CN118159350A - 将含氨和二氧化碳的废水物流分离成浓缩氨水溶液和净化废水物流的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种处理含氨和二氧化碳的废水物流以便产生含至少5重量％溶解氨和至多20重量％溶解二氧化碳的浓缩氨水溶液和含至多1.000ppm溶解氨的净化废水物流的方法，其中该方法包括以下步骤：a)将废水物流供给到二氧化碳脱气塔中，所述二氧化碳脱气塔包括至少一个含一种或多种无规填料的床、至少一个含一种或多种规整填料的床或至少一个塔盘，其中将废水物流的第一部分在至少一个含一种或多种无规填料的床、至少一个含一种或多种规整填料的床或至少一个塔盘上方的位置处供给到二氧化碳脱气塔中，将温度高于第一部分的任选与从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的一部分混合的废水物流的第二部分在至少一个含一种或多种无规填料的床、至少一个含一种或多种规整填料的床或至少一个塔盘下方的位置处供给到二氧化碳脱气塔中，其中废水物流的第一部分与供给到二氧化碳脱气塔中的总废水物流的质量流量比为0.01至0.6，b)从所述二氧化碳脱气塔中作为塔顶级分取出气态富二氧化碳物流和作为塔底级分取出液态贫二氧化碳物流，所述气态富二氧化碳物流含有小于10重量％的废水物流中所含的氨，所述液态贫二氧化碳物流的pH值为9.0或更高，c)将所述液态贫二氧化碳物流供给到氨汽提塔中，d)从所述氨汽提塔中作为塔顶级分取出气态富氨物流和作为塔底级分取出含至多1.000ppm溶解氨的净化废水物流，其中将从所述氨汽提塔中取出的所述液态净化废水物流的至少一部分蒸发，其中将蒸发的部分的全部或一部分供给回到所述氨汽提塔中，e)将所述气态富氨物流和与其分开的水供给到骤冷塔中，从骤冷塔中作为塔底级分取出含至少5重量％溶解氨和至多20重量％溶解二氧化碳的浓缩氨水溶液。

Description

将含氨和二氧化碳的废水物流分离成浓缩氨水溶液和净化废 水物流的设备和方法
本发明涉及处理含氨和二氧化碳的废水物流以便产生含至少5重量％溶解氨和至多20重量％溶解二氧化碳的浓缩氨水溶液和含至多1.000ppm溶解氨的净化废水物流的方法和设备，其中该方法包括以下步骤。
含氨和二氧化碳的废水物流在多个工业过程中产生，例如在生物气的生产过程中，例如通过农业和城市废物的厌氧消化进行的生物气生产。由于生物气可作为有价值的产品获得，并且同时至少部分减少了农业和城市废物，因此这样的过程变得越来越重要。厌氧消化会产生大量含氨和二氧化碳两者的废水。这种含氨和二氧化碳的废水的一个实例是过滤的发酵液或厌氧消化的牛粪流出物。这些废水需要进行适当的处理，然而，这是具有挑战性的，因为相应的已知方法是能量密集型的并且需要昂贵的设备。此外，有价值的氨没有被回收。
例如，通常的做法是通过用一定用量的苛性碱进行一步汽提来处理此类废水物流。期望在初始二氧化碳汽提步骤中，使废水物流中所含的氨损失(即与二氧化碳一起从废水物流中除去的氨)的量尽可能最低。此外，在初始二氧化碳汽提步骤中必须除去足够的二氧化碳，以便可靠地避免在随后的处理步骤中盐的沉淀，例如碳酸铵的沉淀。另外，期望得到的净化水含有尽可能低浓度的氨。用于处理含氨和二氧化碳的废水物流以便产生浓缩氨水溶液和净化废水物流并可靠地避免在该方法过程中以及在通常的储存温度期间在所产生的浓缩氨水溶液中的盐沉淀的已知方法具有非常能量密集型并且需要复杂设备的缺点。
有鉴于此，本发明的目的是提供一种用于处理含氨和二氧化碳的废水物流以便产生浓缩氨水溶液和净化废水物流的设备和方法，其可靠地避免了在该方法过程中和在通常的储存温度下在所产生的浓缩氨水溶液中的盐沉淀，并且其特别地具有非常高的能量和资本效率，即其需要低复杂性的设备并且其特征在于低操作能量需求。
根据本发明，通过提供一种处理含氨和二氧化碳的废水物流以便产生含至少5重量％溶解氨和至多20重量％溶解二氧化碳的浓缩氨水溶液和含至多1.000ppm溶解氨的净化废水物流的方法来满足该目的，其中该方法包括以下步骤：
a)将废水物流供给到二氧化碳脱气塔中，所述二氧化碳脱气塔包括至少一个含一种或多种无规填料的床、至少一个含一种或多种规整填料的床或至少一个塔盘，其中i)将废水物流的第一部分在至少一个含一种或多种无规填料的床上方、至少一个含一种或多种规整填料的床上方或至少一个塔盘上方的位置处供给到二氧化碳脱气塔中，和ii)将温度高于第一部分的废水物流的第二部分和/或温度高于第一部分的废水物流的第二部分与从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的一部分的混合物在至少一个含一种或多种无规填料的床下方、至少一个含一种或多种规整填料的床下方或至少一个塔盘下方的位置处供给到二氧化碳脱气塔中，其中废水物流的第一部分在其上方供给的含一种或多种无规填料的床、含一种或多种规整填料的床或塔盘与废水物流的第二部分和/或废水物流的第二部分与液态贫二氧化碳物流的一部分的混合物在其下方供给的含一种或多种无规填料的床、含一种或多种规整填料的床或塔盘相同或位于其上方，其中所述废水物流的第一部分与供给到二氧化碳脱气塔中的总废水物流的质量流量比为0.01至0.6，
b)从所述二氧化碳脱气塔中作为塔顶级分取出气态富二氧化碳物流和作为塔底级分取出液态贫二氧化碳物流，所述气态富二氧化碳物流含有小于10重量％的废水物流中所含的氨，所述液态贫二氧化碳物流的pH值为9.0或更高，
c)将pH值为9.0或更高的液态贫二氧化碳物流供给到氨汽提塔中，
d)从所述氨汽提塔中作为塔顶级分取出气态富氨物流和作为塔底级分取出含至多1.000ppm溶解氨的净化废水物流，其中将从所述氨汽提塔中取出的液态净化废水物流的至少一部分蒸发，其中将蒸发的部分的全部或一部分供给回到所述氨汽提塔中，
e)将所述气态富氨物流和与其分开的水供给到骤冷塔中，从所述骤冷塔中作为塔顶级分取出气态排放气体物流和作为塔底级分取出含至少5重量％溶解氨和至多20重量％溶解二氧化碳的浓缩氨水溶液。
该解决方案基于以下令人惊讶的发现：在从含氨和二氧化碳的废水进料物流中除去二氧化碳之前，将进料分成进料的第一部分和温度高于进料的第一部分的进料的第二部分，将进料的第一部分在至少一个含一种或多种无规填料的床、至少一个含一种或多种规整填料的床或至少一个塔盘上方的位置处供给到二氧化碳脱气塔中，将进料的第二部分(任选与从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的一部分混合)在至少一个含一种或多种无规填料的床、至少一个含一种或多种规整填料的床或至少一个塔盘下方并且与将进料的第一部分引入到二氧化碳脱气塔中的位置分开至少一个含一种或多种无规填料的床、至少一个含一种或多种规整填料的床或至少一个塔盘的位置处供给到二氧化碳脱气塔中，其中废水物流的第一部分与供给到二氧化碳脱气塔中的总废水物流的质量流量比为0.01至0.6，使得能够在二氧化碳脱气塔中以非常低的能量需求和小于1％的最小氨损失分离所需量的二氧化碳。本发明还基于以下发现：在步骤a)过程中不需要除去所有或基本上所有的二氧化碳(这将与高的氨损失相关)，而仅需要除去最少量的二氧化碳，这足以避免在进一步的方法步骤过程中和在所需储存温度下浓缩氨水溶液中的盐沉淀。换句话说，与完全除去二氧化碳相比，本发明允许在步骤a)中除去相当少量的二氧化碳，进一步降低了该方法的操作成本。