HU176785B - Eljárás ammónia kinyerésére és eltávolítására ipari szennyvizekből - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás ammónia kinyerésére és eltávolítására 1—3 súly/ó ammóniát, szén-dioxidot és szerves szennyeződéseket tartalmazó ipari szennyvizekből.

A szénfeldolgozó és kőolaj-feldolgozó iparágban 1—3 súly/ó ammóniát és kb. 2 súlyzó kén-hidrogént tartalmazó szennyvizek is keletkeznek. A kén-hidrogén eltávolítása sok esetben az ammónia kiűzése előtt szén-dioxiddal végzett kezeléssel történik. Ily módon a szennyvízben az ammónia-aránynak megfelelő mennyiségű ammónium-karbonát keletkezik.

Az ammónia eltávolítása a szennyvíz biológiai tisztíthatósága céljából szükséges és ezáltal elérhetjük a környezetvédelem szempontjából szükséges befogadó-tisztaságot.

A 6 500 611. számú holland szabadalmi bejelentésben olyan eljárást írtak le, amely szerint a kén-hidrogént és az ammóniát a komponensek egyensúlyának eltolásával választják el vagy nyomáson történő desztillációval. Ez érvényes a fejtermék ammóniamentességére és a mellék áramban a gáz—vízgőz elegye szétválasztására is. Az eljárás további berendezéseket és nagy nyomású gőzt igényel.

A 77 817. számú lengyel szabadalmi leírásban olyan eljárás szerepel, amely szerint a kokszkemencegázokban levő ammónia legnagyobb része a kátránytól, naftáimtól és olajtól megtisztított gázvízben, a maradék pedig kénsavoldatban abszorbeálódik.

Az ammónia tisztításáról itt nincs szó, így a kapott ammóniát vagy utótisztításnak vagy elégetésnek kell alávetni.

A 35 853. számú és a 45 348. számú NDK-beli szabadalmi leírásból ismeretes, hogy a legfeljebb 1 súly% ammóniát tartalmazó vizekből az ammónia kihajtása, a szén-dioxidtól és a szennyeződésektől való elválasztása és kinyerése mellékáramként történik egy desztillációs kolonnán. Az ammóniát mellékáramú gőzként vezetik el, a szén-dioxid és a könnyen illő szennyeződések az oszlop felső részét gőz formájában hagyják el. A gőzkondenzátumokat visszavezetik a betáplált vízbe.

A fenti módszert ammónia és szén-dioxid szétválasztására 1 súly%-os ammóniakoncentrációig még kielégítően alkalmazhatjuk. Ennél nagyobb ammóniakoncentráció esetén az elválasztás nehézkesebb, mert a szénsav és az ammónia között a fázisegyensúly a gőzfázisban az ammónia irányába tolódik el, ha azonos szén-dioxid: ammónia arány mellett a szén-dioxid és az ammónia koncentrációja a folyadékban növekszik. Ha visszavezetjük a magas ammónium-karbonáttartalmú kondenzátumot az oszlopba, a betáplált vízben az ammóniakoncentráció még nagyobb lesz.

A magas karbonáttartalom következtében nehézségek támadnak a kolonna felső részéből leszívatott, főleg széndioxidot tartalmazó gőzöknél. A gőz ammóniatartalma 1 súly%-nál nagyobb ammóniakoncentrációjú betáplált víz esetében olyan magas, hogy kondenzálás után a csővezetékekben sókiválás következik be.

Ismeretes, hogy a kolonna elválasztó képessége javítható, ha a betáplált víz egy részét hidegen vezetjük a kolonna fejrészébe. Ez a módszer nem alkalmazható azonban, ha az ammóniatartalom meghaladja az 1 súly%-ot. Ilyenkor a kolonna tetején a víz hőmérséklete mintegy 70 °C-ra emelkedik, és ekkor az oldott ammónia jelentős része a gőzfázisba megy át. A hideg víz betáplálásának további hátránya a gőzfeíhasználás megnövekedése.

