CN109771982B - 一种防止蒸馏结垢的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防止蒸馏结垢的方法及装置，属化工及环保领域。本发明提供了一种条形筛孔的塔板，结合自清洗机构，在蒸氨塔的运行过程中，在气缸的作用下，与气缸连接的轴、与轴连接的框架、与框架连接的凸起，沿着条形筛孔作往复运行，利用凸起的机械刮擦作用来清除条形筛孔中粘附的垢，刮下来的垢呈粉末状，随液体流动，最后从塔底排出；同时，框架也在往复运行中清除塔板表面粘附的垢。本发明可用于防止垃圾渗滤液、厌氧消化液等高硬度、高氨氮废水及铜氨络合物等金属‑氨络合废水蒸馏脱氨过程中的结垢难题。

Description

一种防止蒸馏结垢的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种防止蒸馏结垢的方法及装置，用于防止垃圾渗滤液、厌氧消化液等高硬度、高氨氮废水及铜氨络合物等金属-氨络合废水蒸馏脱氨过程中的结垢难题，属化工及环保领域。
背景技术
蒸馏塔能稳定连续运行的首要条件是塔板上的传质、传热界面能正常发挥作用，譬如筛板塔塔板上的筛孔不被堵塞，或浮阀塔板上的浮阀能正常开启、关闭，或泡罩塔塔板上的阀孔不被堵塞等等，以保证蒸汽能逐层穿透塔板自塔底向塔顶运动。蒸馏结垢是指蒸馏过程中，废水或化工物料中溶解的钙、镁碳酸氢盐受热分解，析出碳酸钙等沉淀物，渐渐积累附着在蒸馏塔塔板上，造成塔板堵塞，蒸馏无法运行。
目前，氨回收工艺主要有空气吹脱和蒸氨（蒸馏脱氨）。蒸氨工艺可以回收稀氨水、碳酸氢铵等副产物，降低脱氨成本，且蒸氨工艺无大气污染等问题，因此蒸氨工艺应用广泛。但由于蒸氨法多采用塔板式蒸馏塔，热源为直接或间接蒸汽，蒸馏脱氨过程中因溶液中的钙、镁碳酸氢盐受热分解，或金属-氨络合废水脱氨过程中，由于氨的脱出，金属-氨络合物稳定形式破坏，析出金属沉淀物，造成塔板堵塞，蒸馏脱氨效率降低，严重时蒸馏无法运行。
城市垃圾渗滤液的氨氮浓度在1500-4000mg/L，采用蒸氨法将渗滤液氨氮浓度降低至600mg/L以下，使渗滤液的C/N比在合理的范围内，可以有效改善渗滤液的可生化性，降低渗滤液无害化处置的难度和运行成本。但由于渗滤液又是一种高硬度废水，大部分渗滤液的总硬度在1000mg/L以上，蒸氨过程中脱氨塔塔板很容易结垢。对于老龄且长时间沉降预处理后悬浮物含量低的渗滤液，蒸氨塔通常可以连续工作2-3天，对于新龄且悬浮物含量高的渗滤液，蒸氨塔连续运行不足24 h即全部堵塞被迫停车。
铜氨络合废水的氨氮浓度在10000-100000mg/L，采用调节pH方法难以将废水中铜离子完全去除，随着脱氨过程的进行，络合废水中氨随着气相脱出，铜氨络合物稳定形式被破坏，铜离子转变为离子形态，并与水中OH-等离子形成沉淀析出，最终使塔板堵塞，铜氨络合废水中铜离子浓度越高，蒸馏塔连续工作时间越。对于氨氮浓度在20000mg/L左右、铜离子浓度6000mg/L左右的铜氨络合废水，蒸馏塔连续运行时间不足24h即全部堵塞。
类似的结垢现象在厌氧消化液、含氨氮化工物料等液体的蒸氨过程中同样存在，结垢的快慢和液体的硬度或易沉淀物质的浓度成正相关，浓度越高结垢越快。
目前，常规方法是采用氨基磺酸、硝酸等稀酸清洗塔板，不仅影响了蒸氨系统的稳定连续工作，还因消耗清洗剂大幅度增加了脱氨设备运行成本，并产生新的污染。
发明内容
[技术问题]
本发明要解决的技术问题是防止蒸馏塔在处理高硬度、高氨氮废水或金属-氨络合废水过程中蒸馏塔板结垢问题。
[技术方案]
本发明提供了一种可防止蒸馏结垢的蒸馏塔板，所述可防止蒸馏结垢的蒸馏塔板的筛孔是条形筛孔，所述条形筛孔是指长度大于宽度的孔。所述条形筛孔的宽度可以是2-20mm。条形筛孔的长度大于宽度，条形筛孔的最大长度等于该条形筛孔对应的玄长。
