公布日：2023.09.19
申请日：2023.07.06
分类号：C02F1/04(2023.01)I;C02F1/08(2023.01)I;C02F1/06(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)I;C02F101/16(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种基于降膜MVR精馏技术的废水脱氨处理工艺及装置，属于废水脱氨技术领域，采用两级压缩机及降膜换热器，将蒸氨塔塔顶气相物料与塔釜液相物料换热产生的二次蒸汽及塔釜物料闪蒸的二次蒸汽经两级压缩机增温增压后再用于塔釜汽提蒸氨。通过上述方式，本发明将MVR双级压缩及降膜换热技术应用于废水脱氨工艺，来处理传统精馏脱氨能耗高的问题，利用机械式蒸汽再压缩技术(MVR)可做到对系统余热的梯级利用，系统热量利用率可达到90％以上；将汽提脱氨与MVR精馏技术两种工艺结合在一起，可达到节约能源、降低运行成本的目的。
权利要求书
1.一种基于降膜MVR精馏技术的废水脱氨处理工艺，其特征在于，采用两级压缩机及降膜换热器，将蒸氨塔(T101)塔顶气相物料与塔釜液相物料换热产生的二次蒸汽及塔釜物料闪蒸的二次蒸汽经两级压缩机增温增压后再用于塔釜汽提蒸氨；具体包括以下步骤：一、进料：物料由进料泵打入脱氨水预热板换(E101)，与系统脱氨水、氨气进行换热，利用系统余热提高进料温度，然后进入蒸氨塔(T101)；二、出塔：物料进入蒸氨塔(T101)后经塔底二次蒸汽汽提，使物料中的轻组分氨气富集到塔顶，脱氨水在塔底，塔顶的氨气和水蒸气进入降膜换热器(E103)壳程，塔釜脱氨水通过塔釜转料泵(P101)进入降膜换热器(E103)管程，通过降膜循环泵(P103)与降膜换热器(E103)壳程二次蒸汽循环换热蒸发；三、降膜蒸发：物料在降膜换热器(E103)内经降膜循环泵(P103)和分布器将物料均匀分布在换热管内形成薄膜状液膜，与二次蒸汽换热后蒸发，脱氨水在下管箱收集，通过降膜循环泵(P103)重新输送至换热器换热，如此循环，达到出蒸发量后通过压差及位差输送至二级分离器(S102)，降膜换热器(E103)蒸发产生的二次蒸汽输送至降膜分离器(S101)；四、二级闪蒸：降膜换热器(E103)管箱出料到二级分离器(S102)，在二级分离器(S102)内进行闪蒸蒸发；五、机械压缩：二级分离器(S102)产生的二次蒸汽经一级压缩机(C102)做功增温增压后温度一次提升，二级分离器(S102)产生的二次蒸汽升温后与降膜换热器(E103)蒸发产生的二次蒸汽汇合进入二级压缩机(C101)，这部分二次蒸汽经二级压缩机(C101)做功增温增压后温度二次提升，之后再进入蒸氨塔(T101)塔釜，用于提供含氨水汽提时所需要的热量；六、氨水采出：蒸氨塔(T101)塔顶二次蒸汽经降膜换热器(E103)换热后部分水蒸气冷凝，氨气再次富集，富集的氨气与部分水蒸气进入氨气预热板换(E102)对进料进行预热后进入冷凝器(E104)；通过真空泵(P106)排出不凝性气体；七、脱氨水：经过二次闪蒸的脱氨水用出料泵(P104)输送到脱氨水预热板换(E101)中，对进料进行一级预热后，排出；壳程经换热冷凝下来的稀氨水，收集在氨水罐(V101)内，通过回流泵(P102)进行蒸氨塔(T101)回流；冷凝器(E104)冷凝后得到12～17％氨水，通过氨水泵(P105)采出合格氨水；二级分离器(S102)产生的二次蒸汽经一级压缩机(C102)做功增温增压后温度可提升18～22℃；二级分离器(S102)产生的二次蒸汽升温后与降膜换热器(E103)蒸发产生的二次蒸汽汇合进入二级压缩机(C101)，这部分二次蒸汽经二级压缩机(C101)做功增温增压后可提升20～24℃；用于所述的基于降膜MVR精馏技术的废水脱氨处理工艺中的废水脱氨处理装置，包括蒸氨塔本体(1)，还包括顶盖(2)、出气管(3)、横管(4)、除垢组件、匀气组件、管A(7)、管B(8)、排液管(9)、塔板(10)、直孔(11)、溢流板(12)和导流板(13)；所述蒸氨塔本体(1)的顶部固定连接