CN117534087A - 一种焦炉气合成氨变换冷凝液治理装置及其工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种焦炉气合成氨变换冷凝液治理装置及其工艺，属于含氨氮甲醇废水处理领域，包括连接有再沸器的蒸氨塔、一端与蒸氨塔相连的塔顶冷凝器、与塔顶冷凝器另一端相连的回流槽、设置在蒸氨塔前的预热器和与回流槽相连的甲醇回收塔；来自变换器的焦炉合成氨变换冷凝液经预热器预热后经蒸氨塔分离出氨和甲醇气体，塔釜残液中的氨和甲醇含量达标，回收热量后可直接作为循环水补水；甲醇回收塔对蒸氨塔出来的甲醇含量较高的塔顶尾气进一步分离，塔顶排出的含氨和二氧化碳的混合不凝气可送至尿素工段回收利用，塔釜排出的含甲醇废水送污水处理，为生化处理提供碳源。本发明能够有效的将塔顶冷凝液中含有的大量氨和甲醇进行分离并回收利用。
Description
技术领域
本发明涉及含氨氮甲醇废水处理领域，尤其是一种焦炉气合成氨变换冷凝液治理装置及其工艺。
背景技术
变换冷凝液是由焦炉气、水煤气、天然气制备甲醇或合成氨原料气过程中通过变换反应、冷却后形成的工艺废水，其中含有一定NH3、CO2、COD和BOD等，以焦炉气为原料制合成氨的厂变换冷凝液还含有一定量甲醇，直接排放会造成环境污染。由于变换冷凝液具有较高的电导率，不能直接作为锅炉给水；冷凝液中NH3-N含量需要处理到要求值（氨氮（NH3-N）＜100mg/ L）才能进入污水处理系统。
目前变换冷凝液处理方法有汽提法和直接回用技术。
汽提法：利用高温蒸汽和变换冷凝液在汽提塔中逆流接触传热、传质，将液体中易挥发组分分离出来。蒸汽通入塔底，塔顶蒸汽通过塔顶冷凝器冷凝后制得10%（m/m）以上的氨水，一部分作为回流液，部分作为产品送至脱硫脱硝等工段。
目前汽提法中常规的单塔汽提技术工艺简图如图2所示，因焦炉气制合成氨中变换工艺采用铁系催化剂和铜锌系催化剂，在变换反应过程中铁系催化剂作用下会生成NH3，在铜锌系催化剂作用下一氧化碳与氢气反应生成甲醇，因此变换冷凝液中NH3-N含量可达2000mg/L，甲醇含量可达6000mg/L。虽然塔釜残液中NH3-N浓度和甲醇浓度能降低到<100mg/L，可作为循环水补水等回用，但塔顶冷凝液中仍含有大量氨和甲醇，去其他工段也不好处理。
直接回用技术：德国UHDE专利技术是在炼油制氢装置中将变换冷凝液经预热器、转化炉对流段换热器和蒸汽发生器加热后产生中压蒸汽。但因变换冷凝液含有酸气物质，容易腐蚀设备，对设备材质要求高。
因此，亟需研发一种焦炉气合成氨变换冷凝液治理装置及其工艺，以解决上述问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种焦炉气合成氨变换冷凝液治理装置及其工艺，在保证塔釜残液中NH3-N浓度和甲醇浓度能降低到<100mg/L，可作为循环水补水等回用的基础上，能够有效的将塔顶冷凝液中含有的大量氨和甲醇进行分离并回收利用。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种焦炉气合成氨变换冷凝液治理装置，包括连接有再沸器的蒸氨塔、一端与蒸氨塔相连的塔顶冷凝器、与塔顶冷凝器另一端相连的回流槽、设置在蒸氨塔前的预热器和与回流槽相连的甲醇回收塔；所述蒸氨塔的上部一侧设置有与预热器相连的变换冷凝液进口，上部另一侧设置有与回流槽相连的第一塔顶冷凝液进口，下部设置有与再沸器相连的低压蒸汽进口，底部设置有与再沸器相连的第一塔釜残液出口和与预热器相连的第二塔釜残液出口，顶部设置有与塔顶冷凝器相连的汽提气出口；所述回流槽的一侧设置有与塔顶冷凝器相连的汽提气凝液进口，上部设置有与预热器相连的第二塔釜残液进口，底部设置有塔顶冷凝液出口，顶部设置有达标气体排放口；所述甲醇回收塔上部设置有与回流槽相连的第二塔顶冷凝液进口，下部设置有与外管网相连的中压蒸汽进口，底部设置有排污口，顶部设置有不凝气出口。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述蒸氨塔采用板式塔、垂直筛板塔或填料塔。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述回流槽的塔顶冷凝液出口与蒸氨塔的第一塔顶冷凝液进口之间设置有回流泵。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述回流槽的塔顶冷凝液出口与甲醇回收塔的第二塔顶冷凝液进口之间设置有进料泵。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述甲醇回收塔的规模小于蒸氨塔的规模。
