CN112441641A - 一种多塔串联废水蒸氨环保处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多塔串联废水蒸氨环保处理方法，设置依次连接的一级塔、二级塔、三级塔、四级塔，多塔串联废水蒸氨环保处理方法包括步骤：将废水输入一级塔中，一级塔将废水中NH3、H2S、CO2、其它轻组分及易挥发组分从塔顶蒸出；二级塔对一级塔塔顶蒸发出来的组分进行分离，H2S、CO2及其它轻组分从二级塔塔顶抽出，NH3溶解在二级塔的塔釜液中；三级塔对二级塔的塔釜液中NH3与H2O分离，获得NH3质量分率为1～20％的氨水；四级塔对三级塔分离出的氨水进行吸收、蒸发、浓缩，制备NH3≥99.98％液氨；本发明废水中NH3、H2S、CO2及其它轻组分与废水彻底分离，并逐一回收利用，确保废水中的有96.0％以上水被回收利用，有效节省水资源，减少环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理工艺技术领域，具体涉及一种多塔串联废水蒸氨环保处理方法。
背景技术
目前，对含有NH3、H2S、CO2及其它轻组分废水处理工艺有单塔汽提、双塔汽提及单塔侧线抽出汽提工艺，以上工艺在处理过程中，存在气相中夹带～10％的H2O被蒸发送入大气中，造成水资源浪费；废水中的NH3、H2S等可以回收利用的气体没有回收利用，造成资源浪费，设备腐蚀严重，新装置投运一年左右，部分设备因腐蚀被迫停运，废水无法处理。
鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。
发明内容
为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种多塔串联废水蒸氨环保处理方法，设置依次连接的一级塔、二级塔、三级塔、四级塔，所述多塔串联废水蒸氨环保处理方法包括步骤：
S1，将废水输入所述一级塔中，所述一级塔根据物理分离原理，将废水中NH3、H2S、CO2、其它轻组分及易挥发组分从塔顶蒸出；
S2，所述二级塔根据气体在水中溶解度不同，对所述一级塔塔顶蒸发出来的组分进行分离，H2S、CO2及其它轻组分从所述二级塔塔顶抽出，NH3溶解在所述二级塔的塔釜液中；
S3，所述三级塔根据物理分离原理，对所述二级塔的塔釜液中NH3与H2O分离，获得NH3质量分率为1～20％的氨水；
S4，所述四级塔根据物理分离原理，对所述三级塔分离出的氨水进行吸收、蒸发、浓缩，制备NH3≥99.98％液氨。
较佳的，对所述一级塔中所述废水进行加热，塔顶压力控制在0.05MPa～0.30MPa，塔底压力控制0.05MPa～0.40MPa，塔顶温度控制在110℃～160℃，塔底温度控制在120℃～300℃，所述一级塔的塔釜液中NH3、H2S及CO2摩尔分率分别≤1PPm时，所述一级塔的塔釜液满足进行生产循环使用或直接外排，完成废水净化。
较佳的，采用所述二级塔对所述一级塔塔顶蒸发出来的组分进行分离，塔顶压力控制在0.05MPa～0.20MPa，塔底压力控制0.05MPa～0.30MPa，塔顶温度控制在20℃～60℃，塔底温度控制在60℃～90℃，H2S、CO2及其它轻组分从所述二级塔顶抽出，送到硫回收装置制备硫酸或硫磺，或送至火炬燃烧。
较佳的，将所述二级塔的塔釜液送入所述三级塔中，对所述三级塔釜液进行加热，塔顶压力控制在0.05MPa～0.20MPa，塔底压力控制0.05MPa～0.50MPa，塔顶温度控制在20℃～60℃，塔底温度控制在120℃～300℃，在所述三级塔的塔釜液中NH3、H2S及CO2摩尔分率分别小于1PPm时，所述三级塔的塔釜液满足生产进行循环使用或直接排放。
较佳的，将所述三级塔中部抽出气相氨在-0.5MPa～3.0MPa、温度在-60℃～300℃情况下采取所述四级塔将气相氨制成质量为99.98％液氨。
