CN113880168A - 脱氨处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废水处理领域，尤其涉及一种脱氨处理系统，包括：脱氨塔、设置在所述脱氨塔下游的塔釜再沸器、设置在所述脱氨塔下游的蒸汽压缩机、设置在所述脱氨塔下游的氨气冷凝设备、设置在所述脱氨塔下游的氨气吸收塔、以及设置在所述氨气吸收塔下游的氨水中间罐，其中，所述脱氨处理系统可在常规工艺模式、塔釜闪蒸模式和塔顶压缩模式之间切换。当使用塔釜闪蒸模式时，可扩大蒸汽压缩机选型范围，对于处理量较大的项目具有明显优势，蒸汽耗量较常规工艺模式相比减少63％；当使用塔顶压缩模式时，能量利用率最高，蒸汽耗量较常规工艺模式比较减少80％；而对于常规工艺模式而言，其嵌入前述两种节能工艺中可保证整体系统的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理领域，尤其涉及一种脱氨处理系统。
背景技术
化工行业中经常产生高盐氨氮废水，常规工艺采用脱氨塔工艺，再沸器式和汽提吹脱式的脱氨塔脱氨效率较高，操作弹性较大。常规脱氨工艺吨水蒸汽耗量在100-120kg，蒸汽耗量较大，占整体蒸汽耗量的90％以上，导致整体运行能耗较高。由此可见节能减排显得尤为重要。
发明内容
本发明提供一种脱氨处理系统，用以解决现有技术中能耗较高且能量循环利用率较低的缺陷。
本发明提供了一种脱氨处理系统，包括：脱氨塔、设置在所述脱氨塔下游的塔釜再沸器、设置在所述脱氨塔下游的蒸汽压缩机、设置在所述脱氨塔下游的氨气冷凝设备、设置在所述脱氨塔下游的氨气吸收塔、以及设置在所述氨气吸收塔下游的氨水中间罐，其中，所述脱氨处理系统可在常规工艺模式、塔釜闪蒸模式和塔顶压缩模式之间切换，在所述常规工艺模式下，所述脱氨塔分别与所述塔釜再沸器和所述氨气冷凝设备相接，所述氨气冷凝设备与所述氨气吸收塔和所述氨水中间罐选择性相接，并且所述氨气吸收塔与所述氨水中间罐相接；在所述塔釜闪蒸模式下，所述脱氨塔分别与所述塔釜再沸器和所述氨气冷凝设备相接，所述氨气冷凝设备与所述氨气吸收塔和所述氨水中间罐选择性相接，所述氨气吸收塔与所述氨水中间罐相接，并且所述蒸汽压缩机与所述塔釜再沸器相接形成回路；在所述塔顶压缩模式下，所述脱氨塔分别与所述塔釜再沸器和所述蒸汽压缩机相接，所述蒸汽压缩机与所述塔釜再沸器相接，所述塔釜再沸器与所述氨气吸收塔相接，并且所述氨气吸收塔与所述氨水中间罐相接。
根据本发明提供的脱氨处理系统，还包括进料设备、以及设置在所述进料设备下游的预热器，其中，所述预热器位于所述脱氨塔的上游并与所述脱氨塔相接，并且所述塔釜再沸器与所述预热器相接。
根据本发明提供的脱氨处理系统，还包括液碱加药罐、以及设置在所述液碱加药罐下游的管道混合器，其中，所述进料设备包括废水原液罐和设置在所述废水原液罐下游的脱氨前液罐，所述管道混合器连接在所述废水原液罐和所述脱氨前液罐之间的管路上。
根据本发明提供的脱氨处理系统，还包括出水冷却器，其中，所述出水冷却器设置在所述预热器下游并与所述预热器相接。
根据本发明提供的脱氨处理系统，还包括清洗循环罐，其中，所述清洗循环罐与所述预热器相接形成回路。
根据本发明提供的脱氨处理系统，所述氨气冷凝设备包括一级氨气冷凝器和二级氨气冷凝器，其中，在所述常规工艺模式和所述塔釜闪蒸模式下，所述脱氨塔与所述一级氨气冷凝器相接，所述一级氨气冷凝器与所述二级氨气冷凝器相接，所述二级氨气冷凝器与所述氨气吸收塔和所述氨水中间罐选择性相接。
根据本发明提供的脱氨处理系统，还包括第一氨水冷却器，其中，所述第一氨水冷却器与所述氨气吸收塔相接形成回路。
根据本发明提供的脱氨处理系统，还包括设置在所述塔釜再沸器下游的气液分离器，其中，在所述塔顶压缩模式下，所述塔釜再沸器还与所述气液分离器相接，并且所述气液分离器与所述氨气吸收塔相接。