特别地，这得以实现而不需要在二氧化碳汽提步骤和/或氨汽提步骤过程中使用惰性气体(这将与复杂的设备和增加的操作成本相关)，并且也不需要如大多数现有技术方法中所需的将大量方法物流从下游步骤再循环到上游步骤。根据本发明的方法使得能够从含氨和二氧化碳的废水物流中有效地除去氨，而不需要在氨汽提步骤d)之前或期间调节任何碱，由此避免了复杂的pH值控制以及苛性碱的处理和用量。因此，向进料和/或液态贫二氧化碳物流中添加酸和/或碱是根本不必要的，这有利于该方法以及实施该方法的设备。这是由于以下事实：从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出并且供给到氨汽提塔中的液态贫二氧化碳物流具有9.0或更高的pH值，由此具有确保所有或至少大部分的氨以非解离从而允许在氨汽提塔中被汽提的形式存在于液态贫二氧化碳物流中的pH值。如下面进一步详细描述的那样，本发明还使得能够通过热集成有效地利用在该方法过程中产生的方法物流的热。总而言之，本发明提供了用于处理含氨和二氧化碳的废水物流以便产生浓缩氨水溶液和净化废水物流的设备和方法，其可靠地避免了在该方法过程中以及在通常的储存温度期间在所产生的浓缩氨水溶液中的盐沉淀，并且其特别地具有非常高的能量和资本效率，即其需要相当简单的设备并且其特征在于低的操作能量需求。即使本发明允许在步骤a)中除去相当少量的二氧化碳，本发明也允许除去废水物流中所含的所有二氧化碳，并产生非常纯的氢氧化铵溶液。
根据本发明，术语“溶解”包括化合物的物理溶解以及化合物的化学溶解。因此，术语溶解在氨水溶液中的氨包括物理溶解在水中的氨分子以及由氨在水中的化学溶解产生的铵离子和氢氧根离子。同样，术语溶解在氨水溶液中的二氧化碳包括物理溶解在水中的二氧化碳分子以及水性碳酸，即由二氧化碳在水中的化学溶解产生的碳酸根离子、碳酸氢根离子、氨基甲酸根离子、铵离子和水合氢离子的混合物。
根据本发明，在步骤b)中，将pH值为9.0或更高的液态贫二氧化碳物流从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出。这意味着在二氧化碳脱气塔中，从废水物流中除去了如此多的二氧化碳，使得在所得的液态贫二氧化碳物流中产生9.0或更高的pH值。例如，因此可以利用下面进一步描述的统计模型来计算所需的条件。因此，如上所述，即使在根据本发明的方法中，在步骤a)过程中没有除去所有或基本上所有的二氧化碳，而是仅除去最少量的二氧化碳，但所除去的最少量足够高以确保所得的液态贫二氧化碳物流中pH值为9.0或更高。优选地，在步骤b)中从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的pH值为10.0或更高。此外，优选的是在步骤b)中从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的pH值为13.0或更低，优选为12.0或更低，更优选为11.0或更低。当在步骤b)中从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的pH值为9.0至11.0，最优选为10.0至11.0时，特别获得良好的结果。
如上所述，本专利申请允许从浓缩氨水溶液中仅除去最少的二氧化碳，由此使该方法所需的能量最小化，并使该设备所需的分离装置最小化。因此，浓缩氨水溶液可以在一定程度上包含二氧化碳。然而，优选的是限制浓缩氨水溶液的二氧化碳含量，使得当在10℃的温度下储存至少1天时，所产生的浓缩氨水溶液不形成任何沉淀物，特别是不形成碳酸铵沉淀物。
根据本发明，在步骤b)中将pH值为9.0或更高的液态贫二氧化碳物流从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出，在步骤c)中将液态贫二氧化碳物流供给到氨汽提塔中。这意味着，将从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流直接供给到氨汽提塔中，即，在从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出液态贫二氧化碳物流和将该液态贫二氧化碳物流引入到氨汽提塔中之间没有任何另外的方法步骤。特别地，在从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出液态贫二氧化碳物流和将其引入到氨汽提塔中之间，不进行混合和相分离。
根据本发明的进一步特别优选的实施方案，在步骤e)中，除了气态富氨物流和水之外，不将惰性气体供给到骤冷塔中。甚至更优选地，在整个方法中，不将惰性气体供给到任何塔(即二氧化碳脱气塔、氨汽提塔和骤冷塔)中。这进一步降低了所需的设备投资成本以及操作成本。在本文中，惰性气体是指不与氨反应的任何气体，例如氮气、氩气、氦气、氧气、空气或焦炉气。
在本发明构思的进一步发展中，提出在将废水物流或进料供给到二氧化碳脱气塔中之前或期间，不将碱和/或酸分别加入废水物流或进料中，或加入二氧化碳脱气塔中所含的混合物中，在将液态贫二氧化碳物流供给到氨汽提塔中之前或期间，不将碱和/或酸分别加入液态贫二氧化碳物流中，或加入氨汽提塔中所含的混合物中。更优选地，在整个方法中，不将碱和/或酸加入任何方法物流中。本发明的另一令人惊奇的发现是——与现有技术中描述的氨汽提方法相反——不需要调节进入氨汽提塔的液态物流的pH值和氨汽提塔中所含的混合物的pH值。这不仅有利于该方法，而且进一步降低了操作成本。
此外，优选的是，在根据本发明的方法的步骤d)中从氨汽提塔中取出的净化废水物流既不完全也不部分再循环到步骤a)中使用的二氧化碳脱气塔。
此外，优选的是，在步骤a)中，除了i)废水物流的第一部分和ii)废水物流的第二部分和/或废水物流的第二部分与从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的一部分的混合物之外，不再将另外的物流供给至二氧化碳脱气塔。
本发明对含氨和二氧化碳的废水物流的种类没有特别限制。例如，废水物流可以是过滤的或离心的发酵液、厌氧消化的牛粪流出物或来自发酵罐的任何流出物或来自通过农业或城市废物的厌氧消化进行的生物气生产的任何流出物。当供给到步骤a)中的废水物流包含大于0.05至0.65重量％的溶解氨、0.10至0.79重量％的溶解二氧化碳和0至1重量％的有机固体时，特别获得良好的结果。例如，有机固体的含量可以是大于0至1重量％，例如0.10至1.00重量％、0.20至1.00重量％或0.50至1.00重量％。有机固体可以是糖、蛋白质、细胞碎片、分解分子、生物质等。废水的其它任选组分可以是甲醇、乙醇、乙酸乙酯、乙酸和不同于氨或碳酸盐的盐。
