CN109336133A - 一种负压低温回收高浓度氨水的装置及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种负压低温回收高浓度氨水的装置，属于氨水回收技术领域。所述装置包括氨水集液槽、pH调节装置、混合装置、蒸氨装置、热泵、气液分离装置、分离提纯装置、冷凝回收装置和氨水收集槽。所述氨水集液槽、混合装置、蒸氨装置依次连通，所述pH调节装置与混合装置连通，所述热泵与蒸氨装置的底部连通，所述气液分离装置与蒸氨装置的上部连通，所述提纯装置与气液分离装置连通，所述冷凝回收装置与分离提纯装置连通，所述氨水收集槽与冷凝回收装置连通，所述热泵还与冷凝回收装置连通。本发明的装置在焦化剩余氨水的回收提纯、余热利用、节能减排等方面取得了良好的效果。

Description

一种负压低温回收高浓度氨水的装置及工艺
技术领域
本发明属于氨水回收技术领域，尤其涉及一种用于处理焦化剩余氨水的负压低温回收高浓度氨水的装置及工艺。
背景技术
煤在焦化过程中产生一定量的氨氮、氰化物、硫化物、酚和COD浓度都较高的剩余氨水，对于氨水的提纯回收，目前，国内主要的蒸氨工艺中对热源的余热利用较少，产生的额外能耗高，并且得到的氨水纯度低，增加了企业的生产成本，不符合国家要求的节能减排政策。焦炉烟道废气温度为180～300℃，其带出热约占焦炉总输出热量的17％，目前大多数焦化厂将焦炉烟道废气通过烟囱放散至，造成极大的能源浪费。在当前提倡循环经济、可持续发展的背景下，对焦炉烟道废气余热进行回收利用，具有巨大的经济效益和节能减排意义。目前的负压蒸氨工艺中氨气冷凝部分的热量被浪费，如何利用这部分低品位热量成为关键问题。因此，基于上述蒸氨工艺存在的问题，有必要研究一种新的负压低温回收高浓度氨水的装置及工艺，以期至少解决上述的现有技术中存在的部分问题。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种负压低温回收高浓度氨水的装置及工艺。本发明的装置利用热泵对氨气冷凝回收过程中的余热进行利用达到降低日常运行成本的节能效果，利用气液分离器分离氨气与少量氨水，并将少量氨水回送至蒸氨塔中进一步蒸发提纯，氨水冷凝回收组件可回收高浓度氨水，使其回收率高达99％，本发明的装置在焦化剩余氨水的回收提纯、余热利用、节能减排等方面取得了良好的效果。
本发明的目的之一是提供一种负压低温回收高浓度氨水的装置。
本发明的目的之二是提供一种负压低温回收高浓度氨水的方法。
本发明的目的之二是提供上述负压低温回收高浓度氨水的装置及工艺的应用。
为实现上述发明目的，具体的，本发明公开了下述技术方案：
首先，本发明公开了一种负压低温回收高浓度氨水的装置，包括：氨水集液槽、pH调节装置、混合装置、蒸氨装置、热泵、气液分离装置、分离提纯装置、冷凝回收装置和氨水收集槽。
所述氨水集液槽、混合装置、蒸氨装置依次连通，所述pH调节装置与混合装置连通，所述热泵与蒸氨装置的底部连通，所述气液分离装置与蒸氨装置的上部连通，所述提纯装置与气液分离装置连通，所述冷凝回收装置与分离提纯装置连通，所述氨水收集槽与冷凝回收装置连通，所述热泵还与冷凝回收装置连通。
本发明的上述负压低温回收高浓度氨水的装置的特点是：(1)利用除杂装置对从气液分离装置中分离出来的含氨蒸汽进行解析提纯，因为本发明是回收煤在焦化过程中产生的剩余氨水，而这种氨水中含有大量的其他杂质和废弃物，例如氰化物、硫化物、酚、COD和油类物质等，否则回收后的氨水中含有的大量杂质无法被利用；(2)本发明是将分离提纯装置直接设置在气液分离装置后，其原因是气液分离后的氨蒸汽的温度较低，这种条件正好为杂质与氨气的分离提供了条件；(3)本发明将热泵分别与蒸氨装置、冷凝回收装置连通，这样就可以将氨水冷凝过程中释放的热量转移到蒸氨装置的底部，利用这部分热量对氨水进行加热蒸馏，由于氨气冷凝温度大约在60℃左右，温度偏低，冷凝的热量难以回收利用而被浪费掉，蒸氨塔中蒸氨所需的温度在60℃～95℃，两者温度相差较小，难以利用氨气冷凝温度直接提供蒸氨所需的温度，热泵是一种仅消耗少量逆循环净功迫使热量从低温热源流向高温热源得到较大的供热量，利用热泵实现了对氨气冷凝产生的这部分低品位热量的利用，达到节能的目的，相比于其他蒸氨所需的加热源设备更加经济。
