焦化煤氣廢水氨回收技術
發布時間：
2022-05-10 14:19
摘要
煤氣化廢水的主要來源是洗滌水，粗煤氣洗滌凈化、酚類氨類精餾回收過程中產生的廢水等，氨回收采用單塔加壓測線抽出汽提工藝。我公司設計的蒸氨系統可做到既節能又環保，同時運行自動化程度高，實現無人值守。蒸出的氨水完全滿足工業生產的要求。蒸氨后的廢水，可直接進入生化處理系統。本系統投資少，回收周期短，建設周期短，不需要水泥框架設備、土建總投資比傳統工藝節約30%以上。
一、技術背景
煤炭作為我國的基礎化工原料，對它的清潔轉化關系到我國經濟和環境的雙重利益。煤氣化以其特有的方法，廣泛被煤化工企業使用。在煤氣化的過程中，產生大量的廢水，這些廢水中含有很多可以再次利用的物質，需要進行回收利用。氨回收裝置即是對煤氣化廢水中的氨類污染物進行回收。在酚氨回收工藝中，主要用汽提工藝對廢水中的氨類物質進行脫除。
二、技術簡介
煤氣化是一個熱化學過程，以固體為燃料(主要是煤或焦炭)與氣化劑(主要是空氣)在高溫條件下，通過裂解反應，使大分子的固體轉化成小分子的可燃其它原料的過程。小分子可燃其它原料主要包括H2、CO、CH4等氣體。煤氣化裂解后的氣體需經過洗滌，因此，煤氣化廢水的主要來源是洗滌水，粗煤氣洗滌凈化、酚類氨類精餾回收過程中產生的廢水等，這些廢水主要含有氨類、酚類、氰化物、高分子有機物、脂類、硫化物等水溶性污染物。
氨回收采用單塔加壓測線抽出汽提工藝，單塔提純發具有流程簡單、投資少、能耗低、可同時回收氨和硫化、操作平穩且靈活等優點。
單塔加壓測線抽出汽提工藝流程包括汽提塔和三級分凝系統兩個部分，如圖1所示。其中，汽提塔采用加壓汽提側線抽氨技術。經過預處理的原料污水泵加壓后分兩路進入汽提塔，一路經冷卻器冷卻至30~40℃作為冷進料進入到汽提塔的第一塊塔板;另一路與塔釜采出和側線采出換熱至140~150℃作為熱進料進入汽提塔中部，冷、熱進料比為0.25~0.40。塔壓為0.5~0.6Mpa，塔釜由再沸器或直接蒸汽加熱，溫度160~165℃。經分離后，塔頂得到硫化氫和二氧化碳等酸性氣體，冷卻后進入酸性氣體分離罐，塔釜得到凈化水，側線抽出的粗氨氣進入三級分凝系統，抽出比為8%~14%(按總進料量計)。
三級分凝系統主要由三個分凝器組成，使用逐級變溫變壓的方法來提濃粗氨氣，得到純度99%以上的氨氣，進入后續的氨精制工藝。三級分凝器的溫度大致115~125℃，85~95℃，40~50℃。
工藝流程圖
圖1 單塔加壓側線抽出汽提工藝流程圖
三、工藝原理
污水汽提工藝是一個化學平衡、電離平衡和相平衡共存的復雜體系。單塔加壓側線抽出汽提工藝是利用一個塔完成分離酸性氣體、氨和凈化水進行污水處理的任務。汽提塔從上到下按功能可分為三段：塔頂到熱進口為酸性氣精餾段，熱進口到側線抽出口為酸性氣汽提段，側線抽出口到塔底為氨汽提段。
