CN109607566B - 一种氨回收工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氨回收工艺，含氨废水在中和系统被碱液中和后，将废水的PH值调至12.5以上，进入热回收系统；物料在热回收系统与精馏系统排放出的高温废水换热后进入精馏系统，该系统的核心设备为汽提塔，物料在塔底被直接进塔的蒸汽加热，从塔顶蒸出的物料经冷凝系统冷凝后，可以得到大于20％(wt)的高浓度纯净氨水，该纯净氨水可以作为氨水产品供工业使用。从冷凝系统排出的尾气进入多级变温吸收系统，尾气经过变温吸收系统后，尾气中的氨被吸收得到纯净氨水产品，尾气达到无嗅排放。

Description

一种氨回收工艺

技术领域

本发明涉及化工氨回收领域，具体涉及一种氨回收工艺。

背景技术

随着煤气化装置生产负荷的不断提升，下游甲醇变换工序冷凝液汽提塔对变换及净化废水的处理能力已不能满足生产需要，处理后产生的含氨废水中的氨氮含量持续升高，由正常10000m mg/L增加至28000mg/L，给装置生产运行及环保方面产生了较为严重的影响。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种氨回收工艺。

为达到上述目的，本发明解决技术问题采用的技术方案如下：

一种氨回收工艺，包括如下步骤：

a)中和工序：

含氨废水在中和系统被碱液中和，将废水的PH值调至12.5以上；

b)精馏工序：

经所述步骤a)中和工序的物料进入精馏系统，所述精馏系统的核心设备为汽提塔，物料在汽提塔底被直接进塔的蒸汽加热，一部分物料经塔顶设置的冷凝器被冷凝，另一部分物料从塔顶部蒸出；

c)冷凝工序：

经所述步骤b)精馏工序中从塔顶部蒸出的物料进入冷凝系统形成氨水；

d)多级变温吸收工序：

经所述步骤c)中从所述冷凝系统中排出的尾气进入变温吸收系统，尾气经过所述变温吸收系统后，尾气中的氨被吸收得到氨水，尾气达到无嗅排放。进一步地，所述步骤a)中和工序的具体步骤为：来自甲醇变换的含氨废水与配好的5％-7％的烧碱溶液在管道中预混合后进入静态混合器，经出口检测槽的在线PH计测量混合溶液的PH值，调整5％-7％烧碱溶液的流量以保证混合溶液的PH值达到12.5以上。

进一步地，所述步骤b)精馏工序的具体步骤为：经所述步骤a)中和工序的物料经管道从汽提塔的塔上部进入所述汽提塔内，物料在汽提塔底被直接进塔的蒸汽加热，以氨为主的气相物料在汽提塔内上升过程中与下降过程中液相物料接触，使得气相物料中的氨逐步被富集，气相物料在经过汽提塔塔顶设置的冷凝器时被部分冷凝，冷凝液反方向向汽提塔塔底流动，形成回流，另一部分物料从塔顶部蒸出。

进一步地，所述步骤c)冷凝工序的具体步骤为：该工序包括两级循环水冷凝器换热器和一级低温水冷却器组成的冷凝系统，在所述步骤b)精馏工序中，从汽提塔塔顶部出来的气相物料，先进入两级循环水冷凝器换热器，气相物料被冷凝形成氨水；冷凝后的氨水再进入一级低温水冷却器被冷却降温，得到合格的常温氨水。

进一步地，所述步骤d)多级变温吸收工序的具体步骤为：所述步骤c)中冷凝系统排出的尾气经由一级平衡槽首先进入一级吸收槽，大部分尾气被一级吸收槽中的水吸收，一级吸收槽中设置了冷却盘管，对吸收过程进行冷却，少量未被吸收的尾气再经由二级平衡槽进入二级吸收槽，尾气经过两级变温吸收系统后，其中的氨被吸收后得到纯净氨水，被吸收后的尾气高空排放。

进一步地，所述步骤a)中和工序和b)精馏工序之间还包括步骤e)热回收工序，经所述步骤a)中和工序的物料进入热回收系统，物料在热回收系统与精馏系统排放出的高温废水换热后进入精馏系统。