进一步地，所述pH调节装置包括碱液槽、碱液流量计、pH监控调节装置，所述碱液槽与混合搅拌罐连通，所述碱液流量计设置在碱液槽与混合搅拌罐之间，用于监测通入混合搅拌罐的碱液的量；所述pH监控调节装置的一端与碱液流量计连接，另一端与设置在混合装置和蒸氨装置之间的管道上的氨水输送泵连接，同时，pH监控调节装置还与混合装置和氨水输送泵之间的管道连接，以便于监测管道中氨水的pH值，如果监测到pH值不合格，pH监控调节装置关闭氨水输送泵，并向碱液流量计发出信号，碱液流量计开启，向混合搅拌罐中通入碱液，当监测到氨水pH值合格后，pH监控调节装置打开氨水输送泵，并向碱液流量计发出信号，碱液流量计关闭，停止向混合搅拌罐中通入碱液。所述碱液槽中的碱液为NaOH；所述碱液流量计、氨水输送泵中设置有电磁阀门，以便于接收pH监控调节装置的控制信号。
进一步地，所述混合装置中设置有搅拌器，以对氨水进行搅拌，加入pH值的调控效率。
进一步地，所述蒸氨装置为负压蒸氨塔，这种装置蒸氨塔内为负压，蒸氨所需的温度低为60℃～95℃，废氨水在蒸氨塔中从上至下喷淋，更有利于氨水的蒸发。
进一步地，所述气液分离装置包括氨水循环泵、气液分离器，所述气液分离器的上部和蒸氨装置的上部连通；气液分离器的底部和蒸氨装置的中部连通，且两者之间设置有氨水循环泵。由于废氨水中的成分比较复杂，各成分的蒸发温度不同，从蒸氨塔顶部出来的氨气携带有一定量的未蒸发的液体组分及输送过程中有少量氨气冷凝为液态，经气液分离器对其气液分离，液体进入蒸氨塔中再蒸发。
进一步地，所述分离提纯装置中设置有活性炭和/或碱性金属氧化物(如活性氧化铝、氧化钙等)。氨气极性较强，属于碱性气体，活性炭易吸附非极性物质，碱性金属氧化物如常见活性氧化铝作为吸附剂可以吸附氨气中杂质。
进一步地，所述热泵与蒸氨装置之间设置有蒸氨废水循环泵，热泵与冷凝冷却器之间设置有介质循环泵，换热介质先将冷凝冷却器中氨水中的低品味热量回收，然后再对蒸氨装置供热，即蒸氨所需的热源由热泵利用氨水冷凝回收过程中的低品位热源循环加热蒸氨塔塔底的蒸氨废水提供。
其次，本发明提供一种负压低温回收高浓度氨水的方法，包括如下步骤：
(1)将氨水集液槽中的氨水废液通入混合装置，然后由pH监控调节装置检测氨水废液的pH，并将氨水废液的pH值调节至设定值；
(2)将氨水废液通过氨水输送泵输送至处于真空状态的负压蒸氨塔中加热到℃～℃，氨水废液在向负压蒸氨塔底部下落的过程中，气态的氨气被解析分离出来；
(3)分离出的氨气由负压蒸氨塔上部输出经气液分离器进行氨气与氨水分离，氨水由氨水循环泵输送到负压蒸氨塔顶部继续解析，分离提纯装置中的活性炭对氨气进一步提纯，经提纯的氨气进入冷凝冷却器进行冷凝，冷凝过程中的热量被热泵吸收，进而为蒸氨废水提供热量，冷凝后的氨水在氨水回收槽中进行回收，即可得到高浓度氨水。
最后，本发明公开了上述负压低温回收高浓度氨水的装置及工艺在工业废气回收中的应用。
与现有技术相比，本发明取得的有益效果是：
(1)本发明的装置利用热泵对氨气冷凝回收过程中的余热进行利用达到降低日常运行成本的节能效果，利用气液分离器分离氨气与少量氨水，并将少量氨水回送至蒸氨塔中进一步蒸发提纯，氨水冷凝回收组件可回收高浓度氨水。
(2)本发明的装置对处理焦化剩余氨水的回收率高达99％，本发明的装置在焦化剩余氨水的回收提纯、余热利用、节能减排等方面取得了良好的效果。
(3)本发明通过活性炭在特定温度下对杂质的选择性吸收的特点，并分离提纯装置直接设置在气液分离装置后，利用气液分离后的氨蒸汽提供的温度条件成功地实现了对氨气的分离提纯，得到了高浓度的氨水。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明负压低温回收高浓度氨水的装置的结构示意图。
