CN110436545A - 一种热能循环利用的剩余氨水蒸馏装置 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于剩余氨水的蒸馏技术领域,提供了一种热能循环利用的剩余氨水蒸馏装置,包括蒸馏组件、热循环组件;通过设置蒸氨再沸器和热水再沸器分别将蒸氨塔内的蒸氨废水换热后再送回蒸氨塔作为蒸氨塔的热源,换热时用蒸氨塔塔顶的热蒸汽对冷的循环水加热,再用被加热的循环水对蒸氨废水加热以作为热源,做到热量循环利用,且循环水与热蒸汽换热后,由于循环水被加热而使得热蒸汽冷却,从而方便其冷凝回流提纯,即增加塔顶产品浓度,还设置有NaOH入塔管,以分解剩余氨水中的固定铵盐,降低蒸氨废水中的全氨含量,该装置既节约了蒸氨过程中的热量,又提高了塔顶产品的浓度还降低塔底的全氨含量更有利于生化处理,更加节能高效。

Description

一种热能循环利用的剩余氨水蒸馏装置
技术领域
本发明属于剩余氨水的蒸馏技术领域,尤其涉及一种热能循环利用的剩余氨水蒸馏装置。
背景技术
剩余氨水蒸馏是利用热源将剩余氨水中的氨蒸出,得到高浓度的氨汽或浓氨水,塔底的蒸氨废水送往生化处理。目前,一般蒸氨废水指标全氨含量为200-300mg/l,塔顶氨汽浓度为15-18%。进一步降低塔底蒸氨废水的全氨含量,有利于生化处理。提高塔顶氨汽或氨水浓度可获得更有价值的产品。剩余氨水蒸馏需要以蒸汽或外来热源提供蒸馏热量,一般处理1t剩余氨水需要160-200kg的蒸汽。
现有剩余氨水蒸馏技术无论采用直接加热还是间接加热提供热源,总体的热量消耗都较大,塔顶产品浓度不高,不利于获得更有价值的产品,塔底的全氨含量较高不利于生化处理。
发明内容
本发明提供一种热能循环利用的剩余氨水蒸馏装置,旨在解决现有剩余氨水蒸馏技术无论采用直接加热还是间接加热提供热源,总体的热量消耗都较大,塔顶产品浓度不高,不利于获得更有价值的产品,塔底的全氨含量较高不利于生化处理的问题。
本发明是这样实现的,一种热能循环利用的剩余氨水蒸馏装置,包括蒸馏组件、热循环组件和回流组件,所述蒸馏组件包括蒸氨塔、氨气出塔管、液氨回流管、剩余氨水进塔管、蒸氨废水出塔管、蒸氨废水泵、第一管道、氨水换热器、第二管道、废水冷却器、废水流出管、剩余氨水换热管和NaOH入塔管,所述氨气出塔管与所述蒸氨塔固定连通,且位于所述蒸氨塔的顶部,所述液氨回流管与所述蒸氨塔固定连通,且位于所述蒸氨塔的外侧壁上端,所述剩余氨水进塔管与所述蒸氨塔固定连通,且位于所述蒸氨塔远离所述液氨回流管的另一侧,所述蒸氨废水出塔管与所述蒸氨塔固定连通,且位于所述剩余氨水进塔管的下方,所述蒸氨废水泵与所述蒸氨废水出塔管固定连通,且位于所述蒸氨废水出塔管远离所述蒸氨塔的另一端,所述第一管道与所述蒸氨废水泵固定连通,且位于所述蒸氨废水泵远离所述蒸氨废水出塔管的另一侧,所述氨水换热器与所述第一管道固定连通,且位于所述第一管道远离所述蒸氨废水泵的另一端,所述第二管道与所述氨水换热器固定连通,且位于所述氨水换热器远离所述第一管道的另一侧,所述废水冷却器与所述第二管道固定连通,且位于所述第二管道远离所述氨水换热器的另一端,所述废水流出管与所述废水冷却器固定连通,且位于所述废水冷却器远离所述第二管道的另一侧,所述剩余氨水换热管与所述氨水换热器固定连通,且位于所述氨水换热器的底部,所述NaOH入塔管与所述蒸氨塔固定连通,且位于所述剩余氨水进