申請(qǐng)日2014.11.04
公開(kāi)(公告)日2015.02.18
IPC分類(lèi)號(hào)C02F1/04; C02F101/16; C01C1/10
摘要
一種用于煤氣化廢水中回收氨的凈化工藝是自脫氨塔來(lái)的粗氨氣先通過(guò)凈化塔洗滌脫除部分酚類(lèi)、H2S、有機(jī)硫、CO2和油等雜質(zhì)后自?xún)艋敳颗懦�，再�?jīng)冷凝后進(jìn)行精餾得到液氨。本發(fā)明具有高效節(jié)能，凈化效果好，回收氨純度高的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種用于煤氣化廢水中回收氨的凈化工藝，其特征在于包括如下步驟：
(1)自煤氣化廢水處理裝置脫氨塔來(lái)的粗氨氣自下部進(jìn)入凈化塔，在凈化 塔底部低壓蒸汽的加熱下，氨蒸氣先通過(guò)凈化塔下段填料段與凈化塔底部的稀 氨水回流液逆向接觸洗滌，然后經(jīng)上段填料段與來(lái)自?xún)艋敾亓鞯南“彼?逆流接觸洗滌，氨蒸氣經(jīng)稀氨水兩段洗滌脫除部分酚類(lèi)、H2S、有機(jī)硫、CO2和油 等雜質(zhì)后自?xún)艋敳颗懦�，而凈化塔塔底排出的稀氨水一部分�?jīng)氨水循環(huán)泵 自下部填料段頂端返回至凈化塔，用于氨蒸氣下段洗滌，而另一部分送至煤氣 水分離系統(tǒng);
(2)自?xún)艋敳颗懦龅陌睔膺M(jìn)入冷凝吸收器，氨氣經(jīng)冷凝后向上與氮?dú)?混合后進(jìn)入冷凝吸收器上部填料段并與冷凝吸收器頂部來(lái)的去離子水逆向接 觸，氮?dú)庖环矫嫫鸨旱淖饔�，另一方面則是將氨氣中殘余的不凝氣體雜質(zhì)自 頂部帶出脫除，而氨氣則被去離子水吸收后形成氨水自冷凝吸收器底部排出進(jìn) 入氨水槽，氨水槽中的氨水分為三部分，其中一部分經(jīng)凈化塔回流泵自?xún)艋?上部填料段頂端返回凈化塔，用于氨蒸氣的上段洗滌，第二部分進(jìn)入稀氨水槽 后用于鍋爐煙氣脫硫，第三部分通過(guò)精餾塔進(jìn)料泵，并經(jīng)氨水預(yù)熱器與精餾塔 釜液換熱后自中部進(jìn)入精餾塔;
(3)來(lái)自氨水槽的氨水進(jìn)入精餾塔進(jìn)行精餾，精餾塔再沸器通過(guò)中壓蒸汽 提供熱源，稀氨水釜液自精餾塔塔底排出后，先經(jīng)氨水預(yù)熱器與精餾塔的進(jìn)料 氨水換熱后送往污水處理系統(tǒng)，提濃后的氨氣自精餾塔頂部排出后，經(jīng)冷凝器 冷凝至液氨后進(jìn)入液氨儲(chǔ)槽9，不凝氣體雜質(zhì)和部分氨氣自液氨儲(chǔ)槽頂部排出并 與凈化塔頂部排出的氨氣混合后進(jìn)入冷凝吸收器中，而液氨儲(chǔ)槽中的液氨自底 部排出，一部分通過(guò)精餾塔回流泵返回至氨精餾塔頂部作為回流液，而另一部 分液氨送至液氨槽并經(jīng)液氨泵送至液氨產(chǎn)品罐區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于煤氣化廢水中回收氨的凈化工藝，其特征在于 所述的煤氣化廢水處理裝置汽提脫氨塔來(lái)的粗氨氣溫度50～60℃，壓力0.2～ 0.3MPa，質(zhì)量組成為：NH3 87.0～91.0wt%，H2O 7.0～10.0wt%，H2S 0.4～0.8 wt%，CO2 1.0～3.0wt%和油0.05～0.1wt%，酚3000～6000mg/m3。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于煤氣化廢水中回收氨的凈化工藝，其特征在于 所述的凈化塔上下填料段的高度相同，每段占凈化塔筒體總長(zhǎng)度的0.2～0.3之 間。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用于煤氣化廢水中回收氨的凈化工藝，其特征在于 所述的填料為φ25～φ50mm的矩鞍環(huán)，以亂堆的形式填充。
