CN206881479U - 一种含氨酸性气的资源化装置 - Google Patents

Abstract

一种含氨酸性气的资源化方法，是利用硫酸铵溶液吸收含氨酸性气中的氨，吸收氨后的硫酸铵溶液浓度达到45％‑47％，进而在真空状态下蒸发结晶；通过外循环搅拌和真空蒸发的方式控制结晶的成长；吸收过程产生的热量直接传递到结晶过程，通过直接换热为蒸发结晶提供热量，将水分蒸发得到硫酸铵晶体，若含氨酸性气中的氨含量偏低，吸收过程提供的热量不足以满足热平衡时，另一部分不足的热量通过外部热源提供。本实用新型无过高温度，设备材质要求低，使用寿命长，工艺流程短、投资少、占地小、运行费用低；有效利用反应放热、硫酸的稀释热作为蒸发水份的热量，更加符合节能环保的要求；可适用于氨含量5％‑100％的气体的回收处理。

Description

一种含氨酸性气的资源化装置

技术领域

本实用新型涉及工业废气回收资源化及处理技术领域，尤其涉及一种含氨酸性气的资源化装置。

背景技术

在石油化工和煤化工领域中，氨法脱硫工艺产生的酸性气中均含有大量的硫化氢和氨。对于含氨的酸性气处理，主要采用克劳斯硫回收工艺将酸性气中的硫化氢转化成硫磺。也有通过对酸性气燃烧将硫化氢生成二氧化硫，最终转化为三氧化硫制取硫酸的工艺。以上两种方法，酸性气中的氨都是在高温下燃烧生成氮气和水，也包含少量的氮氧化物。这种通过燃烧使氨分解的工艺，一是造成了氨资源的浪费，二是有可能带来最终尾气中的氮氧化物超标排放。

目前，含氨气体的处理方法主要是通过吸收法。主要是用水或稀酸溶液(硫酸、磷酸或盐酸)吸收含氨气体，使其转化为氨水、铵盐(硫酸铵、氯化铵)。例如在焦化行业的焦炉煤气净化技术中，用水或磷酸溶液吸收氨最终生成的是氨水。由于氨水用途的限制，多数焦化企业采用硫酸溶液吸收氨生成硫酸铵。硫酸铵是一种重要的农业肥料。采用焦炉煤气中的氨生产硫酸铵实现了氨的资源化和综合利用，具有较好的经济效益。

上述氨回收方法，一般是将吸收与结晶分为两个独立的过程。吸收过程放出的热量多数由被吸收的气体带出，结晶过程所需的热量则靠外来热源提供，整个方法只适用于氨浓度较低的气体。若以同样的方法处理氨浓度较高的气体时，吸收过程放出的热量会更多，带来吸收系统的温度较高，为了避免设备腐蚀，对设备材质的要求也相应提高。同时，处理氨浓度较高的气体时，要实现热量的充分利用，必须在吸收系统增加换热器，将热量间接传递给结晶系统，这样就带来了设备投资和运行费用的增加。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种含氨酸性气的资源化装置，采用本装置对含氨量较高的 酸性气进行处理，利用硫酸-硫酸铵溶液吸收含氨酸性气中的氨，并通过外循环搅拌和真空蒸发的方式控制结晶的成长，同时将吸收过程产生的热量直接传递到结晶过程，通过直接换热为蒸发结晶提供热量，降低设备投资和运行费用。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种含氨酸性气的资源化装置，包括吸收结晶器、小循环泵、大循环泵、下段液封槽、上段液封槽、搅拌泵、结晶泵、捕雾器、凝缩器、真空泵；所述的吸收结晶器包括上部吸收段、下部结晶段，上部吸收段与下部结晶段之间相互封闭隔离，在上部吸收段的顶部设置有环形吸收室，环形吸收室内设置旋风式除雾器，同时设有喷洒装置分别与小循环泵、大循环泵连接；小循环泵连接下段液封槽，下段液封槽连通下部结晶段的硫酸铵溶液溢流口；大循环泵直接连接下部结晶段，其连接位置在硫酸铵溶液溢流口的下方；上部吸收段的硫酸铵溶液溢流口连通上段液封槽，上段液封槽连通下端结晶段的导流筒；下段液封槽还设置有硫酸补入管道；

