CN204897467U - 用于水煤气变换单元的含氨废水的处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于水煤气变换单元的含氨废水的处理系统。该处理系统包括氨水汽提单元与烟气脱硫单元，氨水汽提单元具有含氨不凝气出口和脱氨废水出口；烟气脱硫单元具有与含氨不凝气出口相连的含氨不凝气进口。该处理系统避免了高浓度碳酸铵或碳酸氢铵溶液对设备及管道的腐蚀与对换热器的堵塞，减少了因焚烧含氨不凝气对环境造成污染，并且该系统使含氨不凝气从氨水汽提单元出来后直接进入到烟气脱硫单元，用于烟气的脱硫，使原本外排的氨气变废为宝缓解企业的环保压力，减少了企业的能耗，达到了工业废气、废液再利用及煤化工行业节能减排的目的。

Description

用于水煤气变换单元的含氨废水的处理系统

技术领域

本实用新型涉及煤化工领域，具体而言，涉及一种用于水煤气变换单元的含氨废水的处理系统。

背景技术

水煤气变换单元在将一氧化碳转换为氢气的同时对影响后续工段生产的变换气中的氨气进行去除。由于氨气极易溶于温度较低的水，所以在水煤气变换单元中，主要用低温变换冷凝液溶解和常温软水洗涤的方法将氨气去除。目前处理这些含氨气废水的主要方法是用蒸汽将这些含氨气废水在氨水汽提塔中进行加热汽提，从塔顶出来的汽提气经塔顶具有冷凝液的冷凝器冷却回收汽提气中一部分饱和水后，将含氨气不凝气送入硫回收单元或者火炬系统进行焚烧，转换为对环境无污染的气体后排入大气，而将氨水汽提塔塔底脱氨废水送入废水利用单元进行进一步回收利用。

由于变换气中含有大量的二氧化碳，并且二氧化碳溶于水后显酸性，而氨气溶于水后显碱性。所以变换单元的含氨气废水中的氨气主要以碳酸铵或碳酸氢铵的形式存在，这些碳酸铵或碳酸氢铵在氨水汽提塔中将进一步分解，生成氨气和二氧化碳；在氨气不凝气冷却系统中，二氧化碳、氨气与水又会再次发生反应生成高浓度碳酸铵或碳酸氢铵溶液。高浓度碳酸铵或碳酸氢铵溶液极易堵塞管道及换热器，也会对管道及设备产生一定的腐蚀。并且由于汽提再生后的氨气不凝气中含有大量的二氧化碳，导致氨气回收利用难度较大，从而增加了煤化工行业的环保压力及设备投资费用。

为了解决碳酸氨与碳酸氢氨气对设备及管道的腐蚀、对换热器的堵塞问题，亟需一种含氨废水的处理系统。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种用于水煤气变换单元的含氨废水的处理系统，以解决现有技术中处理含氨废水中的碳酸氨与碳酸氢氨气对设备及管道的腐蚀、对换热器堵塞的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种用于水煤气变换单元的含氨废水的处理系统，上述处理系统包括氨水汽提单元与烟气脱硫单元，氨水汽提单元具有含氨不凝气出口和脱氨废水出口；烟气脱硫单元具有含氨不凝气进口，与上述含氨不凝气出口相连。

进一步地，上述处理系统还包括含氨不凝气输送管线，连通设置在含氨不凝气出口与上述含氨不凝气进口之间。

进一步地，上述含氨不凝气输送管线为伴热管线。

进一步地，上述烟气脱硫单元还包括气体分布器、烟气脱硫吸收塔与混合气输送管线，气体分布器，具有烟气进口且上述含氨不凝气进口设置在上述气体分布器上；烟气脱硫吸收塔，与上述气体分布器相连；混合气输送管线，一端与上述气体分布器相连，另一端与上述烟气脱硫吸收塔相连。

进一步地，上述烟气脱硫单元还包括脱硫液循环管线，上述烟气脱硫吸收塔具有脱硫液出口和脱硫液进口，上述脱硫液循环管线的一端与上述脱硫液出口相连，另一端与上述脱硫液进口相连。

