PL113453B2 - Method of treatment of ammonia production wastes and apparatus therefor - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oczyszczania scieków z produkcji amoniakuprowadzacy do uzyskania wody wysokiej czystosci i jednoczesnego odzysku amo¬ niaku.Jednym z powazniejszych problemów sa scieki powstajace przy syntezie amoniaku. Zawieraja one w znacznych ilosciach amoniak. Ponadto z reguly zawie¬ raja takze duze ilosci innych zanieczyszczen jonowych.Typowy sklad takich scieków przedstawiono w tabeli ponizej: NNH4 er SO4" Si02 Na* Cu" — okolo 1000 mg/dm — okolo — okolo — okolo — okolo — okolo 80 mg/dm 40 mg/dm3 3 mg/dm3 80 mg/dm3 3 mg/dm3 — duza zawartosc weglanów Zrzut takich scieków do wód powierzchniowych nie jest mozliwy z powodu nadmiernej zawartosci azotu amonowego. Zastosowanie znanych sposobów oczysz¬ czania tego typu scieków metodami biologicznymi napotyka na szereg trudnosci, gdyz zawarte w sciekach jony miedzi dzialaja niekorzystnie na przebieg procesu.Ponadto wada kazdego sposobu biologicznego oczy¬ szczania scieków jest niemozliwosc odzyskiwania zarówno wody jak i chemikaliów. Metody biologiczne pozwalaja wiec jedynie na eliminacje zagrozenia jakie stwarza dla srodowiska amoniak. Wieksze znaczenie posiadaja metody fizykochemiczne. Jednakze zasto¬ sowanie typowego ukladu skladajacego sie z kolumny kationitowej wypelnionej silnie kwasnym katiohitem oraz kolumny anionitowej wypelnionej slabo zasado¬ wym anionitem nie rozwiazuje w pelni problemu, albowiem pozwala w zasadzie tylko na odzysk amoniaku w procesie regeneracji zloza kationitowego. Natomiast jakosc odzyskanej wodyjest stosunkowo niska, przez co nie nadaje sie ona do bezposredniego stosowania, na przyklad do zasilania kotlów wysokopreznych.Niedogodnosci opisanych mozna uniknac stosujac oczyszczanie scieku sposobem wedlug wynalazku.Sposób oczyszczania scieków z produkcji amoniaku, umozliwiajacy jednoczesne uzyskiwanie wody wysokiej czystosci, polegajacy na przepuszczaniu surowego scieku przez szeregowo polaczone: kolumne ze zlozem wypel¬ nionym silnie kwasnym kationitem, desorber CO2 oraz kolumne wypelniona slabo zasadowym anionitem wed¬ lug wynalazku, polega na tym,ze surowy sciek rozciencza sie do stezenia, korzystnie nie przekraczajacego 700 mg NsWdm3 i przepuszcza z szybkoscia 10-30 m/godzine przez wymieniony zespól czyszczacy. Nastepnie czes¬ ciowo zdemineralizowany sciek, w czesci zwracany jest do rozcienczania scieków surowych, reszta w zaleznosci od wymaganego stopnia czystosci kierowana jest do potrzeb produkcyjnych i/lub w celu otrzymania wody o parametrach ultraczystej przetlaczana z szybkoscia co najmniej 40 m/godzine, korzystnie 80-100 m/godzine przez zespól doczyszczajacy skladajacy sie z kolumny3 113453 4 wypelnionej silnie kwasnym kationitem i kolumny wypelnionej silnie zasadowym aniónitem. Podczas prze¬ puszczania scieku przez kolumne kationitowa, desorber CO2 pierwszego zespolu, zachodzi jego zgrubne oczy¬ szczanie. Na kolumnie kationitowej zatrzymane zostaje 90-95% amoniaku. Zloze zawarte w tej kolumnie regene¬ ruje sie stezonym kwasem siarkowym lub azotowym, a odzyskany koncentrat zawraca sie do produkcji. W desorberze CO2 scieki zostaja pozbawione dwutlenku wegla. Kolumne wypelniona slabo zasadowym anióni¬ tem wchodzaca w sklad podstawowego zespolu regene¬ ruje sie okolo 4% roztworem lugu sodowego. Roztwór poregeneracyjny zrzuca sie do kanalizacji. Scieki po przejsciu przez opisany zespól staja sie woda czesciowo zdemineralizowana o opornosci 10-15 tys. omów i z reguly pH nizszych od 6,5 jednostek.Wymiennik wypelniony silnie kwasnym kationitem