在本发明的一种实施方式中，任意两条条形筛孔相互平行，条形筛孔之间的中心距为30-80mm。
本发明还提供了一种蒸馏塔，含有所述可防止蒸馏结垢的蒸馏塔板以及一种自清洁机构；所述自清洁机构含有框架，所述框架上设有凸起，所述凸起能够插入并穿过条形筛孔，凸起能够在外力作用下在条形筛孔中做往复运动以发挥清洁条形筛孔的作用；所述框架还连接有轴，所述轴延伸到蒸馏塔塔壁外侧。
所述框架是矩形或圆形或带圆弧的框架。
所述自清洁机构的框架位于蒸馏塔板的上方或者下方，框架和塔板的间距为1-20mm。可以间歇或连续往复运行。
所述凸起的数量与蒸馏塔板的条形筛孔的数量一致，或者多于条形筛孔的数量。所述凸起的数量与尺寸应配合以确保在框架作往复运动时凸起能刮擦到条形筛孔的全长度。
所述凸起是金属片或金属针，金属片的厚度或金属针的直径比条形筛孔的宽度小0.1-1mm。
所述轴位于蒸馏塔外侧的部分与气缸连接，以便获得动力来源并驱动框架及框架上的凸起在条形筛孔中做往复运动。
所述框架或轴可以采用金属材质。
所述蒸馏塔适用于垃圾渗滤液、厌氧发酵液等高碱度、高硬度氨氮废水及铜氨络合物等金属-氨络合溶液的脱氨。
[有益效果]
本发明将现有的蒸馏塔中的塔板上的圆形筛孔替换为条形筛孔，用以容纳金属框上的凸起在条形筛孔内来回运动，以达到去除孔内的垢的目的。具体地，蒸氨塔运行过程中，在气缸的作用下，与气缸连接的轴、与轴连接的框架、与框架连接的凸起，沿着条形筛孔作往复运行，利用凸起的机械刮擦作用来清除条形筛孔中粘附的垢，刮下来的垢呈粉末状，随液体流动，最后从塔底排出；同时，框架也在往复运行中清除塔板表面粘附的垢。
附图说明
图1条形筛板塔板示意图，A：塔板俯视图，B：塔板主视图。
图2A：塔板及清洗机构俯视图，图2B：塔板及清洗机构主视图。
图3 自清洁防结垢脱氨塔示意图。
图1~3中， 1：塔板，2：条形筛孔，3：框架，4：金属片或金属针，5：连接轴，6：气缸。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，在一种实施方式中，本发明提供的可防止蒸馏结垢的蒸馏塔板1的筛孔是条形筛孔2，所述条形筛孔2的宽度可以是2-20mm，条形筛孔2的长度适应于塔板的尺寸，任意两条筛孔平行，筛孔之间的中心距为30-80mm之间。待脱氨液体从图左侧水平向右侧运动，蒸汽从塔板下方向塔板上方运行，并穿过条形筛孔，蒸汽和液体以“十”字型错流运动，通过传质、传热完成脱氨过程。
如图2、3所示，是含有所述可防止蒸馏结垢的蒸馏塔板以及一种自清洁机构，所述自清洁机构是矩形或圆形或带圆弧或仅为支架形式的框架3，例如类似椭圆形的金属框架；所述框架3位于蒸馏塔板1的上方，框架3和塔板1的间距为1-20mm，框架3上设有凸起，所述凸起可以是金属片或者金属针4，根据塔体直径大小的不同，金属片或金属针4可以设置单排或多排；金属片或者金属针4的宽度或直径比条形筛孔的宽度小0.1-1mm，一个条形筛孔2中插入金属片或者金属针4，所述金属片或者金属针4能够插入并穿过条形筛孔2，并在外力作用下在条形筛孔2中做往复运动以发挥清洁条形筛孔2的作用；所述框架3还连接有轴，例如连接轴5，所述连接轴5延伸到蒸馏塔塔壁外侧并与气缸6连接，以便获得动力来源并驱动框架3及框架上的金属片或者金属针4在条形筛孔2中做往复运动。
气缸6推动连接轴5及与连接轴5连接的框架3沿着条形筛孔2的轴线方向做往复运动，框架3固定并带动金属片或金属针4沿着条形筛孔2运动，通过刮擦来清除条形筛孔2内的结垢物质堆积，同时，框架3的下沿通过刮擦清洁塔板1，防止塔板1上结垢垢层厚度增加，从而防止塔板结垢堵塞。
