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焦化煤气废水氨回收技术

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2018/08/21
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【摘要】:
摘要煤气化废水的主要来源是洗涤水,粗煤气洗涤净化、酚类氨类精馏回收过程中产生的废水等,氨回收采用单塔加压测线抽出汽提工艺。我公司设计的蒸氨系统可做到既节能又环保,同时运行自动化程度高,实现无人值守。蒸出的氨水完全满足工业生产的要求。蒸氨后的废水,可直接进入生化处理系统。本系统投资少,回收周期短,建设周期短,不需要水泥框架设备、土建总投资比传统工艺节约30%以上。一、技术背景煤炭作为我国的基础化工原

摘要

煤气化废水的主要来源是洗涤水,粗煤气洗涤净化、酚类氨类精馏回收过程中产生的废水等,氨回收采用单塔加压测线抽出汽提工艺。我公司设计的蒸氨系统可做到既节能又环保,同时运行自动化程度高,实现无人值守。蒸出的氨水完全满足工业生产的要求。蒸氨后的废水,可直接进入生化处理系统。本系统投资少,回收周期短,建设周期短,不需要水泥框架设备、土建总投资比传统工艺节约30%以上。

一、技术背景

煤炭作为我国的基础化工原料,对它的清洁转化关系到我国经济和环境的双重利益。煤气化以其特有的方法,广泛被煤化工企业使用。在煤气化的过程中,产生大量的废水,这些废水中含有很多可以再次利用的物质,需要进行回收利用。氨回收装置即是对煤气化废水中的氨类污染物进行回收。在酚氨回收工艺中,主要用汽提工艺对废水中的氨类物质进行脱除。

二、技术简介

煤气化是一个热化学过程,以固体为燃料(主要是煤或焦炭)与气化剂(主要是空气)在高温条件下,通过裂解反应,使大分子的固体转化成小分子的可燃其它原料的过程。小分子可燃其它原料主要包括H2、CO、CH4等气体。煤气化裂解后的气体需经过洗涤,因此,煤气化废水的主要来源是洗涤水,粗煤气洗涤净化、酚类氨类精馏回收过程中产生的废水等,这些废水主要含有氨类、酚类、氰化物、高分子有机物、脂类、硫化物等水溶性污染物。

氨回收采用单塔加压测线抽出汽提工艺,单塔提纯发具有流程简单、投资少、能耗低、可同时回收氨和硫化、操作平稳且灵活等优点。

单塔加压测线抽出汽提工艺流程包括汽提塔和三级分凝系统两个部分,如图1所示。其中,汽提塔采用加压汽提侧线抽氨技术。经过预处理的原料污水泵加压后分两路进入汽提塔,一路经冷却器冷却至30~40℃作为冷进料进入到汽提塔的第一块塔板;另一路与塔釜采出和侧线采出换热至140~150℃作为热进料进入汽提塔中部,冷、热进料比为0.25~0.40。塔压为0.5~0.6Mpa,塔釜由再沸器或直接蒸汽加热,温度160~165℃。经分离后,塔顶得到硫化氢和二氧化碳等酸性气体,冷却后进入酸性气体分离罐,塔釜得到净化水,侧线抽出的粗氨气进入三级分凝系统,抽出比为8%~14%(按总进料量计)。

三级分凝系统主要由三个分凝器组成,使用逐级变温变压的方法来提浓粗氨气,得到纯度99%以上的氨气,进入后续的氨精制工艺。三级分凝器的温度大致115~125℃,85~95℃,40~50℃。

工艺流程图

中天科技

 

图1 单塔加压侧线抽出汽提工艺流程图

三、工艺原理

污水汽提工艺是一个化学平衡、电离平衡和相平衡共存的复杂体系。单塔加压侧线抽出汽提工艺是利用一个塔完成分离酸性气体、氨和净化水进行污水处理的任务。汽提塔从上到下按功能可分为三段:塔顶到热进口为酸性气精馏段,热进口到侧线抽出口为酸性气汽提段,侧线抽出口到塔底为氨汽提段。

