一种焦化剩余氨水负压脱氨的节能型脱氨方法.pdf

本发明涉及一种焦化剩余氨水负压脱氨的节能型脱氨方法,包括以下步骤：剩余氨水输送至脱氨塔提馏段上部的布液器，经布液后自上而下流过提馏段填料层；剩余氨水采用企业循环稀氨水的余热加热后,回到脱氨塔内，在20-28KPa的负压下，不断蒸发产生二次蒸汽；该二次蒸汽自下而上穿过提馏段填料层，与逆向流动的剩余氨水接触，对剩余氨水进行脱氨；剩余氨水到达塔底时，成为符合要求的合格剩余氨水,从塔内抽出；二次蒸汽到达脱氨塔顶部时，吸收了大部分氨气，自脱氨塔引出，进入冷凝器，冷凝器抽出的氨混合气引入氨吸收塔，用脱盐水进行循环吸收，生产10-20％的浓氨水，并输送至浓氨水储罐备用或备售，冷凝器冷凝下来的稀氨水回流塔内继续脱氨。

权利要求书
1.  一种焦化剩余氨水负压脱氨的节能型脱氨方法,其特征在于：包括以下步骤：
A、废水车间的剩余氨水排入废水缓存池，温度70-75℃，经过滤后的剩余氨水pH值调节至11.5-12之间，由脱氨塔进料泵(2)经脱氨塔进料口输送至脱氨塔(1)提馏段上部的布液器，经布液后自上而下流过提馏段填料层，脱氨塔(1)内压力只有绝压20-28KPa，剩余氨水蒸发1.5-1.8％，温度随之降低到60-65℃，到达脱氨塔(1)底部后，由循环泵(3)经换热器(4)冷进料入口输送至换热器(4)冷进料一侧；温度72-77℃循环稀氨水由循环氨水循环泵经换热器(4)热进料入口输送至换热器(4)热进料一侧；
剩余氨水、循环氨水经换热器(4)间接换热，循环氨水温度降至63-68℃，热量不断传递给剩余氨水，剩余氨水温度由60-65℃上升至68-73℃；剩余氨水经换热器(4)出口重新流回脱氨塔(1)底部，塔内压力只有绝压20-28KPa，对应饱和水蒸气温度60-65℃，剩余氨水不断蒸发产生二次蒸汽；二次蒸汽自下而上穿过提馏段填料层，与自上而下流动的剩余氨水逆向接触，氨气不断从剩余氨水中逸出，进入二次蒸汽中；
剩余氨水到达塔底时，氨气绝大部分被汽提出来，根据不同要求，剩余氨水中氨气含量只有5-200mg/L；符合要求的剩余氨水由脱氨塔(1)出料泵(5)从塔内抽出，输送至企业下道工序深化处理；
B、二次蒸汽到达脱氨塔(1)提馏段上部时，吸收了大部分氨气，继续向上进入脱氨塔(1)精馏段，与脱氨塔(1)外回流的冷凝稀氨水在精馏段填料间逆流接触，再次对回流稀氨水中的氨气进行吸收，然后自脱氨塔(1)顶部引出，进入冷凝器(6)；
在冷凝器(6)中，温度27-30℃的循环冷却水对脱氨塔(1)顶部引出的含氨二次蒸汽进行冷凝降温，自身温度上升至37-40℃，从冷凝器(6)中排出，进入冷却塔进行循环冷却；
为保证脱氨塔(1)中压力维持在20-28KPa的负压水平，设置水环式真空泵(7)，与冷凝器(6)二次蒸汽所在的一侧的壳程联通，不断将冷凝器(6)中的不凝气抽出，由于冷凝器(6)壳程通过二次蒸汽管道与脱氨塔直接联通，从而 使脱氨塔(1)中压力维持在20-28KPa的固定水平；
C、二次蒸汽在冷凝器(6)中被循环冷却水间接冷凝，温度降至50-60℃，大部分二次蒸汽被冷凝下来，一部分氨气被二次蒸气冷凝水吸收，形成稀氨水；冷凝下来的全部稀氨水经稀氨水回流泵(14)输送至脱氨塔(1)精馏段上部，经布液后自上而下流动，与从提馏段上升的二次蒸汽逆向接触，大部分氨气从稀氨水中逸出，转移到二次蒸汽中，到达提馏段上部布液器时，其中的氨气含量与进入脱氨塔(1)提馏段上部的剩余氨水中氨气含量达到平衡，二者混合后一起向下经过提馏段进行脱氨；