Az ammóniagáz kinyeréséhez a mellékáramú gőzt egy dúsító oszlopban deflegmálással kell koncentrálni. Ha a mellékáramű gőz a nagy ammónium-karbonát-koncentráció következtében fellépő rossz hatásfokú elválasztódás miatt nagyobb mennyiségű szén-dioxidot tartalmaz, akkor ezáltal a hűtéskor fellépő sókiválás miatt nehézségek lépnek fel és a közvetett hűtést csak 60 °C-ig lehet alkalmazni. Ezután az ammóniagőzöket egy mosóberendezésben cirkuláló vízzel mossuk. A mosott ammóniagőzökből vízbevezetéssel kapott ammóniás víz tehát erősen szennyezett. Több mint 2súly% szén-dioxidot és több mint 0,05 súly% szerves vegyületet tartalmaz.

A találmány célja nagy ammónium-karbonát-koncentrációjú ipari szennyvizekben a kondenzátumokból 1—3 súly%-ban végbemenő ammónium-karbonát kikristályosodásának megakadályozása és 20—25 súly% ammóniatartalmú, viszonylag tiszta ammóniás víz előállítása.

A találmány szerint ipari szennyvizekből a karbonát vagy hidrokarbonát formájában megkötött ammóniát és a szerves szennyeződéseket desztilláció útján eltávolítjuk, így a szennyvíz ammóniatartalma 0,01 súly%-ra csökken. Ezzel a szennyvíz biológiai tisztítását lehetővé tesszük és ammóniát kapunk.

A 35 853. és 45 348. számú NDK-beli szabadalmi leírás szerinti eljárásnál az alacsony ammónium-karbonáttartalmú ammóniára vonatkoztatva (legfeljebb 1 súly%) kén- és gáztartalmú vizek ammóniatartalmának eltávolítására és kinyerésére használt gőz formában mellékáramú lepárlással dolgozó desztillációs kolonnát a találmány szerint 3—4 tányérból építjük fel. A betáplált vizet a különböző visszafolyó vizekkel együtt, a kondenzátorból, a gázmosóból, az aramóniahűtőből és a mosóból jövő vizeket összekeverjük a betáplált víz tartályban és így nyersvíznél két-háromszor olyan nagy ammónium-karbonát-koncentrációjú betáplált vizet kapunk, amit a 35 853. és 45 348. számú NDK-beli szabadalmi leírással ellentétben nem a felülről számított 1, tányérra, hanem csak a 4. ill. 5. tányérra adunk fel.

A desztillációs kolonnán egy szabályozható térfogatú vízcirkulációt hozunk létre, mellyel a kolonna talpán kilépő lepárolt vizet felülről az 1. tányérra visszük és ezáltal a hőkicserélőben egy szabályozott térfogatú részáramot a betáplált vízzel ellenáramban hűtjük.

A cirkuláló, maximum 0,01 súly% ammóniát tartalmazó és gyakorlatilag semmi szabad szén-dioxidot nem tartalmazó cirkuláló víz csökkenti a víz ammónium-karbonát koncentrációját azon a tányéron, ahová a vizet betápláljuk (4. ill. 5. tányér) és ezáltal megváltozik a gőzben az ammónia: széndioxid aránya, a szén-dioxid javára.

Az egymás feletti tányérokban a felülről számított 4. vagy 5. tányérról felszálló gőzöket a cirkuláló vízzel mossuk és így további változás áll be a fejgőzökben, a szén-dioxid: ammónia arányban a szén-dioxid javára.

A kolonna tetejéről távozó gőzök ammónia koncentrációját csökkentő intézkedések azt eredményezik, hogy megteremtődnek a feltételek a nyersvízben több mint súly% ammóniát tartalmazó olyan ammónium-karbonát oldatok desztillációs szétválasztására, amelynek a kezdeti koncentrációja a koncentrált visszafolyó párlatok miatt két-háromszorosára növekedett.