在维持塔顶一定压力和控制合理的塔体温度下,原料污水分冷、热进料从塔上部分别进入汽提塔。在较高温度下,二氧化碳、硫化氢均以以游离的分子状态存在于液相中。在热进料减压闪蒸和塔底蒸汽的汽提作用下,离子转化为液相中的二氧化碳、硫化氢、氨分子,有液相转入气相实现气体。在酸性气体精馏段,在塔顶冷进料的低温吸收作用下,由于氨比酸性气的溶解度大的多,水蒸气和氨转入液相随液流向下流动。在酸性气汽提段,吸收了水蒸气、氨和少量酸性气的冷却吸收水与闪蒸了二氧化碳、硫化氢和氨的热进料废水混合后向塔中部移动。在这里,酸性气和氨反复受到自塔下部上升的高温汽流的汽提作用和自上部向下流动液流的吸收作用,酸性气和氨被不断吸收有不断汽提。由于中部温度较高,酸性气绝大部分最终被汽提至塔顶溢出,氨则受液流的吸收向塔的中部聚集,向塔中部聚集的氨达到气液平衡,液相浓度接近其溶解度时,就要随液流继续向塔底移动。

在氨汽提段,由于塔底蒸汽的汽提作用和侧线的抽出作用,氨由液相转入汽相从侧线抽出气中抽出。汽提塔内氨在塔的中部聚集,浓度分布形成高峰,这是塔顶低温吸收、塔釜高温汽提和侧线抽出作用的共同结果。影响氨峰高度及位置的基本因素是:塔底温度升高,氨峰峰坡变陡,氨峰升高,氨峰位置升高;原料水浓度升高,汽提塔内氨负荷增加,氨峰随着升高;氨循环量增加,氨峰升高。侧线抽出的粗氨气占汽提塔汽提负荷的50%左右,占总供热量的50%~60%,它是影响塔下部汽提强度和蒸汽单耗的关键因素。随着抽出比由小逐渐增大,塔底水质明显好转,同时蒸汽单耗和侧线凝量也随之增加,循环量产生的氨循环量也随之增加。当抽出比大于一定值时,由于氨循环量大,塔内氨峰变宽,尽管塔内汽提强度很大,净化水质反而变差,蒸汽单耗也明显增加。一般控制侧线抽出比为8%~14%。

侧线抽出的粗氨气中氨浓度一般为15%~20%,其他组成主要是水蒸气,还有少量的硫化氢和二氧化碳。三级分凝系统变温变压,充分利用了高温分水、低温固硫、逐级提浓这一特点,来降低粗氨气中水和硫化氢的含量。侧线粗氨气温度约155℃,通过一级分凝,粗氨气约70%的水被冷凝下来,氨浓度可达40%以上。而二级分凝仅起到过渡的作用,进一步提高气相中氨的浓度和冷凝一定量的水,分凝后氨浓度可达70%~80%。三级分凝中氨的气相浓度较高,而硫化氢在低温条件下溶解度增高,液相中的氨和硫化氢、二氧化碳反应生成硫氢化铵和碳酸氢铵。随着反应的进行,气相中的硫化氢不断溶解在水中,达到了脱除硫化氢并使气相中氨浓度达到99%以上的目的。如果副产品是氨水,可将三级分凝后是氨气直接配置成氨水。如果副产品为液氨,由于氨气中仍含有约200ppm的硫化氢,这部分硫化氢如不加以处理直接压缩成液氨,将严重影响产品质量,并造成氨压缩机的腐蚀。

四、技术优势

山东中天科技工程有限公司针对废水蒸氨,有非常成熟、节能的工艺,有独到的工艺设计,是业界的佼佼者。其中可通过调整分缩器的温度来控制氨水浓度,采用先进工艺实现一塔蒸馏,并采用先进技术大大降低蒸汽用量,做到既节能又环保,同时运行自动化程度高,实现无人值守。蒸出的氨水完全满足工业生产的要求。蒸氨后的废水,可直接进入生化处理系统。本系统投资少,回收周期短,建设周期短,不需要水泥框架设备、土建总投资比传统工艺节约30%以上。

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