申请日2014.12.10
公开(公告)日2015.03.25
IPC分类号C02F1/02; B01D53/78; C01C1/02; B01D53/58; B01D53/52
摘要
本发明公开的一种含氨变换凝液废水制取稀氨水的方法，其在单塔加压侧线抽出汽提的基础上，增加氨水吸收塔，采用冷却吸收的方式来制取合格的稀氨水。不仅可以节省设备投资，而且可以有效的避开上述易腐蚀的操作温区。本发明还公开了一种含氨变换凝液废水制取稀氨水的装置。
摘要附图
权利要求书
1.一种含氨变换凝液废水制取稀氨水的方法，其特征在于，来自变换装 置的含氨变换凝液分为两部分，一部分直接送入汽提塔上部，另一部分经过 第一换热器、第二换热器换热升温后进入汽提塔中上部;汽提塔塔底再沸器 E3通入一定量的中低压蒸汽，对入塔的变换凝液进行汽提;汽提塔塔底为合 格的净化冷凝液经过第一加压泵加压、第二换热器和第一水冷却器冷却后送 至下游装置;含大部分H2S、CO2的轻组分从汽提塔塔顶馏出形成酸性气送出; 含部分H2S、NH3、H2O的轻组分从汽提塔的侧线抽出，然后再进入第一换热器 内进行降温，降温至100-115℃进入到氨水吸收塔第I段底部;来自氨水吸收 塔第II段底部的液相通过重力作用进入到氨水吸收塔第I段顶部，冷却吸收 来自氨水吸收塔第I段底部上升部分H2S;经过冷却吸收的气相通过烟囱板进 入到氨水吸收塔第II段底部;来自部分净化冷凝液送至氨水吸收塔第II段 顶部冷却吸收氨水吸收塔第II段底部上升部分H2S;经过冷却吸收的气相通 过烟囱板进入到氨水吸收塔第III段底部，然后再采用部分净化冷凝液送至 氨水吸收塔第III段顶部冷却吸收氨水吸收塔第II段底部上升部分NH3;最 终制取合格的稀氨水;由于吸收放热，此时来自氨水吸收塔第III段底部稀 氨水温度较高，最后通过氨水泵送至氨水冷却器冷却送出界区;另外一部分 冷却后的稀氨水作为冷媒循环至氨水吸收塔第III段顶部;氨水吸收塔顶部 出来的尾气送出界区;所述氨水吸收塔塔底出来的冷凝液通过第二加压泵加 压后送入汽提塔中下部再进行汽提。
2.一种含氨变换凝液废水制取稀氨水的装置，其特征在于，包括汽提塔 和氨水吸收塔，所述氨水吸收塔内部由依次连通的三段构成，其中第Ⅰ段位 于所述氨水吸收塔的底部，第Ⅱ段位于所述氨水吸收塔的中部，第Ⅲ段位于 所述氨水吸收塔的上部;与变换装置的含氨变换凝液出口连接的第一含氨变 换凝液输送管线的另一端与所述汽提塔上部的第一含氨变换凝液入口连接， 与变换装置的含氨变换凝液出口连接的第二含氨变换凝液输送管线另一端连 接第一换热器的第一入口，第一换热器的第一出口通过第三含氨变换凝液输 送管线连接至第二换热器的第一入口，第二换热器的第一出口通过第四含氨 变换凝液输送管线连接至所述汽提塔中上部的第二含氨变换凝液入口;在所 述汽提塔塔底安装有再沸器;所述汽提塔塔底设置有合格的净化冷凝液出口， 所述合格的净化冷凝液出口经过第一合格的净化冷凝液输送管线连接至第一 加压泵的入口，第一加压泵的出口通过第二合格的净化冷凝液输送管线连接 至第二换热器的第二入口，第二换热器的第二出口通过第三合格的净化冷凝 液输送管线连接至水冷却器的入口，水冷却器的出口通过第四合格的净化冷 凝液输送管线接出界区;在所述汽提塔塔顶设置有含大部分H2S、CO2的轻组 分的馏出口，所述含大部分H2S、CO2的轻组分的馏出口与酸性气输出管线连 接;在所述汽提塔中下部设置有含部分H2S、NH3、H2O的轻组分的侧出口，所 述含部分H2S、NH3、H2O的轻组分的侧出口通过第一含部分H2S、NH3、H2O的轻 组分输送管线连接至所述第一换热器的第二入口，所述第一换热器的第二出 口通过第二含部分H2S、NH3、H2O的轻组分输送管线连接至所述氨水吸收塔第 