regeneruje sie 4% roztworem kwasu solnego lub kwasu siarkowego, przy czym ten ostatni jest korzystniejszy ze wzgledów ekonomicznych. Roztwór poregeneracyjny zrzuca sie do kanalizacji. Natomiast zloze wypelnione silnie zasadowym aniónitem regeneruje sie 4% roztwo¬ rem lugu sodowego. Roztwór poregeneracyjny zrzucany jest do kanalizacji.Przedmiotem wynalazku jest takze urzadzenie do oczyszczania scieków z produkcji amoniaku umozliwia¬ jace uzyskanie wody wysokiej czystosci z jednoczesnym odzyskiem amoniaku. Urzadzenie wedlug wynalazku stanowi uklad skladajacy sie z dwóch zespolówczyszcza¬ cych, tojest zespolu zasadniczego, w sklad któregowcho¬ dza kolejno szeregowo polaczone: kolumna ze zlozem kationitowym, wypelniona silnie kwasnym kationitem, desorber CO2 oraz kolumna wypelniona slabo zasado¬ wym aniónitem, która polaczona jest szeregowo z zespo¬ lem doczyszczajacym skladajacym sie z kolumny wypelnionej silnie kwasnym kationitem oraz z kolumny wypelnionej silnie zasadowym aniónitem. Ponadto kolu¬ mna wypelniona slabo zasadowym aniónitem, wcho¬ dzaca w sklad zespolu zasadniczego wyposazona jest dodatkowo w przewód laczacy te kolumne poprzez zawory i pompe tloczaca z przewodem doprowadzaja¬ cym scieki surowe do kolumny pierwszej zespolu zasad¬ niczego, oraz w przewód do ewentualnego odprowadze¬ nia wody wstepnie oczyszczonej, dla bezposredniego wykorzystania w produkcji. Blizej wynalazek zostanie objasniony w oparciu o przyklad.Scieki surowe pobierane sa przewodem 1 i przesy-lane na wymiennik kationitowy 2, wypelniony silnie kwasnym kationitem. Zgrubnie zdekationizowany sciek na zlozu silnie kwasnym 2przesylanyjest rurociajfenr^db desor- bera CO? 4, skad pobierany jest rurociagiem 5 i przesy¬ lany na wymiennik 6 wypelniony slabo zasadowym amonitem.Scieki po tym wymienniku rozdzielane sa poprzez zawory 7 i 8, czesc z nich zawracana jest przewodem 15 i dolaczana do rurociagu 1, celem rozcienczenia scieków surowych, co jak stwierdzono doswiadczalnie przesuwa równowage procesu wymiany jonowej zachodzacego w pierwszym wymienniku kationitowym w kierunku sorp- cji amoniaku. Reszta rurociagiem 9 kierowana jest na zloze kationitu silnie kwasnego, który znajduje sie w kolumnie 10. Mozna tez czesc wstepnie oczyszczonych scieków kierowac do bezposredniego zastosowania, umozliwia to przewód 16 z zabudowanym zaworem 14.Scieki skierowane z kolumny 10 przesylane sa nastepnie rurociagiem 11 na kolumne 12 wypelniona silnie zasado¬ wym aniónitem. Woda wyplywajaca z kolumny 12 ma opornosc 10 megaohmów.N*¥„ — 89tfmg/dm3 Cl" — 85mg/dm3 S04"" — 32mg/dm3 Si02 — 4,5mg/dm3 Na* — 98mg/dm3 Cu" — l,5mg/dm3 skierowano na instalacje wielkolaboratoryjna zbudowa¬ na wedlug schematu jak na rysunku. Zastosowanonaste¬ pujace masy jonitowe: wymiennik kationitowy w czesci odzyskowej — Amberlite 200, a anionitowy -rAmberlite IRA 94S. Wymiennik kationitowy w czesci do¬ czyszczajacej Wofatit KPS a anionitowy Wofatit SBW.Do regeneracji kationitu stosowano w czesci odzysko¬ wej 50% H2SO4 w ilosci 107 g-HjSOobl/dm3 w przelicze¬ niu na czysty skladnik. Anionity regenerowano 4% NaOH w ilosci 50gNaOH/dm3AmberliteIRA94Si90g NaOH/dm3 Wofatitu SBW. Kationit KPS regenerowano 4% JH2SO4 w ilosci 120 g H2S04/dm3 w przeliczeniu na czysty skladnik.Przy przeplywie scieków, wynoszacym 3 dm3 na minute 1 dm3 recyrkulowano. Szybkosc przeplywu scie¬ ków przez czesc odzyskowa wynosila 17 m/h Szybkosc przeplywu przez czesc doczyszczajaca wynosila 83 m/h.Uzyskano wode zdemineralizowana o przewodnosci wahajacej sie w granicach 9,5-11 megaohmów.Stezenie koncentratu siarczanu amonu pochodzacego z regeneracji