进一步地，上述烟气脱硫单元还包括压缩空气供应装置，上述烟气脱硫吸收塔具有压缩空气进口，上述压缩空气供应装置与上述压缩空气进口相连，且上述压缩空气进口位于上述脱硫液出口下方。

进一步地，上述烟气脱硫吸收塔还具有塔底液出口，上述烟气脱硫单元还包括依次相连的浓缩装置、离心装置和干燥装置，上述浓缩装置与上述塔底液出口相连。

进一步地，上述氨水汽提单元包括氨水汽提塔与脱氨废水输送管线，上述含氨不凝气出口和脱氨废水出口设置在上述氨水汽提塔上；脱氨废水输送管线的一端与上述脱氨废水出口相连。

进一步地，上述氨水汽提塔具有塔底再沸器。

进一步地，上述脱氨废水输送管线的另一端与废水利用单元相连。

应用本实用新型的含氨废水的处理系统，将来自水煤气变换单元的含氨废水经过氨水汽提单元汽提后，产生含氨不凝气和脱氨废水，其中的含氨不凝气的处理系统采用烟气脱硫单元代替现有技术常用的冷却后焚烧工艺，这样含氨不凝气中的氨气与二氧化碳不会大量溶于水反应生成高浓度碳酸铵或碳酸氢铵溶液，这样就避免了高浓度碳酸铵或碳酸氢铵溶液对设备及管道的腐蚀与对换热器的堵塞，同时也减少了因焚烧含氨不凝气对环境造成污染，并且该系统使含氨不凝气从氨水汽提单元出来后直接进入到烟气脱硫单元，用于烟气的脱硫，利用含氨不凝气中的氨气与待脱除的二氧化硫反应生成硫酸铵，实现烟气脱硫。含氨不凝气进入烟气脱硫单元后，含氨不凝气主要以气相形式存在，所以含氨不凝气中氨与烟气中二氧化硫的反应属于气-汽反应，反应速率极快，氨利用效率较高；利用水煤气变换单元的含氨不凝气作为脱硫的部分原料，减少了现有技术中原料氨的用量，使原本外排的氨气变废为宝缓解企业的环保压力，又可以减少企业的能耗；进一步地，由于汽提后的含氨不凝气中带有一定的饱和水蒸汽，这些水蒸汽带入烟气脱硫单元后，从一定程度上缓解了烟气脱硫单元的水平衡问题。从而达到了工业废气、废液再利用及煤化工行业节能减排的目的。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本申请一种典型实施方式提供的用于水煤气变换单元的含氨废水的处理系统的结构示意图；以及

图2示出了本申请一种优选实施例提供的用于水煤气变换单元的含氨废水的处理系统的结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

本申请提供了一种用于水煤气变换单元的含氨废水的处理系统，如图1所示，上述处理系统包括：氨水汽提单元10与烟气脱硫单元20，氨水汽提单元10具有含氨不凝气出口和脱氨废水出口；烟气脱硫单元20具有含氨不凝气进口，含氨不凝气出口与烟气脱硫单元20的含氨不凝气进口相连。

本申请的含氨废水的处理系统将来自水煤气变换单元的含氨废水经过氨水汽提单元10汽提后，产生含氨不凝气和脱氨废水，其中的含氨不凝气的处理系统采用烟气脱硫单元20代替现有技术中常用的冷却后焚烧工艺，这样使得含氨不凝气中的氨气与二氧化碳不会大量溶于水，进而不会反应生成高浓度碳酸铵或碳酸氢铵溶液，这样就避免了高浓度碳酸铵或碳酸氢铵溶液对设备及管道的腐蚀与对换热器的堵塞，同时也减少了因焚烧含氨不凝气对环境造成污染，并且该系统使含氨不凝气从氨水汽提单元10出来后直接进入到烟气脱硫单元20，用于烟气的脱硫，这样利用含氨不凝气中的氨气与待脱除的二氧化硫反应生成硫酸铵，实现了烟气脱硫。含氨不凝气进入烟气脱硫单元20后，含氨不凝气主要以气相形式存在，所以含氨不凝气中的氨与烟气中的二氧化硫的反应属于气-汽反应，反应速率极快，氨利用效率较高；利用水煤气变换单元的含氨不凝气作为脱硫的部分原料，减少了现有技术中原料氨的用量，使原本外排的氨气变废为宝缓解企业的环保压力，又可以减少企业的能耗；进一步地，由于汽提后的含氨不凝气中带有一定的饱和水蒸汽，这些水蒸汽带入烟气脱硫单元20后，从一定程度上缓解了烟气脱硫单元20的水平衡问题。从而达到了工业废气、废液再利用及煤化工行业节能减排的目的。

