后的闪蒸气6可以为酸性气汽提塔202提供汽提热源。

氨回收系统3包括氨回收塔301。氨回收塔接301收来自灰水预处理系统1的富氨物流44和来自酸性气脱除系统2来的含氨液体52，进行氨的回收，以氨气或富氨溶液的形式得到回收氨71。氨回收塔301通过汽提和吸收等手段实现氨的回收。氨回收塔301还可以接收其他来源的含氨的物流进行氨的回收。来自气化装置的气化闪蒸气6为氨回收塔301提供汽提热源。氨气或富氨溶液回收利用，脱除氨的脱氨冷凝液72送入气化装置循环利用。

如图2所示，为本发明的一种氨回收综合处理系统的一个具体实施例。该氨回收综合处理系统是由灰水预处理系统1、酸性气脱除系统2和氨回收系统3组成。

灰水预处理系统1：气化灰水41进入灰水预处理系统1，灰水先通过脱硬除固装置11。灰水和碱液和絮凝剂45混合后进入反应器101，快速混合和反应后进入澄清槽102，脱除了固体的灰水溢流流入灰水罐103，澄清槽102底部的含固灰水进入通过过滤进料泵106进入过滤器107实现固液分离，形成的滤饼42排至界外，滤液返回到气化灰水41。通过灰水罐出口泵104，灰水进入过滤系统105，脱除灰水中残余固体后进入灰水汽提装置12以脱除灰水中氨。脱除残余固体的灰水通过灰水汽提塔灰水加热器115和灰水汽提塔108底部出来的灰水换热后进入灰水汽提塔108。灰水汽提塔108采用气化闪蒸气6作为汽提热源，和灰水汽提再沸器112间接换热。从灰水汽提塔108顶部出来的含氨汽提，通过灰水汽提塔冷却器109换热冷却后流入灰水汽提塔回流罐110，收集的冷凝液通过灰水汽提塔回流泵111送回灰水汽提塔，富氨物流44送入氨回收塔301。可以基于整体的物料及热量平衡，灰水汽提塔108出来的气体也可以直接送入氨回收塔301，取消冷却和回流设备。从灰水汽提塔108底部经灰水汽提塔底泵113泵出的脱氨灰水43连续和灰水汽提塔灰水加热器115和灰水冷却器114换热冷却后送出下游的废水处理装置，也可以部分返回到气化装置循环使用。

酸性气脱除系统2：含酸性气和氨的物流51，包括变换冷凝液、来自气化装置的气化闪蒸气、或其他来源的含酸性气和氨的气体和液体，进入酸性气汽提塔202，其中部分变换冷凝液由冷凝液冷却器201冷却后进入酸性气汽提塔202的上部。从灰水汽提塔108和氨回收塔301换热后的闪蒸气6在闪蒸气分液罐205中脱除冷凝液后直接进入酸性气汽提塔202作为汽提热源，剩余的闪蒸气6(如有)直接进入汽提塔，并可根据汽提所需要的热量确定是否需要补充部分蒸汽，闪蒸气分液罐205排出的冷凝液可以通过闪蒸气冷凝液泵206打入酸性气汽提塔202或者返回气化装置。脱除酸性气后的含氨液体52通过酸性气汽提塔底部泵207打入氨回收系统3进一步处理，塔顶部出来的酸性气53通过酸性气冷却器203和酸性气分液罐204分离液体后送入下游单元进一步处理，酸性气分液罐的204的液体送入下游的废水处理8或者返回塔。

氨回收系统3：从灰水预处理系统1的富氨物流44和和从酸性气脱除系统2来的含氨液体52，以及从其他来源的含氨的气体和液体，进入氨回收系统3的氨回收塔301。采用气化闪蒸气6作为汽提热源，和氨回收塔再沸器304间接换热。从氨回收塔301顶部离开的气体通过冷凝装置302冷却后进入净化塔305，冷凝装置302出来的液相经冷凝泵303返回到塔上部。基于回收氨水规格的不同，冷凝装置302可以由1-3级的分凝装置组成。含氨气体通过净化塔305进一步脱除残留的酸性组分后进入氨吸收塔306，由脱盐水73吸收后形成福安溶液71(氨水)送出界区。净化塔305可以采用碱液74或其他净化介质作为吸收剂，产生的液体送入下游的废水处理8或者循环回塔。

综上所述，上述各实施例仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，皆应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种氨回收综合处理系统，其特征在于，由灰水预处理系统、酸性气脱除系统和氨回收系统组成；其中，

所述灰水预处理系统包括脱硬除固装置和灰水汽提装置；所述脱硬除固装置用于对气化灰水进行脱除硬度和固体处理，所述灰水汽提装置用于对脱除硬度和固体处理后的灰水进行脱氨处理得到富氨物流，所述灰水预处理系统连接所述氨回收系统并将所述富氨物流输送至所述氨回收系统；

所述酸性气脱除系统包括酸性气汽提塔；所述酸性气汽提塔用于对含酸性气和氨的物流进行分离，所述酸性气脱除系统连接所述氨回收系统并将分离酸性气后的含氨液体被输送至所述氨回收系统；

所述氨回收系统包括氨回收塔；所述氨回收塔接收来自灰水预处理系统的所述富氨物流和来自酸性气脱除系统来的所述含氨液体，进行氨的回收。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述氨回收系统基于回收氨规格的不同，设置冷凝装置、净化装置和/或精馏装置；所述冷凝装置是由一到多级分凝系统组成。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述脱硬除固装置包括反应器、澄清槽罐和过滤系统；灰水和碱液、絮凝剂在反应器混合反应，然后进入澄清槽静置使固体沉降，澄清槽上部的澄清灰水经过滤系统过滤脱除残余固体后进入灰水汽提装置。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，来自气化装置的气化闪蒸气为灰水汽提装置、酸性气汽提塔、氨回收塔提供汽提热源。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述灰水汽提装置包括灰水加热器、灰水汽提塔；灰水加热器将来自脱硬除固装置的脱固后的灰水与和灰水汽提塔底部出来的灰水换热后进入灰水汽提塔；灰水汽提塔顶部出来的含氨汽提输送入氨回收系统。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，灰水汽提装置还包括灰水汽提塔冷却器、灰水汽提塔回流罐、灰水汽提塔回流泵；从灰水汽提塔顶部出来的含氨汽提，通过灰水汽提塔冷却器换热冷却后流入灰水汽提塔回流罐，收集的冷凝液通过灰水汽提塔回流泵送回灰水汽提塔，富氨物流输送至氨回收系统。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述酸性气脱除系统还包括一酸性气汽提塔底部泵，由酸性气汽提塔分离得到的脱除酸性气后的含氨液体通过酸性气汽提塔底部泵输送至氨回收系统。

8.一种气化氨回收综合处理方法，包括步骤：

1)在灰水预处理系统中，将气流床气化反应产生的气化灰水先通过脱硬除固装置使水与碱、絮凝剂混合反应并脱除产生的固体，然后进入灰水汽提装置脱除灰水中的氨，提取出的富氨物流输送至氨回收系统；

2)在酸性气脱除系统中，将含酸性气和氨的物流进入酸性气汽提塔利用气化闪蒸气汽提和吸收进行氨和酸性气的分离，将脱除酸性气后的含氨液体输送至氨回收系统，酸性气送入下游单元进一步处理；

3)在氨回收系统中，从灰水预处理系统和酸性气脱除系统输送来的富氨物流和含氨液体，进入氨回收系统实现氨的回收，脱除氨的液体送入气化装置循环利用。