根据本发明，i)将废水物流的第一部分在至少一个含一种或多种无规填料的床上方、至少一个含一种或多种规整填料的床上方或至少一个塔盘上方的位置处供给到二氧化碳脱气塔中，和ii)将温度高于第一部分的废水物流的第二部分和/或温度高于第一部分的废水物流的第二部分与从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的一部分的混合物在至少一个含一种或多种无规填料的床下方、至少一个含一种或多种规整填料的床下方或至少一个塔盘下方的位置处供给到二氧化碳脱气塔中，其中废水物流的第一部分在其上方供给的含一种或多种无规填料的床、含一种或多种规整填料的床或塔盘与废水物流的第二部分和/或废水物流的第二部分与液态贫二氧化碳物流的一部分的混合物在其下方供给的含一种或多种无规填料的床、含一种或多种规整填料的床或塔盘相同或位于其上方。这意味着，将废水物流的第一部分供给到二氧化碳脱气塔中的位置和将废水物流的第二部分供给到二氧化碳脱气塔中的位置被至少一个含一种或多种无规填料的床、含一种或多种规整填料的床或塔盘分开。例如，如果二氧化碳脱气塔包括五个含一种或多种无规填料的床、五个含一种或多种规整填料的床或五个塔盘，则可以将废水物流的第一部分在从二氧化碳脱气塔的顶部向底部看第一至第四含一种或多种无规填料的床、第一至第四含一种或多种规整填料的床或第一至第四塔盘的任一个的上方供给到二氧化碳脱气塔中，而可以将废水物流的第二部分在将废水物流的第一部分供给的位置下方至少一个含一种或多种无规填料的床、至少一个含一种或多种规整填料的床或至少一个塔盘的位置处供给。
本发明对二氧化碳脱气塔中包括的含一种或多种无规填料的床的数量、含一种或多种规整填料的床的数量或塔盘的数量没有特别限制。例如，二氧化碳脱气塔可以包括一个含一种或多种无规填料的床、一个含一种或多种规整填料的床或一个塔盘，其中将废水物流的第一部分在含一种或多种无规填料的床上方、含一种或多种规整填料的床上方或塔盘上方供给到二氧化碳脱气塔中，将废水物流的第二部分和/或废水物流的第二部分与液态贫二氧化碳物流的一部分的混合物在含一种或多种无规填料的床下方、含一种或多种规整填料的床下方或塔盘下方供给到二氧化碳脱气塔中。规整填料的合适实例是交叉通道规整填料。
根据本发明的一个替代实施方案，二氧化碳脱气塔包括彼此上下布置的两个含一种或多种无规填料的床、两个含一种或多种规整填料的床或两个塔盘，其中将废水物流的第一部分在最上部的含一种或多种无规填料的床上方、最上部的含一种或多种规整填料的床上方或最上部的塔盘上方的位置处供给到二氧化碳脱气塔中，将废水物流的第二部分在最下部的含一种或多种无规填料的床下方、最下部的含一种或多种规整填料的床下方或最下部的塔盘下方的位置处供给到二氧化碳脱气塔中。
为了进一步降低本发明方法的操作成本，在本发明构思的进一步发展中，提出在引入二氧化碳脱气塔之前，加热废水物流的第二部分和/或废水物流的第二部分与从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的一部分的混合物。可以在(一个或多个)热交换器中使用通过部分冷凝由在步骤d)中取出的气态富氨物流获得的富水冷凝物流、步骤d)中取出的净化废水物流和步骤b)中取出的液态贫二氧化碳物流或液态贫二氧化碳物流的一部分中的一种或多种作为加热介质。如果需要，除了前述内部方法物流之外，或者代替前述内部方法物流，可以使用外部加热介质。外部加热介质可以是例如蒸汽、热油或压缩热水。例如，i)可以在将废水物流的第二部分供给到二氧化碳脱气塔中之前，在热交换器中加热废水物流的第二部分，其中在该热交换器中使用通过部分冷凝由在步骤d)中取出的气态富氨物流获得的富水冷凝物流作为加热介质，和/或ii)可以在将废水物流的第二部分供给到二氧化碳脱气塔中之前，在热交换器中加热废水物流的第二部分，其中在该热交换器中使用在步骤d)中取出的净化废水物流作为加热介质，和/或iii)可以在将废水物流的第二部分供给到二氧化碳脱气塔中之前，在热交换器中加热废水物流的第二部分，其中在该热交换器中使用在步骤b)中取出的液态贫二氧化碳物流或液态贫二氧化碳物流的一部分作为加热介质。(一个或多个)热交换器可以是例如壳管式热交换器或板框式热交换器。
根据本发明的一个特别优选的实施方案，i)在将废水物流的第二部分供给到二氧化碳脱气塔中之前，在(第一)热交换器中加热废水物流的第二部分，其中在(第一)热交换器中使用通过部分冷凝由在步骤d)中取出的气态富氨物流获得的富水冷凝物流作为加热介质，并且此后ii)在将废水物流的第二部分供给到二氧化碳脱气塔中之前，在(第二)热交换器中加热废水物流的第二部分，其中在(第二)热交换器中使用在步骤d)中取出的净化废水物流作为加热介质。当在该实施方案中，在(第二)热交换器的下游，iii)在将废水物流的第二部分和/或废水物流的第二部分与从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的一部分的混合物供给到二氧化碳脱气塔中之前，在(第三)热交换器中加热废水物流的第二部分和/或废水物流的第二部分与从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的一部分的混合物，其中在该热交换器中使用在步骤b)中取出的液态贫二氧化碳物流或液态贫二氧化碳物流的一部分作为加热介质时，特别获得良好的结果。同样，(一个或多个)热交换器可以是例如壳管式热交换器或板框式热交换器。
特别地，如果需要比内部能量更多的能量来加热/蒸发废水物流的第二部分，则可以任选地在已经在一个或多个热交换器(如前述热交换器)中加热之后，在蒸发器中用外部加热介质加热/蒸发废水物流的第二部分或废水物流的第二部分与从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的一部分的混合物，然后将加热/蒸发的废水物流的第二部分或废水物流的第二部分与从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的一部分的混合物供给到二氧化碳脱气塔中。将废水物流的第二部分或废水物流的第二部分与液态贫二氧化碳物流的一部分的混合物的蒸发的物流并入二氧化碳脱气塔中具有的优点在于，该物流的蒸气级分不与液体混合，并且因此不稀释二氧化碳脱气塔的(液态)塔底级分，而是在二氧化碳脱气塔中作为蒸气向上上升。
作为替代方案，代替在热交换器中蒸发废水物流的第二部分和/或废水物流的第二部分与从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的一部分的混合物，可以将该物流作为液体供应至二氧化碳脱气塔的贮槽，并且另外，将低压汽提蒸汽供应至同一塔的贮槽。
如上所述，可以将废水物流的第二部分直接，即不添加任何物质，供给到二氧化碳脱气塔中。
如上所述，然而，在本发明构思的进一步发展中，提出将从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的一部分与废水物流的第二部分混合，然后将如此获得的混合物供给到二氧化碳脱气塔中。因此，由于混合的从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的额外热量，废水物流的第二部分在引入液态贫二氧化碳物流中之前被有效地加热/蒸发。
当供给到二氧化碳脱气塔中的废水物流的第一部分具有10至50℃并且优选30至40℃的温度，而优选地供给到二氧化碳脱气塔中的废水物流的第二部分在二氧化碳脱气塔的入口处具有70至160℃并且更优选100至130℃的温度时，特别获得良好的结果。
如上所述，废水物流的第一部分与供给到二氧化碳脱气塔中的总废水物流的质量流量比为0.01至0.6。废水物流的第一部分和废水物流的第二部分的总和是总废水物流。例如，废水物流的第一部分与供给到二氧化碳脱气塔中的总废水物流的质量流量比为大于0.1至0.6，例如大于0.1至0.5、大于0.1至0.4、大于0.1至0.3或大于0.1至0.2。