实施例2
直径为350mm的脱氨塔，参照实施例1设计条形筛孔及自清洗机构。塔板上开设4条宽度为3mm的条形筛孔，条形筛孔的中心距为60mm，条形筛孔的长度分别为260mm、310mm、310mm、260mm；塔板上方设置一个宽度为230mm的两侧带圆弧的框架，框架厚度为30mm，框架下沿距离塔板上表面距离为1mm；框架上连接有宽度为2mm的金属片，该金属片插入条形筛孔中，金属片的长度（或深度）75mm，金属片完全穿透条形筛孔，金属片共两排，确保在框架作往复运动时金属片能刮擦到条形筛孔的全长度；所述的框架还连接有轴，所述的轴延伸到脱氨塔塔壁外侧，与气缸连接；气缸采取连续式往复运动，运动速度为1mm/s。
在蒸氨塔运行过程中，水蒸汽从塔底进入，垂直方向穿透条形筛孔并向塔顶运动，含氨氮废水或物料从塔顶进入，水平流过塔板后进入下一层塔板，最后从塔底流出完成蒸氨过程。蒸氨过程中，在气缸的作用下，和气缸连接的轴、和轴连接的框架、和框架连接的金属片，沿着条形筛孔作往复运行，利用金属片的机械刮擦作用清除条形筛孔中粘附的垢；同时，金属框架也在往复运行中清楚塔板表面粘附的垢。以不同总硬度的含氨氮废水蒸氨为例，和常规筛板塔进行比较，采用本发明的设备能有效延缓塔板结垢堵塞现象，具体结果如下表1。
表1
常规筛板的清洗周期是指蒸氨操作从启动至塔板上筛孔被全部堵塞的时间段，本发明筛板蒸氨操作中始终未见筛孔被堵塞现象，但随着蒸氨时间延长，塔体内壁等附件逐渐结垢并影响液体流动，最终出现液泛现象，本发明筛板的清洗周期是指蒸氨操作从启动到出现液泛的时间段。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (5)

1.一种蒸馏塔，其特征在于，包括一种防止蒸馏结垢的蒸馏塔板以及一种自清洁机构；
所述防止蒸馏结垢的蒸馏塔板具有条形筛孔，所述条形筛孔是指长度大于宽度的孔；
所述条形筛孔的宽度是2-20mm；
任意两条条形筛孔相互平行，条形筛孔之间的中心距为30-80mm；
所述自清洁机构含有框架；所述框架上设有凸起，所述凸起能够插入并穿过条形筛孔，凸起能够在外力作用下在条形筛孔中做往复运动以发挥清洁条形筛孔的作用；所述框架还连接有轴，所述轴延伸到蒸馏塔塔壁外侧；
所述自清洁机构的框架位于蒸馏塔板的上方或者下方，框架和塔板的间距为1-20mm；
所述凸起的数量与蒸馏塔板的条形筛孔的数量一致，或者多于条形筛孔的数量；
所述凸起是金属片或金属针，金属片的厚度或金属针的直径比条形筛孔的宽度小0.1-1mm；
所述轴位于蒸馏塔外侧的部分与气缸连接。
2.权利要求1所述的一种蒸馏塔的应用，其特征在于，用于处理高碱度、高硬度氨氮废水，及金属-氨络合溶液的脱氨。
3.权利要求2所述的一种蒸馏塔的应用，其特征在于，所述高碱度、高硬度氨氮废水包括垃圾渗滤液、厌氧发酵液。
4.权利要求2所述的一种蒸馏塔的应用，其特征在于，所述金属-氨络合溶液包括铜氨络合物。
5.一种防止权利要求1所述的蒸馏塔板结垢的方法，其特征在于，待蒸馏的液体从塔板的一侧沿水平方向向另一侧运动，蒸汽从塔板下方向塔板上方运行，并穿过条形筛孔，蒸汽和液体以“十”字型错流运动，通过传质、传热完成脱氨过程；在此过程中，与气缸连接的轴、与轴连接的框架、与框架连接的凸起，沿着条形筛孔作往复运行，利用凸起的机械刮擦作用来清除条形筛孔中粘附的垢，刮下来的垢呈粉末状，随液体流动，最后从塔底排出；同时，框架也在往复运行中清除塔板表面粘附的垢；所述条形筛孔是设置在塔板上的条形的筛孔。
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