A cirkuláló víz térfogatának szabályozásával a fejgőzök ammóniakoncentrációja befolyásolható, a cirkuláló víz hőmérsékletének szabályozásával viszont a kolonna tetejéről távozó gőzök vízgőz telítettségének beállítása válik lehetővé és ezáltal a kondenzátorban részkondenzációval a kiváló ammóniumkarbonát oldásához elegendő víz keletkezik és ez megakadályozza a kristálykiválást.

A kolonna tetejéről távozó gőz áramban az ammónium-karbonát deszublimáció miatti kiválásának elkerülésére a gőzöket a kondenzátorban indirekt módon lehűtjük 60 °C-ra, majd a kilépő gázt egy mosóberendezésben nyersvízzel közvetlen hőkicseréléssel 25—35 °C-ra hűtjük. A mosás közben a kondenzátorban lehűtött gázokból és nem kondenzált gőzökből a nyersvíz ammónia-tartalmától függően, egy kis maradéktól eltekintve kimossuk az ammóniát. A gázmosóberendezésből eltávozó gáz túlnyomórészt szén-dioxidból áll.

A szennyeződések — mint pl. a kénhidrogén és a könnyen illő szerves vegyületek — mennyisége a nyersvíz szennyeződéstartalmától függ.

A kolonnából kilépéskor 3 : 1 térfogat arányban ammóniát és szén-dioxidot tartalmazó mellékáram csővezetékeiben deszublimáció miatt bekövetkező ammónium-karbonát kiválást úgy akadályozhatjuk meg, hogy a vízgőz nagy részét egy dúsító oszlopban deflegmátorral távolítjuk el, majd ammóniahűtőben az oldaláramú gőzöket közvetve 50—60 °C-ra hűtjük. A mosóberendezés 2—4 elválasztott, a hűtőn keresztül vezetett víz cirkuláltatóval van felszerelve.

A találmány szerint a mosóberendezés felső része 2—4 harangtányérral van felszerelve. A legfelső tányérra 20—25 súly% ammóniát tartalmazó ammóniás vizet adagolunk, amelyet a 3. és 4. tányérról a fent cirkuláló vízbe, innen a további cirkuláltatott vízáramokba és az alsóból egy olajelválasztón keresztül a betáplált víztároló tartályba vezetünk. Az alul cirkuláló vízből lefolyó víz 20—25 súly% ammóniát és 20—25 súly% szén-dioxidot, továbbá szerves szennyeződéseket tartalmaz, melyek legfeljebb a lehűtési hőmérsékleten kondenzálnak.

A találmányt közelebbről az 1. ábra és a következő példa segítségével jellemezzük:

Kén-hidrogénnel, fenollal és más szerves vegyülettel szennyezett, 12 g/1 ammóniát, 20 g/1 szénsavat és 0,5 g/1 kén-hidrogént tartalmazó, 25 Nm³/ó térfogatáramú 15 nyersvízből 20—25 súly%-os vizes ammóniaoldat formájában kapjuk az ammóniát.

• Ebből a célból a nyersvizet a 4 kondenzátorból távozó gáz ammóniatartalmának eltávolítására a 3 gázmosóba vezetjük. A nyersvízben levő kén-hidrogént részben kimossuk, így a kén-hidrogén-tartalom 0,5 g/l-ról 0,3 g/1re csökken. A 3 gázmosó tetején távozó 20 gáz ammóniatartalma nem több mint 0,7 térfogat%. A 3 gázmosó aljáról a nyersvíz az 1 víztárolóba kerül, ahol a 11,12 elválasztókból távozó, 40—50% koncentrációjú ammónium-karbonát-kondenzátummal keveredik össze, mintegy 3:1 térfogat arányban. Onnan a 7 és 6 hőcserélőkbe jut, ahol 85 °C-ra felmelegszik, majd a harminctányéroe oszlop 26. tányérjár» kerül.

