CN109987669A - 蒸氨系统以及蒸氨工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种蒸氨系统以及蒸氨工艺，涉及氨水处理技术领域。该蒸氨系统包括预热单元、蒸氨塔、压缩机和第一冷凝器；所述预热单元包括一级预热件以及与一级预热件连通的二级预热件，且二级预热件与蒸氨塔连通，蒸氨塔与压缩机连通，蒸氨塔与一级预热件连通，压缩机与二级预热件连通，二级预热件与第一冷凝器连通，以缓解现有技术中进行蒸氨操作时对设备的需求量较大，进而导致制造成本较高，且消耗能源较多等技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及氨水处理技术领域，尤其涉及一种蒸氨系统以及蒸氨工艺。
背景技术
蒸氨是将焦化工序中产生的化工分离废水和剩余氨水进行蒸馏，在通过蒸氨处理后，能够降低NH3-N(Ammonia nitrogen content index，氨氮含量指标)的含量，为下一步生化处理进行前期准备。目前，在国内大多采用水蒸气直接蒸氨的工艺，也有通过导热油加热以间接蒸氨工艺，或者利用管式炉加热间接蒸氨工艺以及利用水蒸气间接加热蒸氨的工艺。
在目前市场上，大多数制造商在进行蒸氨处理时，需要进行氨水的预热和冷凝，为了满足蒸氨塔中温度需求，大多会设置较多的加热器，同时为了获得足够浓度的氨水，也会增加冷凝器的数量进行多次冷凝，进而增加设备的用量，生产成本也会升高。
鉴于此，迫切需要一种蒸氨系统以及蒸氨工艺,能够解决上述问题。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种蒸氨系统，以缓解现有技术中进行蒸氨操作时对设备的需求量较大，进而导致制造成本较高，且消耗能源较多等技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供的一种蒸氨系统，包括预热单元、蒸氨塔、压缩机和第一冷凝器；
所述预热单元包括一级预热件以及与所述一级预热件连通的二级预热件，且所述二级预热件与所述蒸氨塔连通，所述蒸氨塔与所述压缩机连通，所述蒸氨塔与所述一级预热件连通，所述压缩机与所述二级预热件连通，所述二级预热件与所述第一冷凝器连通。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述二级预热件为第二冷凝器。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述蒸氨系统还包括蒸汽再沸器；
所述蒸汽再沸器设置在所述压缩机与所述第二冷凝器连通的管路上，且所述蒸汽再沸器与所述蒸氨塔连通。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述二级预热件为加热器。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述蒸氨系统还包括与所述蒸氨塔连通的附加再沸器。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述蒸氨系统还包括设置在所述第一冷凝器的出料端的回流罐，且经所述第一冷凝器流向所述回流罐的氨水混合物能够从所述回流罐直接流向所述蒸氨塔。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述蒸氨系统还包括回流泵；
所述回流泵设置在所述回流罐与所述蒸氨塔连通的管路上，且所述管路具有支路，所述支路连通在所述回流泵与所述蒸氨塔之间。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述一级预热件为预热器。
本发明的第二目的在于提供一种蒸氨工艺，以缓解现有技术中进行蒸氨操作时对设备的需求量较大，进而导致制造成本较高，且消耗能源较多等技术问题。