采用本发明工艺装置运行后能产出质量浓度20％-30％的合格氨水，且废水中氨含量稳定，不大于250mg/L。

附图说明：

图1：本发明实施例一的工艺流程图。

图2：本发明实施例二的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

如图1所示，一种氨回收工艺，制备出纯净的氨水，主要包括中和工序、精馏工序、冷凝工序和多级变温吸收工序步骤，具体如下：

a)中和工序：

本步骤工序中的烧碱溶液为≥30％的氢氧化钠溶液，具体特性如下表：

本步骤工序中的含氨废水PH＝9.5，温度为90℃-100℃。

采购的30％的烧碱溶液被存储在烧碱缓冲槽内，通过第一碱液泵和第二碱液泵输送至管道中，第一碱液泵和第二碱液泵相同，与工业水按照1∶5的流量比送至第一静态混合器内充分混合，稀释至所需用的5％-7％的烧碱溶液。第一静态混合器的目的是将工业水与烧碱溶液充分混合，以保证后续操作的正常进行。

来自甲醇变换的含氨废水与配好的5％-7％的烧碱溶液在管道中预混合后进入第二静态混合器，经出口检测槽的在线PH计测量混合溶液的PH值，来调整5％-7％烧碱溶液的流量以保证混合溶液的PH值达到12.5以上，经管道至汽提塔内。检测槽主要对混合溶液进行缓冲，并对混合溶液的PH值进行实时监测，根据监测信号及时对PH值进行调节。

b)精馏工序：

经中和工序混合的物料由汽提塔塔上部进入汽提塔内，料液在塔底被直接进塔的蒸汽加热，以氨为主的气相物料在塔内上升过程中与下降过程中液相物料接触，使得气相物料中的氨逐步被富集，气相物料在经过塔顶设置的冷凝器时被部分冷凝，冷凝液反方向向塔底流动，形成回流，另一部分从塔顶部蒸出。汽提塔是本发明氨回收工艺的主体设备，可以对废水中的氨氮有效脱除并在塔顶浓缩得到高浓度氨水。脱氨后废水中的氨含量降到250mg/L，废水从底部离开汽提塔。

氨水平衡：

NH3+H2O＝＝＝NH3·H2O(可逆反应)

NH3·H2O＝＝＝NH4++OH^ˉ(可逆反应)电离常数：K＝1.8×10ˇ-5(25℃)

c)冷凝工序：

该工序包括由两级循环水冷凝器换热器和一级低温水冷却器组成的冷凝系统。经所述步骤b)精馏工序中从汽提塔塔顶部出来的气相物料，先进入两级循环水冷凝器换热器，气相物料被冷凝后得到25.91％(wt)的高浓度纯净氨水。

冷凝器换热器的目的是将汽提塔塔顶产生氨蒸汽冷凝为液相氨水。冷凝后的氨水再进入一级低温水冷却器被冷却降温，得到合格的常温氨水进入产品槽，最后进入氨水产品罐储存，经氨水第一输送泵和第二输送泵送至热电厂，第一输送泵和第二输送泵相同，冷却器的主要目的是对冷凝器换热器产生的冷凝液进行冷却，得到常温氨水，防止高浓度的氨水温度高时挥发。产品槽中亦设置有盘管冷却，可防止氨水温度升高时发生挥发。

d)多级变温吸收工序：

所述步骤c)冷凝工序中冷凝系统排出的尾气(主要是不凝性气体及少量的氨)经由一级平衡槽首先进入一级吸收槽，大部分尾气被一级吸收槽中的水吸收，由于氨气在水中的吸收是放热过程，故在一级吸收槽中设置了冷却盘管，对吸收过程进行冷却，保证吸收效果。一级平衡槽的主要作用是对汽提塔塔顶压力起平衡作用，同时可防止一级吸收槽中的液相倒吸进入冷却器。

少量未被吸收的尾气再经由二级平衡槽进入二级吸收槽，尾气经过两级变温吸收系统后，其中的氨被吸收后得到纯净氨水，可以根据操作情况将氨水放至产品槽或缓冲槽，被吸收后的尾气高空排放。产品槽中设置有盘管冷却，可防止氨水产品温度升高时发生挥发，缓冲槽主要对一级吸收槽流出的氨水产品暂时储存。二级平衡槽主要作用是对汽提塔塔顶压力起平衡作用，同时可防止二级吸收槽中的液相倒吸进入冷却器。