5.如權(quán)利要求1所述的一種用于煤氣化廢水中回收氨的凈化工藝，其特征在于 所述的氨水槽中的氨水質(zhì)量濃度為20～30wt%，控制其回流量保證凈化塔上段 填料段中的液氣質(zhì)量比為1.5～2之間。
6.如權(quán)利要求1所述的一種用于煤氣化廢水中回收氨的凈化工藝，其特征在于 凈化塔底部氨水質(zhì)量濃度為15～30wt%，控制回流量保證凈化塔下段填料中液 氣的質(zhì)量比為2～3之間。
7.如權(quán)利要求1所述的一種用于煤氣化廢水中回收氨的凈化工藝，其特征在于 所述的凈化塔底部的溫度為65～70℃，凈化塔塔頂溫度為35～45℃。
8.如權(quán)利要求1所述的一種用于煤氣化廢水中回收氨的凈化工藝，其特征在于 所述的凈化塔底部回流至下段填料的稀氨水和頂部回流至上段填料的稀氨水均 冷卻至30～40℃之間。
9.如權(quán)利要求1所述的一種用于煤氣化廢水中回收氨的凈化工藝，其特征在于 所述的進(jìn)入冷凝吸收器中去離子水溫度為25～35℃，去離子水吸收氨氣后形成 濃度為20～30wt%的氨水。
10.如權(quán)利要求1所述的一種用于煤氣化廢水中回收氨的凈化工藝，其特征在 于所述的氨水槽中部分20～30wt%氨水與去離子水混合成8～12wt%稀氨水后 進(jìn)入稀氨水槽用于煙道氣脫硫。
11.如權(quán)利要求1所述的一種用于煤氣化廢水中回收氨的凈化工藝，其特征在 于所述的氨水槽中第三部分氨水經(jīng)精餾塔進(jìn)料泵增壓至2.0～2.2MPa后，然后 經(jīng)氨水預(yù)熱器與精餾塔塔釜液換熱達(dá)130～140℃后進(jìn)入精餾塔。
12.如權(quán)利要求1所述的一種用于煤氣化廢水中回收氨的凈化工藝，其特征在 于所述的精餾塔回流比為0.8～1.1，精餾塔塔頂溫度為65～75℃，壓力為1.4～ 1.60MPa，塔底溫度為195～210℃，壓力為1.55～1.65MPa。
13.如權(quán)利要求1所述的一種用于煤氣化廢水中回收氨的凈化工藝，其特征在 于所述的精餾塔總塔板數(shù)為35～40個(gè)，其中經(jīng)氨水預(yù)熱器與精餾塔釜液換熱后 自中部進(jìn)入精餾塔氨水進(jìn)料口位于精餾塔自上向下5～10層塔板之間。
14.如權(quán)利要求1所述的一種用于煤氣化廢水中回收氨的凈化工藝，其特征在 于液氨的回流口位于第一層塔板之上，并距第一層塔板距離為塔板間距的0.5～ 0.6。
說(shuō)明書(shū)
一種用于煤氣化廢水中回收氨的凈化工藝
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于一種回收氨的凈化工藝，具體說(shuō)涉及一種用于進(jìn)行煤氣化廢水 中回收的氨凈化工藝。
技術(shù)背景