本发明还提供一种蒸氨工艺，基于上述的蒸氨系统，包括以下步骤：
预热步骤：剩余氨水进入预热器通过热交换进行一次升温后，进入第二冷凝器通过热交换进行二次升温，升温后的剩余氨水流向蒸氨塔；
蒸氨步骤：位于蒸氨塔中的氨水蒸汽流向压缩机加压升温，升温后的氨水蒸汽流向蒸汽再沸器，一部分经蒸汽再沸器流向蒸氨塔，另一部分经蒸汽再沸器流向第二冷凝器进行热交换，热交换后的氨水蒸汽流向第一冷凝器；
冷凝步骤：氨水蒸汽在第一冷凝器中冷凝为氨水混合物；
或，预热步骤：剩余氨水进入预热器通过热交换进行一次升温后，进入加热器通过热交换进行二次升温，升温后的剩余氨水流向蒸氨塔；
蒸氨步骤：位于蒸氨塔中的氨水蒸汽流向压缩机加压升温，升温后的氨水蒸汽流向加热器与剩余氨水进行热交换，热交换后的氨水蒸汽流向第一冷凝器；
冷凝步骤：氨水蒸汽在第一冷凝器中冷凝为氨水混合物。
在上述任一技术方案中，进一步地，在蒸氨步骤中，经过蒸氨塔产生的蒸氨废水能够流向预热器，与剩余氨水进行热交换。
在上述任一技术方案中，进一步地，在冷凝步骤后，经过第一冷凝器冷凝后的氨水混合物流向回流罐，并通过回流泵从回流罐流向蒸氨塔进行再次加热。
本发明的有益效果为：
本发明提供的一种蒸氨系统，包括预热单元、蒸氨塔、压缩机和第一冷凝器。其中，预热单元包括一级预热件以及与一级预热件连通的二级预热件。剩余氨水依次经过一级预热件和二级预热件分别热交换作用使其温度升高，温度升高后的剩余氨水输送蒸氨塔内进行蒸氨操作。从蒸氨塔的塔顶排出的氨水蒸汽经过压缩机压缩后压力与温度升高，获得的高温高压氨水蒸汽能够流向二级预热件，与流经二级预热件的剩余氨水进行热交换，而后流向第一冷凝器冷凝为氨水混合物。同时，高温高压氨水还能够经二级预热件流向蒸氨塔，以作为蒸氨塔的供热热源。另外，在蒸氨塔中产生的蒸氨废水从蒸氨塔的塔底排出，并输送至一级预热件，以与流经一级预热件的剩余氨水进行热交换。
综上所述，该蒸氨系统通过利用氨水蒸汽与剩余氨水之间的热交换，以加热剩余氨水，实现剩余氨水的提前预热，便于在蒸氨塔内进行蒸馏，无需采用较多的加热器对剩余氨水进行加热。同时，经过压缩机压缩升温后的氨水蒸汽不仅能够通过热交换作用作为剩余氨水预热的热源，同时还能够作为蒸氨塔供热热源，进一步减少了加热器等设备的数量，进而节省了蒸氨系统所需的设备成本，同时还实现了物料、能源的循环使用，减少对能源的浪费。
本发明提供的一种蒸氨工艺，基于上述的蒸氨系统，包括以下步骤：
预热步骤：剩余氨水进入预热器通过热交换进行一次升温后，进入第二冷凝器通过热交换进行二次升温，升温后的剩余氨水流向蒸氨塔；
蒸氨步骤：位于蒸氨塔中的氨水蒸汽流向压缩机加压升温，升温后的氨水蒸汽流向蒸汽再沸器，一部分经蒸汽再沸器流向蒸氨塔，另一部分经蒸汽再沸器流向第二冷凝器进行热交换，热交换后的氨水蒸汽流向第一冷凝器；
冷凝步骤；氨水蒸汽在第一冷凝器中冷凝为氨水混合物；
或，预热步骤：剩余氨水进入预热器通过热交换进行一次升温后，进入加热器通过热交换进行二次升温，升温后的剩余氨水流向蒸氨塔；
蒸氨步骤：位于蒸氨塔中的氨水蒸汽流向压缩机加热升温，升温后的氨水蒸汽流向加热器与剩余氨水进行热交换，热交换后的氨水蒸汽流向第一冷凝器；
冷凝步骤：氨水蒸汽在第一冷凝器中冷凝为氨水混合物。
需要注意的是，蒸氨系统的结构和产生的有益效果在上述已经详细阐述，故而在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的蒸氨系统的示意图；
图2为本发明实施例二提供的蒸氨系统的示意图。
图标：10-预热器；20-第二冷凝器；30-加热器；40-蒸氨塔；50-压缩机；60-蒸汽再沸器；70-附加再沸器；80-第一冷凝器；90-回流罐；100-回流泵。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