I段的底部，来自氨水吸收塔第II段底部的液相通过重力作用进入到氨水吸 收塔第I段顶部，冷却吸收来自氨水吸收塔第I段底部上升部分H2S;经过冷 却吸收的气相通过烟囱板进入到氨水吸收塔第II段底部;所述第四合格的净 化冷凝液输送管线上连接有第五、第六合格的净化冷凝液输送管线，所述第 五合格的净化冷凝液输送管线连接至所述氨水吸收塔第II段顶部;所述第六 合格的净化冷凝液输送管线连接至所述氨水吸收塔第Ⅲ段顶部;在所述氨水 吸收塔第Ⅲ段底部设置有合格稀氨水出口，所述合格稀氨水出口通过第一合 格稀氨水输送管线连接至氨水泵的入口，所述氨水泵的出口通过第二合格稀 氨水输送管线连接至氨水冷却器的入口，氨水冷却器的出口通过第三合格稀 氨水输送管线接出界区;在所述第三合格稀氨水输送管线上还接有第四合格 稀氨水输送管线，第四合格稀氨水输送管线的另一端连接至所述氨水吸收塔 第III段顶部的冷媒循环口;所述氨水吸收塔塔底设置有冷凝液出口，所述 冷凝液出口通过第一冷凝液输送管线连接至第二加压泵的入口，第二加压泵 的出口通过第二冷凝液输送管线连接至汽提塔中下部的冷凝液入口;所述氨 水吸收塔顶部设置有尾气出口，所述尾气出口通过第一尾气输出管送出界区。
3.如权利要求2所述的一种含氨变换凝液废水制取稀氨水的装置，其特 征在于，在所述尾气输出管上还连接有一N2补充管。
说明书
一种含氨变换凝液废水制取稀氨水的方法及装置
技术领域
本发明涉及含氨变换凝液废水处理技术领域，特别涉及一种含氨变换凝 液废水制取稀氨水的方法及装置，其通过重新配置含氨变换凝液废水处理流 程，来解决目前含氨变换凝液废水无法处理或者经过处理后的氨水品质无法 满足相关标准的问题。
背景技术
鉴于我国是个煤多气少的国家，目前，大多数化工企业均采用煤为原料。 鉴于变换工段是每个煤化工装置必不可少的工段。由于煤气化后的气体中含 有少量氨，在变换工段的高温气体经过换热冷却后生产了大量的含氨废水。 尤其水煤浆气化工艺中产生的变换凝液废水中的氨含量要高出粉煤气化工艺 很多。
目前正在运行的煤化工厂中对含氨变换凝液废水的处理主要有单塔蒸汽 气提、双塔汽提和单塔加压侧线抽氨汽提的方式。
单塔蒸汽气提主要流程描述如下：参见图1，变换工段中所有的冷凝液经 加热后送至变换汽提塔上部，塔底通入一定量的低压蒸汽。变换凝液中的轻 组分在蒸汽气提的作用下从变换凝液中分离出来，从汽提塔顶部排出，经冷 凝后分离，气体排入火炬或硫回收装置，含氨冷凝液则返回汽提塔上部或者 不回流作为污水外排。
此流程存在如下不足：
来自变换工段的变换凝液中一般含有来自煤中的H2S、CO2、氨、Cl-、CN-等组分。这些组分如不加以处理直接送至变换汽提塔中，将会对变换汽提塔、 塔内件及其附属设备产生腐蚀。目前众多煤化工厂都已出现此类问题。
如采用上述单塔蒸汽气提工艺处理变换凝液，如果塔顶分凝器的含氨冷 凝液不回流，则有汽提污水需要外排。如果冷凝液返回汽提塔内参与洗涤， 二氧化碳，硫化氢和氨则会在回流流程中累积，造成设备、管道的腐蚀和堵 塞。
如采用上述单塔蒸汽气提工艺处理变换凝液，汽提塔塔顶排出的是二氧 化碳、硫化氢与氨的混合气，在后续的冷凝过程中，气相管线因降温时二氧 化碳、硫化氢和氨极易生成NH4HS和NH4HCO3铵盐结晶，造成汽提塔塔顶塔板、 塔顶冷凝器的腐蚀和管道堵塞。
如采用上述单塔蒸汽气提工艺处理变换凝液，氨作为有害物质进行焚烧 处理，不仅浪费资源，也造成了环境污染。
