CN219031811U - 一种氢能新材料高浓复杂废水中有机物与氨氮的分离系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氢能新材料高浓复杂废水中有机物与氨氮的分离系统，包括依次相连通的脱氨单元、氨吸收单元和尾气处理单元。本实用新型的氢能新材料高浓复杂废水中有机物与氨氮的分离系统实现了有机物和氨的高效分离，并将氨在三个处理单元、四个处理过程中最大程度地向氨水转化并回收，过程中无二次污染物排出。

Description

一种氢能新材料高浓复杂废水中有机物与氨氮的分离系统

技术领域

本实用新型涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种氢能新材料高浓复杂废水中有机物与氨氮的分离系统。

背景技术

在一种氢能新材料生产过程中，会产生高氨氮(浓度>3000mg/L)、高有机物(浓度>10000mg/L，以COD计)的复杂废水，处理难度偏大，尤其要考虑将有机物去除的同时，也要将其中的氨氮进行回收，成为该领域亟需解决的难题。

现有技术的氨吹脱系统在运行过程中，通常使得各种有机污染组分和氨被同时吹到气相中，难以经济、高效地分离出高纯度的氨气，为了实现这一目的，需要解决以下问题：

(1)氨由液相变为气相上升过程中尽量少地携带有机污染组分；

(2)气相冷凝过程中能耗尽量低；

(3)如何提高氨的吸收率和吸收效率；

(4)在解决高效分离氨的同时，尽量低地减少氨废气排放量。

目前，缺乏一种氢能新材料高浓复杂废水中有机物与氨氮的分离系统。

实用新型内容

为解决以上问题，本实用新型的目的在于提供一种氢能新材料高浓复杂废水中有机物与氨氮的分离系统，在实现有机物和氨的高效分离同时，最大程度地地将氨向氨水转化并回收。

为实现上述技术目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种氢能新材料高浓复杂废水中有机物与氨氮的分离系统，所述的氢能新材料高浓复杂废水中有机物与氨氮的分离系统包括依次相连通的脱氨单元、氨吸收单元和尾气处理单元；

所述的脱氨单元包括精馏脱氨塔、塔釜循环泵、再沸器、一级冷凝器、二级冷凝器、三级冷凝器、分相罐、水相罐、油相罐、凝液回流泵和油相输送泵；所述的精馏脱氨塔、塔釜循环泵、再沸器、一级冷凝器、二级冷凝器、三级冷凝器、分相罐、水相罐、油相罐、凝液回流泵和油相输送泵依次相连接；

所述的氨吸收单元包括降膜吸收塔、氨水收集罐和氨水循环泵；所述的降膜吸收塔、氨水收集罐和氨水循环泵依次相连通；

所述的尾气处理单元包括尾气吸收塔、吸收液循环泵和吸收塔冷凝器；所述的吸收塔冷凝器、吸收液循环泵和尾气吸收塔依次相连通。

进一步地，所述的精馏脱氨塔的顶部出汽口与一级冷凝器的壳程入口相连通，所述的一级冷凝器的壳程出口与二级冷凝器的壳程进口相连通，所述的二级冷凝器的壳程出口与三级冷凝器的壳程进口相连通，所述的三级冷凝器的壳程出口与氨吸收单元的降膜吸收塔的顶端管程进料口相连通，废水来水连通所述的一级冷凝器的管程进口，一级冷凝器的管程出口与精馏脱氨塔的进料口相连通，精馏脱氨塔的塔底与塔釜循环泵的进口相连通，塔釜循环泵的出口通过三通分别连通所述的再沸器的管程进口和釜料排至指定地点，再沸器的管程出口与精馏脱氨塔的进料口相连通，蒸汽由所述的再沸器的壳程进口通入，冷凝下来的鲜凝水由所述的再沸器的壳程出口排出，循环冷却水进水与二级冷凝器的管程进口相连通，循环冷却水出水与二级冷凝器的管程出口相连通，低温水进水与三级冷凝器的管程进口相连通，低温水出水与三级冷凝器的管程出口相连通，所述的一级冷凝器、二级冷凝器和三级冷凝器的冷凝液出口与分相罐的进水口相连通，分相罐的出水口分别与水相罐和油相罐的进水口相连通，所述的水相罐的出水口与凝液回流泵的进水口相连通，所述的凝液回流泵的出水口与精馏脱氨塔的顶部回流口相连通，所述的油相罐的出水口与油相输送泵的进口相连通，油相凝液由所述的油相输送泵出口排出至指定地点。