较佳的，所述一级塔、所述二级塔、所述三级塔、所述四级塔均设置为一台或多台。
较佳的，所述一级塔、所述二级塔、所述三级塔、所述四级塔内件均设置为填料或塔盘。
较佳的，所述一级塔、所述二级塔、所述三级塔、所述四级塔配套的换热器均设置为U管、直管、盘管、绕管中的一种或多种。
较佳的，所述一级塔、所述二级塔、所述三级塔、所述四级塔的塔釜供热为蒸汽、热水、导热油、废热和余热中的一种或多种。
较佳的，所述一级塔、所述二级塔、所述三级塔、所述四级塔及附属设备为耐腐蚀的碳钢、不锈钢和非金属物质中的一种或多种。
与现有技术比较本发明的有益效果在于：1，本发明废水中NH3、H2S、CO2及其它轻组分与废水彻底分离，确保废水中的有96.0％以上水被回收利用，有效节省水资源，对于一套45m3/h规模废水处理装置，将有45×96.0％＝43.2m3/h水被回收利用；2，本发明废水中NH3回收制成1～20％氨水或99.98％的液氨，对于一套45m3/h规模废水处理装置，可以降低生化法污水处理费用在3.64万元/天；3，本发明废水中NH3回收制成1～20％氨水，直接用于烟气脱硫，烟气脱硫可以节省2.5吨/天的液氨，烟气脱硫节省2.5×3000×0.0001＝0.75万元/天的外购液氨运行费用；4，本发明废水中H2S被回收利用，制造96.0％以上浓硫酸外售，每天可以回收～2吨/天浓硫酸，每天可以创造效益～0.4万元/天；5，本发明彻底解决腐蚀、结晶、堵塞等难题，确保装置能够长周期稳定运行；6，本发明实用性强，可以满足所有酸性水分离工艺。本发明专利可以用于新建项目，也可以用于老装置改造。
附图说明
图1为所述多塔串联废水蒸氨环保处理方法的流程图；
图2为所述导向曲线微型阀的结构立体图；
图3为所述导向曲线微型阀的结构俯视图；
图4为所述导向曲线微型阀的结构侧向剖视图。
附图标记：
1-导向条；2-导向孔；3-微阀曲线；4-微阀；5-阀孔；6-阀孔曲线；7-塔盘。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
如图1所示，图1为所述多塔串联废水蒸氨环保处理方法的流程图；本发明所述多塔串联废水蒸氨环保处理方法，设置依次连接的一级塔、二级塔、三级塔、四级塔，所述多塔串联废水蒸氨环保处理方法包括步骤：
S1，将废水输入所述一级塔中，所述一级塔根据物理分离原理，将废水中NH3、H2S、CO2、其它轻组分及夹带10％左右的H2O等易挥发组分从塔顶蒸出，当所述一级塔的塔釜液中NH3、H2S及CO2摩尔分率分别≤1PPm，所述一级塔的塔釜液可满足生产进行循环使用或直接排放；
具体的，塔顶压力控制在0.05MPa～0.30MPa，塔底压力控制0.05MPa～0.40MPa，塔顶温度控制在110℃～160℃，塔底温度控制在120℃～300℃，确保废水中NH3、H2S、CO2、其它轻组分及易挥发组分从塔顶蒸出去。
S2，所述二级塔根据气体在水中溶解度不同，对所述一级塔塔顶蒸发出来的组分进行分离，H2S、CO2及其它轻组分从所述二级塔塔顶抽出，送到硫回收装置或火炬燃烧，NH3溶解在所述二级塔的塔釜液中；
具体的，塔顶压力控制在0.05MPa～0.20MPa，塔底压力控制0.05MPa～0.30MPa，塔顶温度控制在20℃～60℃，塔底温度控制在60℃～90℃，确保废水中H2S、CO2、其它轻组分及易挥发组分从塔顶蒸出去，NH3溶解在塔釜液中。
S3，所述三级塔根据物理分离原理，对所述二级塔的塔釜液中NH3与H2O分离，获得NH3质量分率为1～20％的氨水，当所述三级塔的塔釜液中NH3、H2S及CO2摩尔分率分别≤1PPm，所述三级塔的塔釜液可满足生产进行循环使用或直接排放；