塔管的下方,所述热循环组件包括第一蒸氨废水换热管、蒸氨再沸器、第二蒸氨废水换热管、第三蒸氨废水换热管、热水再沸器、第四蒸氨废水换热管、热泵机组、热水出泵管和热水回泵管,所述第一蒸氨废水换热管与所述蒸氨塔固定连通,且位于所述蒸氨废水出塔管的上端,所述蒸氨再沸器与所述第一蒸氨废水换热管固定连通,且位于所述第一蒸氨废水换热管远离所述蒸氨塔的另一端,所述第二蒸氨废水换热管与所述蒸氨再沸器固定连通,且位于所述蒸氨再沸器的顶部,所述第三蒸氨废水换热管与所述蒸氨塔固定连通,且位于所述液氨回流管的下方,所述热水再沸器与所述第三蒸氨废水换热管固定连通,且位于所述第三蒸氨废水换热管远离所述蒸氨塔的另一端,所述第四蒸氨废水换热管与所述热水再沸器固定连通,且位于所述热水再沸器的顶部,所述热泵机组套设在所述氨气出塔管上,所述热水出泵管与所述热泵机组固定连通,且位于所述热泵机组靠近所述蒸氨塔的一侧,所述热水回泵管与所述热泵机组固定连通,且位于所述热水出泵管的下方,所述回流组件包括气液分离器、液体流出管、氨水回流泵、气体出口管、氨冷凝冷却器、氨水流出管和氨水槽,所述气液分离器与所述氨气出塔管远离所述蒸氨塔的一端固定连通,且位于所述氨气出塔管的下方,所述液体流出管与所述气液分离器固定连通,且位于所述气液分离器的底部,所述氨水回流泵与所述液体流出管固定连通,且位于所述液体流出管远离所述气液分离器的一侧,所述气体出口管与所述气液分离器固定连通,且位于氨水回流泵的上方,所述氨冷凝冷却器与所述气体出口管固定连通,且位于所述气液分离器远离所述蒸氨塔的一侧,所述氨水流出管与所述氨冷凝冷却器固定连通,且位于所述氨冷凝冷却器的底部,所述氨水槽与所述氨水流出管固定连通,且位于所述氨水流出管的底部。
本发明还提供优选的,所述蒸馏组件还包括第一循环水管,所述第一循环水管与所述废水冷却器固定连通,且位于所述废水冷却器的底部。
本发明还提供优选的,所述氨气出塔管套设在所述气液分离器内的部分为螺旋状。
本发明还提供优选的,所述热循环组件还包括热蒸汽进入管,所述热蒸汽进入管与所述蒸氨再沸器固定连通,且位于所述蒸氨再沸器远离所述蒸氨塔的一侧。
本发明还提供优选的,所述热循环组件还包括第二循环水管,所述第二循环水管与所述热泵机组固定连通,且位于所述热泵机组的底部。
本发明还提供优选的,所述回流组件还包括第二循环水管,所述第二循环水管与所述氨冷凝冷却器固定连通,且位于所述氨冷凝冷却器远离所述蒸氨塔的一侧。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明的一种热能循环利用的剩余氨水蒸馏装置,通过设置蒸氨再沸器和热水再沸器分别将蒸氨塔内的蒸氨废水换热后再送回蒸氨塔作为蒸氨塔的热源,换热时用蒸氨塔塔顶的热蒸汽对冷的循环水加热,再用被加热的循环水对蒸氨废水加热以作为热源,做到热量循环利用,且循环水与热蒸汽换热后,由于循环水被加热而使得热蒸汽冷却,从而方便其冷凝回流提纯,即增加塔顶产品浓度,还设置有NaOH入塔管,以分解剩余氨水中的固定铵盐,降低蒸氨废水中的全氨含量,该装置既节约了蒸氨过程中的热量,又提高了塔顶产品的浓度还降低塔底的全氨含量更有利于生化处理,更加节能高效。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图;
