CN111348705A - 一种氨氮废水的精馏吸收系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氨氮废水的精馏吸收系统，包括高效旋转精馏床、预热器、一级冷凝器、二级冷凝器、气液分离器、尾气冷凝器、缓冲罐、尾气吸收罐、进料泵、回流泵、氨氮废水储罐、水储罐和氨水储罐。本发明具有以下优点和效果：用高效旋转精馏床代替传统精馏塔对氨氮废水进行精馏提纯，并对尾气进行冷凝吸收，整套装置结构更加紧凑合理，体积小、高度低、占地面积少，处理后的氨氮废水可以达到国家一级排放标准，能耗低，方便管理和维护。
Description
技术领域
本发明涉及一种氨氮废水处理及超重力精馏技术领域，特别涉及一种氨氮废水的精馏吸收系统及方法。
背景技术
工业生产过程中产生的污染物，如果直接排放不仅破坏了生态环境，而且严重威胁人类的身体健康。氨氮是导致水体富营养化的主要污染物，氨氮废水是工业生产过程中一类常见的工业废水，可以通过物化法和生化法等处理降低其对环境的污染。CN102060406A公开了一种物化法处理氨氮废水，通过填料塔吹脱吸收工艺降低废氨水中氨氮含量。CN203602435U公开了一种氨氮废水处理工艺，通过精馏塔进行脱氨冷凝回收。
上述对氨氮废水处理的方法中，仍然都是采用精馏塔对氨氮废水进行精馏吹脱提纯，处理后的废水，氨含量偏高，提纯后的氨水纯度低，在精馏塔设备运行过程中容易造成塔内堵塞等问题，而且塔设备体积庞大，能耗高，不能满足节能减排的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种氨氮废水的精馏吸收系统，解决现有氨氮废水处理过程中，塔设备体积庞大，能耗高和排放不达标的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种氨氮废水的精馏吸收系统，包括氨氮废水储罐，所述氨氮废水储罐的出口连接有进料泵，所述进料泵的出口连接有预热器，所述预热器的出口连接有高效旋转精馏床，所述高效旋转精馏床的气体出口连接有一级冷凝器，所述一级冷凝器的出口连接有二级冷凝器，所述二级冷凝器的出口连接有气液分离器，所述气液分离器的出口连接有回流泵，所述回流泵通过第一管道与高效旋转精馏床的回流口连接，所述第一管道上通过第二管道连接有氨水储罐，所述高效旋转精馏床的液体出口与预热器液体进口连接，所述气液分离器的第一气体出口连接有尾气冷凝器，所述尾气冷凝器的出口连接有尾气吸收罐。
进一步设置为：所述进料泵与预热器之间通过第三管道连接，所述第三管道上安装有第三调节阀与第三流量计。
进一步设置为：所述第一管道上位于第一管道与第二管道连接处和高效旋转精馏床之间的位置安装有第一调节阀与第一流量计。
进一步设置为：所述第二管道上安装有第二调节阀与第二流量计，所述高效旋转精馏床的气体进口通过第四管道连接有低压蒸汽管，所述第四管道上安装有第四调节阀和第四流量计。
进一步设置为：所述一级冷凝器连接有循环水管，所述二级冷凝器、尾气冷凝器与尾气吸收罐连接有低温水管。
进一步设置为：所述尾气冷凝器与尾气吸收罐之间连接有缓冲罐，所述预热器出口连接有水储罐。
进一步设置为：所述高效旋转精馏床包括带有内腔的壳体、转动设置于壳体内部的转轴、设置于转轴的动转子、设置于内腔壁的静转子以及驱动转轴转动的驱动组件，所述壳体上设有进料口、回流口、液体出口、气体进口和气体出口，所述动转子朝向静转子的一面设有动同心扰流圈，所述动同心扰流圈沿动转子的径向间隔排列设置有多个构成一动扰流圈组，所述静转子朝向动转子的一面设有静同心扰流圈，所述静同心扰流圈沿静转子的径向间隔排列设置有多个构成一静扰流圈组，所述动扰流圈组与静扰流圈组两者之间交错排列设置且两者之间形成有连通内腔的流道。
进一步设置为：所述静转子与动转子两者构成一转子组，所述转子组沿转轴轴向间隔排列设置有多个。
进一步设置为：所述壳体外包裹有保温层，所述驱动组件包括设置于壳体的电机、设置于转轴的从动带轮、设置于电机轴的主动带轮以及连接主动带轮与从动带轮的皮带。
