CN203777915U - 一种处理低浓度含氨尾气的系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种处理低浓度含氨尾气的系统，包括吸收系统、蒸发结晶系统和母液配制系统；所述吸收系统包括高效吸收器、吸收塔；所述母液配制系统包括母液保护高位槽、浓硫酸罐、浓硫酸高位槽、稀释槽、母液酸度调节槽，所述吸收塔底部出液口经管道分别与母液保护高位槽、稀释槽和母液酸度调节槽连接；所述蒸发结晶系统包括蒸发结晶器和硫酸铵分离机，蒸发结晶器上部的进液口经管道与吸收塔底部出液口连接。本实用新型采用组合式三级喷淋的吸收塔，处理后尾气中氨含量低于10mg/Nm3；经过一次吸收的溶液继续循环使用，回收有效工质，极大地节约了成本；采用蒸发结晶器，使得蒸发、结晶于一个设备内完成，省去了预热、冷凝回收等设备。
Description
技术领域
本实用新型属于环保领域，涉及一种处理低浓度含氨尾气的系统，具体涉及一种处理氨含量为100～10000mg/Nm3的尾气、小规模生产回收硫酸铵的系统。
背景技术
氨气是国家环保部规定的八种恶臭污染物之一，含氨恶臭气体不仅威胁人类健康，且会对生态环境造成严重危害。常见恶臭污染物处理技术有吸附法、燃烧法、化学吸收法、生物法等。随着环保要求的不断提高，如何回收化工厂生产过程中的生产尾气以及无组织排放气体，已经成为众多化工生产企业的难点之一，用稀硫酸喷淋吸收含氨生产尾气得到硫酸铵是其中一种处理方法。硫酸铵别名硫铵；白色或淡黄色结晶或颗粒，无气味，其用途可分为农用和工业用。在农业上作为氮肥使用，优点是吸湿性相对较小，不易结块，与硝酸铵和碳酸氢铵相比具有优良的物理性质和化学稳定性；同时，它也是速效肥料和很好的生物性肥料，在土壤中的反应呈酸性，适于碱性土壤和碳质土壤。在东北地区可直接施用，也可用来做硫基复合肥；硫酸铵除含氮元素外，它还含硫元素，对农作物极为有利，比较适合于缺硫的土壤和喜硫作物。在工业上应用也很广泛，如在医药上用作制酶的发酵氮源，纺织上用作染色印花助剂，精制的硫酸铵用于啤酒酿造。工业硫酸铵主要用作硫酸钾、过硫酸铵、医药、稀土开采、皮革、大颗粒硫酸铵等的原料，约占总消费量的35%左右。其主要用途还有矿石浮选、回收高价金属，分离提纯有机活性物质，生产耐火材料、织物防火剂、盐析剂和渗透压调节剂等其产量预计到2015年将达到700～800万吨左右。
含氨尾气的处理方法常用的有两种：水吸收法和酸吸收法。两种处理含氨尾气的方式都有各自的难点：水吸收法，根据氨气极易溶解于水，常压下温度为10℃时1体积水可溶解700倍体积氨，但氨气溶于水时会释放大量的热量，使得水的温度会随着氨气的不断溶解而温度不断升高，氨气在水中的溶解度也因此大幅下降使原本溶解在水中的氨气重新溢出。酸吸收法，即利用氨具有碱性，化学性质活泼的特性，采用酸碱中和的化学方法将尾气中的氨气吸收，但采用此种方式吸收氨气就要求相应设备材质要有良好的耐酸碱腐蚀的性能。
通过吸收塔以尽可能多的吸收氨气。对吸收塔来说，按其内部结构的不同可分为填料塔、喷淋塔、板式塔、降膜吸收塔、文丘里洗涤塔、喷射吸收塔等很多种。大多工艺采用的一级或两级喷淋的板式塔，如专利CN202139061U采用一级喷淋板式塔吸收，专利CN201752627U采用的是进气管喷淋+空塔吸收。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术中的不足，提供一种处理低浓度含氨尾气的系统，该系统采用组合式三级喷淋的吸收塔，能够高效回收低浓度含氨尾气中的氨；采用特殊的蒸发结晶装置，使得蒸发、结晶于一个设备内完成，生产出固体硫酸铵，达到既回收有效工质、又治理尾气的目的。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种处理低浓度含氨尾气的系统，包括吸收系统、母液配制系统和蒸发结晶系统；