图中:1-蒸馏组件、11-蒸氨塔、12-氨气出塔管、13-液氨回流管、14-剩余氨水进塔管、15-蒸氨废水出塔管、16-蒸氨废水泵、17-第一管道、18-氨水换热器、19-第二管道、110-废水冷却器、111-废水流出管、112-剩余氨水换热管、113-第一循环水管、114-3NaOH入塔管、2-热循环组件、21-第一蒸氨废水换热管、22-蒸氨再沸器、23-第二蒸氨废水换热管、24-第三蒸氨废水换热管、25-热水再沸器、26-第四蒸氨废水换热管、27-热泵机组、28-热水出泵管、29-热水回泵管、210-热蒸汽进入管、211-第二循环水管、3-回流组件、31-气液分离器、32-液体流出管、33-氨水回流泵、34-气体出口管、35-氨冷凝冷却器、36-氨水流出管、37-氨水槽、38-第二循环水管。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请参阅图1,本发明提供一种热能循环利用的剩余氨水蒸馏装置技术方案:包括蒸馏组件1、热循环组件2和回流组件3。
蒸馏组件1包括蒸氨塔11、氨气出塔管12、液氨回流管13、剩余氨水进塔管14、蒸氨废水出塔管15、蒸氨废水泵16、第一管道17、氨水换热器18、第二管道19、废水冷却器110、废水流出管111、剩余氨水换热管112和NaOH入塔管114,氨气出塔管12与蒸氨塔11固定连通,且位于蒸氨塔11的顶部,液氨回流管13与蒸氨塔11固定连通,且位于蒸氨塔11的外侧壁上端,剩余氨水进塔管14与蒸氨塔11固定连通,且位于蒸氨塔11远离液氨回流管13的另一侧,蒸氨废水出塔管15与蒸氨塔11固定连通,且位于剩余氨水进塔管14的下方,蒸氨废水泵16与蒸氨废水出塔管15固定连通,且位于蒸氨废水出塔管15远离蒸氨塔11的另一端,第一管道17与蒸氨废水泵16固定连通,且位于蒸氨废水泵16远离蒸氨废水出塔管15的另一侧,氨水换热器18与第一管道17固定连通,且位于第一管道17远离蒸氨废水泵16的另一端,第二管道19与氨水换热器18固定连通,且位于氨水换热器18远离第一管道17的另一侧,废水冷却器110与第二管道19固定连通,且位于第二管道19远离氨水换热器18的另一端,废水流出管111与废水冷却器110固定连通,且位于废水冷却器110远离第二管道19的另一侧,剩余氨水换热管112与氨水换热器18固定连通,且位于氨水换热器18的底部,NaOH入塔管114与蒸氨塔11固定连通,且位于剩余氨水进塔管14的下方。
在本实施方式中,蒸氨塔11是用来蒸氨的,氨气出塔管12用来排出蒸氨过程中产生的蒸汽,液氨回流管13是用来输送从氨水回流泵33流回蒸氨塔11的氨水,剩余氨水进塔管14时剩余氨水在换热后进入蒸氨塔11的通道,蒸氨废水出塔管15用来输送蒸氨过程中的废水的管道,蒸氨废水泵16用来抽出蒸氨过程中的废水,第一管道17与蒸氨废水泵16相通且用于将有温度的蒸氨废水输送到氨水换热器18中,氨水换热器18是用来对即将进入蒸氨塔11剩余氨水和从蒸氨塔11中出来的蒸氨废水进行换热的场所,第二管道19将蒸氨废水从氨水换热器18中输送到废水冷却器110中,废水冷却器110用来将蒸氨废水冷却,废水流出管111用于将蒸氨废水流到外部回收的通道,剩余氨水换热管112是剩余氨水进入氨水换热器18的通道,NaOH入塔管114用于放入外部NaOH溶液。