当步骤a)过程中二氧化碳脱气塔内的压力至少基本上为大气压，例如0.095至0.1013MPa，或为大气压，即0.1013MPa时，特别获得良好的结果。然而，在本发明中已经发现，如果二氧化碳脱气塔中的压力高于大气压，则在步骤a)中的氨损失最小化。因此，更优选的是在步骤a)过程中二氧化碳脱气塔内的压力为大于0.1013至0.6MPa，还更优选大于0.1013至0.4MPa，还更优选0.15至0.3MPa，最优选0.15至0.25MPa。
优选地将在步骤a)过程中在二氧化碳脱气塔中获得的二氧化碳贫化比率，即在步骤a)中随气态富二氧化碳物流除去的二氧化碳量除以含氨和二氧化碳的废水物流中所含的二氧化碳量的比率，调节到至少20％，更优选至少50％，最优选至少70％。此外，优选的是将步骤a)过程中二氧化碳脱气塔中的氨损失，即步骤a)中随气态富二氧化碳物流除去的氨量除以含氨和二氧化碳的废水物流中所含的氨量的比率，优选调节到至多5％，最优选至少1％。
优选地，在步骤b)中取出的气态富二氧化碳物流含有小于5重量％，更优选小于1重量％，最优选小于0.1重量％的废水物流中所含的氨。
在步骤b)中取出的液态贫二氧化碳物流优选含有小于0.5重量％的溶解二氧化碳和0至2重量％的溶解氨，并且具有100至130℃的温度。在本发明中已经发现二氧化碳脱气塔的贮槽温度不应超过150℃。
根据本发明的进一步优选实施方案，在步骤c)过程中，将氨汽提塔内的压力调节到0.09至0.13MPa，并将氨汽提塔内的温度调节到90至120℃。
根据本发明的进一步优选实施方案，可以通过以下统计模型优化步骤a)中二氧化碳脱气塔中的操作参数。统计模型使得能够计算与CO2-脱气塔有关的操作参数塔压力和进料分流比的最佳值。该统计模型对于供给到步骤a)中的包含大于0.05至0.65重量％的溶解氨和0.10至0.79重量％的溶解二氧化碳的含氨和二氧化碳的废水物流特别可靠，其中所获得的浓缩氨水溶液的预期储存温度为5至30℃，其中在储存过程中，在浓缩氨水溶液中不应形成沉淀物。
为了选择最优方法配置，定义决策变量，其中决策变量定义如下：
其中参数pij、qjk和rk在下表中给出：
并且其中变量定义如下：
fb,A–决策变量A，
TS–(最终产物的)储存温度，
cCO2–进料中的二氧化碳浓度，
cNH3–进料中的氨浓度，
i、j、k–求和索引，也用作指数。
最佳方法配置的决策基于计算结果。
如果fb,A≤0，那么最佳方法包括前述热交换步骤i)至iii)中的三个，即i)在将废水物流的第二部分供给到二氧化碳脱气塔中之前，在热交换器中加热废水物流的第二部分，其中在(第一)热交换器中使用通过部分冷凝由在步骤d)中取出的气态富氨物流获得的富水冷凝物流作为加热介质，ii)在将废水物流的第二部分供给到二氧化碳脱气塔中之前，在热交换器中加热废水物流的第二部分，其中在该热交换器中使用在步骤d)中取出的净化废水物流作为加热介质，和iii)在将废水物流的第二部分和/或废水物流的第二部分与从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的一部分的混合物供给到二氧化碳脱气塔中之前，在热交换器中加热废水物流的第二部分和/或废水物流的第二部分与从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的一部分的混合物，其中在该热交换器中使用在步骤b)中取出的液态贫二氧化碳物流或液态贫二氧化碳物流的一部分作为加热介质。在这种情况下，进料分流比和塔压力必须用下面的方程式2和3计算。
如果fb,A>0，那么最佳方法包括前述热交换步骤i)至iii)中的两个。在这种情况下，进料分流比必须用下面的方程式2计算，塔压力为101,000Pa。
最佳进料分流比和最佳塔压力根据下面的方程式2和3计算：
(方程式2)
(方程式3)，
其中fCS＝ff和pCol＝fP，模型参数aijk和bijk在下表中给出：
并且其中变量定义如下：
fCS–进料分流比，
pcol–塔顶压力，
fb,C–决策变量C，
TS–(最终产物的)储存温度，
cCO2–进料中的二氧化碳浓度，
cNH3–进料中的氨浓度，
i、j、k–求和索引，也用作指数。
为了获得高的分离效率，在本发明构思的进一步发展中，提出氨汽提塔包括一个或多个由一种或多种无规填料构成的床、一个或多个由一种或多种规整填料构成的床或一个或多个塔盘。当氨汽提塔包括至少两个含一种或多种无规填料的床、至少两个含一种或多种规整填料的床或至少两个塔盘时，特别获得良好的结果，其中所述至少两个床或塔盘彼此上下布置，其中将液态贫二氧化碳物流在两个相邻的含一种或多种无规填料的床之间、两个相邻的含一种或多种规整填料的床之间或两个相邻的塔盘之间的位置处供给到氨汽提塔中，并且其中在步骤d)中，将蒸发的液态净化废水物流在至少两个含一种或多种无规填料的床下方、至少两个含一种或多种规整填料的床下方或至少两个塔盘下方供给回到氨汽提塔中。例如，在前述实施方案中，氨汽提塔包括正好两个彼此上下布置的此类床或塔盘。如上文进一步所述，优选不将惰性气体物流供给到氨汽提塔中。
优选的是在步骤d)中取出的净化废水物流含有至多1.000ppm，更优选至多500ppm，甚至更优选至多250ppm，还更优选至多150ppm，还更优选小于50ppm和最优选小于10ppm的溶解氨。
此外，优选的是在步骤d)中供给回到氨汽提塔中的蒸发的净化废水物流的部分具有100至120℃的温度。
根据本发明的进一步特别优选的实施方案，使在步骤d)中从氨汽提塔中取出的气态富氨物流通过压缩机，所述压缩机优选为多级涡扇压缩机，以便将气态富氨物流压缩和加热到110至130℃的温度，其中使经压缩和加热的气态富氨物流通过热交换器，在所述热交换器中，其加热和蒸发在步骤d)中待蒸发的液态净化废水物流，于是经压缩和加热的气态富氨物流部分冷凝，其中将其冷凝的部分分离并任选地经由热交换器引导回到氨汽提塔中，而将其未冷凝的部分在步骤e)中作为气态富氨物流供给到骤冷塔中。可以使经加热的气态富氨物流的冷凝部分通过如上所述的用于加热废水物流的第二部分的热交换器。
在前述优选实施方案中，根据该实施方案，氨汽提塔包括至少两个含一种或多种无规填料的床、至少两个含一种或多种规整填料的床或至少两个塔盘，特别优选的是，将经压缩和加热的气态富氨物流的冷凝部分在至少两个含一种或多种无规填料的床、至少两个含一种或多种规整填料的床或至少两个塔盘上方的位置处引导回到氨汽提塔中。
考虑到良好的分离效率，进一步优选的是骤冷塔包括至少两个含一种或多种无规填料的床、至少两个含一种或多种规整填料的床或至少塔盘，其中所述至少两个床或塔盘彼此上下布置，其中将水在至少两个含一种或多种无规填料的床的最上部、至少两个含一种或多种规整填料的床的最上部或塔盘的最上部上方的位置处供给到骤冷塔中，并且将气态富氨物流在至少两个含一种或多种无规填料的床的最下部、至少两个含一种或多种规整填料的床的最下部或至少两个塔盘的最下部下方的位置处供给到骤冷塔中。
在本发明构思的进一步发展中，提出将步骤e)中从骤冷塔底部取出的浓缩氨水溶液的一部分引导回到骤冷塔中，优选在两个相邻的含一种或多种无规填料的床之间、两个相邻的含一种或多种无规规整填料的床之间或两个相邻的塔盘之间的位置处引导回到骤冷塔中。
优选地，在步骤e)中从骤冷塔中取出的浓缩氨水溶液含有至少10重量％，更优选至少15重量％，还更优选至少20重量％，最优选至少25重量％的溶解氨。从骤冷塔中作为塔顶级分取出的排放气体物流含有小于10ppm的氨。