导流筒设置在下端结晶段内并直通下端结晶段的底部，在下端结晶段硫酸铵溶液溢流口的下方还设有与搅拌泵连接的连通口，搅拌泵连接加热器，加热器连接导流筒；

在下端结晶段的下端设有与结晶泵连接的连通口；

在下端结晶段硫酸铵溶液溢流口的上方设有与捕雾器连接的连通口，捕雾器连接凝缩器，凝缩器连接真空泵。

一种含氨酸性气的资源化装置，包括吸收结晶器、小循环泵、大循环泵、下段液封槽、搅拌泵、结晶泵、捕雾器、凝缩器、真空泵；所述的吸收结晶器包括上部吸收段、下部结晶段，上部吸收段与下部结晶段中的导流筒连通，在上部吸收段的顶部设置有旋风分离器或捕雾装置，同时设有喷洒装置分别与小循环泵、大循环泵连接；小循环泵连接下段液封槽，下段液封槽连通下部结晶段的硫酸铵溶液溢流口；大循环泵直接连接下部结晶段，其连接位置在硫酸铵溶液溢流口的下方；下段液封槽还设置有硫酸补入管道；

导流筒设置在下端结晶段内并直通下端结晶段的底部，在下端结晶段硫酸铵溶液溢流口的下方还设有与搅拌泵连接的连通口，搅拌泵连接加热器，加热器连接导流筒；

在下端结晶段的下端设有与结晶泵连接的连通口；

在下端结晶段硫酸铵溶液溢流口的上方设有与捕雾器连接的连通口，捕雾器连接凝缩器，凝缩器连接真空泵。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型的含氨酸性气的资源化装置其工艺过程无过高温度，整个系统的温度控制在65℃以下，设备材质要求低，使用过程中不易发生损坏，使用寿命长，而且工艺流程短、投资少、占地小、运行费用低，且操作安全可靠。

2)本实用新型有效利用反应放热、硫酸的稀释热作为蒸发水份的热量，无需过多的补充热量，更加符合节能环保的要求。

3)本实用新型的含氨酸性气的资源化装置，吸收与结晶过程在一个设备内完成，高度集成。

4)本实用新型可使含氨酸性气中的氨得到有效利用，最终生成硫酸铵结晶产品，以达到氨资源的回收利用，可适用于氨含量5％-100％的气体的回收处理。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的工艺流程图。

图2是实施例1含氨酸性气在环形吸收室中的流向图。

图3是本实用新型实施例2的工艺流程图。

图中：1.吸收结晶器；2.上段液封槽；3.下段液封槽；4.小循环泵；5.搅拌泵；6.真空泵；7.大循环泵；8.结晶泵；9.加热器；10.凝缩器；11.捕雾器；12.上部吸收段；13.导流筒；14.下部结晶段；15-旋风式除雾器；16-环形吸收室；17-酸性气；18-含氨酸性气；19-含结晶的硫酸铵溶液；20-硫酸；21-液面。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

采用本实用新型的装置对含氨酸性气的资源化方法，是利用硫酸-硫酸铵溶液吸收含氨酸性气中的氨，吸收氨后的硫酸铵溶液浓度达到45％-47％，进而在真空状态下蒸发结晶；吸收和结晶过程融为一体，并通过外循环搅拌和真空蒸发的方式控制结晶的成长，同时控制整个系统的温度不高于65℃，吸收过程产生的热量直接传递到结晶过程，通过直接换热为蒸发结晶提供热量，将水分蒸发得到硫酸铵晶体，若含氨酸性气中的氨含量偏低，吸收过程提供的热量不足以满足热平衡时，另一部分不足的热量通过外部热源提供。