根据本发明提供的脱氨处理系统，在所述塔顶压缩模式下，所述气液分离器还通过凝水回流管道与所述脱氨塔连接，并通过喷淋管路与所述蒸汽压缩机和所述塔釜再沸器之间的管路连接。
根据本发明提供的脱氨处理系统，还包括第二氨水冷却器，其中，在所述塔顶压缩模式下，所述第二氨水冷却器连接在所述气液分离器和所述氨气吸收塔之间。
本发明提供的脱氨处理系统中，脱氨处理系统可在常规工艺模式、塔釜闪蒸模式和塔顶压缩模式之间进行切换。当使用塔釜闪蒸模式时，可扩大蒸汽压缩机选型范围，对于处理量较大的项目具有明显优势，蒸汽耗量较常规工艺模式相比减少63％；当使用塔顶压缩模式时，能量利用率最高，蒸汽耗量较常规工艺模式比较减少80％；而对于常规工艺模式而言，其嵌入前述两种节能工艺中可保证整体系统的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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例，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是本发明脱氨处理系统在常规工艺模式下使用时的示意图；
图2是本发明脱氨处理系统在塔釜闪蒸模式下使用时的示意图；
图3是本发明脱氨处理系统在塔顶压缩模式下使用时的示意图；
附图标记：
100：脱氨处理系统； 102：脱氨塔；
104：塔釜再沸器； 106：蒸汽压缩机；
108：氨气冷凝设备； 110：氨气吸收塔；
112：氨水中间罐； 114：进料设备；
116：预热器； 118：液碱加药罐；
120：管道混合器； 122：废水原液罐；
124：脱氨前液罐； 126：出水冷却器；
128：清洗循环罐； 130：一级氨气冷凝器；
132：二级氨气冷凝器； 134：第一氨水冷却器；
136：气液分离器； 138：第二氨水冷却器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。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实施例中的具体含义。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
现参见图1至图3，对本发明的实施例进行描述。应当理解的是，以下所述仅是本发明的示意性实施方式，并不对本发明构成任何特殊限定。
如图1至图3所示，本发明实施例提供了一种脱氨处理系统100。该脱氨处理系统100总的来说可以包括脱氨塔102、塔釜再沸器104、蒸汽压缩机106、氨气冷凝设备108、氨气吸收塔110以及氨水中间罐112。
具体来说，塔釜再沸器104、蒸汽压缩机106、氨气冷凝设备108和氨气吸收塔110均可以设置在脱氨塔102的下游，而氨水中间罐112则可以设置在氨气吸收塔110的下游。
进一步地，该脱氨处理系统100可在如图1所示的常规工艺模式、如图2所示的塔釜闪蒸模式和如图3所示的塔顶压缩模式之间进行切换。需要指出的是，图1至图3所示仅是为了便于理解脱氨处理系统100的三种处理模式从而对系统的结构进行了拆分和独立示意。在实际生产应用过程中，脱氨处理系统100中的各设备和部件之间是相应连接起来，从而组成完整的处理系统的。当脱氨处理系统100在图1至图3所示的三种模式之间进行切换时，仅需根据需要调整各设备或部件的进出口处的阀门启闭，即可以实现模式的切换。该切换操作的过程可以由人工手动实现或者有控制器自动实现，这可以根据实际需要来进行设置。