所述吸收系统包括高效吸收器1、吸收塔2；所述高效吸收器1顶部设置有进气口，下部设置有进液口，所述高效吸收器1经底部出口与吸收塔2下部进口连接；所述吸收塔2的下部设置有第一气体分布器3，吸收塔2中部装有填料层4，填料层4上方设置有液体分布器5，吸收塔2的上部设置有第二气体分布器6，第二气体分布器6上方依次设置有工艺水进口、二次蒸汽进口、喷淋设施7和除雾器8，吸收塔2的顶部设置有烟囱9；所述第一气体分布器3经吸收塔外的管道与液体分布器5连接，所述第二气体分布器6经吸收塔外的管道与喷淋设施7连接；
所述母液配制系统包括母液保护高位槽13、浓硫酸罐14、浓硫酸高位槽16、稀释槽17、母液酸度调节槽18，所述吸收系统的吸收塔2底部出液口经管道分别与母液配制系统的母液保护高位槽13、稀释槽17和母液酸度调节槽18连接；所述母液保护高位槽13的出液口经管道与稀释槽17连接，所述浓硫酸罐14、浓硫酸高位槽16、稀释槽17经管道依次连接，所述稀释槽17经出口液封管进入母液酸度调节槽18，所述母液酸度调节槽18的出液口经管道分别连接吸收系统中的高效吸收器1下部、以及第一气体分布器3与液体分布器5之间的连接管道；
所述蒸发结晶系统包括蒸发结晶器20和硫酸铵分离机21；所述蒸发结晶器20的外部设有夹套，蒸发结晶器20上部的进液口经管道与吸收塔2底部出液口连接，蒸发结晶器20上部的二次蒸汽出口经管道通入吸收塔2上部的二次蒸汽进口，蒸发结晶器20底部的出液口经管道与硫酸铵分离机21连接。
所述第一气体分布器3与液体分布器5的连接管道上设置有二级循环吸收泵11；所述第二气体分布器6与喷淋设施7的连接管道上设置有三级循环吸收泵12；所述吸收塔2底部出液口的管道上设置有塔底泵10。
所述吸收塔2的进口低于第一气体分布器3。
所述喷淋设施7设置有至少两层喷淋头。
所述母液保护高位槽13的作用在于保障正常生产或事故状态下，稀释槽内有母液稀释，以保护设备安全。
所述浓硫酸罐14的进液管上设置有浓硫酸泵15。
所述浓硫酸高位槽16出口管线上设置有浓硫酸流量调节阀，所述稀释槽17与吸收塔2底部出液口的连接管路上设置有塔底母液调节阀，所述母液酸度调节槽18与高效吸收器1连接管道上设置有pH计和一级吸收泵19；所述浓硫酸流量调节阀、pH计组成串级调节回路；所述浓硫酸流量调节阀和塔底母液调节阀组成比值调节回路，可根据进入稀释槽17的浓硫酸的量来控制塔底母液进入稀释槽17的流量，确保高酸度母液的温升满足要求。
由于浓硫酸稀释为强放热和强腐蚀过程，所述稀释槽17的材料为玻璃钢、聚丙烯、钢衬塑等无机材料或无机复合材料。
所述母液酸度调节槽18内设搅拌器搅拌，使来自稀释槽的高酸度硫酸铵母液与来自吸收塔底的母液、来自硫酸铵分离机的母液混合均匀。
所述蒸发结晶器20外部设有夹套，吸收塔2底部的硫酸铵母液输送至蒸发结晶器20后，往夹套内通入低压饱和蒸汽，蒸发浓缩母液至母液中硫酸铵的质量浓度达到45%～65%，停止往夹套内通入蒸汽，再通入循环冷却水，冷却浓缩后的母液至40～45℃，并维持温度以使母液结晶长大，在所述蒸发结晶器20内的蒸发结晶操作为正压间歇操作。所述结晶蒸发器20内设搅拌器，促进母液均匀浓缩和结晶。
所述硫酸铵分离机21的出液口经管道与母液酸度调节槽18连接。