附图中标记分别代表：1-剩余氨水集液槽、2-剩余氨水输送泵、3-碱液槽、4-混合搅拌罐、5-碱液流量计、6-pH监控调节系统、7-氨水输送泵、8-负压蒸氨塔、9-氨水循环泵、10-气液分离器、11-吸附净化器、12-蒸氨废水循环泵、13-热泵、14-介质循环泵、15-冷凝冷却器、16-氨水回收槽。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，目前的负压蒸氨工艺中氨气冷凝部分的热量被浪费，如何利用这部分低品位热量成为关键问题。因此，本发明提出一种负压低温回收高浓度氨水的装置及工艺，下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。
实施例1
一种负压低温回收高浓度氨水的装置，包括：氨水集液槽、pH调节装置、混合装置、蒸氨装置、热泵、气液分离装置、分离提纯装置、冷凝回收装置、氨水收集槽。
所述氨水集液槽、混合装置、蒸氨装置依次连通，所述pH调节装置与混合装置连通，所述热泵与蒸氨装置的底部连通，所述气液分离装置与蒸氨装置的上部连通，所述提纯装置与气液分离装置连通，所述冷凝回收装置与分离提纯装置连通，所述氨水收集槽与冷凝回收装置连通，所述热泵还与冷凝回收装置连通。
实施例2
如图1所示，一种负压低温回收高浓度氨水的装置，包括：氨水集液槽、pH调节装置、混合装置、蒸氨装置、热泵、气液分离装置、分离提纯装置、冷凝回收装置、氨水收集槽。
所述氨水集液槽、混合装置、蒸氨装置依次连通，所述pH调节装置与混合装置连通，所述热泵与蒸氨装置的底部连通，所述气液分离装置与蒸氨装置的上部连通，所述提纯装置与气液分离装置连通，所述冷凝回收装置与分离提纯装置连通，所述氨水收集槽与冷凝回收装置连通，所述热泵还与冷凝回收装置连通。
所述pH调节装置包括碱液槽3、碱液流量计5、pH监控调节装置6，所述碱液槽3与混合搅拌罐4连通，所述碱液流量计5设置在碱液槽3与混合搅拌罐4之间，用于监测通入混合搅拌罐4的碱液的量；所述pH监控调节装置6的一端与碱液流量计5连接，另一端与设置在混合装置和蒸氨装置之间的管道上的氨水输送泵7连接，同时，pH监控调节装置6还与混合装置和氨水输送泵7之间的管道连接，以便于监测管道中氨水的pH值，如果监测到pH值不合格，pH监控调节装置6关闭氨水输送泵7，并向碱液流量计5发出信号，碱液流量计5开启，向混合搅拌罐4中通入碱液，当监测到氨水pH值合格后，pH监控调节装置6打开氨水输送泵7，并向碱液流量计5发出信号，碱液流量计5关闭，停止向混合搅拌罐4中通入碱液。所述碱液槽3中的碱液为NaOH；所述碱液流量计5、氨水输送泵7中设置有电磁阀门，以便于接收pH监控调节装置6的控制信号。所述pH监控调节装置可采用市售的pH全自动控制系统(控制PH值在9-1或者类似功能的装置。
所述混合装置中设置有搅拌器，以对氨水进行搅拌，加入pH值的调控效率。所述蒸氨装置为负压蒸氨塔，所述气液分离装置包括氨水循环泵9、气液分离器10，所述气液分离器10的上部和蒸氨装置的上部连通；气液分离器10的底部和蒸氨装置的中部连通，且两者之间设置有氨水循环泵9。所述分离提纯装置中设置有活性炭，所述热泵13与蒸氨装置8之间设置有蒸氨废水循环泵12，热泵13与冷凝冷却器14之间设置有介质循环泵14，换热介质先将冷凝冷却器14中氨水中的低品味热量回收，然后再对蒸氨装置8供热，即蒸氨所需的热源由热泵利用氨水冷凝回收过程中的低品位热源循环加热蒸氨塔塔底的蒸氨废水提供。
实施例3
一种负压低温回收高浓度氨水的装置，同实施例2，区别在于：所述分离提纯装置中设置的是活性炭和活性氧化铝。
实施例4
一种负压低温回收高浓度氨水的装置，同实施例2，区别在于：所述分离提纯装置中设置的是活性氧化钙。
实施例5
一种负压低温回收高浓度氨水的装置，同实施例2，区别在于：所述分离提纯装置中设置的是活性氧化铝。
实施例6
利用实施例2所述的负压低温回收高浓度氨水的方法，包括如下步骤：