冷凝器(6)壳程的未被冷凝下来的不凝气体不断被真空泵(7)抽出；真空泵(7)与氨吸收塔(8)下段直接联通，抽出的氨混合气由真空泵引入氨吸收塔(8)下段一级吸收段下部；
D、氨吸收塔(8)分上下两段：下段为一级吸收段，上段为二级吸收段，采用脱盐水进行吸收；根据剩余氨水中氨气含量和回收氨水的浓度要求，由脱盐水喷淋泵将脱盐水定量输送至氨吸收塔(8)上部，由喷嘴均匀喷洒到二级吸收段填料层上层，自上而下流过二级吸收段填料层，对经过一级吸收段吸收后未被吸收的氨气进行二级吸收；脱盐水吸收氨气后成为稀氨水，继续向下流过一级吸收段填料层，对从氨吸收塔(8)下部引入的氨混合气进行一级吸收；吸收过程中，稀氨水浓度不断提高；
考虑到氨水吸收过程中释放大量的热量，将氨吸收塔(8)高架起来，吸收塔(8)底部的稀氨水及部分氨气自塔底锥体口自然流出，进入氨水冷却器(10)，被冷却器壳程的循环冷却水间接降温至35-40℃，随着温度降低，氨气被稀氨水进一步吸收，然后自流进入稀氨水罐(11)；
为防止一个循环吸收氨水浓度达不到浓度要求，设置一级吸收循环喷淋泵(9)，将稀氨水从稀氨水罐(11)输送至氨吸收塔(8)一级吸收段上部，通过喷嘴均匀喷洒到一级吸收段填料层上层，与二级吸收段流下来的稀氨水一起，作为一级吸收段的吸收液，对由吸收塔下部自上而下穿过的氨混合气进行循环吸收；
当稀氨水罐(11)氨水浓度达到要求时，由合格氨水泵(12)输送至浓氨水储罐(13)备用或备售。

说明书一种焦化剩余氨水负压脱氨的节能型脱氨方法
技术领域
本发明属于煤化工、新能源化工、石油化工等化工行业的废水处理领域，具体涉及含氨气的焦化剩余氨水采用负压脱氨的节能型脱氨方法，以及脱除出来的氨气的综合利用方法。
背景技术
煤化工等化工企业在焦炭生产和煤气化的冷却和洗涤过程中，形成大量的含氨、酚、氰化物、硫化物的稀氨水，该部分废水去除煤尘、煤粉、焦油后，作为冷却水在系统内循环使用，称为循环氨水；随着循环次数的增加，氨氮等有害成分富集，必须定期排出一部分，同时补充部分工艺净水，循环氨水才能正常循环使用，排出的这部分氨水称为剩余氨水，首先要进行脱氨，然后才能进入企业的废水处理系统进行深化处理。目前对这部分剩余氨水的脱氨处理，大部分企业采用高温蒸氨工艺，将废水加热至102-105℃，用高温生蒸汽将氨氮从废水中汽提出来，经冷凝成干净的稀氨水后，用于脱硫或制取硫酸铵。该工艺特点是能耗高，每处理1吨剩余氨水，仅仅蒸氨环节蒸汽耗费就高达150公斤，按120元/公斤的蒸汽价格，费用15元。按年产焦炭220万吨的湿法熄焦焦化企业来讲，一年的剩余氨水总量约48万吨，生蒸汽的耗费达到720万元，对企业是一个沉重的负担。同时企业的循环氨水温度高达72-80℃，需要较多的冷量冷却降温才能循环使用，热量被白白浪费掉，同时还要增加冷却设施的投资。随着企业经济效益的下滑和国家节能、环保新标准的实施以及监管力度的加大，积极探索新的脱氨方法和处理工艺，在满足国家环保标准的前提下，实现节能降耗和资源综合利用，成为上述企业和科研机构的重要和急切的任务。