根据另一方面，本发明涉及一种用于处理含氨和二氧化碳的废水物流以便产生含至少5重量％溶解氨和至多20重量％溶解二氧化碳的浓缩氨水溶液和含至多1.000ppm溶解氨的净化废水物流的设备，其中该设备包括：
i)二氧化碳脱气塔，其包括至少一个含一种或多种无规填料的床、至少一个含一种或多种规整填料的床或至少一个塔盘，在至少一个含一种或多种无规填料的床上方、至少一个含一种或多种规整填料的床上方或至少一个塔盘上方的位置处进入二氧化碳脱气塔的第一进料入口管线，在至少一个含一种或多种无规填料的床下方、至少一个含一种或多种规整填料的床下方或至少一个塔盘下方的位置处进入二氧化碳脱气塔的用于进料或进料与液态贫二氧化碳物流的混合物的第二入口管线，用于气态富二氧化碳物流的塔顶出口管线和用于液态贫二氧化碳物流的塔底出口管线，其中第一进料入口管线在其上方进入二氧化碳脱气塔的含一种或多种无规填料的床、含一种或多种规整填料的床或塔盘与进料或进料与液态贫二氧化碳物流的混合物在其下方进入二氧化碳脱气塔的含一种或多种无规填料的床、含一种或多种规整填料的床或塔盘相同或位于其上方，
ii)氨汽提塔，其包括与二氧化碳脱气塔的塔底出口管线直接连接的入口管线、用于气态富氨物流的塔顶出口管线、用于净化废水物流的塔底出口管线和与塔底出口管线连接的返回管线，其中塔底出口管线和/或返回管线通过蒸发器，和
iii)骤冷塔，其包括与氨汽提塔的塔顶出口管线直接或间接连接的入口管线、用于水的入口管线和用于浓缩氨水溶液的出口管线。
氨汽提塔包括与二氧化碳脱气塔的塔底出口管线直接连接的入口管线意味着在塔底出口管线和通向氨汽提塔的入口管线之间没有布置另外的装置，例如特别是分别没有布置混合器和/或相分离器或沉降器。此外，不将碱和/或酸定量给料管线与塔底出口管线和通向氨汽提塔的入口管线中的任一个合并。
所述设备可以包括(中心)进料管线，其分成第一进料入口管线和用于进料或进料与液态贫二氧化碳物流的混合物的第二入口管线。或者，(中心)进料管线分成第一进料入口管线和第二进料管线，其中第二进料管线通入用于进料或进料混合物的第二入口管线。在最后提到的备选方案中，第二进料管线优选与用于液态贫二氧化碳物流的再循环管线合并，由此形成用于进料混合物的第二入口管线，其中再循环管线从二氧化碳脱气塔的用于液态贫二氧化碳物流的塔底出口管线分出。
本发明对二氧化碳脱气塔中包括的含一种或多种无规填料的床的数量、含一种或多种规整填料的床的数量或塔盘的数量没有特别限制。例如，二氧化碳脱气塔可以包括一个含一种或多种无规填料的床、一个含一种或多种规整填料的床或一个塔盘，其中将废水物流的第一部分在含一种或多种无规填料的床、含一种或多种规整填料的床或塔盘上方供给到二氧化碳脱气塔中，将废水物流的第二部分在含一种或多种无规填料的床、含一种或多种规整填料的床或塔盘下方供给到二氧化碳脱气塔中。规整填料的合适实例是交叉通道规整填料。
根据本发明的一个替代实施方案，二氧化碳脱气塔包括彼此上下布置的两个含一种或多种无规填料的床、两个含一种或多种规整填料的床或两个塔盘，其中第一进料入口管线在上部的含一种或多种无规填料的床上方、在上部的含一种或多种规整填料的床上方或在上部的塔盘上方的位置处进入二氧化碳脱气塔，用于进料或进料与液态贫二氧化碳物流的混合物的第二入口管线在下部的含一种或多种无规填料的床下方、在下部的含一种或多种规整填料的床下方或在下部的塔盘下方的位置处进入二氧化碳脱气塔。
在本发明构思的进一步发展中，提出所述设备还包括i)热交换器，a)第二进料管线或第二入口管线和b)与用于气态富氨物流的塔顶出口管线连接的冷凝物管线通过所述热交换器，和/或ii)热交换器，c)第二进料管线或第二入口管线和d)氨汽提塔的用于净化废水物流的塔底出口管线通过所述热交换器，和/或iii)热交换器，e)第二进料管线或第二入口管线和f)二氧化碳脱气塔的用于液态贫二氧化碳物流的塔底出口管线通过所述热交换器。
优选地，所述设备包括i)热交换器，第二进料管线和与用于气态富氨物流的塔顶出口管线连接的冷凝物管线通过所述热交换器，以及在其下游的ii)热交换器，第二进料管线和氨汽提塔的用于净化废水物流的塔底出口管线通过所述热交换器。
如果所述设备还包括热交换器ii)下游的iii)热交换器，第二进料管线和二氧化碳脱气塔的用于液态贫二氧化碳物流的塔底出口管线通过所述热交换器，则特别获得良好的结果。
所述设备还可包括任选地在前述热交换器中一个或多个的下游的蒸发器，所述蒸发器包括用于外部加热介质的入口和出口管线以及用于进料或进料与液态贫二氧化碳物流的混合物的第二入口管线的入口和出口。
根据本发明的进一步特别优选的实施方案，氨汽提塔包括彼此上下布置的至少两个含一种或多种无规填料的床、至少两个含一种或多种规整填料的床或至少两个塔盘，其中与二氧化碳脱气塔的塔底出口管线连接的入口管线在两个相邻的含一种或多种无规填料的床之间、两个相邻的含一种或多种规整填料的床之间或两个相邻的塔盘之间的位置处进入氨汽提塔，并且其中返回管线在至少两个含一种或多种无规填料的床下方、至少两个含一种或多种规整填料的床下方或至少两个塔盘下方的位置处进入氨汽提塔，并且任选地，另一返回管线在至少两个含无规填料、规整填料的床或塔盘上方的位置处进入氨汽提塔。
所述设备还可以包括压缩机，其优选为多级涡扇压缩机，所述压缩机与氨汽提塔的用于气态富氨物流的塔顶出口管线和出口管线连接。在压缩机的下游优选地布置热交换器，压缩机的出口管线和氨汽提塔的用于净化废水物流的塔底出口管线通向所述热交换器，其中蒸发器与骤冷塔的入口管线连接。
在本发明构思的进一步发展中，提出前述蒸发器还与第二管线连接，所述第二管线优选为通向氨汽提塔的返回管线。优选地，第二管线或返回管线分别在至少两个含无规填料和/或规整填料的床上方的位置处与氨汽提塔连接。
根据本发明的再进一步特别优选的实施方案，所述设备的骤冷塔包括彼此上下布置的至少两个含一种或多种无规填料的床、至少两个含一种或多种规整填料的床或至少两个塔盘，其中用于水的入口管线在至少两个含一种或多种无规填料的床、至少两个含一种或多种规整填料的床或至少两个塔盘的最上部上方的位置处进入骤冷塔，并且与氨汽提塔的塔顶出口管线直接或间接连接的蒸气入口管线在至少两个含一种或多种无规填料的床、至少两个含一种或多种规整填料的床或至少两个塔盘的最下部下方的位置处进入骤冷塔。
优选地，所述设备还包括返回管线，其与骤冷塔的用于浓缩氨水溶液的出口管线连接，并引导回到骤冷塔中。
进一步优选的是，返回管线在两个相邻的含一种或多种无规填料的床、两个相邻的含一种或多种规整填料的床或两个相邻的塔盘之间的位置处进入骤冷塔。
随后，通过说明性而非限制性附图来描述本发明，其中：
图1示出了根据本发明的一个示例性实施方案的设备的示意图。
图2示出了根据本发明的另一个示例性实施方案的设备的示意图。