我國(guó)“富煤、貧油、少氣”的能源結(jié)構(gòu)決定了煤炭仍是我國(guó)現(xiàn)階段最重要 的化工原料，故能否實(shí)現(xiàn)煤的高效和清潔轉(zhuǎn)化利用關(guān)系到我國(guó)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的雙 重利益。煤氣化是實(shí)現(xiàn)煤炭轉(zhuǎn)化利用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目前工業(yè)煤氣化技術(shù)主要包 括固定床氣化、流化床氣化和氣流床氣化三種，其中固定床碎煤加壓氣化具有 技術(shù)成熟、煤種適應(yīng)性強(qiáng)和能耗低等優(yōu)點(diǎn)在煤化工中具有廣泛應(yīng)用。但碎煤加 壓氣化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量含氨、酚、CO2、H2S和油等雜質(zhì)的氣化廢水，尤其氨的 含量高達(dá)4000～8000mg/L，如果不能將廢水中的氨回收利用，不但會(huì)導(dǎo)致氨資 源浪費(fèi)，而且會(huì)影響后續(xù)生化處理的出水指標(biāo)，進(jìn)而造成環(huán)境污染。
工業(yè)上主要通過(guò)蒸汽汽提的方式回收廢水中的氨，然后經(jīng)處理和凈化后回 用或生產(chǎn)液氨產(chǎn)品。但由于煤化工廢水組成極其復(fù)雜，汽提出的氨中仍含有大 量的酚類(lèi)、H2S、CO2和油等污染物，其雜質(zhì)含量嚴(yán)重超過(guò)氨水回用或液氨的質(zhì)量 要求，進(jìn)而導(dǎo)致諸多投產(chǎn)煤化工項(xiàng)目中都存在回收氨雜質(zhì)含量過(guò)高而無(wú)法使用 的現(xiàn)象，不僅影響經(jīng)濟(jì)效益，且氨的隨意排放會(huì)造成嚴(yán)重污染，故開(kāi)發(fā)一種高 效節(jié)能煤氣化廢水中氨的凈化技術(shù)是煤化工可持續(xù)發(fā)展的必然需求。
現(xiàn)有的氨凈化或精制工藝主要是針對(duì)煉油廠廢水汽提出氨中單個(gè)雜質(zhì)的去 除或合成氨馳放氣吸收后的稀氨水的提濃。專(zhuān)利CN1167084A公開(kāi)了一種氨精制 工藝，通過(guò)“洗滌-結(jié)晶-吸附-精脫硫”流程脫除煉油廠蒸出氨中的H2S雜質(zhì)， 該發(fā)明可將液氨的純度提高至99.8%，硫化氫含量低于1ppm。專(zhuān)利CN200951883Y 公開(kāi)了一種合成氨馳放氣氨回收裝置，該專(zhuān)利主要針對(duì)的是儲(chǔ)罐馳放氣和合成 放空氣的氨回收并制得液氨產(chǎn)品，該發(fā)明不但可大大降低水的消耗，而且又不 影響合成放空氣的后續(xù)變壓吸附提氫流程。專(zhuān)利CN102897954A公開(kāi)了一種含氨 廢水的回收和精制方法，首先在含氨廢水中加入酸性溶劑，通過(guò)逆滲透膜將酸 性廢水分離為高濃度廢水和低濃度廢水;然后將高濃度廢水通過(guò)電透析模塊或 者離子交換樹(shù)脂分離為陽(yáng)離子和陰離子，陽(yáng)離子即為銨離子，經(jīng)處理后得純凈 的氨產(chǎn)品。