具体的，塔顶压力控制在0.05MPa～0.20MPa，塔底压力控制0.05MPa～0.50MPa，塔顶温度控制在20℃～60℃，塔底温度控制在120℃～300℃，所述三级塔中部位置气相与液相中的氨达到一种溶解与蒸发平衡，采取从中部抽出即可得到质量百分比为1～20％气相氨。
S4，所述四级塔根据物理分离原理，对所述三级塔分离出的氨水进行吸收、蒸发、浓缩，制备NH3≥99.98％液氨。
具体的，将所述三级塔中部抽出气相氨在-0.5MPa～3.0MPa、温度在-60℃～300℃情况下采取所述四级塔或多级塔将气相氨制成满足烟气脱硫使用的1～20％的氨水，或直接产出质量为99.98％液氨，实现对废水中的氨回收利用。
较佳的，对所述一级塔中所述废水进行加热，在一定温度和压力条件下，使所述废水中的NH3、H2S、CO2、其它轻组分及10％左右的H2O等从所述一级塔的塔顶抽出，重组分H2O在一级塔釜中，确保所述一级塔的塔釜液中NH3、H2S及CO2摩尔分率分别≤1PPm，所述一级塔的塔釜液满足生产循环使用或直接外排，完成废水净化。
在一定温度和压力下，根据水中溶解度不同，采用所述二级塔对所述一级塔塔顶蒸发出来的组分进行分离。H2S、CO2及其它轻组分从所述二级塔顶抽出，送到硫回收装置制备硫酸或硫磺，也可以送至火炬燃烧，完成回收利用或达标排放，而将NH3溶解在所述二级塔的塔釜液中。
将所述二级塔的塔釜液送入所述三级塔中，对所述三级塔釜液进行加热，在一定温度和压力条件下，NH3向所述三级塔中部蒸发，并从所述三级塔中部抽出，获得NH3质量分率为1～20％的氨水。所述三级塔的塔釜液中NH3、H2S及CO2摩尔分率分别小于1PPm，所述三级塔的塔釜液满足生产进行循环使用或直接排放；
采用所述四级塔对质量分率为1～20％的氨水进行吸收、蒸发、浓缩，制备NH3≥99.98％液氨。
所述一级塔、所述二级塔、所述三级塔、所述四级塔可能为一台、或多台。
所述一级塔、所述二级塔、所述三级塔、所述四级塔可以单独运行，也可以多台串联运行。
所述一级塔、所述二级塔、所述三级塔、所述四级塔内件可能选择填料、塔盘或其它吸附剂。
所述一级塔、所述二级塔、所述三级塔、所述四级塔配套的换热器可以选择U管、直管、盘管、绕管等换热器。
所述一级塔、所述二级塔、所述三级塔、所述四级塔的塔釜供热为蒸汽、热水、导热油、废热或余热。
对所述一级塔、所述二级塔、所述三级塔、所述四级塔抽出组分进行冷却的冷却液为水或其它冷介质。
所述一级塔、所述二级塔、所述三级塔、所述四级塔及附属设备为耐腐蚀的碳钢、不锈钢或非金属物质。
所述一级塔、所述二级塔、所述三级塔、所述四级塔及附属设备运行压力在-0.5～3.0MPa,运行温度在-60～300℃。
制备1～20％的氨水或NH3≥99.98％液氨中，S总≤1PPm。
部分净化后塔釜水中NH3、H2S及CO2摩尔分率分别≤1PPm，满足生产循环使用或直接排放。
部分塔顶抽出外送到硫回收装置或火炬燃烧的轻组分中NH3≤1PPm。
本发明废水中NH3、H2S、CO2及其它轻组分与废水彻底分离，确保废水中的有96.0％以上水被回收利用，有效节省水资源，对于一套45m3/h规模废水处理装置，将有45×96.0％＝43.2m3/h水被回收利用。
本发明废水中NH3回收制成1～20％氨水或99.98％的液氨，对于一套45m3/h规模废水处理装置，可以降低生化法污水处理费用在3.64万元/天。
本发明废水中NH3回收制成1～20％氨水，直接用于烟气脱硫，烟气脱硫可以节省2.5吨/天的液氨，烟气脱硫节省2.5×3000×0.0001＝0.75万元/天的外购液氨运行费用。
本发明废水中H2S被回收利用，制造96.0％以上浓硫酸外售，每天可以回收～2吨/天浓硫酸，每天可以创造效益～0.4万元/天。
本发明彻底解决腐蚀、结晶、堵塞等难题，确保装置能够长周期稳定运行。