因此，煤化工等能源、化工企业，急需一种方法，既能将剩余氨水中的氨气回收利用，又能大大降低蒸汽等能源耗费，实现资源综合利用和能源节约；同时投资相对适中，并尽可能实现运行正收益。只有这样，才能保障煤化工等能源、 化工企业的长期健康发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种焦化剩余氨水负压脱氨的节能型脱氨方法，使剩余氨水脱氨后完全能达到企业进一步生化处理要求，并将氨气进行回收，制取10-20％浓度的氨水，同时完全不用蒸汽，实现余热利用和资源综合利用，从而变废为宝，最终提高生产质量，提升社会和经济效益。
为实现上述目的，本发明采用的方案是：一种焦化剩余氨水负压脱氨的节能型脱氨方法：包括以下步骤：
A、废水车间的剩余氨水排入废水缓存池，温度70-75℃，经过滤后的剩余氨水pH值调节至11.5-12之间，由脱氨塔进料泵(2)经脱氨塔进料口输送至脱氨塔(1)提馏段上部的布液器，经布液后自上而下流过提馏段填料层，脱氨塔(1)内压力只有绝压20-28KPa，剩余氨水蒸发1.5-1.8％，温度随之降低到60-65℃，到达脱氨塔(1)底部后，由循环泵(3)经换热器(4)冷进料入口输送至换热器(4)冷进料一侧；温度72-77℃循环稀氨水由循环氨水循环泵经换热器(4)热进料入口输送至换热器(4)热进料一侧；
剩余氨水、循环氨水经换热器(4)间接换热，循环氨水温度降至63-68℃，热量不断传递给剩余氨水，剩余氨水温度由60-65℃上升至68-73℃；剩余氨水经换热器(4)出口重新流回脱氨塔(1)底部，塔内压力只有绝压20-28KPa，对应饱和水蒸气温度60-65℃，剩余氨水不断蒸发产生二次蒸汽；二次蒸汽自下而上穿过提馏段填料层，与自上而下流动的剩余氨水逆向接触，氨气不断从剩余氨水中逸出，进入二次蒸汽中；
剩余氨水到达塔底时，氨气绝大部分被汽提出来，根据不同要求，剩余氨水中氨气含量只有5-200mg/L；符合要求的剩余氨水由脱氨塔(1)出料泵(5)从塔内抽出，输送至企业下道工序深化处理；
B、二次蒸汽到达脱氨塔(1)提馏段上部时，吸收了大部分氨气，继续向上进入脱氨塔(1)精馏段，与脱氨塔(1)外回流的冷凝稀氨水在精馏段填料间逆流接触，再次对回流稀氨水中的氨气进行吸收，然后自脱氨塔(1)顶部引出，进入冷凝器(6)；
在冷凝器(6)中，温度27-30℃的循环冷却水对脱氨塔(1)顶部引出的含氨二次蒸汽进行冷凝降温，自身温度上升至37-40℃，从冷凝器(6)中排出， 进入冷却塔进行循环冷却；
为保证脱氨塔(1)中压力维持在20-28KPa的负压水平，设置水环式真空泵(7)，与冷凝器(6)二次蒸汽所在的一侧的壳程联通，不断将冷凝器(6)中的不凝气抽出，由于冷凝器(6)壳程通过二次蒸汽管道与脱氨塔直接联通，从而使脱氨塔(1)中压力维持在20-28KPa的固定水平；
C、二次蒸汽在冷凝器(6)中被循环冷却水间接冷凝，温度降至50-60℃，大部分二次蒸汽被冷凝下来，一部分氨气被二次蒸气冷凝水吸收，形成稀氨水；冷凝下来的全部稀氨水经稀氨水回流泵(14)输送至脱氨塔(1)精馏段上部，经布液后自上而下流动，与从提馏段上升的二次蒸汽逆向接触，大部分氨气从稀氨水中逸出，转移到二次蒸汽中，到达提馏段上部布液器时，其中的氨气含量与进入脱氨塔(1)提馏段上部的剩余氨水中氨气含量达到平衡，二者混合后一起向下经过提馏段进行脱氨；
冷凝器(6)壳程的未被冷凝下来的不凝气体不断被真空泵(7)抽出；真空泵(7)与氨吸收塔(8)下段直接联通，抽出的氨混合气由真空泵引入氨吸收塔(8)下段一级吸收段下部；