进一步地，所述的降膜吸收塔的顶端管程进料与脱氨单元的三级冷凝器的壳程出口相连通，吸收氨用的给水与降膜吸收塔的顶端管程进料口相连通，所述的降膜吸收塔的塔底管程出口与氨水收集罐的进料口相连通，氨水收集罐的出料口与氨水循环泵的进口相连通，氨水循环泵的出口通过三通分别连通所述的降膜吸收塔的顶端管程进料口和下游合格氨水用户，降膜吸收塔底端侧面出气口与尾气处理单元的尾气吸收塔进气口相连通，低温水进水与降膜吸收塔的壳程进口相连通，低温水出水与降膜吸收塔的壳程出口相连通。

更进一步地，所述的尾气吸收塔的塔釜的进料口与氨吸收单元的降膜吸收塔的底端侧面出气口相连通，尾气吸收塔塔釜的出料口与吸收液循环泵的进口相连通，所述的吸收液循环泵的出口通过三通分别与氨吸收单元的降膜吸收塔的顶端管程进料口和所述吸收塔冷凝器管程进口相连通，所述的吸收塔冷凝器管程出口与尾气吸收塔的顶端进料口相连通，循环冷却水进水与吸收塔冷凝器的壳程进口相连通，循环冷却水出水与吸收塔冷凝器的壳程出口相连通，处理尾气氨用的给水与尾气吸收塔的顶端液相喷淋口相连通，所述的尾气吸收塔的顶端排气口与废气总管相连通。

进一步地，所述的一级冷凝器、二级冷凝器和三级冷凝器均设置在所述的精馏脱氨塔的顶部；所述的塔釜循环泵后的出料管路和凝液回流泵的出料管路上均设置有调节阀。

进一步地，所述的精馏脱氨塔的塔釜、水相罐、油相罐和氨水收集罐均设置有液位计，所述的降膜吸收塔，也可以采用喷淋塔形式实现。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的一种氢能新材料高浓复杂废水中有机物与氨氮的分离系统，全面考虑了脱氨、氨回收和氨尾气处理，将氨在三个单元里最大程度地向氨水转化并回收，制得的氨水浓度达到20％以上，其中有机杂质含量不超过0.06％，氨回收率达到78％，油相凝液排至生产指定地点回用，整个过程中无二次污染物排出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型处理一种氢能新材料高浓复杂废水系统的脱氨单元、氨吸收单元和尾气处理单元的结构示意图；

其中，1、脱氨单元，2、氨吸收单元，3、尾气处理单元，101、精馏脱氨塔，102、塔釜循环泵，103、再沸器，104、一级冷凝器，105、二级冷凝器，106、三级冷凝器，107、分相罐，108、水相罐，109、油相罐，110、凝液回流泵，111、油相输送泵，201、降膜吸收塔，202、氨水收集罐，203、氨水循环泵，301、尾气吸收塔，302、吸收液循环泵，303、吸收塔冷凝器。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

下面结合附图对该方法进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖多种不同方式实施。

实施例1

本实用新型的一种氢能新材料高浓复杂废水中有机物与氨氮的分离系统，包括依次相连通的脱氨单元1、氨吸收单元2和尾气处理单元3；

所述的脱氨单元1包括精馏脱氨塔101、塔釜循环泵102、再沸器103、一级冷凝器104、二级冷凝器105、三级冷凝器106、分相罐107、水相罐108、油相罐109、凝液回流泵110和油相输送泵111；所述的精馏脱氨塔101、塔釜循环泵102、再沸器103、一级冷凝器(兼作预热器)104、二级冷凝器105、三级冷凝器106、分相罐107、水相罐108、油相罐109、凝液回流泵110和油相输送泵111依次相连接；