热循环组件2包括第一蒸氨废水换热管21、蒸氨再沸器22、第二蒸氨废水换热管23、第三蒸氨废水换热管24、热水再沸器25、第四蒸氨废水换热管26、热泵机组27、热水出泵管28和热水回泵管29,第一蒸氨废水换热管21与蒸氨塔11固定连通,且位于蒸氨废水出塔管15的上端,蒸氨再沸器22与第一蒸氨废水换热管21固定连通,且位于第一蒸氨废水换热管21远离蒸氨塔11的另一端,第二蒸氨废水换热管23与蒸氨再沸器22固定连通,且位于蒸氨再沸器22的顶部,第三蒸氨废水换热管24与蒸氨塔11固定连通,且位于液氨回流管13的下方,热水再沸器25与第三蒸氨废水换热管24固定连通,且位于第三蒸氨废水换热管24远离蒸氨塔11的另一端,第四蒸氨废水换热管26与热水再沸器25固定连通,且位于热水再沸器25的顶部,热泵机组27套设在氨气出塔管12上,热水出泵管28与热泵机组27固定连通,且位于热泵机组27靠近蒸氨塔11的一侧,热水回泵管29与热泵机组27固定连通,且位于热水出泵管28的下方。
在本实施方式中,第一蒸氨废水换热管21是用来将蒸氨塔11中的蒸氨废水输送到蒸氨再沸器22中的通道,蒸氨再沸器22是用来将蒸氨塔11中的蒸氨废水和外部高温蒸汽换热从而为蒸氨塔11提供部分热源,第二蒸氨废水换热管23是用来将蒸氨再沸器22中蒸氨废水输送回蒸氨塔11中通道,第三蒸氨废水换热管24用来将蒸氨塔11中的蒸氨废水输送到热水再沸器25中的通道,热水再沸器25是用来将蒸氨塔11中的蒸氨废水和被蒸氨塔11塔顶高温蒸汽加热的热水换热从而为蒸氨塔11提供部分热源,第四蒸氨废水换热管26是用来将热水再沸器25中蒸氨废水输送回蒸氨塔11中通道,热泵机组27是用蒸氨塔11塔顶高温蒸汽加热外部循环水再为热水再沸器25提供热水,热水出泵管28用来泵送热水再沸器25需要的热水和热水回泵管29将被换热后的热水输送回热泵机组27。
回流组件3包括气液分离器31、液体流出管32、氨水回流泵33、气体出口管34、氨冷凝冷却器35、氨水流出管36和氨水槽37,气液分离器31与氨气出塔管12远离蒸氨塔11的一端固定连通,且位于氨气出塔管12的下方,液体流出管32与气液分离器31固定连通,且位于气液分离器31的底部,氨水回流泵33与液体流出管32固定连通,且位于液体流出管32远离气液分离器31的一侧,气体出口管34与气液分离器31固定连通,且位于氨水回流泵33的上方,氨冷凝冷却器35与气体出口管34固定连通,且位于气液分离器31远离蒸氨塔11的一侧,氨水流出管36与氨冷凝冷却器35固定连通,且位于氨冷凝冷却器35的底部,氨水槽37与氨水流出管36固定连通,且位于氨水流出管36的底部。
在本实施方式中,气液分离器31用来将蒸氨塔11塔顶流出的蒸汽进行气液分离,液体流出管32用来泵送气液分离器31中分离出的液相氨水,氨水回流泵33将液相氨水输送回蒸氨塔11以提纯,气体出口管34用来泵送气液分离器31中分离出的气相部分,氨冷凝冷却器35对气液分离器31中分离出的气相部分进行冷凝,氨水流出管36用来输送氨冷凝冷却器35冷凝出的浓氨水,氨水槽37用来收集氨冷凝冷却器35冷凝出的浓氨水。
进一步的,蒸馏组件1还包括第一循环水管113,第一循环水管113与废水冷却器110固定连通,且位于废水冷却器110的底部。
在本实施方式中,蒸馏组件1还包括第一循环水管113,第一循环水管113用来输送循环水,循环水是用来冷却蒸氨废水的。
进一步的,氨气出塔管12套设在气液分离器31内的部分为螺旋状。
在本实施方式中,螺旋状在换热时,换热面积更大,换热效率更高。