有用于封堵蒸氨塔本体(1)顶部的顶盖(2)；顶盖(2)的顶部固定连接有与顶盖(2)相连通的出气管(3)；所述蒸氨塔本体(1)的侧壁上固定安装有横管(4)，横管(4)上安装有除垢组件；除垢组件与管A(7)连接；所述蒸氨塔本体(1)的侧壁上固定安装有多组管B(8)；所述蒸氨塔本体(1)的底部固定安装有排液管(9)；所述蒸氨塔本体(1)的内部由上至下等间距交错固定安装有多组塔板(10)；塔板(10)上均匀开设有若干组直孔(11)；塔板(10)的上端安装有若干组罩在直孔(11)上方的匀气组件；塔板(10)的一端与蒸氨塔本体(1)的内壁固定连接，塔板(10)的另一端与蒸氨塔本体(1)的内壁存在间隙，塔板(10)的另一端上部固定连接有溢流板(12)，溢流板(12)的顶部高于塔板(10)的顶部；塔板(10)的另一端下部固定连接有导流板(13)，导流板(13)的底部低于塔板(10)的底部；上一层塔板(10)上的导流板(13)的底部与下一层塔板(10)之间存在间隙；且上一层塔板(10)上的导流板(13)的底部低于下一层塔板(10)上的溢流板(12)的顶部；溢流板(12)的顶部与上一层塔板(10)之间存在间隙；所述除垢组件包括连接管(5)、盖帽(6)、过滤罩(14)、限位环(15)、横杆(16)和固定螺帽(17)；横管(4)的外端固定连接有连接管(5)，连接管(5)的外端螺纹连接有盖帽(6)，连接管(5)的下端与管A(7)固定连接，盖帽(6)的内壁上固定连接有横杆(16)，横杆(16)上套有若干组过滤罩(14)，横杆(16)上固定连接有用于对过滤罩(14)右端限位的限位环(15)，横杆(16)的左端螺纹连接有用于对过滤罩(14)左端限位的固定螺帽(17)，过滤罩(14)位于固定螺帽(17)和限位环(15)之间；所述匀气组件包括支撑环(18)、扇叶(19)、直杆(20)、斜孔(21)和风帽(22)；塔板(10)的上端固定连接有若干组支撑环(18)，支撑环(18)的顶部固定连接有风帽(22)，风帽(22)的侧壁上均匀开设有若干组倾斜向下的斜孔(21)，风帽(22)的内顶部固定连接有直杆(20)，直杆(20)的下端转动安装有扇叶(19)，扇叶(19)位于直孔(11)的内部上端。
发明内容
针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种基于降膜MVR精馏技术的废水脱氨处理工艺及装置。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种基于降膜MVR精馏技术的废水脱氨处理工艺，采用两级压缩机及降膜换热器，将蒸氨塔T101塔顶气相物料与塔釜液相物料换热产生的二次蒸汽及塔釜物料闪蒸的二次蒸汽经两级压缩机增温增压后再用于塔釜汽提蒸氨。
更进一步的，具体包括以下步骤：
一、进料：物料由进料泵打入脱氨水预热板换E101，与系统脱氨水、氨气进行换热，利用系统余热提高进料温度，然后进入蒸氨塔T101；
二、出塔：物料进入蒸氨塔T101后经塔底二次蒸汽汽提，使物料中的轻组分氨气富集到塔顶，脱氨水在塔底，塔顶的氨气和水蒸气进入降膜换热器E103壳程，塔釜脱氨水通过塔釜转料泵P101进入降膜换热器E103管程，通过降膜循环泵P103与降膜换热器E103壳程二次蒸汽循环换热蒸发；
三、降膜蒸发：物料在降膜换热器E103内经降膜循环泵P103和分布器将物料均匀分布在换热管内形成薄膜状液膜，与二次蒸汽换热后蒸发，脱氨水在下管箱收集，通过降膜循环泵P103重新输送至换热器换热，如此循环，达到出蒸发量后通过压差及位差输送至二级分离器S102，降膜换热器E103蒸发产生的二次蒸汽输送至降膜分离器S101；
四、二级闪蒸：降膜换热器E103管箱出料到二级分离器S102，在二级分离器S102内进行闪蒸蒸发；
五、机械压缩：二级分离器S102产生的二次蒸汽经一级压缩机C102做功增温增压后温度一次提升，二级分离器S102产生的二次蒸汽升温后与降膜换热器E103蒸发产生的二次蒸汽汇合进入二级压缩机C101，这部分二次蒸汽经二级压缩机C101做功增温增压后温度二次提升，之后再进入蒸氨塔T101塔釜，用于提供含氨水汽提时所需要的热量；