所述的氨吸收单元2包括降膜吸收塔201、氨水收集罐202和氨水循环泵203；所述的降膜吸收塔201、氨水收集罐202和氨水循环泵203依次相连通；

所述的尾气处理单元3包括尾气吸收塔301、吸收液循环泵302和吸收塔冷凝器303；所述的吸收塔冷凝器303、吸收液循环泵302和尾气吸收塔301依次相连通。

所述的精馏脱氨塔101的顶部出汽口与一级冷凝器104的壳程入口相连通，所述的一级冷凝器104的壳程出口与二级冷凝器105的壳程进口相连通，所述的二级冷凝器105的壳程出口与三级冷凝器106的壳程进口相连通，所述的三级冷凝器106的壳程出口与氨吸收单元(2)的降膜吸收塔201的顶端管程进料口相连通，废水来水连通所述的一级冷凝器104的管程进口，一级冷凝器104的管程出口与精馏脱氨塔101的进料口相连通，精馏脱氨塔101的塔底与塔釜循环泵102的进口相连通，塔釜循环泵102的出口通过三通分别连通所述的再沸器103的管程进口和釜料排至指定地点，再沸器103的管程出口与精馏脱氨塔101的进料口相连通，蒸汽由所述的再沸器103的壳程进口通入，冷凝下来的鲜凝水由所述的再沸器103的壳程出口排出，循环冷却水进水与二级冷凝器105的管程进口相连通，循环冷却水出水与二级冷凝器105的管程出口相连通，低温水进水与三级冷凝器106的管程进口相连通，低温水出水与三级冷凝器106的管程出口相连通，所述的一级冷凝器104、二级冷凝器105和三级冷凝器106的冷凝液出口与分相罐107的进水口相连通，分相罐107的出水口分别与水相罐108和油相罐109的进水口相连通，所述的水相罐108的出水口与凝液回流泵110的进水口相连通，所述的凝液回流泵110的出水口与精馏脱氨塔101的顶部回流口相连通，所述的油相罐109的出水口与油相输送泵111的进口相连通，油相凝液由所述的油相输送泵111出口排出至指定地点。

所述的降膜吸收塔201的顶端管程进料与脱氨单元1的三级冷凝器106的壳程出口相连通，吸收氨用的给水与降膜吸收塔201的顶端管程进料口相连通，所述的降膜吸收塔201的塔底管程出口与氨水收集罐202的进料口相连通，氨水收集罐202的出料口与氨水循环泵203的进口相连通，氨水循环泵203的出口通过三通分别连通所述的降膜吸收塔201的顶端管程进料口和下游合格氨水用户，降膜吸收塔201底端侧面出气口与尾气处理单元的尾气吸收塔301进气口相连通，低温水进水与降膜吸收塔201的壳程进口相连通，低温水出水与降膜吸收塔201的壳程出口相连通。

所述的尾气吸收塔301的塔釜的进料口与氨吸收单元2的降膜吸收塔201的底端侧面出气口相连通，尾气吸收塔301塔釜的出料口与吸收液循环泵302的进口相连通，所述的吸收液循环泵302的出口通过三通分别与氨吸收单元2的降膜吸收塔201的顶端管程进料口和所述吸收塔冷凝器303管程进口相连通，所述的吸收塔冷凝器303管程出口与尾气吸收塔301的顶端进料口相连通，循环冷却水进水与吸收塔冷凝器303的壳程进口相连通，循环冷却水出水与吸收塔冷凝器303的壳程出口相连通，处理尾气氨用的给水与尾气吸收塔301的顶端液相喷淋口相连通，所述的尾气吸收塔301的顶端排气口与废气总管相连通。

所述的一级冷凝器104、二级冷凝器105和三级冷凝器(106)均设置在所述的精馏脱氨塔101的顶部；所述的塔釜循环泵(102)后的出料管路和凝液回流泵110的出料管路上均设置有调节阀。

所述的精馏脱氨塔101的塔釜、水相罐108、油相罐109和氨水收集罐202均设置有液位计，所述的降膜吸收塔201，也可以采用喷淋塔形式实现。

本实用新型的一种氢能新材料高浓复杂废水中有机物与氨氮的分离系统的使用方法：

精馏脱氨及三级冷凝，包括如下步骤：

精馏脱氨：将pH大于11的废水经一级冷凝器(兼作预热器)104预热后由精馏脱氨塔101塔板进料，后逐板流至塔釜，塔釜设置外置式再沸器103，以蒸汽对釜液加热，水蒸气及有机蒸汽向上流动、与液相逆流接触进行相际传热传质。釜底设置塔釜循环泵102以避免再沸器103污堵，塔釜循环泵102出料管路调节阀开度与精馏脱氨塔101塔釜设置的液位计联锁控制；