进一步的,热循环组件2还包括热蒸汽进入管210,热蒸汽进入管210与蒸氨再沸器22固定连通,且位于蒸氨再沸器22远离蒸氨塔11的一侧。
在本实施方式中,热循环组件2还包括热蒸汽进入管210,热蒸汽进入管210用来输送热蒸汽,以用来与蒸氨废水换热。
进一步的,热循环组件2还包括第二循环水管211,第二循环水管211与热泵机组27固定连通,且位于热泵机组27的底部。
在本实施方式中,热循环组件2还包括第二循环水管211,第二循环水管211用来输送循环水,此处的循环水是用来作为被蒸氨塔11塔顶排出的蒸汽加热,再流到热水再沸器25中,用来加热蒸氨废水。
进一步的,回流组件3还包括第二循环水管38,第二循环水管38与氨冷凝冷却器35固定连通,且位于氨冷凝冷却器35远离蒸氨塔11的一侧。
在本实施方式中,回流组件3还包括第二循环水管38,第二循环水管38是输送用于冷却从氨水回流泵33的气体出口管34排出的氨蒸汽的循环水。
本发明的工作原理及使用流程:本发明安装好过后,剩余氨水先从剩余氨水换热管112进入到氨水换热器18中,与从蒸氨塔11中被蒸氨废水泵16泵出的热的蒸氨废水进行换热,换热后,剩余氨水被加热,此时再由剩余氨水进塔管14进入到蒸氨塔11中进行蒸氨过程会节约一些热量,泵出的蒸氨废水的温度下降,这样的蒸氨废水再通过第二管道19进入到废水冷却器110中通过由第一循环水管113进入的循环水冷却时效率更高,在蒸氨过程中通过NaOH入塔管114加入NaOH溶液,可以分解剩余氨水中的固定铵盐,降低蒸氨废水中的全氨含量,从而有利于生化处理,蒸氨过程中的氨蒸汽会顺着氨气出塔管12到达热泵机组27,同时从第二循环水管211往热泵机组27中加入外部循环水,氨蒸汽进入到热泵机组27中与外部的循环水进行换热后温度降低,外部循环水被加热后从热水出泵管28流到热水再沸器25中与蒸氨废水进行换热,为蒸氨塔11提供热源,换热后的热水从热水回泵管29返回到热泵机组27中,然后换热后的氨蒸汽到达气液分离器31中,静置分离,液相氨水会从液体流出管32流到氨水回流泵33,被氨水回流泵33泵回到蒸氨塔11中,再次蒸馏提纯,气相部分通过气体出口管34进入到氨冷凝冷却器35,在氨冷凝冷却器35中由第二循环水管38进入的而外部循环水进行冷却,最后从氨水流出管36流到氨水槽37中,完成了一种热能循环利用的剩余氨水蒸馏装置的使用流程。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种热能循环利用的剩余氨水蒸馏装置,其特征在于:包括蒸馏组件、热循环组件和回流组件;
所述蒸馏组件包括蒸氨塔、氨气出塔管、液氨回流管、剩余氨水进塔管、蒸氨废水出塔管、蒸氨废水泵、第一管道、氨水换热器、第二管道、废水冷却器、废水流出管、剩余氨水换热管和NaOH入塔管,所述氨气出塔管与所述蒸氨塔固定连通,且位于所述蒸氨塔的顶部,所述液氨回流管与所述蒸氨塔固定连通,且位于所述蒸氨塔的外侧壁上端,所述剩余氨水进塔管与所述蒸氨塔固定连通,且位于所述蒸氨塔远离所述液氨回流管的另一侧,所述蒸氨废水出塔管与所述蒸氨塔固定连通,且位于所述剩余氨水进塔管的下方,所述蒸氨废水泵与所述蒸氨废水出塔管固定连通,且位于所述蒸氨废水出塔管远离所述蒸氨塔的另一端,所述第一管道与所述蒸氨废水泵固定连通,且位于所述蒸氨废水泵远离所述蒸氨废水出塔管的另一侧,所述氨水换热器