为了更好地将上述氨水汽提单元10中的含氨不凝气输送到上述烟气脱硫单元20，优选上述处理系统还包括含氨不凝气输送管线30，该含氨不凝气输送管线30连通设置在含氨不凝气出口与上述含氨不凝气进口之间。

为了防止含氨不凝气在长距离输送过程中冷却液发生液击或发生碳铵结晶堵塞管线现象，可以缩短含氨不凝气输送管线30或者利用输送热量使含氨不凝气保持气态。本申请优选综合场地设计以及场区实际的能源循环利用优选利用输送热量使含氨不凝气保持气态，即上述含氨不凝气输送管线30为伴热管线。该伴热管线可以采用蒸汽、饱和蒸汽、热水、热废水等热介质对含氨不凝气输送管线30中的含氨不凝气进行伴热，防止发生冷凝或发生碳铵结晶堵塞管线现象。其中该伴热管线可以采用本领域常规的外部环绕连续伴热管线、外部环绕间隔伴热管线等常规结构。

为了使不凝气中的氨气与烟气中的二氧化硫反应充分，进一步减少烟气中的二氧化硫，如图2所示，本申请优选上述烟气脱硫单元20还包括气体分布器21、烟气脱硫吸收塔22，上述气体分布器21具有烟气进口且含氨不凝气进口设置在上述气体分布器21上；上述烟气脱硫吸收塔22与上述气体分布器21相连。

上述气体分布器21可以采用本领域常规的气体分布器21，对其具体结构不再进行赘述。上述气体分布器21将含氨不凝气喷入待脱硫烟气，在水蒸气的作用下与烟气中的二氧化硫主要发生如下反应：

上述反应能够消耗掉部分氨气和二氧化硫，未反应的氨气和二氧化硫将随烟气带入到烟气脱硫吸收塔22中与脱硫液逆向接触进行进一步反应，减少烟气中的二氧化硫含量，直至烟气中的二氧化硫降低到满足国家环保排放要求后，将烟气排入烟囱中进行排放。

上述混合气输送管线23的长度根据含氨不凝气的流量与烟气的流量来确定。其长度在满足烟气与含氨不凝气充分混合的条件下尽量短。这样可以避免不凝气在并入烟气脱硫吸收塔22距离过长容易形成大颗粒的铵盐，进而避免堵塞管道和设备的问题；同时也可以避免距离过短不利于含氨不凝气中氨与烟气中二氧化硫的充分反应。本领域技术人员可以根据实际情况，比如烟气量、烟气中的硫含量以及含氨不凝气的量，决定混合气输送管线23的距离。

为了循环利用脱硫液，进而提高脱硫液的利用率，上述烟气脱硫单元20还包括脱硫液循环管线25，如图2所示，上述烟气脱硫吸收塔22具有脱硫液出口和脱硫液进口，上述脱硫液循环管线25的一端与上述脱硫液出口相连，另一端与上述脱硫液进口相连。

由于含氨不凝气中含有大量的二氧化碳，因此从气体分布器21喷淋头喷出的含氨不凝气由于喷淋头的节流降温及与烟气混合后的降温，会有少量碳酸铵或碳酸氢氨的固体微粒存在，这些固体微粒会随混合气带入烟气脱硫吸收塔22的烟气脱硫液中，与脱硫液中的亚硫酸氢铵发生如下反应：

上述反应有效的抑制了脱硫液中二氧化硫溢出的问题，但是过多的碳酸铵或碳酸氢氨固体颗粒在脱硫液中积累，会影响脱硫效果，为了避免上述负面影响，优选上述烟气脱硫单元20还包括压缩空气供应装置24，如图2所示，该压缩空气供应装置24与烟气脱硫吸收塔22相连，上述烟气脱硫吸收塔22具有压缩空气进口，上述压缩空气供应装置24与上述压缩空气进口相连，且上述压缩空气进口位于上述脱硫液出口下方，这样压缩空气供应装置24提供的压缩空气会对烟气脱硫吸收塔22塔底的脱硫液产生扰动，既有利于碳酸铵或碳酸氢氨溶解反应，而且有利于将亚硫酸氨完全氧化为稳定工艺产品硫酸铵。