三级冷凝：经步骤1-1产生的蒸汽(100～105℃)上升至精馏脱氨塔101塔顶，分别经过一、二、三级冷凝器获得高纯度氨气。一级冷凝器(兼作预热器)104的冷源为进塔废水，二级冷凝器105的冷源为循环冷却水，目的是通过二级冷凝器105壳程出口温度控制将氨气温度降至40～70℃，三级冷凝器106的冷源为低温水，目的是通过三级冷凝器106壳程出口温度控制将氨气温度进一步降低至20℃以下，最大程度提高有机物与氨气的分离度，随后高纯氨气进入步骤2的降膜吸收塔201，一、二、三级冷凝器产生的冷凝液汇入分相罐107，油水分离后，水相收集到水相罐108，通过凝液回流泵110和调节阀开度控制回流比，油相收集到油相罐109，通过油相输送泵111排至指定地点；

氨吸收：步骤1-2获得的高纯度氨气和给水自降膜吸收塔201顶端管程进入，以低温水为介质进行换热，将氨气溶解热带走，控制吸收水温度小于20℃，通过控制氨水循环泵203流量保持液滴呈膜状滴落与氨气接触、吸收，氨水自降膜吸收塔201底部流入氨水收集罐202，当罐内氨水检测浓度≥20％时，则由氨水循环泵203泵出至用户，若浓度不合格，则经氨水循环泵203循环打入降膜吸收塔201顶端，反复吸收，降膜吸收塔201产生的含氨尾气进入步骤3的尾气吸收塔301；

尾气处理：步骤2产生的含氨尾气自尾气吸收塔301塔底进入，塔内设填料，给水自塔顶喷淋，两相逆流吸收以去除氨，尾气吸收塔301塔底设吸收液循环泵302，通过循环反复喷淋处理尾气，为了防止因氨溶解热过高而降低吸收效果，塔顶设置吸收塔冷凝器303对其溶解热进行移除，尾气吸收塔301底部产生的稀氨水返回步骤2降膜吸收塔201顶端，处理剩余的少量不凝气汇入废气总管。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种氢能新材料高浓复杂废水中有机物与氨氮的分离系统，其特征在于，所述的氢能新材料高浓复杂废水中有机物与氨氮的分离系统包括脱氨单元(1)、氨吸收单元(2)和尾气处理单元(3)；

所述的脱氨单元(1)包括精馏脱氨塔(101)、塔釜循环泵(102)、再沸器(103)、一级冷凝器(104)、二级冷凝器(105)、三级冷凝器(106)、分相罐(107)、水相罐(108)、油相罐(109)、凝液回流泵(110)和油相输送泵(111)；所述的精馏脱氨塔(101)、塔釜循环泵(102)、再沸器(103)、一级冷凝器(104)、二级冷凝器(105)、三级冷凝器(106)、分相罐(107)、水相罐(108)、油相罐(109)、凝液回流泵(110)和油相输送泵(111)依次相连接；

所述的氨吸收单元(2)包括降膜吸收塔(201)、氨水收集罐(202)和氨水循环泵(203)；所述的降膜吸收塔(201)、氨水收集罐(202)和氨水循环泵(203)依次相连通；

所述的尾气处理单元(3)包括尾气吸收塔(301)、吸收液循环泵(302)和吸收塔冷凝器(303)；所述的吸收塔冷凝器(303)、吸收液循环泵(302)和尾气吸收塔(301)依次相连通。