与所述第一管道固定连通,且位于所述第一管道远离所述蒸氨废水泵的另一端,所述第二管道与所述氨水换热器固定连通,且位于所述氨水换热器远离所述第一管道的另一侧,所述废水冷却器与所述第二管道固定连通,且位于所述第二管道远离所述氨水换热器的另一端,所述废水流出管与所述废水冷却器固定连通,且位于所述废水冷却器远离所述第二管道的另一侧,所述剩余氨水换热管与所述氨水换热器固定连通,且位于所述氨水换热器的底部,所述NaOH入塔管与所述蒸氨塔固定连通,且位于所述剩余氨水进塔管的下方;
所述热循环组件包括第一蒸氨废水换热管、蒸氨再沸器、第二蒸氨废水换热管、第三蒸氨废水换热管、热水再沸器、第四蒸氨废水换热管、热泵机组、热水出泵管和热水回泵管,所述第一蒸氨废水换热管与所述蒸氨塔固定连通,且位于所述蒸氨废水出塔管的上端,所述蒸氨再沸器与所述第一蒸氨废水换热管固定连通,且位于所述第一蒸氨废水换热管远离所述蒸氨塔的另一端,所述第二蒸氨废水换热管与所述蒸氨再沸器固定连通,且位于所述蒸氨再沸器的顶部,所述第三蒸氨废水换热管与所述蒸氨塔固定连通,且位于所述液氨回流管的下方,所述热水再沸器与所述第三蒸氨废水换热管固定连通,且位于所述第三蒸氨废水换热管远离所述蒸氨塔的另一端,所述第四蒸氨废水换热管与所述热水再沸器固定连通,且位于所述热水再沸器的顶部,所述热泵机组套设在所述氨气出塔管上,所述热水出泵管与所述热泵机组固定连通,且位于所述热泵机组靠近所述蒸氨塔的一侧,所述热水回泵管与所述热泵机组固定连通,且位于所述热水出泵管的下方;
所述回流组件包括气液分离器、液体流出管、氨水回流泵、气体出口管、氨冷凝冷却器、氨水流出管和氨水槽,所述气液分离器与所述氨气出塔管远离所述蒸氨塔的一端固定连通,且位于所述氨气出塔管的下方,所述液体流出管与所述气液分离器固定连通,且位于所述气液分离器的底部,所述氨水回流泵与所述液体流出管固定连通,且位于所述液体流出管远离所述气液分离器的一侧,所述气体出口管与所述气液分离器固定连通,且位于氨水回流泵的上方,所述氨冷凝冷却器与所述气体出口管固定连通,且位于所述气液分离器远离所述蒸氨塔的一侧,所述氨水流出管与所述氨冷凝冷却器固定连通,且位于所述氨冷凝冷却器的底部,所述氨水槽与所述氨水流出管固定连通,且位于所述氨水流出管的底部。
2.如权利要求所述的一种热能循环利用的剩余氨水蒸馏装置,其特征在于:所述蒸馏组件还包括第一循环水管,所述第一循环水管与所述废水冷却器固定连通,且位于所述废水冷却器的底部。
3.如权利要求所述的一种热能循环利用的剩余氨水蒸馏装置,其特征在于:所述氨气出塔管套设在所述气液分离器内的部分为螺旋状。
4.如权利要求所述的一种热能循环利用的剩余氨水蒸馏装置,其特征在于:所述热循环组件还包括热蒸汽进入管,所述热蒸汽进入管与所述蒸氨再沸器固定连通,且位于所述蒸氨再沸器远离所述蒸氨塔的一侧。
5.如权利要求所述的一种热能循环利用的剩余氨水蒸馏装置,其特征在于:所述热循环组件还包括第二循环水管,所述第二循环水管与所述热泵机组固定连通,且位于所述热泵机组的底部。
6.如权利要求所述的一种热能循环利用的剩余氨水蒸馏装置,其特征在于:所述回流组件还包括第二循环水管,所述第二循环水管与所述氨冷凝冷却器固定连通,且位于所述氨冷凝冷却器远离所述蒸氨塔的一侧。
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