wymiennika kationitowego w czesci odzy¬ skowej wahalo sie w granicach 25-33% (w procentach wagowo-objetosciowych) przy stopniu odzysku amonia¬ ku ze scieków wynoszacym 92%.Za strzezenia patentowe 1. Sposób oczyszczania scieków z produkcji amonia¬ ku, umozliwiajacy jednoczesne uzyskiwanie wody wyso¬ kiej czystosci, polegajacy na przepuszczaniu surowego scieku przez szeregowo polaczone: kolumne ze zlozem wypelnionym silnie kwasnym kationitem, desorber CO2 oraz kolumne wypelniona slabo zasadowym aniónitem, zaamiMj tym, zesurowy sciekrozciencza sie,korzystnie do stezenia nie przekraczajacego 700 mg Numi/dm3 i nastepnie przepuszcza sie z szybkoscia 10-30 m/godzine przez wymieniony zespól czyszczacy, po czym czesc scieku zawraca sie do rozcienczenia scieku surowego, a reszte kieruje sie dla potrzeb produkcyjnych i/lub prze¬ puszcza sie z szybkoscia korzystnie 80-100 m/godzine przez szeregowo polaczone: kolumne wypelniona silnie kwasnym kationitem oraz kolumne wypelniona silnie zasadowym aniónitem. 2. Urzadzenie do oczyszczania scieków z produkcji amoniaku umozliwiajace jednoczesne uzyskanie wody wysokiej czystosci, zRanuemetym, ze stanowi uklad skla-5 113 453 e dajacy sie z dwóch zespolów czyszczacych, tojest zespolu zasadniczego, który tworza polaczone szeregowo: kolu¬ mna (2) wypelniona silnie kwasnym kationitem* desorber dwutlenku wegla (4) oraz kolumna (6) wypelniona slabo zasadowym amonitem oraz z polaczonego szeregowo zespolu doczyszczajacego sie z kolumny wypelnionej sil¬ nie kwasnym kationitem (10) i kolumny (12) wypelnionej silnie zasadowym anionitem, przy czym kolumna (6) wypelniona slabo zasadowym anionitem wyposazona jest w przewód (15) laczacy te kolumne poprzez pompe tloczaca (17) z przewodem (1) doprowadzajacym scieki surowe do ukladu, oraz w przewód (14) umozliwiajacy odprowadzenie czesciowo zdemineralizowamch scieków do produkcji. 13 ^L PL

Claims (2)

1. Za strzezenia patentowe 1. Sposób oczyszczania scieków z produkcji amonia¬ ku, umozliwiajacy jednoczesne uzyskiwanie wody wyso¬ kiej czystosci, polegajacy na przepuszczaniu surowego scieku przez szeregowo polaczone: kolumne ze zlozem wypelnionym silnie kwasnym kationitem, desorber CO2 oraz kolumne wypelniona slabo zasadowym aniónitem, zaamiMj tym, zesurowy sciekrozciencza sie,korzystnie do stezenia nie przekraczajacego 700 mg Numi/dm3 i nastepnie przepuszcza sie z szybkoscia 10-30 m/godzine przez wymieniony zespól czyszczacy, po czym czesc scieku zawraca sie do rozcienczenia scieku surowego, a reszte kieruje sie dla potrzeb produkcyjnych i/lub prze¬ puszcza sie z szybkoscia korzystnie 80-100 m/godzine przez szeregowo polaczone: kolumne wypelniona silnie kwasnym kationitem oraz kolumne wypelniona silnie zasadowym aniónitem.
2. 2. Urzadzenie do oczyszczania scieków z produkcji amoniaku umozliwiajace jednoczesne uzyskanie wody wysokiej czystosci, zRanuemetym, ze stanowi uklad skla-5 113 453 e dajacy sie z dwóch zespolów czyszczacych, tojest zespolu zasadniczego, który tworza polaczone szeregowo: kolu¬ mna (2) wypelniona silnie kwasnym kationitem* desorber dwutlenku wegla (4) oraz kolumna (6) wypelniona slabo zasadowym amonitem oraz z polaczonego szeregowo zespolu doczyszczajacego sie z kolumny wypelnionej sil¬ nie kwasnym kationitem (10) i kolumny (12) wypelnionej silnie zasadowym anionitem, przy czym kolumna (6) wypelniona slabo zasadowym anionitem wyposazona jest w przewód (15) laczacy te kolumne poprzez pompe tloczaca (17) z przewodem (1) doprowadzajacym scieki surowe do ukladu, oraz w przewód (14) umozliwiajacy odprowadzenie czesciowo zdemineralizowamch scieków do produkcji. 13 ^L PL