上述發(fā)明主要是針對(duì)煉油廠廢水中汽提出氨的凈化和合成氨馳放氣的回收 和提濃，但煤氣化廢水中的雜質(zhì)種類(lèi)和含量遠(yuǎn)比煉油廠廢水和合成氨馳放氣復(fù) 雜，采用現(xiàn)有技術(shù)對(duì)煤氣化廢水汽提出的氨進(jìn)行凈化和精制仍難以達(dá)到氨產(chǎn)品 的回用要求，且針對(duì)煤氣化廢水汽提得到氨的凈化技術(shù)未見(jiàn)報(bào)道。因此，開(kāi)發(fā) 一種專(zhuān)門(mén)針對(duì)煤氣化廢水中汽提氨的凈化技術(shù)，徹底去除酚類(lèi)、H2S、有機(jī)硫、 CO2和油等雜質(zhì)，是提高氨資源利用價(jià)值和保護(hù)環(huán)境的必然需求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)煤氣化廢水回收的氨中含有的雜質(zhì)多而不能回用的問(wèn) 題，提供一種高效節(jié)能，凈化效果好，回收氨純度高的煤氣化廢水回收氨的凈 化工藝。
為達(dá)上述目的，發(fā)明人對(duì)煤氣化廢水回收氨的體系組成及熱力學(xué)特征進(jìn)行 了分析，構(gòu)建了相應(yīng)的模擬體系并進(jìn)行了模擬，并對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了小試實(shí)驗(yàn) 驗(yàn)證，結(jié)合模擬結(jié)果、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和多年的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提出了一種煤氣化廢 水回收的氨先經(jīng)氨氣凈化塔凈化，然后經(jīng)氨精餾塔精餾的工藝及裝置，最終得 到NH3質(zhì)量濃度達(dá)99.8%以上的液氨產(chǎn)品。
本發(fā)明公開(kāi)的一種用于煤氣化廢水中回收氨的凈化工藝，其具體的工藝包 括如下步驟：
(1)自煤氣化廢水處理裝置脫氨塔來(lái)的粗氨氣自下部進(jìn)入凈化塔，在凈化 塔底部低壓蒸汽的加熱下，氨蒸氣先通過(guò)凈化塔下段填料段與凈化塔底部的稀 氨水回流液逆向接觸洗滌，然后經(jīng)上段填料段與來(lái)自?xún)艋敾亓鞯南“彼?逆流接觸洗滌，氨蒸氣經(jīng)稀氨水兩段洗滌脫除部分酚類(lèi)、H2S、有機(jī)硫、CO2和油 等雜質(zhì)后自?xún)艋敳颗懦�，而凈化塔塔底排出的稀氨水一部分�?jīng)氨水循環(huán)泵 自下部填料段頂端返回至凈化塔，用于氨蒸氣下段洗滌，而另一部分送至煤氣 水分離系統(tǒng);
(2)自?xún)艋敳颗懦龅陌睔膺M(jìn)入冷凝吸收器，氨氣經(jīng)冷凝后向上與氮?dú)?混合后進(jìn)入冷凝吸收器上部填料段并與冷凝吸收器頂部來(lái)的去離子水逆向接 觸，氮?dú)庖环矫嫫鸨旱淖饔�，另一方面則是將氨氣中殘余的不凝氣體雜質(zhì)自 頂部帶出脫除，而氨氣則被去離子水吸收后形成氨水自冷凝吸收器底部排出進(jìn) 入氨水槽，氨水槽中的氨水分為三部分，其中一部分經(jīng)凈化塔回流泵自?xún)艋?上部填料段頂端返回凈化塔，用于氨蒸氣的上段洗滌，第二部分進(jìn)入稀氨水槽 后用于鍋爐煙氣脫硫，第三部分通過(guò)精餾塔進(jìn)料泵，并經(jīng)氨水預(yù)熱器與精餾塔 釜液換熱后自中部進(jìn)入精餾塔;