D、氨吸收塔(8)分上下两段：下段为一级吸收段，上段为二级吸收段，采用脱盐水进行吸收；根据剩余氨水中氨气含量和回收氨水的浓度要求，由脱盐水喷淋泵将脱盐水定量输送至氨吸收塔(8)上部，由喷嘴均匀喷洒到二级吸收段填料层上层，自上而下流过二级吸收段填料层，对经过一级吸收段吸收后未被吸收的氨气进行二级吸收；脱盐水吸收氨气后成为稀氨水，继续向下流过一级吸收段填料层，对从氨吸收塔(8)下部引入的氨混合气进行一级吸收；吸收过程中，稀氨水浓度不断提高；
考虑到氨水吸收过程中释放大量的热量，将氨吸收塔(8)高架起来，吸收塔(8)底部的稀氨水及部分氨气自塔底锥体口自然流出，进入氨水冷却器(10)，被冷却器壳程的循环冷却水间接降温至35-40℃，随着温度降低，氨气被稀氨水进一步吸收，然后自流进入稀氨水罐(11)；
为防止一个循环吸收氨水浓度达不到浓度要求，设置一级吸收循环喷淋泵(9)，将稀氨水从稀氨水罐(11)输送至氨吸收塔(8)一级吸收段上部，通过喷嘴均匀喷洒到一级吸收段填料层上层，与二级吸收段流下来的稀氨水一起，作为一级吸收段的吸收液，对由吸收塔下部自上而下穿过的氨混合气进行循环吸 收；
当稀氨水罐(11)氨水浓度达到要求时，由合格氨水泵(12)输送至浓氨水储罐(13)备用或备售。
本发明的主要特点在于：一是在低温负压的条件下，用循环氨水携带的热量加热剩余氨水，产生的二次蒸汽作为汽提脱氨的介质，从而完全取代生蒸汽；二是具备较常压脱氨更好的脱除效果，根据企业需要，可将剩余氨水中的氨氮脱除至5-200mg/L；三是脱出的氨气直接用于制取浓度10-20％的浓氨水，用于企业脱硫或直接对外出售；四是节约了将循环氨水进行降温的设备和能源耗费。该方法可用于类似废水的综合处理利用。
附图说明
图1为本发明实施例实验装置结构示意图。
具体实施方式：
一种焦化剩余氨水负压脱氨的节能型脱氨方法,包括以下步骤：
A、废水车间的剩余氨水排入废水缓存池，温度70-75℃，经过滤后的剩余氨水pH值调节至11.5-12之间，pH值调节至11.5-12之间，并经过滤后的剩余氨水，温度70-75℃，由脱氨塔进料泵(2)经脱氨塔进料口输送至脱氨塔(1)提馏段上部的布液器，经布液后自上而下流过提馏段填料层，由于脱氨塔(1)内压力只有20-28KPa(绝压，下同))，剩余氨水蒸发一部分(1.5-1.8％)，温度随之降低到60-65℃，到达脱氨塔(1)底部后，由循环泵(3)经换热器(4)冷进料入口输送至换热器(4)冷进料一侧；循环稀氨水(温度72-77℃)由循环氨水循环泵经换热器(4)热进料入口输送至换热器(4)热进料一侧；
剩余氨水、循环氨水经换热器(4)间接换热，循环氨水温度降至63-68℃，热量不断传递给剩余氨水，剩余氨水温度由60-65℃上升至68-73℃；剩余氨水经换热器(4)出口重新流回脱氨塔(1)底部，由于塔内压力只有20-28KPa，对应饱和水蒸气温度60-65℃，剩余氨水不断蒸发产生二次蒸汽；二次蒸汽自下而上穿过提馏段填料层，与自上而下流动的剩余氨水逆向接触，氨气不断从剩余氨水中逸出，进入二次蒸汽中；
剩余氨水到达塔底时，氨气绝大部分被汽提出来，根据不同要求，剩余氨水中氨气含量只有5-200mg/L；符合要求的剩余氨水由脱氨塔(1)出料泵(5)从塔内抽出，输送至企业下道工序深化处理；