图1所示的用于处理含氨和二氧化碳的废水物流以便产生含至少5重量％溶解氨和至多20重量％溶解二氧化碳的浓缩氨水溶液和含至多1.000ppm溶解氨的净化废水物流的设备10包括二氧化碳脱气塔12、氨汽提塔14和骤冷塔16。二氧化碳脱气塔12包括第一进料入口管线18、用于进料和液态贫二氧化碳物流的混合物的第二进料入口管线20和规整填料床22，其中第一进料入口管线18在规整填料床22上方的位置处进入二氧化碳脱气塔12，第二进料入口管线20在规整填料床22下方的位置处进入二氧化碳脱气塔12。所述设备还包括中心进料入口管线24，其分成第一进料入口管线18和第二进料管线25，其中第二进料管线25通向用于进料和液态贫二氧化碳物流的混合物的第二进料入口管线20。更具体地说，从中心进料入口管线24往下游方向看，第二进料管线25通过第一热交换器26和第二热交换器28，然后通到第二进料入口管线20中，第二进料入口管线20通过蒸发器(再沸器)30，使得在第二进料管线25中的进料的第二部分和第二进料入口管线20中的进料与液态贫二氧化碳物流的混合物被加热和蒸发，然后蒸发的进料与液态贫二氧化碳物流的混合物进入二氧化碳脱气塔12。二氧化碳脱气塔12还包括用于气态富二氧化碳物流的塔顶出口管线32和用于液态贫二氧化碳物流的塔底出口管线34。用于液态贫二氧化碳物流的塔底出口管线34分成再循环管线35和通向氨汽提塔14的入口管线36，其中再循环管线35与通向用于进料与液态贫二氧化碳物流的混合物的第二进料入口管线20的第二进料管线25合并。
氨汽提塔14包括彼此上下布置的两个规整填料床38、38'，其中与二氧化碳脱气塔12的塔底出口管线34连接的入口管线36在两个相邻的规整填料床38、38'之间的位置处进入氨汽提塔14。氨汽提塔14还包括用于气态富氨物流的塔顶出口管线40、用于净化废水物流的塔底出口管线42和与塔底出口管线42连接的返回管线44，返回管线44用于取出净化废水物流的一部分并将其返回到氨汽提塔14中。返回管线44从塔底出口管线42分出并通过蒸发器(再沸器)46，然后在下部的规整填料床38'下方的位置处进入氨汽提塔14。塔底出口管线42通过热交换器28，然后离开设备10。设备10还包括压缩机48，其优选为多级涡扇压缩机，其与氨汽提塔14的用于气态富氨物流的塔顶出口管线40连接，并且还与将压缩机48与蒸发器(再沸器)46连接的管线50连接。蒸发器(再沸器)46具有两个出口，其中一个出口与骤冷塔16的蒸气入口管线54连接，另一个出口与通向氨汽提塔14的冷凝物返回管线56连接，冷凝物返回管线56通过热交换器26并且在上部的规整填料床38上方的位置处进入氨汽提塔14。
骤冷塔16也包括彼此上下布置的两个规整填料床58、58'。此外，骤冷塔16包括用于水的入口管线60，其在两个规整填料床的最上部床58上方的位置处进入骤冷塔16，而与氨汽提塔14的塔顶出口管线40间接连接的入口管线54在两个规整填料床的最下部床58'下方的位置处进入骤冷塔16。此外，骤冷塔16包括用于浓缩氨水溶液的出口管线62，其通过热交换器66。在热交换器66的下游，管线62分成在两个相邻的规整填料床58、58'之间的位置处返回到骤冷塔16的管线和通向外部界区的管线，在该管线中获得产物氨溶液。最后，骤冷塔16包括用于从骤冷塔16中取出排放气体的出口管线68。
图2所示的用于处理含氨和二氧化碳的废水物流的设备10与图1所示的相同，除了它还包括另一个热交换器70，氨汽提塔14的入口管线36通过该热交换器与二氧化碳脱气塔12的塔底出口管线34连接，并且第二进料管线25通过该热交换器以便加热通过第二进料管线25的进料的第二部分。
在图1和2所示的设备10的操作过程中，将含氨和二氧化碳的废水物流，例如过滤的发酵液或厌氧消化的牛粪流出物，作为进料经由中心进料入口管线24引入设备中。将进料分成废水物流的第一部分和废水物流的第二部分，将废水物流的第一部分经由第一进料入口管线18在规整填料22上方引入二氧化碳脱气塔12中。根据本发明，调节废水物流的第一部分基于供给到二氧化碳脱气塔中的总废水物流的质量流量比以使得其为0.01至0.6。
将废水物流的第二部分经由第二进料管线25供给通过图1的实施方案中的热交换器26、28和通过图2的实施方案中的蒸发器26、28、70，以便加热废水物流的第二部分。废水物流的第二部分在热交换器26中被经由管线40、50、56从氨汽提塔14中作为塔顶级分取出的冷凝液态物流加热，废水物流在热交换器28中被经由管线42从氨汽提塔14中作为塔底级分取出的净化废水物流加热，废水物流在图2的实施方案的热交换器70中被经由管线34、36从二氧化碳脱气塔12中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的一部分加热。在其下游，加热的废水物流的第二部分在管线20的入口处与经由管线34、35从二氧化碳脱气塔12中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的一部分合并，其中将如此获得的混合物在蒸发器(再沸器)30中借助于外部加热介质蒸发。将蒸发的废水物流的第二部分与贫二氧化碳物流的部分的混合物在规整填料22下方引入二氧化碳脱气塔12中并且其在二氧化碳脱气塔12中向上上升，而供给到二氧化碳脱气塔12顶部的较冷的废水物流的第一部分在二氧化碳脱气塔12中向下滴流。由于规整填料22增加了两相之间的传热和传质，富集的纯气态二氧化碳与水和少量氨一起从液相中分离，并经由管线32从二氧化碳脱气塔12中作为塔顶级分取出。转而使液态级分贫化二氧化碳，并将液态贫二氧化碳物流经由管线34从二氧化碳脱气塔12中作为塔底级分取出。
在图1的实施方案中，将液态贫二氧化碳物流经由管线36直接引入氨汽提塔14中，在图2的实施方案中，首先通过热交换器70，然后经由管线36引入氨汽提塔14中。从氨汽提塔14经由管线42取出的塔底级分的一部分在热交换器(再沸器)46中蒸发，并通过返回管线44供给回到氨汽提塔14中。由于规整填料38、38'增加了两相之间的传热和传质，富集的气态氨与剩余的二氧化碳和一些水一起从液相中分离，并经由管线40从氨汽提塔14中作为塔顶级分取出。转而使净化液态废水物流贫化氨和二氧化碳，并经由管线42从氨汽提塔14中作为塔底级分取出。将净化液态废水物流从设备10中取出，而气态富氨物流经由管线40、50、56递送，在已经通过压缩机48后，经由管线50递送并通过热交换器(再沸器)46，未冷凝的级分从热交换器(再沸器)46经由管线54送入骤冷塔16的底部。气态富氨物流在骤冷塔16中与已经经由管线60引入骤冷塔16的上部的液态水接触，并与经由管线62从氨汽提塔14中取出的浓缩氨水溶液接触，并经由管线64部分返回到骤冷塔16的两个床58、58'之间的区段中，而另一部分作为产物氨溶液抽出至外部界区。由于规整填料58、58'增加了气相和液相之间的传热和传质，氨和残余二氧化碳的一部分溶解在水中，形成含至少5重量％溶解氨和至多20重量％溶解二氧化碳的浓缩氨水溶液，将其从骤冷塔16中作为塔底级分取出，而将包含气态二氧化碳的剩余气体经由出口管线68从骤冷塔16中作为塔顶级分取出。
附图标记
10 设备
12 二氧化碳脱气塔
14 氨汽提塔
16 骤冷塔
18 通入二氧化碳脱气塔的第一进料入口管线
20 通入二氧化碳脱气塔的第二进料入口管线
22 二氧化碳脱气塔的规整填料床
24 中心进料入口管线
25 第二进料管线
26 热交换器
28 热交换器
30 二氧化碳脱气塔的蒸发器(再沸器)
32 二氧化碳脱气塔的塔顶出口管线
34 二氧化碳脱气塔的塔底出口管线
35 再循环管线
36 通向氨汽提塔的入口管线
38、38' 二氧化碳氨汽提塔的规整填料床
40 氨汽提塔的塔顶出口管线
42 氨汽提塔的塔底出口管线
44 氨汽提塔的返回管线
46 氨汽提塔的蒸发器(再沸器)
48 压缩机
50 连接管线
54 通向骤冷塔的入口管线
56 通向氨汽提塔的返回管线