2.根据权利要求1所述的一种氢能新材料高浓复杂废水中有机物与氨氮的分离系统，其特征在于：所述的精馏脱氨塔(101)的顶部出汽口与一级冷凝器(104)的壳程入口相连通，所述的一级冷凝器(104)的壳程出口与二级冷凝器(105)的壳程进口相连通，所述的二级冷凝器(105)的壳程出口与三级冷凝器(106)的壳程进口相连通，所述的三级冷凝器(106)的壳程出口与氨吸收单元(2)的降膜吸收塔(201)的顶端管程进料口相连通，废水来水连通所述的一级冷凝器(104)的管程进口，所述的一级冷凝器(104)的管程出口与精馏脱氨塔(101)的进料口相连通，精馏脱氨塔(101)的塔底与塔釜循环泵(102)的进口相连通，塔釜循环泵(102)的出口通过三通分别连通所述的再沸器(103)的管程进口和釜料排至指定地点，再沸器(103)的管程出口与精馏脱氨塔(101)的进料口相连通，蒸汽由所述的再沸器(103)的壳程进口通入，冷凝下来的鲜凝水由所述的再沸器(103)的壳程出口排出，循环冷却水进水与二级冷凝器(105)的管程进口相连通，循环冷却水出水与二级冷凝器(105)的管程出口相连通，低温水进水与三级冷凝器(106)的管程进口相连通，低温水出水与三级冷凝器(106)的管程出口相连通，所述的一级冷凝器(104)、二级冷凝器(105)和三级冷凝器(106)的冷凝液出口与分相罐(107)的进水口相连通，分相罐(107)的出水口分别与水相罐(108)和油相罐(109)的进水口相连通，所述的水相罐(108)的出水口与凝液回流泵(110)的进水口相连通，所述的凝液回流泵(110)的出水口与精馏脱氨塔(101)的顶部回流口相连通，所述的油相罐(109)的出水口与油相输送泵(111)的进口相连通，油相凝液由所述的油相输送泵(111)出口排出至指定地点。

3.根据权利要求1所述的一种氢能新材料高浓复杂废水中有机物与氨氮的分离系统，其特征在于：所述的降膜吸收塔(201)的顶端管程进料与脱氨单元(1)的三级冷凝器(106)的壳程出口相连通，吸收氨用的给水与降膜吸收塔(201)的顶端管程进料口相连通，所述的降膜吸收塔(201)的塔底管程出口与氨水收集罐(202)的进料口相连通，氨水收集罐(202)的出料口与氨水循环泵(203)的进口相连通，氨水循环泵(203)的出口通过三通分别连通所述的降膜吸收塔(201)的顶端管程进料口和下游合格氨水用户，降膜吸收塔(201)底端侧面出气口与尾气处理单元(3)的尾气吸收塔(301)进气口相连通，低温水进水与降膜吸收塔(201)的壳程进口相连通，低温水出水与降膜吸收塔(201)的壳程出口相连通。

4.根据权利要求1所述的一种氢能新材料高浓复杂废水中有机物与氨氮的分离系统，其特征在于：所述的尾气吸收塔(301)的塔釜的进料口与氨吸收单元(2)的降膜吸收塔(201)的底端侧面出气口相连通，尾气吸收塔(301)塔釜的出料口与吸收液循环泵(302)的进口相连通，所述的吸收液循环泵(302)的出口通过三通分别与氨吸收单元(2)的降膜吸收塔(201)的顶端管程进料口和所述吸收塔冷凝器(303)管程进口相连通，所述的吸收塔冷凝器(303)管程出口与尾气吸收塔(301)的顶端进料口相连通，循环冷却水进水与吸收塔冷凝器(303)的壳程进口相连通，循环冷却水出水与吸收塔冷凝器(303)的壳程出口相连通，处理尾气氨用的给水与尾气吸收塔(301)的顶端液相喷淋口相连通，所述的尾气吸收塔(301)的顶端排气口与废气总管相连通。

5.根据权利要求1所述的一种氢能新材料高浓复杂废水中有机物与氨氮的分离系统，其特征在于：所述的一级冷凝器(104)、二级冷凝器(105)和三级冷凝器(106)均设置在所述的精馏脱氨塔(101)的顶部；所述的塔釜循环泵(102)后的出料管路和凝液回流泵(110)的出料管路上均设置有调节阀。

6.根据权利要求1所述的一种氢能新材料高浓复杂废水中有机物与氨氮的分离系统，其特征在于：所述的精馏脱氨塔(101)的塔釜、水相罐(108)、油相罐(109)和氨水收集罐(202)均设置有液位计，所述的降膜吸收塔(201)为喷淋塔。

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