(3)來(lái)自氨水槽的氨水進(jìn)入精餾塔進(jìn)行精餾，精餾塔再沸器通過(guò)中壓蒸汽 提供熱源，稀氨水釜液自精餾塔塔底排出后，先經(jīng)氨水預(yù)熱器與精餾塔的進(jìn)料 氨水換熱后送往污水處理系統(tǒng)，提濃后的氨氣自精餾塔頂部排出后，經(jīng)冷凝器 冷凝至液氨后進(jìn)入液氨儲(chǔ)槽9，不凝氣體雜質(zhì)和部分氨氣自液氨儲(chǔ)槽頂部排出并 與凈化塔頂部排出的氨氣混合后進(jìn)入冷凝吸收器中，而液氨儲(chǔ)槽中的液氨自底 部排出，一部分通過(guò)精餾塔回流泵返回至精餾塔頂部作為回流液，而另一部分 液氨送至液氨槽并經(jīng)液氨泵送至液氨產(chǎn)品罐區(qū)。
如上所述的煤氣化廢水處理裝置汽提脫氨塔來(lái)的粗氨氣溫度50～60℃，壓 力0.2～0.3MPa，質(zhì)量組成為：NH387.0～91.0wt%，H2O 7.0～10.0wt%，H2S 0.4～0.8wt%，CO21.0～3.0wt%和油0.05～0.1wt%，酚3000～6000mg/m3。
如上所述的凈化塔上下填料段的高度相同，每段占氨氣凈化塔筒體總長(zhǎng)度 的0.2～0.3之間，填料為φ25～φ50mm的矩鞍環(huán)，以亂堆的形式填充。
如上所述的氨水槽中的氨水質(zhì)量濃度為20～30wt%，控制其回流量保證凈 化塔上段填料段中的液氣質(zhì)量比為1.5～2之間;凈化塔底部氨水質(zhì)量濃度為 15～30wt%，控制回流量保證凈化塔下段填料中液氣的質(zhì)量比為2～3之間。
如上所述的凈化塔底部的溫度為65～70℃，凈化塔塔頂溫度為35～45℃。
如上所述的凈化塔底部回流至下段填料的稀氨水和頂部回流至上段填料的 稀氨水均冷卻至30～40℃之間。
如上所述的凈化塔塔頂氨氣進(jìn)入冷凝吸收器中，自吸收器頂部進(jìn)入的去離 子水溫度為25～35℃，去離子水吸收氨氣后形成濃度為20～30wt%的氨水，不 凝氣體雜質(zhì)自冷凝吸收器頂部排出。
如上所述的氨水槽中部分20～30wt%氨水與去離子水混合成8～12wt%稀 氨水后進(jìn)入稀氨水槽用于煙道氣脫硫。
如上所述的氨水槽中第三部分氨水經(jīng)精餾塔進(jìn)料泵增壓至2.0～2.2MPa 后，然后經(jīng)氨水預(yù)熱器與精餾塔塔釜液換熱達(dá)130～140℃后進(jìn)入精餾塔。
如上所述的精餾塔回流比為0.8～1.1，塔頂溫度為65～75℃，壓力為1.4～ 1.60MPa，塔底溫度為195～210℃，壓力為1.55～1.65MPa。
如上所述的精餾塔總塔板數(shù)為35～40個(gè)，其中經(jīng)氨水預(yù)熱器與精餾塔釜液 換熱后自中部進(jìn)入精餾塔氨水的進(jìn)料口位于精餾塔自上向下5～10層塔板之間， 液氨的回流口位于第一層塔板之上，并距第一層塔板距離為塔板間距的0.5～ 0.6。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步在于：
(1)本發(fā)明提出的煤氣化廢水汽提回收氨的凈化工藝及裝置，能有效去除 回收氨中的酚、H2S、CO2和油等雜質(zhì)，大大提高了液氨產(chǎn)品的純度，克服了現(xiàn)有 技術(shù)中由于不存在氨凈化或氨凈化技術(shù)落后而導(dǎo)致的氨不能回收利用的問(wèn)題， 不但提高氨資源的利用率，而且避免了含氨污水的隨意排放而引起的環(huán)境污染。
(2)本發(fā)明根據(jù)整個(gè)煤氣化廢水處理工藝和工廠整體需求，提供的氨凈化 工藝和裝置不但能夠生產(chǎn)高純度的液氨產(chǎn)品，而且能夠提供10wt%左右的用于 鍋爐煙道氣的脫硫氨水，不但節(jié)省了氨凈化能耗，且提高了氨資源利用的合理 性。