本发明实用性强，可以满足所有酸性水分离工艺。本发明专利可以用于新建项目，也可以用于老装置改造。
实施例二
所述一级塔、所述二级塔、所述三级塔、所述四级塔内件塔盘采用导向曲线微型阀，可以将传质传热效率提高30％以上，可以将塔阻力至少降低15％以上，有效降低运行能耗及提高分离效率。
如图2、图3、图4所示，图2为所述导向曲线微型阀的结构立体图；图3为所述导向曲线微型阀的结构俯视图；图4为所述导向曲线微型阀的结构侧向剖视图；所述导向曲线微型阀包括导向条1、微阀4、塔盘7，所述微阀4和所述塔盘7连接，所述微阀4对应所述塔盘7上的阀孔5设置，所述导向条1和所述微阀4连接，所述导向条1对应所述微阀4上的导向孔2设置，所述微阀4边缘设置为微阀曲线3，所述阀孔5边缘设置为阀孔曲线6。
所述微阀4与所述阀孔5横截面形状均设置为一尺寸相同的等腰梯形，所述等腰梯形的底部夹角75°，顶边和底边的长度比例为1:4～8，顶边长度设置在2厘米范围内，所述等腰梯形的高度设置在5cm～10cm范围，所述等腰梯形的两腰边设置为曲线状，具体为若干个直径为D的半圆形曲线首尾连接的整条曲线，相邻两所述半圆形曲线的弧度方向相反。
所述微阀4与所述阀孔5在底边处连接，所述微阀4周边为直径为D的若干个半圆形曲线连接在一起为所述微阀曲线3，阀孔5周边为直径为D的若干个半圆形曲线连接在一起为所述阀孔曲线6。
具体的，所述微阀4通过在所述塔盘7上直接用冲床冲出，冲压变形凸出的部分为形成所述微阀4，所述微阀4脱离所述塔盘7的缺口位置形成所述阀孔5。
在传质过程中：气相自下而上穿过所述阀孔5，液相自上而下流过所述阀孔5，气液两相逆向流动，由于所述微阀曲线3及所述阀孔曲线6为不规则形状，曲线状所述微阀曲线3及所述阀孔曲线6为直线状腰边长度的1.5倍以上，有效将大气流分成若干小气流，液体也分为若干小流体，有效提高传热传质效率，与传统其它阀型至少提高30％以上。
所述导向条1为条状结构，且所述导向条1两端分别与所述微阀4连接。所述导向条1呈U型或C型，从而在所述导向条1和所述微阀4之间形成导向腔，所述导向腔和所述导向孔2连通。
较佳的，所述导向条1设置在所述导向孔2远离所述阀孔5的一侧，同时，所述导向条1的两端连接在所述导向孔2的边缘位置处。
具体的，所述导向条1及所述导向孔2为在所述微阀4上直接冲压制得，冲压变形凸出的部分为所述导向条1，所述导向条1脱离所述微阀4的缺口位置形成所述导向孔2。
一般的，所述导向孔2为3cm×6cm(宽×长)，所述导向条1与所述导向孔2之间高度在1cm，所述导向条1的宽×长为3cm×6cm。
气液在所述塔盘7上完成传热传质过程时，实际所述塔盘7上充满液相，液相将所述微阀4全部覆盖，而气相从所述塔盘7底部通过所述阀孔5自下而上流动，设置所述导向条1及所述导向孔2，气相自下而上通过所述导向孔2和所述导向腔与所述塔盘7上的液相接触，而且通过所述导向条1形成的所述导向腔迫使气相流动方向与所述微阀4上表面平行，不仅增加了气液传值传热效率，可以有效降低气相穿过液相的路径，从而做到整塔阻力与其它塔型相比，至少减少15％以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种多塔串联废水蒸氨环保处理方法，其特征在于，设置依次连接的一级塔、二级塔、三级塔、四级塔，所述多塔串联废水蒸氨环保处理方法包括步骤：
S1，将废水输入所述一级塔中，所述一级塔根据物理分离原理，将废水中NH3、H2S、CO2、其它轻组分及易挥发组分从塔顶蒸出；
S2，所述二级塔根据气体在水中溶解度不同，对所述一级塔塔顶蒸发出来的组分进行分离，H2S、CO2及其它轻组分从所述二级塔塔顶抽出，NH3溶解在所述二级塔的塔釜液中；
S3，所述三级塔根据物理分离原理，对所述二级塔的塔釜液中NH3与H2O分离，获得NH3质量分率为1～20％的氨水；