实施例1：

见图1，一种含氨酸性气的资源化装置，包括吸收结晶器1、小循环泵4、大循环泵7、下段液封槽3、上段液封槽2、搅拌泵5、结晶泵8、捕雾器11、凝缩器10、真空泵6；所述的吸收结晶器1包括上部吸收段12、下部结晶段14，上部吸收段12与下部结晶段14之间相互封闭隔离，在上部吸收段12的顶部设置环形吸收室16，环形吸收室16内设置旋风式除雾器15，同时设有喷洒装置分别与小循环泵4、大循环泵7连接；小循环泵4连接下段液封槽3，下段液封槽3连通下部结晶段14的硫酸铵溶液溢流口；大循环泵7直接连接下部结晶段14，其连接位置在硫酸铵溶液溢流口的下方；上部吸收段14的硫酸铵溶液溢流口连通上段液封槽2，上段液封槽2连通下端结晶段14的导流筒13；下段液封槽3还设置有硫酸补入管道；

导流筒13设置在下端结晶段14内并直通下端结晶段14的底部，在下端结晶段14硫酸铵溶液溢流口的下方还设有与搅拌泵5连接的连通口，搅拌泵5连接加热器9，加热器9连接导流筒13；

在下端结晶段14的下端设有与结晶泵8连接的连通口；

在下端结晶段14硫酸铵溶液溢流口的上方设有与捕雾器11连接的连通口，捕雾器11连接凝缩器10，凝缩器10连接真空泵6。

本装置采用真空蒸发，为防止酸性气串入吸收结晶器1的下部结晶段14，吸收结晶器1的下部结晶段的液面需高于地面约15m，设备布置时可将下段液封槽3放置在地坑中。

采用一种含氨酸性气的资源化装置，利用硫酸铵溶液吸收含氨酸性气中的氨的方法，包括如下具体步骤：

1)含氨酸性气18首先进入吸收结晶器1的上部吸收段12，与上部吸收段12的循环硫酸铵溶液接触，其中的氨被硫酸铵溶液中的硫酸吸收，生成硫酸铵，脱氨后的酸性气17沿环形吸收室16在其后侧合并成一股，经硫酸铵溶液连续喷洒洗涤后，沿切线方向进入吸收环形吸收室16内的旋风式除雾器15(见图2)，分出酸性气17所夹带的雾滴后，从吸收结晶器1的顶部排出至下游用户；

2)吸收氨的硫酸铵溶液从吸收结晶器1的上部吸收段12溢流出来，通过外部的上段液封槽2的液封后流至吸收结晶器1的下部结晶段14的导流筒13内，吸收过程的反应热和硫酸稀释热随着吸收氨的硫酸铵溶液也带入到吸收结晶器1的下部结晶段14；

3)在吸收结晶器1的下部结晶段14中，硫酸铵溶液通过搅拌泵5从上部液面21抽出，经过加热器9送至导流筒13的上部，硫酸铵溶液在导流筒13自上而下流动至吸收结晶器1的底部后再向上流动至液面21上部，从而形成硫酸铵晶体成长的流场，通过搅拌 泵5的流量控制流场分布；

4)吸收结晶器1的下部结晶段14内的硫酸铵溶液溢流进入下段液封槽3液封后，用小循环泵4抽出后送至吸收结晶器1的上部吸收段12喷洒洗涤；

5)大循环泵7从吸收结晶器1的下部结晶段14的上部抽出硫酸铵溶液，送至吸收结晶器1的上部吸收段12喷洒洗涤；

6)在液封槽3处，加入硫酸20维持整个系统酸平衡；

7)在吸收结晶器1的下部结晶段14中进行真空蒸发，真空蒸发过程是通过真空泵6抽真空，真空蒸发过程液面温度控制在40℃-65℃，压力维持在7.4-25kPa(a)；吸收结晶器1下部结晶段14液面21顶部的水蒸气首先通过捕雾器11除去夹带的雾滴后，进入凝缩器10将水蒸气冷凝成冷凝水返回系统或部分外排，最终凝缩器10出来的不凝气经过真空泵6送至含氨酸性气入口管道；

8)硫酸铵溶液上述过程的循环浓缩，使硫酸铵结晶颗粒不断长大，最终获得大约500～1500μm的硫酸铵颗粒，长大的硫酸铵结晶沉积在吸收结晶器1的底部，用结晶泵8抽送至硫酸铵结晶分离干燥系统，最终得到硫酸铵产品。

