CS235810B1

CS235810B1 - A method for de-acidifying water containing ammonia and apparatus for its implementation

Info

Publication number: CS235810B1
Application number: CS108383A
Authority: CS
Inventors: Ervin Wittenberg; Arnost Stepanek; Miroslav Rokyta
Original assignee: Ervin Wittenberg; Arnost Stepanek; Miroslav Rokyta
Priority date: 1983-02-17
Filing date: 1983-02-17
Publication date: 1985-05-15

Abstract

Vynález se týká způsobu odkyselování vod obsahujících ěpavek a kyselé složky jako oxid uhličitý, sirovodík a kyanovodík, za zvýšené teploty a tlaku. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se odkyseLuje přímo surová čpavková voda bez předchozího koncentrování za teplot 110 až I60 °C a tlaku 0,3 až 0,8 MPa ve dvou, bezprostředně na sebe navazujících částech téže pracovní zóny, ve spodní části zóny se surová čpavková voda odkyseluje a v horní části zóny se čpavek, unikající ze spodní části zóny spolu s kyselými plyny, selektivně vypírá. Vynález lze využít v chemických závodech, koksárnách a plynárnách.The invention relates to a method of deacidification of waters containing ammonia and acidic components such as carbon dioxide, hydrogen sulfide and hydrogen cyanide, at elevated temperature and pressure. The essence of the invention lies in the fact that raw ammonia water is deacidified directly without prior concentration at temperatures of 110 to 160 °C and a pressure of 0.3 to 0.8 MPa in two immediately adjacent parts of the same working zone, in the lower part of the zone the raw ammonia water is deacidified and in the upper part of the zone the ammonia escaping from the lower part of the zone together with acidic gases is selectively washed. The invention can be used in chemical plants, coking plants and gas plants.

Description

(54) Způsob odkysslování vod obsahujících čpavek a zařízení k jeho provádění(54) A method for the deoxidation of ammonia-containing waters and apparatus for carrying them out

Vynález se týká způsobu odkyselování vod obsahujících ěpavek a kyselé složky jako oxid uhličitý, sirovodík a kyanovodík, za zvýšené teploty a tlaku. Podstata vynálezu spočívá v tom, že se odkyseLuje přímo surová čpavková voda bez předchozího koncentrování za teplot 110 až I60 °C a tlaku 0,3 až 0,8 MPa ve dvou, bezprostředně na sebe navazujících částech téže pracovní zóny, ve spodní části zóny se surová čpavková voda odkyseluje a v horní části zóny se čpavek, unikající ze spodní části zóny spolu s kyselými plyny, selektivně vypírá. Vynález lze využít v chemických závodech, koksárnách a plynárnách.The invention relates to a process for de-acidifying ammonia-containing waters and acidic components such as carbon dioxide, hydrogen sulfide and hydrogen cyanide at elevated temperature and pressure. The essence of the invention is to de-acidify directly the raw ammonia water without prior concentration at a temperature of 110 to 160 ° C and a pressure of 0.3 to 0.8 MPa in two immediately adjacent parts of the same working zone, in the lower part of the zone. the raw ammonia water is de-acidified and ammonia escaping from the lower part of the zone together with the acid gases is selectively washed off in the upper part of the zone. The invention can be used in chemical plants, coking plants and gasworks.

235 810235 810

Vynález se týká způsobu odkyselování vod obsahujících čpavek a kyselé složky jako oxid uhličitý, sirovodík a kyanovodík, za zvýšené teploty a tlaku·The invention relates to a process for the de-acidification of waters containing ammonia and acidic components such as carbon dioxide, hydrogen sulphide and hydrogen cyanide at elevated temperature and pressure.

Pro odkyselování čpavkových vod se dosud používalo způsobu, při němž samotné hrubé odkyselení se provádělo v parní fázi, která se získala destilací surových čpavkových vod a která obsahovala všechny složky jak kyselé, tak i alkalické s vodní párou v plynném stavu· Takto získaná plynná fáze se podrobila selektivní absorpci, Čímž se získal zředěný roztok čpavku{částečně zbavený kyselých podílů.For the deacidification of ammonia water, a process has so far been used in which the crude deacidification itself was carried out in the vapor phase obtained by distillation of crude ammonia water and containing all the components both acidic and alkaline with water vapor in the gaseous state. subjected to selective absorption to obtain a dilute ammonia solution (partially free of acidic fractions).