在維持塔頂一定壓力和控制合理的塔體溫度下，原料污水分冷、熱進料從塔上部分別進入汽提塔。在較高溫度下，二氧化碳、硫化氫均以以游離的分子狀態存在于液相中。在熱進料減壓閃蒸和塔底蒸汽的汽提作用下，離子轉化為液相中的二氧化碳、硫化氫、氨分子，有液相轉入氣相實現氣體。在酸性氣體精餾段，在塔頂冷進料的低溫吸收作用下，由于氨比酸性氣的溶解度大的多，水蒸氣和氨轉入液相隨液流向下流動。在酸性氣汽提段，吸收了水蒸氣、氨和少量酸性氣的冷卻吸收水與閃蒸了二氧化碳、硫化氫和氨的熱進料廢水混合后向塔中部移動。在這里，酸性氣和氨反復受到自塔下部上升的高溫汽流的汽提作用和自上部向下流動液流的吸收作用，酸性氣和氨被不斷吸收有不斷汽提。由于中部溫度較高，酸性氣絕大部分最終被汽提至塔頂溢出，氨則受液流的吸收向塔的中部聚集，向塔中部聚集的氨達到氣液平衡，液相濃度接近其溶解度時，就要隨液流繼續向塔底移動。
在氨汽提段，由于塔底蒸汽的汽提作用和側線的抽出作用，氨由液相轉入汽相從側線抽出氣中抽出。汽提塔內氨在塔的中部聚集，濃度分布形成高峰，這是塔頂低溫吸收、塔釜高溫汽提和側線抽出作用的共同結果。影響氨峰高度及位置的基本因素是：塔底溫度升高，氨峰峰坡變陡，氨峰升高，氨峰位置升高;原料水濃度升高，汽提塔內氨負荷增加，氨峰隨著升高;氨循環量增加，氨峰升高。側線抽出的粗氨氣占汽提塔汽提負荷的50%左右，占總供熱量的50%~60%，它是影響塔下部汽提強度和蒸汽單耗的關鍵因素。隨著抽出比由小逐漸增大，塔底水質明顯好轉，同時蒸汽單耗和側線凝量也隨之增加，循環量產生的氨循環量也隨之增加。當抽出比大于一定值時，由于氨循環量大，塔內氨峰變寬，盡管塔內汽提強度很大，凈化水質反而變差，蒸汽單耗也明顯增加。一般控制側線抽出比為8%~14%。
側線抽出的粗氨氣中氨濃度一般為15%~20%，其他組成主要是水蒸氣，還有少量的硫化氫和二氧化碳。三級分凝系統變溫變壓，充分利用了高溫分水、低溫固硫、逐級提濃這一特點，來降低粗氨氣中水和硫化氫的含量。側線粗氨氣溫度約155℃，通過一級分凝，粗氨氣約70%的水被冷凝下來，氨濃度可達40%以上。而二級分凝僅起到過渡的作用，進一步提高氣相中氨的濃度和冷凝一定量的水，分凝后氨濃度可達70%~80%。三級分凝中氨的氣相濃度較高，而硫化氫在低溫條件下溶解度增高，液相中的氨和硫化氫、二氧化碳反應生成硫氫化銨和碳酸氫銨。隨著反應的進行，氣相中的硫化氫不斷溶解在水中，達到了脫除硫化氫并使氣相中氨濃度達到99%以上的目的。如果副產品是氨水，可將三級分凝后是氨氣直接配置成氨水。如果副產品為液氨，由于氨氣中仍含有約200ppm的硫化氫，這部分硫化氫如不加以處理直接壓縮成液氨，將嚴重影響產品質量，并造成氨壓縮機的腐蝕。
四、技術優勢
山東中天科技工程有限公司針對廢水蒸氨，有非常成熟、節能的工藝，有獨到的工藝設計，是業界的佼佼者。其中可通過調整分縮器的溫度來控制氨水濃度，采用先進工藝實現一塔蒸餾，并采用先進技術大大降低蒸汽用量，做到既節能又環保，同時運行自動化程度高，實現無人值守。蒸出的氨水完全滿足工業生產的要求。蒸氨后的廢水，可直接進入生化處理系統。本系統投資少，回收周期短，建設周期短，不需要水泥框架設備、土建總投資比傳統工藝節約30%以上。
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