一种焦炉气合成氨变换冷凝液治理工艺，具体过程如下：
来自变换器的焦炉合成氨变换冷凝液经预热器预热后经变换冷凝液进口进入蒸氨塔，从蒸氨塔底部的第一塔釜残液出口出来的塔釜残液在再沸器中经低压蒸汽加热汽化后从低压蒸汽进口返回蒸氨塔，从蒸氨塔顶部的汽提气出口出来的汽提气在塔顶冷凝器中经循环水冷却后从汽提气凝液进口进入回流槽；从蒸氨塔底部的第二塔釜残液出口出来的塔釜残液在预热器中对变换冷凝液预热降温后从第二塔釜残液进口进入回流槽；汽提气凝液在回流槽中经来自预热器降温后的塔釜残液洗涤后的达标气体从回流槽顶部的达标气体排放口排放；从回流槽的塔顶冷凝液出口出来的塔顶冷凝液一部分经回流泵从第一塔顶冷凝液进口返回蒸氨塔进一步蒸氨；从回流槽出来的塔顶冷凝液一部分经进料泵从第二塔顶冷凝液进口进入甲醇回收塔，进入甲醇回收塔中的塔顶冷凝液经来自外管管网的中压蒸汽加热后，含甲醇废水从底部的排污口去污水处理系统作为生化池碳源，进入甲醇回收塔中的塔顶冷凝液中的含氨不凝气经循环水冷却后送去尿素生产装置作为原料。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述汽提气包括NH3、甲醇和CO2；所述塔釜残液中氨氮含量＜100mg/ L，能够直接作为循环水补水回收利用。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述含氨不凝气包括NH3和CO2。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述蒸氨塔的操作压力为0.1MPa~0.5MPa，低压蒸汽压力为0.5MPa，塔釜残液中氨氮含量为1-100mg/L，甲醇含量为1-100mg/L。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述甲醇回收塔的操作压力为0.5MPa~1.5MPa，中压蒸汽压力为0.5MPa~2.5MPa，含甲醇废水中氨氮含量为1-100mg/L。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
1、本发明采用设置蒸氨塔和甲醇回收塔的双塔工艺，蒸氨塔带再沸器，分离出变换冷凝液中的氨、甲醇，蒸氨塔的塔釜残液中氨氮和甲醇含量达标，回收热量后可直接作为循环水补水，蒸氨塔塔顶尾气中氨和甲醇含量较高，在甲醇回收塔中进一步将甲醇和氨分离；甲醇回收塔塔顶氨和二氧化碳混合气可作为原料送至尿素工段回收利用，甲醇回收塔塔釜含甲醇废水送污水处理，为生化处理提供碳源，有效的将塔顶冷凝液中含有的大量氨和甲醇进行分离并回收利用。
2、本发明中设置的蒸氨塔汽提出NH3、甲醇、CO2等轻组分后，塔釜残液中氨氮（NH3-N）含量＜100mg/ L，可以直接作为循环水补水回收利用。
3、本发明中设置的甲醇回收塔，原料为蒸氨塔塔顶冷凝液，蒸出的轻组分物料量很少，能够有效的分离氨和甲醇，能够把蒸氨塔蒸出的甲醇再回收，送至污水处理，作为生化池碳源，塔顶含氨气体送至尿素回收利用，塔顶含氨气体主要为NH3和CO2，可以送尿素装置作为原料。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例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做以简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