本实用新型中的低浓度含氨尾气是指氨含量为100～10000mg/Nm3的尾气。
本实用新型的有益效果：
本实用新型为低浓度含氨尾气处理系统，采用组合式三级喷淋的吸收塔，先采用硫酸为媒介，自动配制酸性硫酸铵母液，再利用适当酸度的硫酸铵母液对含氨尾气吸收处理，最后用清水或含极低浓度的硫酸铵溶液洗涤置换，可极大地增加氨的吸收量，高效回收含氨尾气中的氨，处理后尾气中氨含量低于10mg/Nm3，减少了对大气的污染。相比单纯采取清水吸收氨气的情况，用水量大幅减小。同时由于稀硫酸和氨气反应形成的盐比较稳定，经过一次吸收的溶液还可以继续循环使用，有效回收有效工质，无污水排出，极大地节约了成本，并保护环境。经过处理最终排放的尾气清洁，几乎不含无机微粒物质，不会造成雾霾天气。
本实用新型为低浓度含氨尾气处理系统采用蒸发结晶器，使得蒸发、结晶于一个设备内完成，并省去了预热、冷凝回收等设备，减少投资、节约成本、节省占地。
附图说明
图1为本实用新型一种处理低浓度含氨尾气的系统的结构示意图。
图1中，1-高效吸收器，2-吸收塔，3-第一气体分布器，4-填料层，5-液体分布器，6-第二气体分布器，7-喷淋设施，8-除雾器，9-烟囱，10-塔底泵，11-二级循环吸收泵，12-三级循环吸收泵，13-母液保护高位槽，14-浓硫酸罐，15-浓硫酸泵，16-浓硫酸高位槽，17-稀释槽，18-母液酸度调节槽，19-一级吸收泵，20-蒸发结晶器，21-硫酸铵分离机。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，一种处理低浓度含氨尾气的系统，包括吸收系统、母液配制系统和蒸发结晶系统。
所述吸收系统包括高效吸收器1、吸收塔2；所述高效吸收器1顶部设置有进气口，下部设置有进液口，所述高效吸收器1经底部出口与吸收塔2下部进口连接，所述吸收塔2的下部设置有第一气体分布器3，吸收塔2的进口低于第一气体分布器3；吸收塔2中部装有填料层4，填料层4上方设置有液体分布器5；吸收塔2的上部设置有第二气体分布器6，第二气体分布器6上方依次设置有工艺水进口、二次蒸汽进口、喷淋设施7和除雾器8，喷淋设施7设置有三层喷淋头；吸收塔2的顶部设置有烟囱9；所述第一气体分布器3经吸收塔外的管道与液体分布器5连接，第一气体分布器3与液体分布器5的连接管道上设置有二级循环吸收泵11；所述第二气体分布器6经吸收塔外的管道与喷淋设施7连接，第二气体分布器6与喷淋设施7的连接管道上设置有三级循环吸收泵12；所述吸收塔2底部出液口的管道上设置有塔底泵10。
所述母液配制系统包括母液保护高位槽13、浓硫酸罐14、浓硫酸高位槽16、稀释槽17、母液酸度调节槽18；所述吸收系统的吸收塔2底部出液口经管道分别与母液配制系统的母液保护高位槽13、稀释槽17和母液酸度调节槽18连接；所述母液保护高位槽13的出液口经管道与稀释槽17连接；所述浓硫酸罐14的进液管上设置有浓硫酸泵15，所述浓硫酸罐14、浓硫酸高位槽16、稀释槽17经管道依次连接，所述稀释槽17经出口液封管进入母液酸度调节槽18，所述母液酸度调节槽18的出液口经管道分别连接吸收系统中的高效吸收器1下部、以及二级循环吸收泵11入口管路；所述浓硫酸高位槽16出口管线上设置有浓硫酸流量调节阀，所述稀释槽17与吸收塔2底部出液口的连接管路上设置有塔底母液调节阀，所述母液酸度调节槽18与高效吸收器1连接管道上设置有pH计和一级吸收泵19；所述浓硫酸流量调节阀、pH计组成串级调节回路；所述浓硫酸流量调节阀和塔底母液调节阀组成比值调节回路，可根据进入稀释槽17的浓硫酸的量来控制塔底母液进入稀释槽17的流量，确保高酸度母液的温升满足要求。