为了循环利用脱硫液，进而提高脱硫液的利用率，上述烟气脱硫单元20还包括脱硫液循环管线25，如图2所示，该脱硫液循环管线25的上端和下端与上述烟气脱硫吸收塔22相连。

本申请的又一种优选的实施例中，如图2所示，上述烟气脱硫吸收塔22还具有塔底液出口，上述烟气脱硫单元20还包括依次相连的浓缩装置26、离心装置27和干燥装置28，上述浓缩装置26与上述塔底液出口相连。其中，浓缩装置26将上述硫酸铵溶液进行浓缩，生成浓缩混合物；离心装置27将浓缩混合物进行固、液分离，得到固体硫酸铵；干燥装置28将固体硫酸铵进行干燥，得到工业产品硫酸铵。这样将硫酸铵溶液变为工业产品硫酸铵，方便硫酸铵的再利用。

为了方便脱氨废水的排放或再次利用，本申请优选上述氨水汽提单元10包括氨水汽提塔11与脱氨废水输送管线12，如图2所示，含氨不凝气出口和脱氨废水出口设置在上述氨水汽提塔上；脱氨废水输送管线12一端与脱氨废水出口相连。

本申请的又一种优选的实施例中，上述氨水汽提塔11具有塔底再沸器。塔底再沸器向氨水汽提塔11提供汽提热源，汽提出含氨不凝气，同时可以将加热蒸汽的冷凝液进行再次回收利用。

本申请为了对脱氨后废水达到进一步利用，减少脱氨废水对环境的污染，本申请优选上述脱氨废水输送管线12的另一端与废水利用单元40相连。

为了使得本领域的技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下结合图2对本申请的用于水煤气变换单元的含氨废水的处理系统进行详细说明。

图2所示的用于水煤气变换单元的含氨废水的处理系统包括氨水汽提单元10、烟气脱硫单元20、含氨不凝气输送管线30与废水利用单元40，其中，氨水汽提单元10包括氨水汽提塔11与脱氨废水输送管线12；烟气脱硫单元20包括：压缩空气供应装置24、气体分布器21、混合气输送管线23、烟气脱硫吸收塔22、脱硫液循环管线25、浓缩装置26、离心装置27和干燥装置28。具体地，浓缩装置26为旋流器、离心装置27为离心机和干燥装置28为干燥机。

首先，将水煤气变换单元除氨后的含氨废水引入到氨水汽提塔11的顶部，然后从氨水汽提塔11的底部通入饱和蒸汽与含氨废水在氨水汽提塔11内进行逆向接触，实现汽提将氨跟水进行分离。上述饱和蒸汽的饱和蒸汽压为0.46MPa，将氨水汽提塔11的压力控制在0.2～0.4MPa(G)之间，塔顶温度控制在120～140℃之间，使得含氨废水中的氨完全汽提。

然后，将除氨后的废水通过脱氨废水输送管线12输送至废水利用单元40进行再次利用。将汽提后的含氨不凝气输送至烟气脱硫单元20，通过气体分布器21将不凝气均匀的喷洒到待处理的烟气中，使得烟气中的二氧化硫与含氨不凝气中的氨气进行反应，未发生反应的氨气和二氧化硫将随烟气带入到烟气脱硫吸收塔22中与脱硫液逆向接触进行进一步反应，直至烟气中的二氧化硫降低到满足国家环保排放要求后，排入烟囱中进行排放。其中从气体分布器21中形成的细小碳酸铵固体颗粒也将会随烟气带入到烟气脱硫吸收塔22中，在压缩空气供应装置24提供的压缩空气的扰动下，与脱硫液中的亚硫酸氢铵进行充分反应。