实施例2：

见图3，一种含氨酸性气的资源化方法采用的装置，包括吸收结晶器1、小循环泵4、大循环泵7、下段液封槽3、搅拌泵5、结晶泵8、捕雾器11、凝缩器10、真空泵6；所述的吸收结晶器1包括上部吸收段12、下部结晶段14，上部吸收段12与下部结晶段14中的导流筒13连通，在上部吸收段14的顶部设置旋风式除雾器15(旋风分离器或捕雾装置)，同时设有喷洒装置分别与小循环泵4、大循环泵7连接；小循环泵4连接下段液封槽3，下段液封槽3连通下部结晶段14的硫酸铵溶液溢流口；大循环泵7直接连接下部结晶段14，其连接位置在硫酸铵溶液溢流口的下方；下段液封槽3还设置有硫酸补入管道；

导流筒13设置在下端结晶段14内并直通下端结晶段14的底部，在下端结晶段14硫酸铵溶液溢流口的下方还设有与搅拌泵5连接的连通口，搅拌泵5连接加热器9，加热器9连接导流筒13；

在下端结晶段14的下端设有与结晶泵8连接的连通口；

在下端结晶段14硫酸铵溶液溢流口的上方设有与捕雾器11连接的连通口，捕雾器11连接凝缩器10，凝缩器10连接真空泵6。

本装置采用真空蒸发，为防止酸性气串入吸收结晶器1的下部结晶段，吸收结晶器1的下部结晶段的液面21需高于地面约15m。

采用一种含氨酸性气的资源化装置，利用硫酸铵溶液吸收含氨酸性气中的氨的方法，包括如下具体步骤：

1)含氨酸性气18首先进入吸收结晶器1的上部吸收段12，与循环硫酸铵溶液的喷洒液逆流接触，其中的氨被硫酸铵溶液中的硫酸吸收，生成硫酸铵，脱氨后的酸性气17经过上部的旋风分离器或捕雾装置(实施例中采用的是旋风式除雾器15)，分出酸性气17所夹带的雾滴后，从吸收结晶器1的顶部排出至下游用户；

2)吸收结晶器1的上部吸收段12与下部结晶段14的导流筒13相连通，吸收氨的硫酸铵溶液从吸收结晶器1的上部吸收段12自流至下部结晶段14的导流筒13内，吸收过程的反应热和硫酸稀释热随着吸收氨的硫酸铵溶液也带入到吸收结晶器1的下部结晶段14；

3)在吸收结晶器1的下部结晶段14中，硫酸铵溶液通过搅拌泵5从上部液面21抽出，经过加热器9送至导流筒13的上部，硫酸铵溶液在导流筒13自上而下流动至吸收结晶器1的底部后再向上流动至液面21上部，从而形成硫酸铵晶体成长的流场；

4)吸收结晶器1的下部结晶段14内的硫酸铵溶液溢流出进入下段液封槽3液封后，用小循环泵4抽出后送至吸收结晶器1的上部吸收段12喷洒洗涤；

5)大循环泵7从吸收结晶器1的下部结晶段14的上部抽出硫酸铵溶液，送至吸收结晶器1的上部吸收段12喷洒洗涤；

6)在液封槽3处，加入硫酸20维持整个系统酸平衡；

7)在吸收结晶器1的下部结晶段14中进行真空蒸发，真空蒸发过程是通过真空泵6抽真空，真空蒸发过程液面21温度控制在40℃-65℃，压力维持在7.4-25kPa(a)；吸收结晶器1下部结晶段14液面21顶部的水蒸气首先通过捕雾器11除去夹带的雾滴后，进入凝缩器10将水蒸气冷凝成冷凝水返回系统或部分外排，最终凝缩器10出来的不凝气经过真空泵6送至含氨酸性气入口管道；

8)硫酸铵溶液上述过程的循环浓缩，使硫酸铵结晶颗粒不断长大，最终获得大约500～1500μm的硫酸铵颗粒，长大的硫酸铵结晶沉积在吸收结晶器1的底部，用结晶泵8抽送至硫酸铵结晶分离干燥系统，最终得到硫酸铵产品。