本发明的另一目的是提供一种氨氮废水的精馏吸收方法，通过该种处理方法可实现标准排放且排放的污染远低排放标准。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种氨氮废水的精馏吸收方法，将废氨水从氨水储罐通过进料泵打进预热器进行预热，通过第三调节阀控制进料流量进入高效旋转精馏床，调节第四调节阀控制饱和水蒸气进入高效旋转精馏床的量；液体进入高效旋转精馏床内部，在离心力的作用下往外甩出，饱和蒸汽从壳体外侧往中心走，气液两相在动静同心扰流圈之间逆流接触进行热传导，使氨水蒸汽从高效旋转精馏床气体出口进入一级冷凝器冷凝，冷凝后的液体进入二级冷凝器降温后流进气液分离器，然后经回流泵一部分回流进高效旋转精馏床，一部分采出到氨水储罐并通过第二调节阀控制回流和采出流量；气液分离器分离后的少量氨水气体进入尾气冷凝器冷凝，不凝气及夹带的微量氨气进入缓冲罐后进入尾气吸收罐吸收；高效旋转精馏床底部水流进预热器与进料换热后流进水储罐并控制回流比。
综上所述，本发明具有以下有益效果：用高效旋转精馏床代替传统精馏塔对氨氮废水进行精馏提纯，并对尾气进行冷凝吸收，整套装置结构更加紧凑合理，体积小、高度低、占地面积少，处理后的氨氮废水可以达到国家一级排放标准，能耗低，方便管理和维护。
附图说明
图1为实施例一的系统框图；
图2为实施例一中高效旋转精馏床的结构示意图。
图中：1、氨氮废水储罐；2、进料泵；3、预热器；4、高效旋转精馏床；40、内腔；41、壳体；42、转轴；43、动转子；44、静转子；45、驱动组件；46、进料口；47、回流口；48、液体出口；49、气体进口；50、气体出口；5、一级冷凝器；6、二级冷凝器；7、气液分离器；8、回流泵；9、第一管道；10、第二管道；11、氨水储罐；12、尾气冷凝器；13、尾气吸收罐；14、第三管道；15、第三调节阀；16、第三流量计；17、第一调节阀；18、第一流量计；19、第二调节阀；20、第二流量计；21、第四管道；22、低压蒸汽管；23、第四调节阀；24、第四流量计；25、循环水管；26、低温水管；27、缓冲罐；28、水储罐；30、动同心扰流圈；31、静同心扰流圈；32、流道；33、保温层。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一
参考图1和图2，一种氨氮废水的精馏吸收系统，包括氨氮废水储罐1，氨氮废水储罐1的出口通过管道连接有进料泵2，进料泵2的出口通过第三管道14连接有预热器3，预热器3的出口通过管道连接有高效旋转精馏床4，高效旋转精馏床4的气体出口50通过管道连接有一级冷凝器5，一级冷凝器5的出口通过管道连接有二级冷凝器6，二级冷凝器6的出口通过管道连接有气液分离器7，气液分离器7的出口通过管道连接有回流泵8，回流泵8通过第一管道9与高效旋转精馏床4的回流口47连接。
第一管道9上通过第二管道10连接有氨水储罐11，高效旋转精馏床4的液体出口48与预热器3液体进口之间通过管道连接，气液分离器7的第一气体出口通过管道连接有尾气冷凝器12，尾气冷凝器12的出口通过管道连接有缓冲罐27，缓冲罐27的出口通过管道连接有尾气吸收罐13。预热器3的出口通过管道连接有水储罐28。一级冷凝器5通过管道连接有循环水管25，二级冷凝器6、尾气冷凝器12与尾气吸收罐13通过管道连接有低温水管26。
第三管道14上安装有第三调节阀15与第三流量计16；第一管道9上位于第一管道9与第二管道10连接处和高效旋转精馏床4之间的位置安装有第一调节阀17与第一流量计18；第二管道10上安装有第二调节阀19与第二流量计20。高效旋转精馏床4的气体进口49通过第四管道21连接有低压蒸汽管22，第四管道21上安装有第四调节阀23和第四流量计24。
高效旋转精馏床4包括带有内腔40的壳体41、转动设置于壳体41内部的转轴42、固定设置于转轴42的动转子43、固定设置于内腔40壁的静转子44以及驱动转轴42转动的驱动组件45。转轴42呈竖直设置，动转子43与转轴42同轴设置、静转子44与转轴42同轴设置，壳体41上开设有进料口46、回流口47、液体出口48、气体进口49和气体出口50。