如图1所示，本实施例提供的蒸氨系统包括预热单元、蒸氨塔40、压缩机50和第一冷凝器80。其中，预热单元包括一级预热件以及与一级预热件连通的二级预热件，且二级预热件与蒸氨塔40连通，蒸氨塔40与压缩机50连通，蒸氨塔40与一级预热件连通，压缩机50与二级预热件连通，二级预热件与第一冷凝器80连通。
具体的，温度处于40-50℃的剩余氨水被送入至一级预热件内进行第一次预热处理，使得剩余氨水的温度升高至85-90℃。温度升高后的剩余氨水被送至二级预热件内进而第二次预热处理，使得剩余氨水的温度再次升高，达到90-95℃。经过第二次预热处理后的剩余氨水被送至蒸氨塔40中，进而蒸氨操作。剩余氨水在蒸氨塔40的高温作用下能够产生氨水蒸汽，从蒸氨塔40的塔顶能够送出压力为80-90KPa、温度为90-95℃的氨水蒸汽，该氨水蒸汽被输送至蒸气压缩机50内，经过蒸气压缩机50压缩至压力为160-180KPa、温度为120-160℃。温度升高的氨水蒸汽被输送至二级预热件内，能够与送至二级预热件内的剩余氨水进行热交换，以实现剩余氨水的第二次预热处理。经过与二级预热件热交换后的温度降低的氨水蒸汽被送至第一冷凝器80，经过第一冷凝器80冷凝为氨水混合物，然后将冷凝后的氨水混合物排出第一冷凝器80，以进行下一步操作。另外，经过压缩机50压缩升温的氨水蒸汽还可以作为蒸氨塔40的供热热源。同时，在蒸氨塔40中进行蒸氨操作产生的高温蒸氨废水，能够被输送至一级预热件，与进入一级预热件内的剩余氨水进行热交换，实现对剩余氨水的第一次预热处理。经过热交换后的蒸氨废水从一级预热件排出，其温度降低，且含氨量小于100mg/L。
综上所述，该蒸氨系统通过利用氨水蒸汽与剩余氨水之间的热交换，以加热剩余氨水，实现剩余氨水的提前预热，便于在蒸氨塔40内进行蒸馏，无需采用较多的加热器30对剩余氨水进行加热。同时，经过压缩机50压缩升温后的氨水蒸汽不仅能够通过热交换作用作为剩余氨水预热的热源，同时还能够作为蒸氨塔40供热热源，进一步减少了加热器30等设备的数量，进而节省了蒸氨系统所需的设备成本，同时还实现了物料、能源的循环使用，减少对能源的浪费。
在本实施例可选的方案中，如图1所示，二级预热件为第二冷凝器20。
请继续参照图1，优选的，蒸氨系统还包括蒸汽再沸器60；蒸汽再沸器60设置在压缩机50与第二冷凝器20连通的管路上，且蒸汽再沸器60与蒸氨塔40连通。
其中，一级预热件为预热器10。
具体的，当二级预热件采用第二冷凝器20时，在压缩机50和二级预热件之间还设置有蒸汽再沸器60，蒸汽再沸器60与蒸氨塔40连通，用于向蒸氨塔40提供供热热源。
经过压缩机50压缩升温后的氨水蒸汽被输送至蒸汽再沸器60，在蒸汽再沸器60能温度再升高。经过蒸汽再沸器60的一部分氨水蒸汽流向蒸氨塔40，作为蒸氨塔40的供热热源，经过蒸汽再沸器60的另一部分氨水蒸汽流向第二冷凝器20，在第二冷凝器20内冷凝放热，放出的热量能够传递至送往第二冷凝器20内的剩余氨水，作为剩余氨水第二次预热处理的热源。
其中，压缩机50使得氨水蒸汽加压，故而经过压缩机50后送入蒸氨塔40内的氨水蒸汽的压力大于从蒸氨塔40的塔顶送出的氨水蒸汽的压力，故而在蒸氨塔40内存在有压力差，在蒸氨塔40内进行的蒸氨过程是在负压区操作的，以降低蒸氨过程的能耗。
其中，经过第二冷凝器20冷凝后的氨水蒸汽被送至第一冷凝器80内进行再次冷凝，因为在进入第二冷凝器20前的氨水蒸汽通过压缩机50进行加压操作，故而在冷凝阶段能够确保获得氨水浓度在15％以上。
请继续参考图1，在一些实施例中，蒸氨系统还包括与蒸氨塔40连通的附加再沸器70。
具体的，当蒸氨塔40的塔顶送出的氨水蒸汽经过压缩机50加压升温后全部作用在二级预热件上，附加再沸器70能够用于向蒸氨塔40进行热量的补充的，以确保蒸氨塔40具有足够的用于蒸氨的温度。
需要补充的时，若加压升温后的氨水蒸汽用于蒸氨塔40的供热热源时，也可以通过附加再沸器70向蒸氨塔40进行热量补充，从而确保蒸氨塔40具有蒸氨时所需的温度。