具体来说，如图1所示，当脱氨处理系统100切换至在常规工艺模式下运行时，脱氨塔102可以分别与塔釜再沸器104和氨气冷凝设备108相接，同时氨气冷凝设备108可以与氨气吸收塔110和氨水中间罐112选择性相接，并且氨气吸收塔110可以与氨水中间罐112相接。此处需要指出的是，氨气冷凝设备108与氨气吸收塔110和氨水中间罐112的选择性相接指的是：如果经氨气冷凝设备108冷凝后的氨水是达标的，则可以直接通入氨水中间罐112中；而如果冷凝后的氨水暂未达标，则可以送入氨气吸收塔110进行进一步处理，然后将达标的氨水送入氨水中间罐112。
在这种模式下，脱氨处理系统100利用传统的工艺，直接向塔釜再沸器104内通入鲜蒸汽，脱氨塔102的塔顶产生高浓度氨气进入氨气冷凝设备108和氨气吸收塔110制备氨水。如上所述的常规工艺模式可以嵌入到以下将要描述的两种模式中用于保证整体系统的稳定性。
进一步地，如图2所示，当脱氨处理系统100切换至在塔釜闪蒸模式下运行时，脱氨塔102可以分别与塔釜再沸器104和氨气冷凝设备108相接，而氨气冷凝设备108则可以与氨气吸收塔110和氨水中间罐112选择性相接，并且氨气吸收塔110可以与氨水中间罐112相接。与常规工艺模式不同的是，在塔釜闪蒸模式下，蒸汽压缩机106可以与塔釜再沸器104相接并形成回路。
在这种模式下，可以利用蒸汽压缩机106实现塔釜物料的闪蒸。同时，由于这种模式对压缩机的要求较低，因此可以扩大蒸汽压缩机106的选型范围，对于处理量较大的项目具有较大的优势，蒸汽耗量较常规工艺相比减少63％。在此模式中，塔釜再沸器104壳程中为脱氨塔102塔釜物料，塔釜再沸器104管程物料经过降膜分离器(未示出)，分离后的二次蒸汽进入蒸汽压缩机106。为节约设备占地面积，可将降膜蒸发器(即塔釜再沸器104)和降膜分离器做成一体式结构，由于塔釜再沸器104底部氨氮含量较低，分离出的二次蒸汽基本不含氨，上述经过蒸汽压缩机106升温增压的二次蒸汽再次回到塔釜再沸器104作为热源。
与图1所示实施例类似的，如果经氨气冷凝设备108冷凝后的氨水是达标的，则可以直接通入氨水中间罐112中；而如果冷凝后的氨水暂未达标，则可以送入氨气吸收塔110进行进一步处理，然后将达标的氨水送入氨水中间罐112。
此外，如图3所示，当脱氨处理系统100切换至在塔顶压缩模式下运行时，与图1和图2所示实施例不同的是，脱氨塔102可以分别与塔釜再沸器104和蒸汽压缩机106相接。此时，蒸汽压缩机106可以与塔釜再沸器104相接，而塔釜再沸器104则可以与氨气吸收塔110相接，同时氨气吸收塔110则可以与氨水中间罐112相接。
在这种模式下，利用蒸汽压缩机106进行脱氨塔102塔顶物料升温增压。此模式下能量利用率最高，蒸汽耗量较常规工艺比较减少80％。在该模式下，直接利用脱氨塔102塔顶产生的富氨蒸汽进入蒸汽压缩机106。此时，由于氨的特殊理化性质导致压缩机设备受限，因此需要控制进入压缩机的氨含量不超过10％。
接下来，上述经过蒸汽压缩机106升温增压的蒸汽进入塔釜再沸器104壳程，给塔釜再沸器104壳程供热，此时塔釜再沸器104管程为脱氨塔102塔釜物料。为了降低设备成本，塔釜再沸器104可以选择换效率比较高的降膜蒸发器，但需要考虑高盐废水不能出现析出情况，因此应当控制换热温差，不能出现换热管内干膜等情况。
上述塔釜再沸器104壳程富氨蒸汽和不凝气以及经过气液分离器(将在下文进行描述)后的富氨蒸汽进入氨气吸收塔110制氨水，达标的氨水进入氨水中间罐112向外界输送，在吸收过程中需要使用氨水冷却器(将在下文描述)降温，保证氨吸收效果。
根据以上所描述的实施例可知，本发明提供的脱氨处理系统100中，脱氨处理系统100可在常规工艺模式、塔釜闪蒸模式和塔顶压缩模式之间进行切换。当使用塔釜闪蒸模式时，可扩大蒸汽压缩机选型范围，对于处理量较大的项目具有明显优势，蒸汽耗量较常规工艺模式相比减少63％；当使用塔顶压缩模式时，能量利用率最高，蒸汽耗量较常规工艺模式比较减少80％；而对于常规工艺模式而言，其嵌入前述两种节能工艺中可保证整体系统的稳定性。