S4，所述四级塔根据物理分离原理，对所述三级塔分离出的氨水进行吸收、蒸发、浓缩，制备NH3≥99.98％液氨。
2.如权利要求1所述的多塔串联废水蒸氨环保处理方法，其特征在于，对所述一级塔中所述废水进行加热，塔顶压力控制在0.05MPa～0.30MPa，塔底压力控制0.05MPa～0.40MPa，塔顶温度控制在110℃～160℃，塔底温度控制在120℃～300℃，所述一级塔的塔釜液中NH3、H2S及CO2摩尔分率分别≤1PPm时，所述一级塔的塔釜液满足进行生产循环使用或直接外排，完成废水净化。
3.如权利要求1所述的多塔串联废水蒸氨环保处理方法，其特征在于，采用所述二级塔对所述一级塔塔顶蒸发出来的组分进行分离，塔顶压力控制在0.05MPa～0.20MPa，塔底压力控制0.05MPa～0.30MPa，塔顶温度控制在20℃～60℃，塔底温度控制在60℃～90℃，H2S、CO2及其它轻组分从所述二级塔顶抽出，送到硫回收装置制备硫酸或硫磺，或送至火炬燃烧。
4.如权利要求1所述的多塔串联废水蒸氨环保处理方法，其特征在于，将所述二级塔的塔釜液送入所述三级塔中，对所述三级塔釜液进行加热，塔顶压力控制在0.05MPa～0.20MPa，塔底压力控制0.05MPa～0.50MPa，塔顶温度控制在20℃～60℃，塔底温度控制在120℃～300℃，在所述三级塔的塔釜液中NH3、H2S及CO2摩尔分率分别小于1PPm时，所述三级塔的塔釜液满足生产进行循环使用或直接排放。
5.如权利要求1所述的多塔串联废水蒸氨环保处理方法，其特征在于，将所述三级塔中部抽出气相氨在-0.5MPa～3.0MPa、温度在-60℃～300℃情况下采取所述四级塔将气相氨制成质量为99.98％液氨。
6.如权利要求1所述的多塔串联废水蒸氨环保处理方法，其特征在于，所述一级塔、所述二级塔、所述三级塔、所述四级塔均设置为一台或多台。
7.如权利要求1所述的多塔串联废水蒸氨环保处理方法，其特征在于，所述一级塔、所述二级塔、所述三级塔、所述四级塔内件均设置为填料或塔盘。
8.如权利要求1所述的多塔串联废水蒸氨环保处理方法，其特征在于，所述一级塔、所述二级塔、所述三级塔、所述四级塔配套的换热器均设置为U管、直管、盘管、绕管中的一种或多种。
9.如权利要求1所述的多塔串联废水蒸氨环保处理方法，其特征在于，所述一级塔、所述二级塔、所述三级塔、所述四级塔的塔釜供热为蒸汽、热水、导热油、废热和余热中的一种或多种。
10.如权利要求1所述的多塔串联废水蒸氨环保处理方法，其特征在于，所述一级塔、所述二级塔、所述三级塔、所述四级塔及附属设备为耐腐蚀的碳钢、不锈钢和非金属物质中的一种或多种。
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| CN202011309449.8A CN112441641A (zh) | 2020-11-20 | 2020-11-20 | 一种多塔串联废水蒸氨环保处理方法 |
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| CN102216217A (zh) * | 2008-11-20 | 2011-10-12 | 卢尔吉有限公司 | 从包含nh3和酸性气体的混合物中获得nh3的方法和装置 |
| CN105645434A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-06-08 | 王文领 | 一种含氨气、二氧化碳、硫化氢的冷凝稀氨水的综合利用方法 |
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2020
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