双塔汽提主要流程描述如下：参见图2：变换凝液经加热后进入二氧化碳 汽提塔上部，塔底通入氨汽提塔上部产出的二次蒸汽。二氧化碳和硫化氢气 体从二氧化碳汽提塔顶部排出，经冷凝后分离，顶部不凝酸性气排入火炬或 硫回收工段，二氧化碳汽提塔底部凝液废水进入氨汽提塔上部，塔釜通入一 定量的低压蒸汽，氨蒸气从塔顶排出，经过二次冷凝，得到富氨气和冷凝污 水。其中一级冷凝液返回氨汽提塔内，二级冷凝液作为污水外排，富氨气排 入火炬或硫回收工段。此流程克服了单塔蒸汽气提中的部分缺陷，但是仍然 把氨当做有害物质处理，没有回收，流程中有污水需要外排。
单塔加压侧线抽出汽提主要流程描述如下：参见图3，变换凝液分冷、热 两股分别从上部和中上部进入汽提塔，汽提出的CO2、H2S等酸性气体及微量 氨、水蒸气，直接送入火炬或硫回收装置。变换凝液中的氨在塔的中部富集， 被侧采出来后经三级冷凝和分液后，得到较高浓度的粗氨气，送至氨精制部 分进一步处理。三级分凝液混合后返回原料罐。
此流程改进了双塔汽提工艺，但是也存在如下不足：
(1)氨蒸气经过三级冷凝，可以得到浓度为99%左右的富氨气，其中CO2含量约为20ppm，H2S含量约为1000ppm，但是仍然不能直接用来配制H2S的含 量小于100ppm，浓度为20%的合格稀氨水。
(2)通常三级冷凝系统中的第二级冷凝温度控制在70-90℃，从而进一步 冷凝一定量的水和硫化氢并提高气相中氨的浓度。但是，硫化氢对钢的腐蚀 随温度的升高而增强，在80℃腐蚀速率达到最高，温度再升高后，腐蚀速率 开始降低，在110-120℃时腐蚀速率达到最低。
(3)三级冷凝流程包括有三台换热器和三个分液罐，占地大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一在于针对常规变换流程中含氨变换凝液 处理不达标，废氨气只能去下游燃烧排放氮氧化物的难题而提供一种含氨变 换凝液废水制取稀氨水的方法，其在单塔加压侧线抽出汽提的基础上，采用 冷却吸收的方式来制取合格的稀氨水。
本发明所要解决的技术问题之二在于提供实现上述方法的装置。
作为本发明第一方面的一种含氨变换凝液废水制取稀氨水的方法，其特 征在于，来自变换装置的含氨变换凝液分为两部分，一部分直接送入汽提塔 上部，另一部分经过第一换热器、第二换热器换热升温后进入汽提塔中上部; 汽提塔塔底再沸器E3通入一定量的中低压蒸汽，对入塔的变换凝液进行汽提; 汽提塔塔底为合格的净化冷凝液经过第一加压泵加压、第二换热器和第一水 冷却器冷却后送至下游装置;含大部分H2S、CO2的轻组分从汽提塔塔顶馏出 形成酸性气送出;含部分H2S、NH3、H2O的轻组分从汽提塔的侧线抽出，然后 再进入第一换热器内进行降温，降温至100-115℃进入到氨水吸收塔第I段底 部;来自氨水吸收塔第II段底部的液相通过重力作用进入到氨水吸收塔第I 段顶部，冷却吸收来自氨水吸收塔第I段底部上升部分H2S;经过冷却吸收的 气相通过烟囱板进入到氨水吸收塔第II段底部;来自部分净化冷凝液送至氨 水吸收塔第II段顶部冷却吸收氨水吸收塔第II段底部上升部分H2S;经过冷 却吸收的气相通过烟囱板进入到氨水吸收塔第III段底部，然后再采用部分 净化冷凝液送至氨水吸收塔第III段顶部冷却吸收氨水吸收塔第II段底部上 升部分NH3;最终制取合格的稀氨水;由于吸收放热，此时来自氨水吸收塔第 III段底部稀氨水温度较高，最后通过氨水泵送至氨水冷却器冷却送出界区; 另外一部分冷却后的稀氨水作为冷媒循环至氨水吸收塔第III段顶部;氨水 吸收塔顶部出来的尾气送出界区;所述氨水吸收塔塔底出来的冷凝液通过第 二加压泵加压后送入汽提塔中下部再进行汽提。