所述母液保护高位槽13的作用在于保障正常生产或事故状态下，稀释槽内有母液稀释，以保护设备安全。由于浓硫酸稀释为强放热和强腐蚀过程，所述稀释槽17的材料为玻璃钢、聚丙烯、钢衬塑等无机材料或无机复合材料。所述母液酸度调节槽18内设搅拌器搅拌，使来自稀释槽的高酸度硫酸铵母液与来自吸收塔底的母液、来自硫酸铵分离机的母液混合均匀。
所述蒸发结晶系统包括蒸发结晶器20和硫酸铵分离机21；所述蒸发结晶器20的外部设有夹套，结晶蒸发器20内设搅拌器，促进母液均匀浓缩和结晶；蒸发结晶器20上部的进液口经管道与吸收塔2底部出液口连接，蒸发结晶器20上部的二次蒸汽出口经管道通入吸收塔2上部的二次蒸汽进口，蒸发结晶器20底部的出液口经管道与硫酸铵分离机21连接；所述硫酸铵分离机21的出液口经管道与母液酸度调节槽18连接。所述结晶蒸发器20内设有搅拌器，促进母液均匀浓缩和结晶。
硫酸铵母液配制：98%或93%的浓硫酸由浓硫酸泵15从浓硫酸罐14输送至浓硫酸高位槽16备用，通过浓硫酸流量调节阀调节浓硫酸进入稀释槽17的浓硫酸量，吸收塔底部的硫酸铵母液由塔底泵10输送至稀释槽17内，均匀地稀释浓硫酸，根据进入稀释槽17的浓硫酸的量自动调节来自吸收塔2底部的硫酸铵母液流量，确保高酸度母液的温升满足要求。配制得到的高酸度硫酸铵母液经出口液封管进入母液酸度调节槽18内，由母液酸度调节槽18的搅拌器搅拌，使之与吸收塔底部的硫酸铵母液、硫酸铵分离机的结晶母液混合均匀，得到pH值为2～4、质量浓度10%～40%的硫酸铵母液，由一级吸收泵19输送至吸收系统。通过浓硫酸流量调节阀和塔底母液调节阀的流量调节，自动控制进入高效吸收器1的吸收含氨尾气的硫酸铵母液PH值为2～4。
吸收工段：来自上游装置的氨含量100～10000mg/Nm3的低浓度含氨尾气经顶部进气口进入高效吸收器1，下部喷射pH=2～4、质量浓度10%～40%的硫酸铵母液，硫酸铵母液逆流吸收尾气中的氨，进行一级吸收氨；该步中，硫酸铵母液过量，以充分吸收尾气中的氨气。
经一级吸收处理的尾气与硫酸铵母液一起进入吸收塔2下部，硫酸铵母液分离后留在塔底，尾气从吸收塔2下部继续上行，通过第一气体分布器3进入吸收塔中部的填料层4，由吸收塔2外的二级循环吸收泵11将第一气体分布器3收集的稀相硫酸铵母液(质量浓度3%～10%)循环输送至吸收塔2中部的液体分布器5，喷淋吸收尾气中的氨，进行二级吸收氨。
尾气继续上行，再经过吸收塔2上部的第二气体分布器6均匀分布后，由洗涤液(工艺水或由工艺水与来自蒸发结晶器的二次蒸汽凝液混合的含有硫酸铵的溶液)循环喷淋洗涤，吸收尾气中的氨并置换尾气雾滴中的无机物质，经三级吸收后的尾气再经过除雾器8后，经烟囱9排放至大气，处理后尾气中氨含量低于10mg/Nm3。喷淋设施7的洗涤液自流回第二气体分布器6，由三级循环吸收泵12输送至吸收塔2上部做循环洗涤用；吸收塔2上部的部分洗涤液溢流至吸收塔2中部，稀释吸收塔2中部的循化硫酸铵母液，稀相硫酸铵母液(质量浓度3%～10%)循环输送至吸收塔2中部继续喷淋来自一级吸收后的尾气；中部部分稀相硫酸铵母液(质量浓度3%～10%)溢流至吸收塔2底部。吸收塔2内部吸收液(含硫酸铵的吸收液)分成三个浓度梯度，更有效的吸收洗涤含氨尾气，并清洁尾气。