58、58' 骤冷塔的规整填料床
60 水的入口管线
62 用于浓缩氨水溶液的出口管线
64 通向骤冷塔的返回管线
66 热交换器
68 出口管线
70 热交换器

Claims (16)

1.处理含氨和二氧化碳的废水物流以便产生含至少5重量％溶解氨和至多20重量％溶解二氧化碳的浓缩氨水溶液和含至多1.000ppm溶解氨的净化废水物流的方法，其中所述方法包括以下步骤：
a)将所述废水物流供给到二氧化碳脱气塔(12)中，所述二氧化碳脱气塔(12)包括至少一个含一种或多种无规填料的床(22)、至少一个含一种或多种规整填料的床(22)或至少一个塔盘，其中i)将所述废水物流的第一部分在至少一个含一种或多种无规填料的床(22)、至少一个含一种或多种规整填料的床(22)或至少一个塔盘上方的位置处供给到所述二氧化碳脱气塔(12)中，和ii)将温度高于所述第一部分的废水物流的第二部分和/或温度高于所述第一部分的废水物流的第二部分与从所述二氧化碳脱气塔(12)中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的一部分的混合物在至少一个含一种或多种无规填料的床(22)、至少一个含一种或多种规整填料的床(22)或至少一个塔盘下方的位置处供给到所述二氧化碳脱气塔(12)中，其中所述废水物流的第一部分在其上方供给的含一种或多种无规填料的床(22)、含一种或多种规整填料的床(22)或塔盘与所述废水物流的第二部分和/或废水物流的第二部分与液态贫二氧化碳物流的一部分的混合物在其下方供给的含一种或多种无规填料的床(22)、含一种或多种规整填料的床(22)或塔盘相同或位于其上方，其中所述废水物流的第一部分与供给到所述二氧化碳脱气塔中的总废水物流的质量流量比为0.01至0.6，
b)从所述二氧化碳脱气塔(12)中作为塔顶级分取出气态富二氧化碳物流和作为塔底级分取出液态贫二氧化碳物流，所述气态富二氧化碳物流含有小于10重量％的废水物流中所含的氨，所述液态贫二氧化碳物流的pH值为9.0或更高，
c)将所述液态贫二氧化碳物流供给到氨汽提塔(14)中，
d)从所述氨汽提塔(14)中作为塔顶级分取出气态富氨物流和作为塔底级分取出含至多1.000ppm溶解氨的净化废水物流，其中将从所述氨汽提塔(14)中取出的液态净化废水物流的至少一部分蒸发，其中将蒸发的部分的全部或一部分供给回到所述氨汽提塔(14)中，
e)将所述气态富氨物流和与其分开的水供给到骤冷塔(16)中，从所述骤冷塔(16)中作为塔顶级分取出气态排放气体物流和作为塔底级分取出含至少5重量％溶解氨和至多20重量％溶解二氧化碳的浓缩氨水溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其中当在10℃的温度下储存至少1天时，所产生的浓缩氨水溶液不形成任何沉淀物，特别是不形成碳酸铵沉淀物。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤e)中：
-除了所述气态富氨物流和水之外，不将惰性气体供给到所述骤冷塔(16)中，并且优选地在整个方法中，不将惰性气体供给到塔(12、14、16)的任一个中，和/或
-在将所述废水物流供给到二氧化碳脱气塔(12)中之前或期间，不将碱和/或酸加入所述废水物流中，或者在将所述液态贫二氧化碳物流供给到氨汽提塔(14)中之前或期间，不将碱和/或酸加入所述液态贫二氧化碳物流中，并且优选地在整个方法中，不将碱和/或酸供给到任何物流中，和/或
-在步骤d)中从所述氨汽提塔(14)中取出的净化废水物流既不完全也不部分再循环到步骤a)中使用的所述二氧化碳脱气塔(12)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：
-所述二氧化碳脱气塔(12)包括一个含一种或多种无规填料的床(22)、一个含一种或多种规整填料的床(22)或一个塔盘，其中将所述废水物流的第一部分在含一种或多种无规填料的床(22)、含一种或多种规整填料的床(22)或塔盘上方供给到所述二氧化碳脱气塔(12)中，将所述废水物流的第二部分在含一种或多种无规填料的床(22)、含一种或多种规整填料的床(22)或塔盘下方供给到所述二氧化碳脱气塔(12)中，和/或
-所述二氧化碳脱气塔包括彼此上下布置的两个含一种或多种无规填料的床(22)、两个含一种或多种规整填料的床(22)或两个塔盘，其中将所述废水物流的第一部分在最上部的无规填料的床(22)、最上部的规整填料的床(22)或最上部的塔盘上方的位置处供给到所述二氧化碳脱气塔(12)中，将所述废水物流的第二部分在最下部的无规填料的床(22)、最下部的规整填料的床(22)或最下部的塔盘下方的位置处供给到所述二氧化碳脱气塔(12)中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中i)在将所述废水物流的第二部分供给到所述二氧化碳脱气塔(12)中之前，在热交换器(26)中加热所述废水物流的第二部分，其中在所述热交换器(26)中使用通过部分冷凝由在步骤d)中取出的气态富氨物流获得的富水冷凝物流作为加热介质，和/或ii)其中在将所述废水物流的第二部分供给到所述二氧化碳脱气塔(12)中之前，在热交换器(28)中加热所述废水物流的第二部分，其中在所述热交换器(28)中使用在步骤d)中取出的净化废水物流作为加热介质，和/或iii)其中在将所述废水物流的第二部分供给到所述二氧化碳脱气塔(12)中之前，在热交换器(70)中加热所述废水物流的第二部分，其中在所述热交换器(70)中使用在步骤b)中取出的液态贫二氧化碳物流或液态贫二氧化碳物流的一部分作为加热介质。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中任选地在已经在一个或多个热交换器(26、28、70)中加热之后，在蒸发器中用外部加热介质加热所述废水物流的第二部分或废水物流的第二部分与从所述二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的一部分的混合物，然后将加热的废水物流的第二部分或废水物流的第二部分与从所述二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的一部分的混合物供给到所述二氧化碳脱气塔(12)中。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中将从所述二氧化碳脱气塔(12)中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的一部分与所述废水物流的第二部分混合，然后将如此获得的混合物供给到所述二氧化碳脱气塔(12)中。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤b)中取出的所述气态富二氧化碳物流含有小于5重量％，优选小于1重量％，最优选小于0.1重量％的废水物流中所含的氨。