Tento způsob měl značné nevýhody· Z odkyselení odcházela ' zředěná čpavková voda o maximální koncentraci čpavku 0,8 ažThis process had significant disadvantages. Diluted ammonia water with a maximum ammonia concentration of 0.8 to

1,5 mol.l“l, kterou bylo nutno znovu destilovat, aby se dosáhlo par bohatých čpavkem. Tyto pak byly vedeny do čpavkové absorpční, věže, v níž se zbylé kyselé plyny selektivně absorbovaly v koncentrovaném roztoku čpavku. Takto vznikaly amonné soli přítomných kyselých komponent, které byly recirkulovány do surových čpavkových vod, jejichž objem tím vzrostl až na 3-nésobek, způsob byl tedy provozně i investičně velmi náročný. I za výhodných koncentračních podmínek byl sto hradit maximálně 30 % nákladů na odstranění čpavku z vod·1.5 mol.l -1, which had to be distilled again to achieve ammonia-rich vapors. These were then fed to an ammonia absorption tower in which the remaining acid gases were selectively absorbed in a concentrated ammonia solution. This gave rise to ammonium salts of the acid components present, which were recirculated to the raw ammonia water, the volume of which was increased up to 3 times, making the process very demanding in terms of operation and investment. Even under favorable concentration conditions, a maximum of 30% of the cost of removing ammonia from water was paid ·

Tyto nevýhody odstraňuje způsob podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se odkyseluje přímo surová čpavková voda bez předchozího koncentrování za teplot 110 až 160 °C a tlaků 0,3 až 0,8 MPa ve dvou, bezprostředně na sebe navazujících částech téže pracovní zóny, ve spodní části zóny se surová čpavková voda odkyseluje a v horní části zóny se čpavek, unikající ze spodní části zóny spolu s kyselými plyny, selektivně vypírá.These disadvantages are overcome by the process according to the invention, which consists in de-acidifying directly the raw ammonia water without prior concentration at temperatures of 110 to 160 ° C and pressures of 0.3 to 0.8 MPa in two immediately adjacent parts of the same process. In the lower part of the zone, the raw ammonia water is de-acidified and in the upper part of the zone, the ammonia escaping from the lower part of the zone together with the acid gases is selectively washed off.

Způsob podle vynálezu se provádí s výhodou na zařízení podle vynálezu, jehož podstatou je, že odkyselovací a dopíracíThe process according to the invention is preferably carried out on a device according to the invention, the essence of which is de-acidification and feed

235 810 kolona, opatřená parním ohřívačem s cirkulačním potrubím a sestávající z horní doplrací části a spodní odkyselovací části, je opatřena potrubím pro přívod surové čpavkové vody do horní dopírací části a potrubím pro přívod surové čpavkové vody do spodní odkyselovací části, přičemž spodní odkyselovací část kolony je spojena s výměníkem tepla potrubím, které je odtud propojeno déle do odhéněcí kolony, opatřené parním ohřívačem s cirkulačním po trubím a deflegmétorem, dále opatřené potrubím pro odvod čpavku do čpavkové pračky a potrubí» pro odvod odčpavkované vody z paty odhéněcí kolony, přičemž čpavková pračka je opatřena potrubím pro přívod prací vody, potrubím pro odvod čisté čpavkové vody a potrubím pro odvod amonných solí, které ústí do oddělovací nádržky, opatřené přepážkou, potrubím pro odvod organických látek a vratným potrubím.The 235 810 column, equipped with a circulation heater with a circulation line and consisting of an upper refill section and a lower de-acidification section, is provided with a line for supplying raw ammonia water to the upper feed section and a line for supplying raw ammonia water to the lower de-acidification section. it is connected to the heat exchanger via a conduit which is connected therefrom to a stripping column equipped with a steam heater with a circulating tube and a deflector, further equipped with a piping for the removal of ammonia to the ammonia scrubber; it is provided with a wash water supply line, a pure ammonia water outlet line and an ammonium salt outlet line which opens into a separating tank provided with a septum, an organic matter outlet line and a return line.

Proti dosud známým způsobům mé způsob a zařízení podle vynálezu tyto výhody: ztráty čpavku, který odchází s kyselými komponentami, jsou minimální a pohybují se v rozmezí 0,01 až maximálně 3 %· V předodkyselení se dosahuje vysoké účinnosti až 90 %· Tím se mohou zmenšit rozměry čpavkové pračky, čímž vznikne úspora konstrukčního materiálu a množství recyklovaného amoniakálního roztoku se sníží na čtvrtinu. Takto provedeným odkyselením se dosahuje molárního poměru NH^/COg 10 až 12.Compared to the known methods, my method and apparatus according to the invention have the following advantages: ammonia losses leaving with acidic components are minimal and range from 0.01 to a maximum of 3%. Reduce the size of the ammonia scrubber, saving construction material and reducing the amount of recycled ammonia solution to a quarter. The de-acidification thus achieved achieves a molar NH ^ / COg ratio of 10 to 12.