A 2 oszlop tetejéről a főleg szén-dioxidot és a kondenzátumra számítva 15 térfogat/^ ammóniát és könynyen illó szennyeződést — pl. ketont, nitrilt — tartalmazó fejgőzöket elvezetjük és a 4 kondenzátorba juttatjuk. A kondenzátoraiból az olajat all elválasztóban 5 eltávolítjuk és innen a kondenzátum a betáplált víz tárolójába folyik. A távozó gázt a 3 gázmosóba vezetjük.

A 2 oszlopba 5 t/ó 2 atü=0,2 MPa nyomású 16 gőzt vezetünk. A 2 oszlop 10. tányérja felett a nagy ammónia- 1( tartalmú gőzöket és a 8 dúsítóoszlopba vezetjük. A 2 oszlop aljáról gáztalanított víz lép ki és a 6 és 7 hőcserélőn keresztül a szennyvízelvezetőbe kerül. A gáztalanított víz 30%-át a 6 és a 7 hőcserélők felé irányítjuk és 90 °C-on a 2 oszlop harmincadik tányérjára juttatjuk. E

A 8 dúsítóoszlop összefügg a 9 deflegmátorral és mint ilyen rektifikáló oszlopként működik, melynek alján levő folyadékot a nyolcadik tányér magasságában a oszlopba visszavezetjük és az ammóniagáz a 10 ammóniahűtőhöz jut. 2(

Az itt még mintegy 7 súly% szén-dioxidot tartalmazó ammóniát a 10 ammóniahűtőből az 5 mosóba vezetjük, amely 2 db 13, 14 szivattyúval van ellátva a mosószer cirkuláltatására. A mosóoszlopra 100 l/ó ammóniás vizet vezetünk a 17 vezetéken keresztül. A mosóoszlop 21 tetejéről távozó koncentrált ammóniagázt a gőzkondenzátumba vezetjük. A betáplált nyersvíz a találmány szerinti kezelés után már csak 100 mg/1 ammóniát tartalmaz. A nyersvízben levő ammónia 95%-át 20— súly'!4-os vizes ammóniaoldat formájában kapjuk, 3( amely csak 0,5 súly/ζ szénsavat és 0,01 súlyzó szerves vegyületet tartalmaz, és például szódagyártásra vagy a mezőgazdaságban használható fel.

Claims (1)

1. Szabadalmi igénypont

   Eljárás ammónia eltávolítására és kinyerésére 1— 3 súly/ζ ammóniát, emellett szén-dioxidot és szerves szennyezéseket tartalmazó ipari szennyvizekből az ammóniának a szén-dioxidtól valamint a vízgőzzel desztillálható szennyezésektől való desztillációs elválasztásával és az ammónia lepárlásával egy mellékáramelvezetővel és 3—5 tányérból álló mosóberendezéssel felszerelt desztilláló oszlopon, azzal jellemezve, hogy

   a) a nyersvíz ammóniatartalmától függően a lehajtott víz 20—50%-át körforgásban a desztillálóoszlop aljáról az oszlop fejére vezetjük és közben a cirkuláló vizet a betáplált vízzel közvetett hőcserével 75—95 °C-ra hűtjük,

   b) a desztilláló oszlop tetejéről elvezetett gőzöket kondenzátorban 60 °C-ra hűtjük, majd egy gázmosóban nyersvízzel mossuk és 25—35 °C-ra hűtjük.

   c) a mellékáramú gőzöket egy dúsító oszlopban dúsítjuk és egy kondenzátorban 50—60 °C-ra hűtjük, majd 2—4 cirkuláló hűtő folyadékárammal — a mosóberendezés felső részén beépített 2—4. harangtányérra felvezetett 20—25 súly%-os vizes ammóniaoldat hozzáadása közben — mossuk és ezáltal 25—30 °C-ra hűtjük.