蒸发结晶工段：吸收塔底部的硫酸铵母液中硫酸铵的质量浓度达到10%～40%，输送至蒸发器结晶器，正压间歇操作，先往夹套内通入蒸汽，蒸发浓缩母液至母液中硫酸铵的质量浓度达到45%～65%，停止往夹套内通入蒸汽，再通入循环冷却水，冷却浓缩后的母液至40～45℃，并维持温度以使母液结晶长大；经硫酸铵分离机21生产出固体硫酸铵，酸铵分离机21分离的结晶母液回母液酸度调节槽18回用。
Claims (7)
1.一种处理低浓度含氨尾气的系统，其特征在于包括吸收系统、母液配制系统和蒸发结晶系统；
所述吸收系统包括高效吸收器(1)、吸收塔(2)；所述高效吸收器(1)顶部设置有进气口，下部设置有进液口，所述高效吸收器(1)经底部出口与吸收塔(2)下部进口连接；所述吸收塔(2)的下部设置有第一气体分布器(3)，吸收塔(2)中部装有填料层(4)，填料层(4)上方设置有液体分布器(5)，吸收塔(2)的上部设置有第二气体分布器(6)，第二气体分布器(6)上方依次设置有工艺水进口、二次蒸汽进口、喷淋设施(7)和除雾器(8)，吸收塔(2)的顶部设置有烟囱(9)；所述第一气体分布器(3)经吸收塔(2)外的管道与液体分布器(5)连接，所述第二气体分布器(6)经吸收塔外(2)的管道与喷淋设施(7)连接；
所述母液配制系统包括母液保护高位槽(13)、浓硫酸罐(14)、浓硫酸高位槽(16)、稀释槽(17)、母液酸度调节槽(18)，所述吸收系统的吸收塔(2)底部出液口经管道分别与母液配制系统的母液保护高位槽(13)、稀释槽(17)和母液酸度调节槽(18)连接；所述母液保护高位槽(13)的出液口经管道与稀释槽(17)连接，所述浓硫酸罐(14)、浓硫酸高位槽(16)、稀释槽(17)经管道依次连接，所述稀释槽(17)经出口液封管进入母液酸度调节槽(18)，所述母液酸度调节槽(18)的出液口经管道分别连接吸收系统中的高效吸收器(1)下部、以及第一气体分布器(3)与液体分布器(5)之间的连接管道；
所述蒸发结晶系统包括蒸发结晶器(20)和硫酸铵分离机(21)；所述蒸发结晶器(20)的外部设有夹套，蒸发结晶器(20)上部的进液口经管道与吸收塔(2)底部出液口连接，蒸发结晶器(20)上部的二次蒸汽出口经管道通入吸收塔(2)上部的二次蒸汽进口，蒸发结晶器(20)底部的出液口经管道与硫酸铵分离机(21)连接。
2.根据权利要求1所述的处理低浓度含氨尾气的系统，其特征在于所述第一气体分布器(3)与液体分布器(5)的连接管道上设置有二级循环吸收泵(11)；所述第二气体分布器(6)与喷淋设施(7)的连接管道上设置有三级循环吸收泵(12)；所述吸收塔(2)底部出液口的管道上设置有塔底泵(10)。
3.根据权利要求1所述的处理低浓度含氨尾气的系统，其特征在于所述喷淋设施(7)设置有至少两层喷淋头。
4.根据权利要求1所述的处理低浓度含氨尾气的系统，其特征在于所述浓硫酸罐(14)的进液管上设置有浓硫酸泵(15)。
5.根据权利要求1所述的处理低浓度含氨尾气的系统，其特征在于所述浓硫酸高位槽(16)出口管线上设置有浓硫酸流量调节阀，所述稀释槽(17)与吸收塔(2)底部出液口的连接管路上设置有塔底母液调节阀，所述母液酸度调节槽(18)与高效吸收器(1)连接管道上设置有pH计和一级吸收泵(19)；所述浓硫酸流量调节阀、pH计组成串级调节回路；所述浓硫酸流量调节阀和塔底母液调节阀组成比值调节回路。
6.根据权利要求1所述的处理低浓度含氨尾气的系统，其特征在于所述稀释槽(17)的材料为玻璃钢、聚丙烯、钢衬塑。
7.根据权利要求1所述的处理低浓度含氨尾气的系统，其特征在于所述硫酸铵分离机(21)的出液口经管道与母液酸度调节槽(18)连接。
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