真空结晶操作温度为40℃-65℃，在本实用新型实施例的步骤3中，若含氨酸性气中 的氨含量较高，吸收过程提供的热量能够满足蒸发结晶的需要，则加热器9不进行加热。当吸收过程提供的热量不能满足蒸发结晶的需要时，则通过加热器9提供热量使硫酸铵溶液升温，消除过细的结晶颗粒，同时为蒸发结晶过程提供热量。

本实用新型的结晶系统是通过外部循环达到搅拌作用，循环硫酸铵溶液从结晶系统液面上部用搅拌泵5抽出并送入结晶系统内部导流筒13上部，导流筒13自上而下伸入到结晶系统底部，使得结晶系统内硫铵溶液得到充分扰动和混流。降低了使用搅拌器而带来的系统泄露的可能性。

同时本实用新型在整个系统入口处设置了硫酸铵溶液洗涤(喷淋装置)，以达到预洗涤和降温的作用。酸性气在整个系统出口处设置旋风分离器或捕雾装置，捕集酸性气在吸收过程中夹带的雾滴。

蒸发结晶过程是在结晶系统用真空泵6抽取真空，结晶系统的蒸发水汽在真空泵6前被冷凝成水外排或作为系统补水维持系统水平衡。真空泵6出口的系统不凝气返回酸性气入口随着吸收过程排出整个系统。

本实用新型的两个实施例中，采用的均为吸收和结晶一体化设备，根据实际需要可将吸收段和结晶段分开为两个单独的设备，亦可实现本实用新型的含氨酸性气的资源化方法。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种含氨酸性气的资源化装置，其特征在于，包括吸收结晶器、小循环泵、大循环泵、下段液封槽、上段液封槽、搅拌泵、结晶泵、捕雾器、凝缩器、真空泵；所述的吸收结晶器包括上部吸收段、下部结晶段，上部吸收段与下部结晶段之间相互封闭隔离，在上部吸收段的顶部设置有环形吸收室，环形吸收室内设置旋风式除雾器，同时设有喷洒装置分别与小循环泵、大循环泵连接；小循环泵连接下段液封槽，下段液封槽连通下部结晶段的硫酸铵溶液溢流口；大循环泵直接连接下部结晶段，其连接位置在硫酸铵溶液溢流口的下方；上部吸收段的硫酸铵溶液溢流口连通上段液封槽，上段液封槽连通下端结晶段的导流筒；下段液封槽还设置有硫酸补入管道；

导流筒设置在下端结晶段内并直通下端结晶段的底部，在下端结晶段硫酸铵溶液溢流口的下方还设有与搅拌泵连接的连通口，搅拌泵连接加热器，加热器连接导流筒；

在下端结晶段的下端设有与结晶泵连接的连通口；

在下端结晶段硫酸铵溶液溢流口的上方设有与捕雾器连接的连通口，捕雾器连接凝缩器，凝缩器连接真空泵。

2.一种含氨酸性气的资源化装置，其特征在于，包括吸收结晶器、小循环泵、大循环泵、下段液封槽、搅拌泵、结晶泵、捕雾器、凝缩器、真空泵；所述的吸收结晶器包括上部吸收段、下部结晶段，上部吸收段与下部结晶段中的导流筒连通，在上部吸收段的顶部设置有旋风分离器或捕雾装置，同时设有喷洒装置分别与小循环泵、大循环泵连接；小循环泵连接下段液封槽，下段液封槽连通下部结晶段的硫酸铵溶液溢流口；大循环泵直接连接下部结晶段，其连接位置在硫酸铵溶液溢流口的下方；下段液封槽还设置有硫酸补入管道；

导流筒设置在下端结晶段内并直通下端结晶段的底部，在下端结晶段硫酸铵溶液溢流口的下方还设有与搅拌泵连接的连通口，搅拌泵连接加热器，加热器连接导流筒；

在下端结晶段的下端设有与结晶泵连接的连通口；

在下端结晶段硫酸铵溶液溢流口的上方设有与捕雾器连接的连通口，捕雾器连接凝缩器，凝缩器连接真空泵。