图1是本发明实施例中双塔变换工艺冷凝液治理流程图；
图2是本发明背景技术中单塔回流汽提工艺流程图；
其中，1、蒸氨塔；2、再沸器；3、塔顶冷凝器；4、回流槽；5、预热器；6、回流泵；7、进料泵；8、甲醇回收塔；9、汽提塔。
具体实施方式
需要说明的是，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“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的限制。
此外，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明：
如图1所示，一种焦炉气合成氨变换冷凝液治理装置，包括连接有再沸器2的蒸氨塔1、一端与蒸氨塔1相连的塔顶冷凝器3、与塔顶冷凝器3另一端相连的回流槽4、设置在蒸氨塔1前的预热器5和与回流槽4相连的甲醇回收塔8；蒸氨塔1的上部一侧设置有与预热器5相连的变换冷凝液进口，上部另一侧设置有与回流槽4相连的第一塔顶冷凝液进口，下部设置有与再沸器2相连的低压蒸汽进口，底部设置有与再沸器2相连的第一塔釜残液出口和与预热器5相连的第二塔釜残液出口，顶部设置有与塔顶冷凝器3相连的汽提气出口；回流槽4的一侧设置有与塔顶冷凝器3相连的汽提气凝液进口，上部设置有与预热器5相连的第二塔釜残液进口，底部设置有塔顶冷凝液出口，顶部设置有达标气体排放口；甲醇回收塔8上部设置有与回流槽4相连的第二塔顶冷凝液进口，下部设置有与外管网相连的中压蒸汽进口，底部设置有排污口，顶部设置有不凝气出口。再沸器2通过低压蒸气对从蒸氨塔1第一塔釜残液出口出来的塔釜残液进行加热汽化，汽化后的低压蒸汽从低压蒸汽进口进入蒸氨塔1；预热器5利用从蒸氨塔1出来的塔釜残液对变换冷凝液进行预热，降温后的塔釜残液从回流槽4的第二塔釜残液进口进入回流槽4对汽提气凝液进行洗涤。
进一步的，蒸氨塔1采用板式塔、垂直筛板塔或填料塔。
进一步的，回流槽4的塔顶冷凝液出口与蒸氨塔1的第一塔顶冷凝液进口之间设置有回流泵6。
进一步的，回流槽4的塔顶冷凝液出口与甲醇回收塔8的第二塔顶冷凝液进口之间设置有进料泵7。
进一步的，甲醇回收塔8的规模小于蒸氨塔1的规模。因本申请虽为双塔工艺，但甲醇回收塔8原料为蒸氨塔1的塔顶冷凝液，为蒸氨塔1蒸出的轻组分物料量很少，因此甲醇回收塔8规格较小、投资少，并且能够有效的分离氨和甲醇。
一种焦炉气合成氨变换冷凝液治理工艺，使用焦炉气合成氨变换冷凝液治理装置，具体过程如下：
来自变换器的焦炉合成氨变换冷凝液经预热器5预热后经变换冷凝液进口进入蒸氨塔1，从蒸氨塔1底部的第一塔釜残液出口出来的塔釜残液在再沸器2中经低压蒸汽加热汽化后从低压蒸汽进口返回蒸氨塔1，从蒸氨塔1顶部的汽提气出口出来的汽提气在塔顶冷凝器3中经循环水冷却后从汽提气凝液进口进入回流槽4；从蒸氨塔1底部的第二塔釜残液出口出来的塔釜残液在预热器5中对变换冷凝液预热降温后从第二塔釜残液进口进入回流槽4；汽提气凝液在回流槽4中经来自预热器5降温后的塔釜残液洗涤后的达标气体从回流槽4顶部的达标气体排放口排放；从回流槽4的塔顶冷凝液出口出来的塔顶冷凝液一部分经回流泵6从第一塔顶冷凝液进口返回蒸氨塔1进一步蒸氨；从回流槽4出来的塔顶冷凝液一部分经进料泵7从第二塔顶冷凝液进口进入甲醇回收塔8，进入甲醇回收塔8中的塔顶冷凝液经来自外管管网的中压蒸汽加热后，含甲醇废水从底部的排污口去污水处理系统作为生化池碳源，进入甲醇回收塔8中的塔顶冷凝液中的含氨不凝气经循环水冷却后送去尿素生产装置作为原料。
进一步的，汽提气包括NH3、甲醇和CO2；塔釜残液中氨氮含量＜100mg/ L，能够直接作为循环水补水回收利用。
进一步的，含氨不凝气包括NH3和CO2。
进一步的，蒸氨塔1的操作压力为0.1MPa~0.5MPa，低压蒸汽压力为0.5MPa，塔釜残液中氨氮含量为1-100mg/L，甲醇含量为1-100mg/L。
进一步的，甲醇回收塔8的操作压力为0.5MPa~1.5MPa，中压蒸汽压力为0.5MPa~2.5MPa，含甲醇废水中氨氮含量为1-100mg/L。