在本实施例可选的方案中，如图1所示，蒸氨系统还包括与第一冷凝器80连通的回流罐90，且经第一冷凝器80流向回流罐90的氨水混合物能够从回流罐90直接流向蒸氨塔40。
请继续参考图1，在一些实施例中，蒸氨系统还包括回流泵100；回流泵100设置在回流罐90与蒸氨塔40连通的管路上，且管路具有支路，支路连通在回流泵100与蒸氨塔40之间。
具体的，经过第一冷凝器80后冷凝后的氨水混合物能够流向回流罐90内，进行收集。收集在回流罐90内的氨水混合物又可以在回流泵100的动力作用下沿着管路输送至蒸氨塔40内，作为氨水混合物的回流，另一部直接通过支路采出，此时采出的氨水浓度为10-18％。另外，氨水浓度的大小能够通过回流至蒸氨塔40的大小进行控制，若回流的较多，则采出的氨水浓度较大，若回流的较少，则采出的氨水浓度较小。
本实施例提供的蒸氨工艺，基于上述的蒸氨系统，包括以下步骤：
预热步骤：剩余氨水进入预热器10通过热交换进行一次升温后，进入第二冷凝器20通过热交换进行二次升温，升温后的剩余氨水流向蒸氨塔40；
蒸氨步骤：位于蒸氨塔40中的氨水蒸汽流向压缩机50加压升温，升温后的氨水蒸汽流向蒸汽再沸器60，一部分经蒸汽再沸器60流向蒸氨塔40，另一部分经蒸汽再沸器60流向第二冷凝器20进行热交换，热交换后的氨水蒸汽流向第一冷凝器80；
冷凝步骤；氨水蒸汽在第一冷凝器80中冷凝为氨水混合物。
请继续参照图1，优选的，在蒸氨步骤中，经过蒸氨塔40产生的蒸氨废水能够流向预热器10，与剩余氨水进行热交换。
请继续参照图1，优选的，在冷凝步骤后，经过第一冷凝器80冷凝后的氨水混合物流向回流罐90，并通过回流泵100从回流罐90流向蒸氨塔40进行再次加热。
具体的，来自界区外的40-50℃的剩余氨水经过预热器10，与流经预热器10的蒸氨废水进行热交换，使得剩余氨水的温度换热后加热至85-90℃，然后送至第二冷凝器20，与流经第二冷凝器20的氨水蒸汽进行热交换，使得剩余氨水的温度换热后加热至90-95℃，然后将升温后的剩余氨水送至蒸氨塔40中。
被送至蒸氨塔40中的剩余氨水在高温作用下产生氨水蒸汽，产生的氨水蒸汽的压力为80-90KPa、温度为90-95℃，从蒸氨塔40的塔顶排出，经过压缩机50压缩至压力为160-180KPa、温度为120-160℃。加压后的氨水蒸汽流向蒸汽再沸器60，一部分经蒸汽再沸器60流向蒸氨塔40，以作为蒸氨塔40的供热热源，在蒸氨塔40内进行热交换后温度降低至95-99.5℃。另一部经蒸汽再沸器60流向第二冷凝器20，与流经第二冷凝器20的剩余氨水进行热交换，以加热剩余氨水。经过第二冷凝器20冷凝后的氨水蒸汽温度降至96℃，而后被送至第一冷凝器80再次冷凝至25℃。同时，在蒸氨塔40内的蒸氨废水从塔底输送至预热器10，以与流经预热器10的剩余氨水进行热交换，以加热剩余氨水。在预热器10经过热交换后的蒸氨废水温度降低至55-65℃，且其含氨量小于100mg/L，从预热器10排出至界区。
冷凝后氨水混合物被送至回流罐90，在回流罐90内的氨水一部分经过回流泵100的动力作用输送至蒸氨塔40的塔顶，作为回流，另一部分采出，采出氨水的浓度为10-18％。
实施例二
如图2所示，本实施例还提供一种蒸氨系统，与实施例中的蒸氨系统不同之处在于如下所述的二级预热件为加热器30。
具体的，当二级预热件为加热器30时，经过压缩机50压缩加压后的氨水蒸汽直接输送至加热器30，以作为流经加热器30的剩余氨水热交换的热量来源，以加热剩余氨水。
需要注意的是，蒸氨系统的结构和产生的有益效果在实施例一中已经详细阐述，故而在此不再赘述。
如图2所示，本实施例提供的蒸氨工艺，基于上述的蒸氨系统，包括以下步骤：
预热步骤：剩余氨水进入预热器10通过热交换进行一次升温后，进入加热器30通过热交换进行二次升温，升温后的剩余氨水流向蒸氨塔40；
蒸氨步骤：位于蒸氨塔40中的氨水蒸汽流向压缩机50加热升温，升温后的氨水蒸汽流向加热器30与剩余氨水进行热交换，热交换后的氨水蒸汽流向第一冷凝器80；
