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焦化煤氣廢水氨回收技術(shù)
發(fā)布時(shí)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(chǎn)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(shè)計(jì)的蒸氨系統(tǒng)可做到既節(jié)能又環(huán)保，同時(shí)運(yùn)行自動(dòng)化程度高，實(shí)現(xiàn)無人值守。蒸出的氨水完全滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求。蒸氨后的廢水，可直接進(jìn)入生化處理系統(tǒng)。本系統(tǒng)投資少，回收周期短，建設(shè)周期短，不需要水泥框架設(shè)備、土建總投資比傳統(tǒng)工藝節(jié)約30%以上。
一、技術(shù)背景
煤炭作為我國的基礎(chǔ)化工原料，對(duì)它的清潔轉(zhuǎn)化關(guān)系到我國經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的雙重利益。煤氣化以其特有的方法，廣泛被煤化工企業(yè)使用。在煤氣化的過程中，產(chǎn)生大量的廢水，這些廢水中含有很多可以再次利用的物質(zhì)，需要進(jìn)行回收利用。氨回收裝置即是對(duì)煤氣化廢水中的氨類污染物進(jìn)行回收。在酚氨回收工藝中，主要用汽提工藝對(duì)廢水中的氨類物質(zhì)進(jìn)行脫除。
二、技術(shù)簡介
煤氣化是一個(gè)熱化學(xué)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(yīng)，使大分子的固體轉(zhuǎn)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(jīng)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(chǎn)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(jī)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(fā)具有流程簡單、投資少、能耗低、可同時(shí)回收氨和硫化、操作平穩(wěn)且靈活等優(yōu)點(diǎn)。
單塔加壓測線抽出汽提工藝流程包括汽提塔和三級(jí)分凝系統(tǒng)兩個(gè)部分，如圖1所示。其中，汽提塔采用加壓汽提側(cè)線抽氨技術(shù)。經(jīng)過預(yù)處理的原料污水泵加壓后分兩路進(jìn)入汽提塔，一路經(jīng)冷卻器冷卻至30~40℃作為冷進(jìn)料進(jìn)入到汽提塔的第一塊塔板;另一路與塔釜采出和側(cè)線采出換熱至140~150℃作為熱進(jìn)料進(jìn)入汽提塔中部，冷、熱進(jìn)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(jīng)分離后，塔頂?shù)玫搅蚧瘹浜投趸嫉人嵝詺怏w，冷卻后進(jìn)入酸性氣體分離罐，塔釜得到凈化水，側(cè)線抽出的粗氨氣進(jìn)入三級(jí)分凝系統(tǒng)，抽出比為8%~14%(按總進(jìn)料量計(jì))。
三級(jí)分凝系統(tǒng)主要由三個(gè)分凝器組成，使用逐級(jí)變溫變壓的方法來提濃粗氨氣，得到純度99%以上的氨氣，進(jìn)入后續(xù)的氨精制工藝。三級(jí)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(cè)線抽出汽提工藝流程圖
三、工藝原理
污水汽提工藝是一個(gè)化學(xué)平衡、電離平衡和相平衡共存的復(fù)雜體系。單塔加壓側(cè)線抽出汽提工藝是利用一個(gè)塔完成分離酸性氣體、氨和凈化水進(jìn)行污水處理的任務(wù)。汽提塔從上到下按功能可分為三段：塔頂?shù)綗徇M(jìn)口為酸性氣精餾段，熱進(jìn)口到側(cè)線抽出口為酸性氣汽提段，側(cè)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(jìn)料從塔上部分別進(jìn)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(tài)存在于液相中。在熱進(jìn)料減壓閃蒸和塔底蒸汽的汽提作用下，離子轉(zhuǎn)化為液相中的二氧化碳、硫化氫、氨分子，有液相轉(zhuǎn)入氣相實(shí)現(xiàn)氣體。在酸性氣體精餾段，在塔頂冷進(jìn)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(zhuǎn)入液相隨液流向下流動(dòng)。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(jìn)料廢水混合后向塔中部移動(dòng)。在這里，酸性氣和氨反復(fù)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(dòng)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(dá)到氣液平衡，液相濃度接近其溶解度時(shí)，就要隨液流繼續(xù)向塔底移動(dòng)。
在氨汽提段，由于塔底蒸汽的汽提作用和側(cè)線的抽出作用，氨由液相轉(zhuǎn)入汽相從側(cè)線抽出氣中抽出。汽提塔內(nèi)氨在塔的中部聚集，濃度分布形成高峰，這是塔頂?shù)蜏匚?、塔釜高溫汽提和?cè)線抽出作用的共同結(jié)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(nèi)氨負(fù)荷增加，氨峰隨著升高;氨循環(huán)量增加，氨峰升高。側(cè)線抽出的粗氨氣占汽提塔汽提負(fù)荷的50%左右，占總供熱量的50%~60%，它是影響塔下部汽提強(qiáng)度和蒸汽單耗的關(guān)鍵因素。隨著抽出比由小逐漸增大，塔底水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)，同時(shí)蒸汽單耗和側(cè)線凝量也隨之增加，循環(huán)量產(chǎn)生的氨循環(huán)量也隨之增加。當(dāng)抽出比大于一定值時(shí)，由于氨循環(huán)量大，塔內(nèi)氨峰變寬，盡管塔內(nèi)汽提強(qiáng)度很大，凈化水質(zhì)反而變差，蒸汽單耗也明顯增加。一般控制側(cè)線抽出比為8%~14%。
側(cè)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(jí)分凝系統(tǒng)變溫變壓，充分利用了高溫分水、低溫固硫、逐級(jí)提濃這一特點(diǎn)，來降低粗氨氣中水和硫化氫的含量。側(cè)線粗氨氣溫度約155℃，通過一級(jí)分凝，粗氨氣約70%的水被冷凝下來，氨濃度可達(dá)40%以上。而二級(jí)分凝僅起到過渡的作用，進(jìn)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(dá)70%~80%。三級(jí)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(yīng)生成硫氫化銨和碳酸氫銨。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，氣相中的硫化氫不斷溶解在水中，達(dá)到了脫除硫化氫并使氣相中氨濃度達(dá)到99%以上的目的。如果副產(chǎn)品是氨水，可將三級(jí)分凝后是氨氣直接配置成氨水。如果副產(chǎn)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(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量，并造成氨壓縮機(jī)的腐蝕。
四、技術(shù)優(yōu)勢
山東中天科技工程有限公司針對(duì)廢水蒸氨，有非常成熟、節(jié)能的工藝，有獨(dú)到的工藝設(shè)計(jì)，是業(yè)界的佼佼者。其中可通過調(diào)整分縮器的溫度來控制氨水濃度，采用先進(jìn)工藝實(shí)現(xiàn)一塔蒸餾，并采用先進(jìn)技術(shù)大大降低蒸汽用量，做到既節(jié)能又環(huán)保，同時(shí)運(yùn)行自動(dòng)化程度高，實(shí)現(xiàn)無人值守。蒸出的氨水完全滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求。蒸氨后的廢水，可直接進(jìn)入生化處理系統(tǒng)。本系統(tǒng)投資少，回收周期短，建設(shè)周期短，不需要水泥框架設(shè)備、土建總投資比傳統(tǒng)工藝節(jié)約30%以上。
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