作为本发明第二方面的一种含氨变换凝液废水制取稀氨水的装置，包括 汽提塔和氨水吸收塔，所述氨水吸收塔内部由依次连通的三段构成，其中第 Ⅰ段位于所述氨水吸收塔的底部，第Ⅱ段位于所述氨水吸收塔的中部，第Ⅲ 段位于所述氨水吸收塔的上部;与变换装置的含氨变换凝液出口连接的第一 含氨变换凝液输送管线的另一端与所述汽提塔上部的第一含氨变换凝液入口 连接，与变换装置的含氨变换凝液出口连接的第二含氨变换凝液输送管线另 一端连接第一换热器的第一入口，第一换热器的第一出口通过第三含氨变换 凝液输送管线连接至第二换热器的第一入口，第二换热器的第一出口通过第 四含氨变换凝液输送管线连接至所述汽提塔中上部的第二含氨变换凝液入 口;在所述汽提塔塔底安装有再沸器;所述汽提塔塔底设置有合格的净化冷 凝液出口，所述合格的净化冷凝液出口经过第一合格的净化冷凝液输送管线 连接至第一加压泵的入口，第一加压泵的出口通过第二合格的净化冷凝液输 送管线连接至第二换热器的第二入口，第二换热器的第二出口通过第三合格 的净化冷凝液输送管线连接至水冷却器的入口，水冷却器的出口通过第四合 格的净化冷凝液输送管线接出界区;在所述汽提塔塔顶设置有含大部分H2S、 CO2的轻组分的馏出口，所述含大部分H2S、CO2的轻组分的馏出口与酸性气输 出管线连接;在所述汽提塔中下部设置有含部分H2S、NH3、H2O的轻组分的侧 出口，所述含部分H2S、NH3、H2O的轻组分的侧出口通过第一含部分H2S、NH3、 H2O的轻组分输送管线连接至所述第一换热器的第二入口，所述第一换热器的 第二出口通过第二含部分H2S、NH3、H2O的轻组分输送管线连接至所述氨水吸 收塔第I段的底部，来自氨水吸收塔第II段底部的液相通过重力作用进入到 氨水吸收塔第I段顶部，冷却吸收来自氨水吸收塔第I段底部上升部分H2S; 经过冷却吸收的气相通过烟囱板进入到氨水吸收塔第II段底部;所述第四合 格的净化冷凝液输送管线上连接有第五、第六合格的净化冷凝液输送管线， 所述第五合格的净化冷凝液输送管线连接至所述氨水吸收塔第II段顶部;所 述第六合格的净化冷凝液输送管线连接至所述氨水吸收塔第Ⅲ段顶部;在所 述氨水吸收塔第Ⅲ段底部设置有合格稀氨水出口，所述合格稀氨水出口通过 第一合格稀氨水输送管线连接至氨水泵的入口，所述氨水泵的出口通过第二 合格稀氨水输送管线连接至氨水冷却器的入口，氨水冷却器的出口通过第三 合格稀氨水输送管线接出界区;在所述第三合格稀氨水输送管线上还接有第 四合格稀氨水输送管线，第四合格稀氨水输送管线的另一端连接至所述氨水 吸收塔第III段顶部的冷媒循环口;所述氨水吸收塔塔底设置有冷凝液出口， 所述冷凝液出口通过第一冷凝液输送管线连接至第二加压泵的入口，第二加 压泵的出口通过第二冷凝液输送管线连接至汽提塔中下部的冷凝液入口;所 述氨水吸收塔顶部设置有尾气出口，所述尾气出口通过第一尾气输出管送出 界区。
在本发明的一个优选实施例中，在所述尾气输出管上还连接有一N2补充 管。
由于采用了如上技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下的技术特 征：
1.设置氨水吸收塔取代传统的三级冷凝流程，将冷却、吸收脱硫与氨水 制取合为一体，减少设备投资和占地。
2.采用处理合格后的部分变换凝液作为冷却和吸收剂送至上述氨水吸收 塔第II段顶部，不仅有效地降低气相中的H2S含量，还可以降低气相的温度; 采用处理合格后的部分变换凝液作为冷却和吸收剂送至上述氨水吸收塔第 III段顶部。相比传统氨水吸收节省了脱盐水的使用;
3.由于NH3在汽提塔被侧线抽出后，塔顶酸性气中基本不含氨，避免铵盐 在汽提塔塔顶的结晶和腐蚀。为此塔顶酸性气可以直接送至下游克劳斯回收 硫;
4.由于净化冷凝液中基本也不含H2S、NH3等物质，可以直接送至气化或 生化处理减轻了污水外排的负担。
本发明针对目前一种通过重新配置含氨变换凝液废水处理流程，来解决 目前含氨变换凝液废水无法处理或者经过处理后的氨水品质无法满足相关标 准的问题。