(1)将氨水集液槽中的氨水废液通入混合装置，然后由pH监控调节装置6检测氨水废液的pH，并将氨水废液的pH值调节至设定值；
(2)将氨水废液通过氨水输送泵7输送至处于真空状态的负压蒸氨塔中加热到70℃～95℃，氨水废液在向负压蒸氨塔底部下落的过程中，气态的氨气被解析分离出来；
(3)分离出的氨气由负压蒸氨塔8上部输出经气液分离器10进行氨气与氨水分离，氨水由氨水循环泵9输送到负压蒸氨塔8顶部继续解析，分离提纯装置11中的活性炭对氨气进一步提纯，经提纯的氨气进入冷凝冷却器15进行冷凝，冷凝过程中的热量被热泵13吸收，进而为蒸氨废水提供热量，冷凝后的氨水在氨水回收槽16中进行回收，即可得到高浓度氨水，经测试，本实施例对处理焦化剩余氨水的回收率高达99％。
以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种负压低温回收高浓度氨水的装置，其特征在于，包括：氨水集液槽、pH调节装置、混合装置、蒸氨装置、热泵、气液分离装置、分离提纯装置、冷凝回收装置和氨水收集槽；
所述氨水集液槽、混合装置、蒸氨装置依次连通，所述pH调节装置与混合装置连通，所述热泵与蒸氨装置的底部连通，所述气液分离装置与蒸氨装置的上部连通，所述提纯装置与气液分离装置连通，所述冷凝回收装置与分离提纯装置连通，所述氨水收集槽与冷凝回收装置连通，所述热泵还与冷凝回收装置连通。
2.如权利要求1所述的负压低温回收高浓度氨水的装置，其特征在于，所述分离提纯装置中设置有活性炭和/或碱性金属氧化物；优选的，所述碱性金属氧化物包括活性氧化铝、氧化钙。
3.如权利要求1所述的负压低温回收高浓度氨水的装置，其特征在于，所述pH调节装置包括碱液槽、碱液流量计、pH监控调节装置，所述碱液槽与混合搅拌罐连通，所述碱液流量计设置在碱液槽与混合搅拌罐之间，用于监测通入混合搅拌罐的碱液的量；所述pH监控调节装置的一端与碱液流量计连接，另一端与设置在混合装置和蒸氨装置之间的管道上的氨水输送泵连接，同时，pH监控调节装置还与混合装置和氨水输送泵之间的管道连接。
4.如权利要求2所述的负压低温回收高浓度氨水的装置，其特征在于所述碱液流量计、氨水输送泵中设置有电磁阀门。
5.如权利要求1所述的负压低温回收高浓度氨水的装置，其特征在于，所述混合装置中设置有搅拌器。
6.如权利要求1所述的负压低温回收高浓度氨水的装置，其特征在于，所述蒸氨装置为负压蒸氨塔。
7.如权利要求1所述的负压低温回收高浓度氨水的装置，其特征在于，所述气液分离装置包括氨水循环泵、气液分离器，所述气液分离器的上部和蒸氨装置的上部连通；气液分离器的底部和蒸氨装置的中部连通，且两者之间设置有氨水循环泵。
8.如权利要求1所述的负压低温回收高浓度氨水的装置，其特征在于，所述热泵与蒸氨装置之间设置有蒸氨废水循环泵，热泵与冷凝冷却器之间设置有介质循环泵。
9.一种负压低温回收高浓度氨水的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将氨水集液槽中的氨水废液通入混合装置，然后由pH监控调节装置检测氨水废液的pH，并将氨水废液的pH值调节至设定值；
(2)将氨水废液通过氨水输送泵输送至处于真空状态的负压蒸氨塔中加热到℃～℃，氨水废液在向负压蒸氨塔底部下落的过程中，气态的氨气被解析分离出来；
(3)分离出的氨气由负压蒸氨塔上部输出经气液分离器进行氨气与氨水分离，氨水由氨水循环泵输送到负压蒸氨塔顶部继续解析，分离提纯装置中的活性炭对氨气进一步提纯，经提纯的氨气进入冷凝冷却器进行冷凝，冷凝过程中的热量被热泵吸收，进而为蒸氨废水提供热量，冷凝后的氨水在氨水回收槽中进行回收，即可得到高浓度氨水；
或者，所述碱液槽中的碱液为NaOH。
10.如权利要求1-9任一项所述的负压低温回收高浓度氨水的装置和/或如权利要求9所述放入工艺在工业废气回收中的应用。
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