最后，在烟气脱硫吸收塔22塔底形成的过饱和硫酸铵溶液首先引入到浓缩装置26中进行浓缩，将浓缩后的混合物通过离心装置27进行进一步固、液分离。再将分离后的固体硫酸铵通过干燥装置28干燥得到工业产品硫酸铵。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

本申请的含氨废水的处理系统将来自水煤气变换单元的含氨废水经过氨水汽提单元汽提后，产生含氨不凝气和脱氨废水，其中的含氨不凝气的处理系统采用烟气脱硫单元代替现有技术中常用的冷却后焚烧工艺，这样使得含氨不凝气中的氨气与二氧化碳不会大量溶于水，进而不会反应生成高浓度碳酸铵或碳酸氢铵溶液，这样就避免了高浓度碳酸铵或碳酸氢铵溶液对设备及管道的腐蚀与对换热器的堵塞，同时也减少了因焚烧含氨不凝气对环境造成污染，并且该系统使含氨不凝气从氨水汽提单元出来后直接进入到烟气脱硫单元，用于烟气的脱硫，这样利用含氨不凝气中的氨气与待脱除的二氧化硫反应生成硫酸铵，实现了烟气脱硫。含氨不凝气进入烟气脱硫单元后，含氨不凝气主要以气相形式存在，所以含氨不凝气中的氨与烟气中的二氧化硫的反应属于气-汽反应，反应速率极快，氨利用效率较高；利用水煤气变换单元的含氨不凝气作为脱硫的部分原料，减少了现有技术中原料氨的用量，使原本外排的氨气变废为宝缓解企业的环保压力，又可以减少企业的能耗；进一步地，由于汽提后的含氨不凝气中带有一定的饱和水蒸汽，这些水蒸汽带入烟气脱硫单元后，从一定程度上缓解了烟气脱硫单元的水平衡问题。从而达到了工业废气、废液再利用及煤化工行业节能减排的目的。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于水煤气变换单元的含氨废水的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括：

氨水汽提单元(10)，具有含氨不凝气出口和脱氨废水出口；以及

烟气脱硫单元(20)，具有含氨不凝气进口，与所述含氨不凝气出口相连。

2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述处理系统还包括：

含氨不凝气输送管线(30)，连通设置在含氨不凝气出口与所述含氨不凝气进口之间。

3.根据权利要求2所述的处理系统，其特征在于，所述含氨不凝气输送管线(30)为伴热管线。

4.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述烟气脱硫单元(20)还包括：

气体分布器(21)，具有烟气进口且所述含氨不凝气进口设置在所述气体分布器(21)上；

烟气脱硫吸收塔(22)，与所述气体分布器(21)相连；以及

混合气输送管线(23)，一端与所述气体分布器(21)相连，另一端与所述烟气脱硫吸收塔(22)相连。

5.根据权利要求4所述的处理系统，其特征在于，所述烟气脱硫单元(20)还包括脱硫液循环管线(25)，所述烟气脱硫吸收塔(22)具有脱硫液出口和脱硫液进口，所述脱硫液循环管线(25)的一端与所述脱硫液出口相连，另一端与所述脱硫液进口相连。

6.根据权利要求5所述的处理系统，其特征在于，所述烟气脱硫单元(20)还包括压缩空气供应装置(24)，所述烟气脱硫吸收塔(22)具有压缩空气进口，所述压缩空气供应装置(24)与所述压缩空气进口相连，且所述压缩空气进口位于所述脱硫液出口下方。

7.根据权利要求4所述的处理系统，其特征在于，所述烟气脱硫吸收塔(22)还具有塔底液出口，所述烟气脱硫单元(20)还包括依次相连的浓缩装置(26)、离心装置(27)和干燥装置(28)，所述浓缩装置(26)与所述塔底液出口相连。

8.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，所述氨水汽提单元包括：

氨水汽提塔(11)，所述含氨不凝气出口和脱氨废水出口设置在所述氨水汽提塔(11)上；以及

脱氨废水输送管线(12)，一端与所述脱氨废水出口相连。

9.根据权利要求8所述的处理系统，其特征在于，所述氨水汽提塔具有塔底再沸器。

10.根据权利要求8所述的处理系统，其特征在于，所述脱氨废水输送管线(12)的另一端与废水利用单元(40)相连。