Konkrétně byl způsob podle vynálezu proveden takto:In particular, the process according to the invention was carried out as follows:

Surové čpavková voda z chemických procesů obsahovala 20g/kg čpavku, 40g/kg kysličníku uhličitého, lg/kg sirovodíku a 0,5g/kg kyanovodíku. Po vstupu do tlakové odkyselovací kolony odešlo hlavou kolony 90 % kysličníku uhličitého, 95 % sirovodíku a 98 ý kyanovodíku. Z paty této kolony odteklo 18g/kg čpavku, 4g/kg kysličníku uhličitého a koncentrace sirovodíku a kyanovodíku byla ve stopách. Teplota v patě odkyselovací kolony byla 155 °C a tlak 0,6 MPa. Takto provedeným odkyselením se dosáhlo molárního poměru v patové kapalině NH^/COg “ 11«Crude ammonia water from chemical processes contained 20g / kg ammonia, 40g / kg carbon dioxide, 1g / kg hydrogen sulfide and 0.5g / kg hydrogen cyanide. Upon entering the pressurized de-acidification column, 90% of carbon dioxide, 95% of hydrogen sulfide and 98% of hydrogen cyanide were passed through the top of the column. 18g / kg of ammonia, 4g / kg of carbon dioxide drained from the bottom of the column and the concentration of hydrogen sulfide and hydrogen cyanide was in traces. The bottom temperature of the deacidification column was 155 ° C and the pressure was 0.6 MPa. The deacidification carried out in this way resulted in a molar ratio in the NH3 / CO3 "

Na připojeném výkrese je schematicky znázorněn příklad provedení zařízení podle vynálezu.The attached drawing shows schematically an embodiment of the device according to the invention.

Odkyselovací a dopírací kolona 1 je rozdělena na horní dopírací část 11 a spodní odkyselovací část 12 a je opatřena parním ohřívačem J s cirkulačním potrubím 31» Potrubí pro přívod surové čpavkové vody do odkyselovací a dopírací kolony 1 je rozděleno na dvě větve, z nichž první větev 13 ústí do nástřiku do- 3 235 pírací části 11 a druhá větev 15 přes výměník tepia 2 do néstři ku odkyselovací části 12 kolony 1 dopírací a odkyselovací. Z hlavy okyselovací a dopírací kolony 1 je vyvedeno potrubí 14 pro odvod kyselých produktů. Z paty odkyselovací a dopírací kolony 1 je přes výměník tepla 2 vyvedeno potrubí 16 pro odvod od· kyselené čpavkové vody do nástřiku odháněcí kolony 4. Odháněcí kolona 4 je opatřena parním ohřívačem % s cirkulačním potrubím 51. deflegmátorem 6, v hlavě potrubím 41 pro odvod čpavku do čpavkové pračky Jav patě potrubím 42 pro odvod odčpavkované vody. Čpavková pračka J je opatřena potrubím 71 pro přívod prací vody, potrubím 72 pro odvod čisté čpavkové vody a potrubím 73 pro odvod odpadní prací vody. Potrubí 73 pro odvod odpadní prací vody ústí do oddělovací, přepážkou 81 opatřené nádržky 8_řz níž je vyvedeno potrubí 82 pro odvod nečistot a vratné potrubí 83 zaústěné do přívodu surové čpavkové vody do odkyselovací a dopírací kolony 1.The deacidification and feed column 1 is divided into an upper feed portion 11 and a lower deacidification portion 12 and is provided with a steam heater J with a circulation line 31. The pipeline for supplying raw ammonia water to the deacidification and feed column 1 is divided into two branches 13 results in an injection of 3 235 of the scrubbing part 11 and the second branch 15 via a heat exchanger 2 into the coating to the deacidification part 12 of the feed and de-acidification column 1. From the head of the acidification and feed column 1, a conduit 14 for the removal of acid products is led. From the bottom of the de-acidification and conveying column 1, via a heat exchanger 2, a conduit 16 for discharging the acidic ammonia water is led to the stripper column 4. The stripper column 4 is equipped with a steam heater. Ammonia into the ammonia scrubber Jav to the heel via line 42 for draining the dewatered water. The ammonia scrubber J is provided with a line 71 for the supply of wash water, a line 72 for the removal of pure ammonia water and a line 73 for the removal of the waste water. Piping 73 for waste wash water flows into the separator, provided with a septum 81 _of the container 8 from which it is led to the conduit 82 for removal of impurities and return pipes 83 brought out to the supply of raw ammonia water into the deacidification column and dopírací first

Způsob podle vynálezu je blíže vysvětlen na dále uvedeném příkladu.The process according to the invention is explained in more detail in the example below.

PříkladExample

Způsob podle vynálezu je prováděn na zařízení podle vynálezu za teploty 130 až 150 °C a tlaku 0,3 až 0,8 MPa.The process according to the invention is carried out on a device according to the invention at a temperature of 130 to 150 ° C and a pressure of 0.3 to 0.8 MPa.