因此，本发明提供的脱氨处理系统100可以有效解决能量利用率较低问题，降低整体系统运行成本。此外，实际应用时，三种工艺模式可在不停机状态下实现切换，减少系统停机时间。进一步地，再沸器式汽提脱氨装置可利用降膜蒸发器替代传统的强制列管蒸发器，降低设备投资费用。塔顶压缩模式中利用吸收方式制取氨水，避免了传统工艺中提浓塔造成的蒸汽能耗较高的问题。塔釜闪蒸模式和塔顶压缩模式的蒸汽压缩机在进气量较小的情况下，可以采用罗茨压缩机，压缩机采用特殊密封方式，保证压缩机不存在泄露的情况。
进一步参见图1至图3，在本发明的实施例中，脱氨处理系统100还可以包括进料设备114和预热器116。
具体来说，预热器116可以设置在进料设备114的下游。在实际装配时，预热器116可以设置在脱氨塔102的上游并与脱氨塔102相接，而塔釜再沸器104则可以与预热器116相接。
进一步地，脱氨处理系统100还可以包括液碱加药罐118以及设置在液碱加药罐118下游的管道混合器120。与此相对应的，进料设备114则可以包括废水原液罐122和设置在废水原液罐122下游的脱氨前液罐124。如上所述的管道混合器120则可以连接在废水原液罐122和脱氨前液罐124之间的管路上。
在实际应用时，待处理的废水由客户通过泵送装置进入废水原液罐122，然后在脱氨前液罐124内进行pH调节。pH调节采用液碱，通过液碱加药罐118输送至管道混合器120进行初步调节。脱氨前液罐124内安装搅拌设备和pH计，通过在线监测pH值大小控制液碱加药量。在该实施例中，pH调节方式采用两种方式保证措施，一个是管道混合器120搅拌，一个是脱氨前液罐124上加搅拌设备调节，并利用在线pH计监控。
然后，经过pH调节后的废水进入预热器116，预热器116可以采用一备一用换热效率较高的板式换热器，热源为塔釜再沸器104的塔釜热物料，经过换热后的塔釜热物料进入出水冷却器126再次降温冷却后进入后段系统。在可选的实施例中，该出水冷却器126可以设置在预热器116下游并与预热器116相接。在该实施例中，预热采用能量热集成的方式，通过进料和高温塔釜物料换热，实现能量综合利用。
此外，在本发明可选的实施例中，脱氨处理系统100还可以包括清洗循环罐128，清洗循环罐128可以与预热器116相接形成回路。通过设置清洗循环罐128，可实现不停机系统自动清洗，减少板换污堵情况发生。
进一步如图1和图2所示，在本发明的可选实施例中，脱氨处理系统100中的氨气冷凝设备108可以包括一级氨气冷凝器130和二级氨气冷凝器132。实际应用期间，在如图1所示的常规工艺模式和如图2所示的塔釜闪蒸模式下，脱氨塔102可以与一级氨气冷凝器130相接，进而一级氨气冷凝器130可以与二级氨气冷凝器132相接，而二级氨气冷凝器132则可以与氨气吸收塔110和氨水中间罐112选择性相接。在常规工艺模式和塔釜闪蒸模式下，富氨蒸汽可直接进入一级氨气冷凝器130，经过冷凝后的物料继续进入二级氨气冷凝器132。
此外，在本发明可选的实施例中，脱氨处理系统100还可以包括第一氨水冷却器134，该第一氨水冷却器134可以与氨气吸收塔110相接形成回路。实际应用时，在吸收过程中使用第一氨水冷却器134降温，可以保证氨吸收效果。
继续参见图3，在本发明的实施例中，脱氨处理系统100还可以包括设置在塔釜再沸器104下游的气液分离器136。具体应用时，在如图3所示的塔顶压缩模式下，塔釜再沸器104可以与气液分离器136相接，并且气液分离器136可以与氨气吸收塔110相接。可选地，在塔顶压缩模式下，气液分离器136还可以通过凝水回流管道与脱氨塔102连接，并通过喷淋管路与蒸汽压缩机106和塔釜再沸器104之间的管路连接。在该实施例中，气液分离器136的液相物料大部分是氨含量较低的物料，所以大部分物料需要回流至脱氨塔102内再次进行分离，并且可以通过喷淋的方式进行消除过热操作。