B、二次蒸汽到达脱氨塔(1)提馏段上部时，吸收了大部分氨气，继续向上进入脱氨塔(1)精馏段，与脱氨塔(1)外回流的冷凝稀氨水在精馏段填料间逆流接触，再次对回流稀氨水中的氨气进行吸收，然后自脱氨塔(1)顶部引出，进入冷凝器(6)。
在冷凝器(6)中，温度27-30℃的循环冷却水对脱氨塔(1)顶部引出的含氨二次蒸汽进行冷凝降温，自身温度上升至37-40℃，从冷凝器(6)中排出，进入冷却塔进行循环冷却；
为保证脱氨塔(1)中压力维持在20-28KPa的负压水平，设置水环式真空泵(7)，与冷凝器(6)壳程(二次蒸汽所在的一侧)联通，不断将冷凝器(6)中的不凝气抽出，由于冷凝器(6)壳程通过二次蒸汽管道与脱氨塔直接联通，从而使脱氨塔(1)中压力维持在20-28KPa的固定水平；
C、二次蒸汽在冷凝器(6)中被循环冷却水间接冷凝，温度降至50-60℃，大部分二次蒸汽被冷凝下来，一部分氨气被二次蒸气冷凝水吸收，形成稀氨水；冷凝下来的全部稀氨水经稀氨水回流泵(14)输送至脱氨塔(1)精馏段上部，经布液后自上而下流动，与从提馏段上升的二次蒸汽逆向接触，大部分氨气从稀氨水中逸出，转移到二次蒸汽中，到达提馏段上部布液器时，其中的氨气含量与进入脱氨塔(1)提馏段上部的剩余氨水中氨气含量达到平衡，二者混合后一起向下经过提馏段进行脱氨；
冷凝器(6)壳程的未被冷凝下来的不凝气体(氨混合气，主要是氨气，含少量水蒸汽和微量其它不凝气体)不断被真空泵(7)抽出；真空泵(7)与氨吸收塔(8)下段直接联通，抽出的氨混合气由真空泵引入氨吸收塔(8)下段一级吸收段下部；
D、氨吸收塔(8)分上下两段：下段为一级吸收段，上段为二级吸收段，采用脱盐水进行吸收。根据剩余氨水中氨气含量和回收氨水的浓度要求，由脱盐水喷淋泵将脱盐水定量输送至氨吸收塔(8)上部，由喷嘴均匀喷洒到二级吸收段填料层上层，自上而下流过二级吸收段填料层，对经过一级吸收段吸收后未被吸收的氨气进行二级吸收；脱盐水吸收氨气后成为稀氨水，继续向下流过一级吸收段填料层，对从氨吸收塔(8)下部引入的氨混合气进行一级吸收；吸收过程中，稀氨水浓度不断提高；
考虑到氨水吸收过程中释放大量的热量，将氨吸收塔(8)高架起来，吸收 塔底部的稀氨水及部分氨气自塔底锥体口自然流出，进入氨水冷却器(10)，被冷却器壳程的循环冷却水间接降温至35-40℃，随着温度降低，氨气被稀氨水进一步吸收，然后自流进入稀氨水罐(11)；
为防止一个循环吸收氨水浓度达不到浓度要求，设置一级吸收循环喷淋泵(9)，将稀氨水从稀氨水罐(11)输送至氨吸收塔(8)一级吸收段上部，通过喷嘴均匀喷洒到一级吸收段填料层上层，与二级吸收段流下来的稀氨水一起，作为一级吸收段的吸收液，对由吸收塔下部自上而下穿过的氨混合气进行循环吸收。
当稀氨水罐(11)氨水浓度达到要求时，由合格氨水泵(12)输送至浓氨水储罐(13)备用或备售。
本发明主要设备包括：
1、负压汽提脱氨及余热利用系统：由脱氨塔、换热器、进料泵、出料泵、循环泵、真空泵组成；
2、氨水制备系统：由冷凝器、稀氨水回流泵、氨吸收塔、氨水冷却器、循环喷淋泵、合格氨水泵、稀氨水罐、浓氨水罐组成。
3、电气、仪表控制系统：由电气系统、DCS控制系统和控制阀门、控制仪表等组成。
本发明中，脱氨所需热量全部由系统循环氨水自身余热供热，完全替代外部生蒸汽供热；系统本身无物料富集问题。