Surová čpavková voda vstupuje do dopírací a odkyselovací kolony 1, a to jednak do horní dopírací části 11. potrubím 13 a přes výměník tepla 2 do odkyselovací části 12 potrubím 15. Pata kolony 1 je vyhřívána parním ohřívačem 3· Teplem v patě kolony se uvolňují kyselé komponenty s menším množstvím čpavku, který se stékající částí surové čpavkové vody, v dopírací horní části 11 dopírací a odkyselovací kolony 1 vypere zpět do surové čpavkové vody a stéká do spodní odkyselovací části 12 kolony 1. Kyselé komponenty odcházejí hlavou kolony 1 z procesu potrubím 14. Částečně ochlazený patový produkt odchází z výměníku 2 potrubím 16 na nástřikové patro odháněcí kolony 4. Přes deflegmétor 6 pak odcházejí péry obsahující pouze zbytek kyselých komponent, čpavek a malý podíl vody do čpavkové pračky J potrubím 41. Patou kolony 4 odchází odčpavkované voda potrubím 42 z procesu. Pata odháněcí kolony 4 je vyhřívána parním ohřívačemThe raw ammonia water enters the feed and de-acidification column 1 through the upper feed portion 11 via line 13 and through the heat exchanger 2 to the de-acidification portion 12 via line 15. The foot of column 1 is heated by a steam heater 3. components with a smaller amount of ammonia, with the downstream portion of the raw ammonia water, in the feed upper portion 11 of the feed and de-acidification column 1 are washed back into the raw ammonia water and run down to the lower de-acidification portion 12 of column 1. The partially cooled heel product exits from the exchanger 2 via line 16 onto the feed tray of the stripper column 4. The deflegator 6 then leaves springs containing only the remainder of acid components, ammonia and a small proportion of water into the ammonia scrubber J via line 41. out of the process. The foot of the stripper column 4 is heated by a steam heater

V čpavkové pračce J se ve spodních sekcích vyperou poslední zbytky kyselých komponent, které v podobě roztoku stečou do nádrže 8. V této nádrži 8 se pomocí přepážky 81 oddělí nerozpust- 4 235 810 né organické látky a odvádí ae z procesu potrubím 82. Potrubím 21 se přivádí do čpavkové pračky 2 technická voda, jíž se v horní sekci věže 2 rozpustí již čistý čpavek, který odchází potrubím 72 k dalšímu zpracování nebo expedici· Potrubím 83 se vrací voda po oddělení organických látek do nástřiku odkyselovací a dopírací kolony 1 o Popsaným způsobem se dociluje účinnost odkyselení 99,9 %·In the ammonia scrubber J, the last residual acidic components are washed in the lower sections, which in the form of a solution flow into the tank 8. In this tank 8, insoluble organic substances are separated by means of a septum 81 and discharged from the process via line 82. Technical water is fed to the ammonia scrubber 2 to dissolve the already pure ammonia in the upper section of the tower 2, which is discharged via line 72 for further processing or dispatch · Line 83 returns water after separation of the organic substances to the deacidification and feed column 1. achieves a deacidification efficiency of 99.9% ·

Vynález lze využít v chemických závodech, koksárnách a plynárnách.The invention can be used in chemical plants, coking plants and gasworks.

Claims

P R EDMST invention l _o Method deacidification water containing ammonia and acidic components such as carbon dioxide, hydrogen sulfide and hydrogen cyanide at elevated erature and pressure, characterized in that the odkyseluje directly raw ammonia water without concentrating at temperatures from 110 to 160 ° C pressures of 0.3 to 0.8 MPa in two immediately adjacent parts of the same working zone, in the lower part of the zone the ammonia raw water is deacidified and in the upper part of the zone ammonia escaping from the lower part together with acid gases is selectively washed out .

Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the deacidification and feed column (1) provided with a steam heater (3) with a circulation pipe (31) and consisting of an upper feed portion (11) and a lower deacidification portion (12), is provided with a line (13) for supplying raw ammonia water to the upper feed portion (11) and a line (15) for supplying raw ammonia water to the lower deacidification portion (12), wherein the lower deacidification portion (12) of the column (1) is connected with a heat exchanger (2) via a conduit (16) which is connected thereto for a longer time to a stripping column (4) equipped with a steam heater (5) with a circulation conduit (51) and a deflegmator (6), further equipped with a conduit (41) to an ammonia scrubber (7) and a pipeline (42) for draining water from the bottom of the stripper column (4), wherein the ammonia buckle (7) is provided with a piping (71) for supplying wash water, a piping (72) for discharging pure ammonia and a line (73) for the removal of ammonium salts that flows into the separation tank (8) provided with a septum (81), a line (82) for the removal of organic matter and a return line (83).