冷凝步骤：氨水蒸汽在第一冷凝器80中冷凝为氨水混合物。
具体的，经过预热器10第一次加热后的剩余氨水被送至加热器30，与流经加热器30的高压高温氨水蒸汽进行热交换，实现剩余氨水的第二次预热处理。经过两次预热后的剩余氨水被输送至蒸氨塔40中，同时附加再沸器70能够向蒸氨塔40内补充热量，以满足蒸氨塔40的温度所需。经过加热器30热交换后的氨水蒸汽输送至第一冷凝器80，以进行冷凝操作。
需要注意的是，经过第一冷凝器80冷凝后的氨水混合物的处理方式与实施例一中相同，故而在此不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种蒸氨系统，其特征在于，包括预热单元、蒸氨塔(40)、压缩机(50)和第一冷凝器(80)；
所述预热单元包括一级预热件以及与所述一级预热件连通的二级预热件，且所述二级预热件与所述蒸氨塔(40)连通，所述蒸氨塔(40)与所述压缩机(50)连通，所述蒸氨塔(40)与所述一级预热件连通，所述压缩机(50)与所述二级预热件连通，所述二级预热件与所述第一冷凝器(80)连通。
2.根据权利要求1所述的蒸氨系统,其特征在于，所述二级预热件为第二冷凝器(20)或加热器(30)。
3.根据权利要求2所述的蒸氨系统,其特征在于，所述蒸氨系统还包括蒸汽再沸器(60)；
所述蒸汽再沸器(60)设置在所述压缩机(50)与所述第二冷凝器(20)连通的管路上，且所述蒸汽再沸器(60)与所述蒸氨塔(40)连通。
4.根据权利要求3所述的蒸氨系统,其特征在于，所述蒸氨系统还包括与所述蒸氨塔(40)连通的附加再沸器(70)。
5.根据权利要求3或4所述的蒸氨系统,其特征在于，所述蒸氨系统还包括与所述第一冷凝器(80)连通的回流罐(90)，且经所述第一冷凝器(80)流向所述回流罐(90)的氨水混合物能够从所述回流罐(90)直接流向所述蒸氨塔(40)。
6.根据权利要求5所述的蒸氨系统,其特征在于，所述蒸氨系统还包括回流泵(100)；
所述回流泵(100)设置在所述回流罐(90)与所述蒸氨塔(40)连通的管路上，且所述管路具有支路，所述支路连通在所述回流泵(100)与所述蒸氨塔(40)之间。
7.根据权利要求6所述的蒸氨系统,其特征在于，所述一级预热件为预热器(10)。
8.一种蒸氨工艺，其特征在于，包括以下步骤：
预热步骤：剩余氨水进入预热器(10)通过热交换进行一次升温后，进入第二冷凝器(20)通过热交换进行二次升温，升温后的剩余氨水流向蒸氨塔(40)；
蒸氨步骤：位于蒸氨塔(40)中的氨水蒸汽流向压缩机(50)加压升温，升温后的氨水蒸汽流向蒸汽再沸器(60)，一部分经蒸汽再沸器(60)流向蒸氨塔(40)，另一部分经蒸汽再沸器(60)流向第二冷凝器(20)进行热交换，热交换后的氨水蒸汽流向第一冷凝器(80)；
冷凝步骤：氨水蒸汽在第一冷凝器(80)中冷凝为氨水混合物；
或，预热步骤：剩余氨水进入预热器(10)通过热交换进行一次升温后，进入加热器(30)通过热交换进行二次升温，升温后的剩余氨水流向蒸氨塔(40)；
蒸氨步骤：位于蒸氨塔(40)中的氨水蒸汽流向压缩机(50)加压升温，升温后的氨水蒸汽流向加热器(30)与剩余氨水进行热交换，热交换后的氨水蒸汽流向第一冷凝器(80)；
冷凝步骤：氨水蒸汽在第一冷凝器(80)中冷凝为氨水混合物。
9.根据权利要求8所述的蒸氨工艺,其特征在于，在蒸氨步骤中，经过蒸氨塔(40)产生的蒸氨废水能够流向预热器(10)，与剩余氨水进行热交换。
10.根据权利要求9所述的蒸氨工艺,其特征在于，在冷凝步骤后，经过第一冷凝器(80)冷凝后的氨水混合物流向回流罐(90)，并通过回流泵(100)从回流罐(90)流向蒸氨塔(40)进行再次加热。
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