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤b)中取出的所述液态贫二氧化碳物流含有小于0.5重量％的溶解二氧化碳和0至2重量％的溶解氨，并且具有100至130℃的温度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述氨汽提塔(14)包括彼此上下布置的至少两个含一种或多种无规填料的床(38、38')、至少两个含一种或多种无规规整填料的床(38、38')或至少两个塔盘，其中将所述液态贫二氧化碳物流在两个相邻的含一种或多种无规填料的床(38、38')之间、两个相邻的含一种或多种规整填料的床(38、38')之间或两个相邻的塔盘之间的位置处供给到所述氨汽提塔(14)中，并且其中将蒸发的液态净化废水物流在至少两个含一种或多种无规填料的床(38、38')下方、至少两个含一种或多种规整填料的床(38、38')下方或至少两个塔盘下方供给回到所述氨汽提塔中。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤d)中取出的所述净化废水物流含有至多500ppm，优选至多250ppm，还更优选至多150ppm，最优选小于50ppm的溶解氨。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过使用统计模型优化步骤a)中的所述二氧化碳脱气塔中的操作参数，其中决策变量定义如下：
其中参数pij、qjk和rk在下表中给出：
并且其中变量定义如下：
fb,A–决策变量A，
TS–(最终产物的)储存温度，
cCO2–进料中的二氧化碳浓度，
cNH3–进料中的氨浓度，
i、j、k–求和索引，也用作指数，其中：
-如果fb,A≤0，那么所述方法包括三个热交换步骤i)至iii)，即i)在将废水物流的第二部分供给到二氧化碳脱气塔中之前，在热交换器中加热废水物流的第二部分，其中在(第一)热交换器中使用通过部分冷凝由在步骤d)中取出的气态富氨物流获得的富水冷凝物流作为加热介质，ii)在将废水物流的第二部分供给到二氧化碳脱气塔中之前，在热交换器中加热废水物流的第二部分，其中在热交换器中使用在步骤d)中取出的净化废水物流作为加热介质，和iii)在将废水物流的第二部分和/或废水物流的第二部分与从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的一部分的混合物供给到二氧化碳脱气塔中之前，在热交换器中加热废水物流的第二部分和/或废水物流的第二部分与从二氧化碳脱气塔中作为塔底级分取出的液态贫二氧化碳物流的一部分的混合物，其中在热交换器中使用在步骤b)中取出的液态贫二氧化碳物流或液态贫二氧化碳物流的一部分作为加热介质，其中进料分流比和塔压力用下面的方程式2和3计算，或
-如果fb,A>0，那么所述方法包括前述热交换步骤i)至iii)中的两个，其中进料分流比用下面的方程式2计算并且塔压力为101,000Pa，
其中方程式2是：
并且方程式3是：
其中fcs＝ff和pCol＝fP，模型参数aijk和bijk在下表中给出：
并且其中变量定义如下：
fCS–进料分流比，
pcol–塔顶压力，
fb,C–决策变量C，
TS–(最终产物的)储存温度，
cCO2–进料中的二氧化碳浓度，
cNH3–进料中的氨浓度，
i、j、k–求和索引，也用作指数。
13.用于处理含氨和二氧化碳的废水物流以便产生含至少5重量％溶解氨和至多20重量％溶解二氧化碳的浓缩氨水溶液和含至多1.000ppm溶解氨的净化废水物流的设备(10)，其中所述设备(10)包括：
i)二氧化碳脱气塔(12)，其包括至少一个含一种或多种无规填料的床(22)、至少一个含一种或多种规整填料的床(22)或至少一个塔盘，在至少一个含一种或多种无规填料的床(22)上方、至少一个含一种或多种规整填料的床(22)上方或至少一个塔盘上方的位置处进入所述二氧化碳脱气塔(12)的第一进料入口管线(18)，在至少一个含一种或多种无规填料的床(22)下方、至少一个含一种或多种规整填料的床(22)下方或至少一个塔盘下方的位置处进入所述二氧化碳脱气塔(12)的用于进料或进料与液态贫二氧化碳物流的混合物的第二入口管线(20)，用于气态富二氧化碳物流的塔顶出口管线(32)和用于液态贫二氧化碳物流的塔底出口管线(34)，其中所述第一进料入口管线(18)在其上方进入所述二氧化碳脱气塔(12)的含一种或多种无规填料的床(22)、含一种或多种规整填料的床(22)或塔盘与用于进料或进料与液态贫二氧化碳物流的混合物的第二入口管线(20)在其下方进入所述二氧化碳脱气塔(12)的含一种或多种无规填料的床(22)、含一种或多种规整填料的床(22)或塔盘相同或位于其上方，
ii)氨汽提塔(14)，其包括与所述二氧化碳脱气塔(12)的塔底出口管线(34)直接连接的入口管线(36)、用于气态富氨物流的塔顶出口管线(40)、用于净化废水物流的塔底出口管线(42)和与所述塔底出口管线(42)连接的返回管线(44)，其中塔底出口管线(42)和/或返回管线(44)通过蒸发器(46)，和
iii)骤冷塔(16)，其包括与所述氨汽提塔(14)的塔顶出口管线(40)直接或间接连接的入口管线(54)、用于水的入口管线(60)和用于浓缩氨水溶液的出口管线(62)。
14.根据权利要求13所述的设备(10)，还包括i)热交换器(26)，a)所述第二进料管线(25)或第二入口管线(20)和b)与所述用于气态富氨物流的塔顶出口管线(40)连接的管线(56)通过所述热交换器(26)，和/或ii)热交换器(28)，c)所述第二进料管线(25)或第二入口管线(20)和d)所述氨汽提塔(14)的用于净化废水物流的塔底出口管线(42)通过所述热交换器(28)，和/或iii)热交换器(70)，e)所述第二进料管线(25)或第二入口管线(20)和f)所述二氧化碳脱气塔(12)的用于液态贫二氧化碳物流的塔底出口管线(34)通过所述热交换器(70)。
15.根据权利要求13或14所述的设备(10)，其中所述氨汽提塔(14)包括彼此上下布置的至少两个含一种或多种无规填料的床(38、38')、至少两个含一种或多种规整填料的床(38、38')或至少两个塔盘，其中与所述二氧化碳脱气塔(16)的塔底出口管线(34)连接的所述入口管线(36)在两个相邻的含一种或多种无规填料的床(38、38')之间、两个相邻的含一种或多种规整填料的床(38、38')之间或两个相邻的塔盘之间的位置处进入所述氨汽提塔(14)，并且其中所述返回管线(44)在至少两个含一种或多种无规填料的床(38、38')下方、至少两个含一种或多种规整填料的床(38、38')下方或至少两个塔盘下方的位置处进入所述氨汽提塔(14)。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的设备(10)，其中所述骤冷塔(16)包括彼此上下布置的至少两个含一种或多种无规填料的床(58、58')、至少两个含一种或多种规整填料的床(58、58')或至少两个塔盘，其中所述用于水的入口管线(60)在至少两个含一种或多种无规填料的床(58、58')的最上部上方、至少两个含一种或多种规整填料的床(58、58')的最上部上方或至少两个塔盘的最上部上方的位置处进入所述骤冷塔(16)，并且与所述氨汽提塔(14)的塔顶出口管线(40)直接或间接连接的所述入口管线(54)在至少两个含一种或多种无规填料的床(58、58')的最下部下方、至少两个含一种或多种规整填料的床(58、58')的最下部下方或至少两个塔盘的最下部下方的位置处进入所述骤冷塔(16)。
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