动转子43朝向静转子44的一面固定设置有动同心扰流圈30，动同心扰流圈30沿动转子43的径向间隔排列设置有多个构成一动扰流圈组。动同心扰流圈30之间同心设置，动同心扰流圈30与转轴42之间同心设置。静转子44朝向动转子43的一面固定设置有静同心扰流圈31，静同心扰流圈31沿静转子44的径向间隔排列设置有多个构成一静扰流圈组。静同心扰流圈31之间同心设置，静同心扰流圈31与转轴42之间同心设置。动扰流圈组与静扰流圈组两者之间交错排列设置且两者之间形成有连通内腔40的流道32。
静转子44与动转子43两者构成一转子组，转子组沿转轴42轴向间隔排列设置有多个。壳体41外固定包裹有保温层33，驱动组件45包括固定设置于壳体41的电机、固定设置于转轴42的从动带轮、固定设置于电机轴的主动带轮以及连接主动带轮与从动带轮的皮带。一级冷凝器5与二级冷凝器6冷凝器均可采用列管式换热器、螺旋缠绕管式换热器或螺旋板式换热器。
实施例二
工艺1
一种氨氮废水的精馏吸收方法，1.5%的废氨水从氨水储罐11通过进料泵2打进预热器3进行预热，预热后温度70℃，第三调节阀15控制进料流量500kg/h进入高效旋转精馏床4，第四调节阀23控制4公斤144℃饱和水蒸气流量95kg/h进入高效旋转精馏床4气体进口49。液体进入高效旋转精馏床4动转子43中心，在离心力的作用下往外甩出，饱和蒸汽从壳体41外侧往中心走，气液两相在动静扰流圈之间逆流接触具有极高的传质传热效率，最后氨水蒸汽从高效旋转精馏床4气体出口50进入一级冷凝器5冷凝，冷凝后的液体进入二级冷凝器6降温后流进气液分离器7，然后经回流泵8一部分回流进高效旋转精馏床4，一部分采出到氨水储罐11，通过第一调节阀17与第二调节阀19控制回流和采出流量。气液分离器7分离后的少量氨水气体进入尾气冷凝器12冷凝，不凝气及夹带的微量氨气进入缓冲罐27后进入尾气吸收罐13吸收。高效旋转精馏床4底部水流进预热器3与进料换热后流进水储罐28。回流比1.3，旋转精馏床4气体出口50温度38℃，氨水纯度25.1%，废水氨残留8PPM，放空口未检出。
工艺2
一种氨氮废水的精馏吸收方法，5%的废氨水从氨水储罐11通过进料泵2打进预热器3进行预热，预热后温度60℃，第三调节阀15控制进料流量800kg/h进入高效旋转精馏床4，第四调节阀23控制4公斤144℃饱和水蒸气流量160kg/h进入高效旋转精馏床4气体进口49。液体进入高效旋转精馏床4动转子43中心，在离心力的作用下往外甩出，饱和蒸汽从壳体41外侧往中心走，气液两相在动静扰流圈之间逆流接触具有极高的传质传热效率，最后氨水蒸汽从高效旋转精馏床4气体出口50进入一级冷凝器5冷凝，冷凝后的液体进入二级冷凝器6降温后流进气液分离器7，然后经回流泵8一部分回流进高效旋转精馏床4，一部分采出到氨水储罐11，通过第一调节阀17与第二调节阀19控制回流和采出流量。气液分离器7分离后的少量氨水气体进入尾气冷凝器12冷凝，不凝气及夹带的微量氨气进入缓冲罐27后进入尾气吸收罐13吸收。高效旋转精馏床4底部水流进预热器3与进料换热后流进水储罐28。回流比0，旋转精馏床4气体出口50温度20.7℃，氨水纯度35.2%，废水氨残留6PPM，放空口未检出。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种氨氮废水的精馏吸收系统，其特征在于：包括氨氮废水储罐(1)，所述氨氮废水储罐(1)的出口连接有进料泵(2)，所述进料泵(2)的出口连接有预热器(3)，所述预热器(3)的出口连接有高效旋转精馏床(4)，所述高效旋转精馏床(4)的气体出口(50)连接有一级冷凝器(5)，所述一级冷凝器(5)的出口连接有二级冷凝器(6)，所述二级冷凝器(6)的出口连接有气液分离器(7)，所述气液分离器(7)的出口连接有回流泵(8)，所述回流泵(8)通过第一管道(9)与高效旋转精馏床(4)的回流口(47)连接，所述第一管道(9)上通过第二管道(10)连接有氨水储罐(11)，所述高效旋转精馏床(4)的液体出口(48)与预热器(3)液体进口连接，所述气液分离器(7)的第一气体出口连接有尾气冷凝器(12)，所述尾气冷凝器(12)的出口连接有尾气吸收罐(13)。