在实际应用期间，塔釜再沸器104壳程富氨蒸汽和不凝气以及经过气液分离器136后的富氨蒸汽进入氨气吸收塔110制氨水，达标的氨水进入氨水中间罐112向外界输送，在吸收过程中需要使用第一氨水冷却器134降温，保证氨吸收效果。同时，气液分离器136分离出的液相含氨物料大部分回流至脱氨塔102内再次进行分离，一部分通过喷淋的方式进行消除过热操作，另一部分则通过第二氨水冷却器138后进入氨气吸收塔110。在该实施例中，第二氨水冷却器138可以连接在气液分离器136和氨气吸收塔110之间。
最后应说明的是：以上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精神和范围。
Claims (10)
1.一种脱氨处理系统，其特征在于，包括：脱氨塔、设置在所述脱氨塔下游的塔釜再沸器、设置在所述脱氨塔下游的蒸汽压缩机、设置在所述脱氨塔下游的氨气冷凝设备、设置在所述脱氨塔下游的氨气吸收塔、以及设置在所述氨气吸收塔下游的氨水中间罐，
其中，所述脱氨处理系统可在常规工艺模式、塔釜闪蒸模式和塔顶压缩模式之间切换，
在所述常规工艺模式下，所述脱氨塔分别与所述塔釜再沸器和所述氨气冷凝设备相接，所述氨气冷凝设备与所述氨气吸收塔和所述氨水中间罐选择性相接，并且所述氨气吸收塔与所述氨水中间罐相接；
在所述塔釜闪蒸模式下，所述脱氨塔分别与所述塔釜再沸器和所述氨气冷凝设备相接，所述氨气冷凝设备与所述氨气吸收塔和所述氨水中间罐选择性相接，所述氨气吸收塔与所述氨水中间罐相接，并且所述蒸汽压缩机与所述塔釜再沸器相接形成回路；
在所述塔顶压缩模式下，所述脱氨塔分别与所述塔釜再沸器和所述蒸汽压缩机相接，所述蒸汽压缩机与所述塔釜再沸器相接，所述塔釜再沸器与所述氨气吸收塔相接，并且所述氨气吸收塔与所述氨水中间罐相接。
2.根据权利要求1所述的脱氨处理系统，其特征在于，还包括进料设备、以及设置在所述进料设备下游的预热器，
其中，所述预热器位于所述脱氨塔的上游并与所述脱氨塔相接，并且所述塔釜再沸器与所述预热器相接。
3.根据权利要求2所述的脱氨处理系统，其特征在于，还包括液碱加药罐、以及设置在所述液碱加药罐下游的管道混合器，
其中，所述进料设备包括废水原液罐和设置在所述废水原液罐下游的脱氨前液罐，所述管道混合器连接在所述废水原液罐和所述脱氨前液罐之间的管路上。
4.根据权利要求2或3所述的脱氨处理系统，其特征在于，还包括出水冷却器，其中，所述出水冷却器设置在所述预热器下游并与所述预热器相接。
5.根据权利要求4所述的脱氨处理系统，其特征在于，还包括清洗循环罐，其中，所述清洗循环罐与所述预热器相接形成回路。
6.根据权利要求1所述的脱氨处理系统，其特征在于，所述氨气冷凝设备包括一级氨气冷凝器和二级氨气冷凝器，
其中，在所述常规工艺模式和所述塔釜闪蒸模式下，所述脱氨塔与所述一级氨气冷凝器相接，所述一级氨气冷凝器与所述二级氨气冷凝器相接，所述二级氨气冷凝器与所述氨气吸收塔和所述氨水中间罐选择性相接。
7.根据权利要求6所述的脱氨处理系统，其特征在于，还包括第一氨水冷却器，其中，所述第一氨水冷却器与所述氨气吸收塔相接形成回路。
8.根据权利要求1所述的脱氨处理系统，其特征在于，还包括设置在所述塔釜再沸器下游的气液分离器，
其中，在所述塔顶压缩模式下，所述塔釜再沸器还与所述气液分离器相接，并且所述气液分离器与所述氨气吸收塔相接。
9.根据权利要求8所述的脱氨处理系统，其特征在于，在所述塔顶压缩模式下，所述气液分离器还通过凝水回流管道与所述脱氨塔连接，并通过喷淋管路与所述蒸汽压缩机和所述塔釜再沸器之间的管路连接。
10.根据权利要求8或9所述的脱氨处理系统，其特征在于，还包括第二氨水冷却器，其中，在所述塔顶压缩模式下，所述第二氨水冷却器连接在所述气液分离器和所述氨气吸收塔之间。
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