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)
1.一种焦炉气合成氨变换冷凝液治理装置，其特征在于：包括连接有再沸器（2）的蒸氨塔（1）、一端与蒸氨塔（1）相连的塔顶冷凝器（3）、与塔顶冷凝器（3）另一端相连的回流槽（4）、设置在蒸氨塔（1）前的预热器（5）和与回流槽（4）相连的甲醇回收塔（8）；所述蒸氨塔（1）的上部一侧设置有与预热器（5）相连的变换冷凝液进口，上部另一侧设置有与回流槽（4）相连的第一塔顶冷凝液进口，下部设置有与再沸器（2）相连的低压蒸汽进口，底部设置有与再沸器（2）相连的第一塔釜残液出口和与预热器（5）相连的第二塔釜残液出口，顶部设置有与塔顶冷凝器（3）相连的汽提气出口；所述回流槽（4）的一侧设置有与塔顶冷凝器（3）相连的汽提气凝液进口，上部设置有与预热器（5）相连的第二塔釜残液进口，底部设置有塔顶冷凝液出口，顶部设置有达标气体排放口；所述甲醇回收塔（8）上部设置有与回流槽（4）相连的第二塔顶冷凝液进口，下部设置有与外管网相连的中压蒸汽进口，底部设置有排污口，顶部设置有不凝气出口。
2.根据权利要求1所述的一种焦炉气合成氨变换冷凝液治理装置，其特征在于：所述蒸氨塔（1）采用板式塔、垂直筛板塔或填料塔。
3.根据权利要求1所述的一种焦炉气合成氨变换冷凝液治理装置，其特征在于：所述回流槽（4）的塔顶冷凝液出口与蒸氨塔（1）的第一塔顶冷凝液进口之间设置有回流泵（6）。
4.根据权利要求1所述的一种焦炉气合成氨变换冷凝液治理装置，其特征在于：所述回流槽（4）的塔顶冷凝液出口与甲醇回收塔（8）的第二塔顶冷凝液进口之间设置有进料泵（7）。
5.根据权利要求1所述的一种焦炉气合成氨变换冷凝液治理装置，其特征在于：所述甲醇回收塔（8）的规模小于蒸氨塔（1）的规模。
6.一种焦炉气合成氨变换冷凝液治理工艺，使用如权利要求1-5任一项所述的焦炉气合成氨变换冷凝液治理装置，其特征在于：具体过程如下：
来自变换器的焦炉合成氨变换冷凝液经预热器（5）预热后经变换冷凝液进口进入蒸氨塔（1），从蒸氨塔（1）底部的第一塔釜残液出口出来的塔釜残液在再沸器（2）中经低压蒸汽加热汽化后从低压蒸汽进口返回蒸氨塔（1），从蒸氨塔（1）顶部的汽提气出口出来的汽提气在塔顶冷凝器（3）中经循环水冷却后从汽提气凝液进口进入回流槽（4）；从蒸氨塔（1）底部的第二塔釜残液出口出来的塔釜残液在预热器（5）中对变换冷凝液预热降温后从第二塔釜残液进口进入回流槽（4）；汽提气凝液在回流槽（4）中经来自预热器（5）降温后的塔釜残液洗涤后的达标气体从回流槽（4）顶部的达标气体排放口排放；从回流槽（4）的塔顶冷凝液出口出来的塔顶冷凝液一部分经回流泵（6）从第一塔顶冷凝液进口返回蒸氨塔（1）进一步蒸氨；从回流槽（4）出来的塔顶冷凝液一部分经进料泵（7）从第二塔顶冷凝液进口进入甲醇回收塔（8），进入甲醇回收塔（8）中的塔顶冷凝液经来自外管管网的中压蒸汽加热后，含甲醇废水从底部的排污口去污水处理系统作为生化池碳源，进入甲醇回收塔（8）中的塔顶冷凝液中的含氨不凝气经循环水冷却后送去尿素生产装置作为原料。
7.根据权利要求6所述的一种焦炉气合成氨变换冷凝液治理工艺，其特征在于：所述汽提气包括NH3、甲醇和CO2；所述塔釜残液中氨氮含量＜100mg/ L，能够直接作为循环水补水回收利用。
8.根据权利要求6所述的一种焦炉气合成氨变换冷凝液治理工艺，其特征在于：所述含氨不凝气包括NH3和CO2。
9.根据权利要求6所述的一种焦炉气合成氨变换冷凝液治理工艺，其特征在于：所述蒸氨塔（1）的操作压力为0.1MPa~0.5MPa，低压蒸汽压力为0.5MPa，塔釜残液中氨氮含量为1-100mg/L，甲醇含量为1-100mg/L。
10.根据权利要求6所述的一种焦炉气合成氨变换冷凝液治理工艺，其特征在于：所述甲醇回收塔（8）的操作压力为0.5MPa~1.5MPa，中压蒸汽压力为0.5MPa~2.5MPa，含甲醇废水中氨氮含量为1-100mg/L。
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