对本实施例中制备得到的氨水进行测定，结果显示，氨水浓度为25.91wt％。纯净氨水组成具体如下表1所示。

表1：纯净氨水组成

组分	氨	水	碳酸铵	碳酸氢铵	氨基甲酸铵
						代号	NH<sub>3</sub>	H<sub>2</sub>O	(NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>CO3	NH<sub>4</sub>HCO<sub>3</sub>	NH<sub>2</sub>COONH<sub>4</sub>
含量(wt％)	25.91	73.74	0.35	0	0
						质量流量(kg/h)	77.35	405.95	1.73	0	0

对本实施例脱氨后的废水进行测定，结果显示废水中氨含量为250mg/L。脱氨后的废水组成具体如下表2所示。

表2：脱氨后的废水组成

组分

水

氨

氯化钠

碳酸钠

碳酸氧钠

亚硫酸钠

分子式

H<sub>2</sub>O

NH<sub>3</sub>

NaCl

Na2CO3

NaHCO3

Na2SO3

含量(wt％)

99.2

250mg/L

0.18

0.42

0.145

0.03

质量流量(kg/h)

8852.8

1.34

16.36

38.3

13.9

2.7

因此，采用本发明工艺可以制备得到纯净的氨水，且废水脱氨后氨含量低。

实施例二：

如图2所示，与上述实施例一的区别在于，所述步骤a)中和工序和b)精馏工序之间还包括步骤e)热回收工序，经所述步骤a)中和工序的物料进入热回收系统，在热回收系统与精馏系统排放出的高温废水换热后进入精馏系统。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (4)

1.一种氨回收工艺，包括步骤：

a)中和工序：

含氨废水在中和系统被碱液中和，将废水的pH 值调至12.5以上；

b)精馏工序：

经所述步骤a)中和工序的物料进入精馏系统，所述精馏系统的核心设备为汽提塔，物料在汽提塔底被直接进塔的蒸汽加热，一部分物料经塔顶设置的冷凝器被冷凝，另一部分物料从塔顶部蒸出；

c)冷凝工序：

所述冷凝工序包括两级循环水冷凝器换热器和一级低温水冷却器组成的冷凝系统，在所述步骤b)精馏工序中，从汽提塔塔顶部出来的气相物料，先进入两级循环水冷凝器换热器，气相物料被冷凝形成氨水；冷凝后的氨水再进入一级低温水冷却器被冷却降温，得到合格的常温氨水；

d)多级变温吸收工序：

所述步骤c)中冷凝系统排出的尾气经由一级平衡槽首先进入一级吸收槽，大部分尾气被一级吸收槽中的水吸收，一级吸收槽中设置了冷却盘管，对吸收过程进行冷却，少量未被吸收的尾气再经由二级平衡槽进入二级吸收槽，尾气经过两级变温吸收系统后，其中的氨被吸收后得到纯净氨水，被吸收后的尾气高空排放。

2.根据权利要求1所述的一种氨回收工艺，其特征在于：所述步骤a)中和工序的具体步骤为：来自甲醇变换的含氨废水与配好的5％-7％的烧碱溶液在管道中预混合后进入静态混合器，经出口检测槽的在线pH 计测量混合溶液的pH 值，来调整5％-7％烧碱溶液的流量以保证混合溶液的pH 值达到12.5以上。

3.根据权利要求1所述的一种氨回收工艺，其特征在于：所述步骤b)精馏工序的具体步骤为：经所述步骤a)中和工序的物料经管道从汽提塔的塔上部进入所述汽提塔内，物料在汽提塔底被直接进塔的蒸汽加热，以氨为主的气相物料在汽提塔内上升过程中与下降过程中液相物料接触，使得气相物料中的氨逐步被富集，气相物料在经过汽提塔塔顶设置的冷凝器时被部分冷凝，冷凝液反方向向汽提塔塔底流动，形成回流，另一部分物料从塔顶部蒸出。

4.根据权利要求1至3任一所述的一种氨回收工艺，其特征在于：所述步骤a)中和工序和b)精馏工序之间还包括步骤e)热回收工序，经所述步骤a)中和工序的物料进入热回收系统，物料在热回收系统与精馏系统排放出的高温废水换热后进入精馏系统。

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