2.根据权利要求1所述的氨氮废水的精馏吸收系统，其特征在于：所述进料泵(2)与预热器(3)之间通过第三管道(14)连接，所述第三管道(14)上安装有第三调节阀(15)与第三流量计(16)。
3.根据权利要求1所述的氨氮废水的精馏吸收系统，其特征在于：所述第一管道(9)上位于第一管道(9)与第二管道(10)连接处和高效旋转精馏床(4)之间的位置安装有第一调节阀(17)与第一流量计(18)。
4.根据权利要求1所述的氨氮废水的精馏吸收系统，其特征在于：所述第二管道(10)上安装有第二调节阀(19)与第二流量计(20)，所述高效旋转精馏床(4)的气体进口(49)通过第四管道(21)连接有低压蒸汽管(22)，所述第四管道(21)上安装有第四调节阀(23)和第四流量计(24)。
5.根据权利要求1所述的氨氮废水的精馏吸收系统，其特征在于：所述一级冷凝器(5)连接有循环水管(25)，所述二级冷凝器(6)、尾气冷凝器(12)与尾气吸收罐(13)连接有低温水管(26)。
6.根据权利要求1所述的氨氮废水的精馏吸收系统，其特征在于：所述尾气冷凝器(12)与尾气吸收罐(13)之间连接有缓冲罐(27)，所述预热器(3)出口连接有水储罐(28)。
7.根据权利要求1所述的氨氮废水的精馏吸收系统，其特征在于：所述高效旋转精馏床(4)包括带有内腔(40)的壳体(41)、转动设置于壳体(41)内部的转轴(42)、设置于转轴(42)的动转子(43)、设置于内腔(40)壁的静转子(44)以及驱动转轴(42)转动的驱动组件(45)，所述壳体(41)上设有进料口(46)、回流口(47)、液体出口(48)、气体进口(49)和气体出口(50)，所述动转子(43)朝向静转子(44)的一面设有动同心扰流圈(30)，所述动同心扰流圈(30)沿动转子(43)的径向间隔排列设置有多个构成一动扰流圈组，所述静转子(44)朝向动转子(43)的一面设有静同心扰流圈(31)，所述静同心扰流圈(31)沿静转子(44)的径向间隔排列设置有多个构成一静扰流圈组，所述动扰流圈组与静扰流圈组两者之间交错排列设置且两者之间形成有连通内腔(40)的流道(32)。
8.根据权利要求7所述的氨氮废水的精馏吸收系统，其特征在于：所述静转子(44)与动转子(43)两者构成一转子组，所述转子组沿转轴(42)轴向间隔排列设置有多个。
9.根据权利要求7所述的氨氮废水的精馏吸收系统，其特征在于：所述壳体(41)外包裹有保温层(33)，所述驱动组件(45)包括设置于壳体(41)的电机、设置于转轴(42)的从动带轮、设置于电机轴的主动带轮以及连接主动带轮与从动带轮的皮带。
10.一种氨氮废水的精馏吸收方法，根据权利要求1-9中任一一项所述的氨氮废水的精馏吸收系统，其特征在于：将废氨水从氨水储罐(11)通过进料泵(2)打进预热器(3)进行预热，通过第三调节阀(15)控制进料流量进入高效旋转精馏床(4)，调节第四调节阀(23)控制饱和水蒸气进入高效旋转精馏床(4)的量；液体进入高效旋转精馏床(4)内部，在离心力的作用下往外甩出，饱和蒸汽从壳体(41)外侧往中心走，气液两相在动静同心扰流圈之间逆流接触进行热传导，使氨水蒸汽从高效旋转精馏床(4)气体出口(50)进入一级冷凝器(5)冷凝，冷凝后的液体进入二级冷凝器(6)降温后流进气液分离器(7)，然后经回流泵(8)一部分回流进高效旋转精馏床(4)，一部分采出到氨水储罐(11)并通过第二调节阀(19)控制回流和采出流量；气液分离器(7)分离后的少量氨水气体进入尾气冷凝器(12)冷凝，不凝气及夹带的微量氨气进入缓冲罐(27)后进入尾气吸收罐(13)吸收；高效旋转精馏床(4)底部水流进预热器(3)与进料换热后流进水储罐(28)并控制回流比。
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