六、氨水采出：蒸氨塔T101塔顶二次蒸汽经降膜换热器E103换热后部分水蒸气冷凝，氨气再次富集，富集的氨气与部分水蒸气进入氨气预热板换E102对进料进行预热后进入冷凝器E104；通过真空泵P106排出不凝性气体；
七、脱氨水：经过二次闪蒸的脱氨水用出料泵P104输送到脱氨水预热板换E101中，对进料进行一级预热后，排出。
更进一步的，壳程经换热冷凝下来的稀氨水，收集在氨水罐V101内，通过回流泵P102进行蒸氨塔T101回流。
更进一步的，冷凝器E104冷凝后得到12～17％氨水，通过氨水泵P105采出合格氨水。
更进一步的，二级分离器S102产生的二次蒸汽经一级压缩机C102做功增温增压后温度可提升18～22℃；二级分离器S102产生的二次蒸汽升温后与降膜换热器E103蒸发产生的二次蒸汽汇合进入二级压缩机C101，这部分二次蒸汽经二级压缩机C101做功增温增压后可提升20～24℃。
一种废水脱氨处理装置，包括蒸氨塔本体，还包括顶盖、出气管、横管、除垢组件、匀气组件、管A、管B、排液管、塔板、直孔、溢流板和导流板；
所述蒸氨塔本体的顶部固定连接有用于封堵蒸氨塔本体顶部的顶盖；顶盖的顶部固定连接有与顶盖相连通的出气管；
所述蒸氨塔本体的侧壁上固定安装有横管，横管上安装有除垢组件；除垢组件与管A连接；
所述蒸氨塔本体的侧壁上固定安装有多组管B；
所述蒸氨塔本体的底部固定安装有排液管；
所述蒸氨塔本体的内部由上至下等间距交错固定安装有多组塔板；塔板上均匀开设有若干组直孔；
塔板的上端安装有若干组罩在直孔上方的匀气组件。
更进一步的，塔板的一端与蒸氨塔本体的内壁固定连接，塔板的另一端与蒸氨塔本体的内壁存在间隙，塔板的另一端上部固定连接有溢流板，溢流板的顶部高于塔板的顶部；塔板的另一端下部固定连接有导流板，导流板的底部低于塔板的底部。
更进一步的，上一层塔板上的导流板的底部与下一层塔板之间存在间隙；且上一层塔板上的导流板的底部低于下一层塔板上的溢流板的顶部；溢流板的顶部与上一层塔板之间存在间隙。
更进一步的，所述除垢组件包括连接管、盖帽、过滤罩、限位环、横杆和固定螺帽；横管的外端固定连接有连接管，连接管的外端螺纹连接有盖帽，连接管的下端与管A固定连接，盖帽的内壁上固定连接有横杆，横杆上套有若干组过滤罩，横杆上固定连接有用于对过滤罩右端限位的限位环，横杆的左端螺纹连接有用于对过滤罩左端限位的固定螺帽，过滤罩位于固定螺帽和限位环之间。
更进一步的，所述匀气组件包括支撑环、扇叶、直杆、斜孔和风帽；塔板的上端固定连接有若干组支撑环，支撑环的顶部固定连接有风帽，风帽的侧壁上均匀开设有若干组倾斜向下的斜孔，风帽的内顶部固定连接有直杆，直杆的下端转动安装有扇叶，扇叶位于直孔的内部上端。
有益效果
本发明的废水脱氨处理工艺可应用于含无机氨氮废水处理工艺，废水来源为三元废水、焦化废水、冶金、化工、化肥等工业方面产生的高浓含氨废水；
本发明将MVR双级压缩及降膜换热技术应用于废水脱氨工艺，来处理传统精馏脱氨能耗高的问题，利用机械式蒸汽再压缩技术(MVR)可做到对系统余热的梯级利用，系统热量利用率可达到90％以上；将汽提脱氨与MVR精馏技术两种工艺结合在一起，可达到节约能源、降低运行成本的目的。
本发明物料通过管A进料，除垢组件便于对进料位置进行除垢过滤处理；匀气组件有利于对均匀进气；通过多层塔板可实现物料的蛇形移动，通过其中一个管B进入水蒸气，使得塔板上的直孔在匀气组件的作用下向上均匀通水蒸气；溢流板用于在液体超过溢流板高度时溢流，导流板用于阻挡液体过多的进入下一层塔板上，同时起到导流作用；塔顶的氨气和水蒸气通过出气管进入降膜换热器E103壳程，塔釜脱氨水通过排液管经过塔釜转料泵P101进入降膜换热器E103管程；收集在氨水罐V101内的稀氨水通过回流泵P102输送至一个管B进入蒸氨塔T101实现回流；经一级压缩机C102、二级压缩机C101做功增温增压后的二次蒸汽通过一个管B进入蒸氨塔T101塔釜，用于提供含氨水汽提时所需要的热量；可实现进料除垢和均匀通气，有利于提高脱氨效率。
（发明人：张小江;陈竹林;郗静;施凤海）
