一種處理焦化廢氨水中氨氮的方法
2023-10-11 01:30:59 2
專利名稱：一種處理焦化廢氨水中氨氮的方法
技術領域：
本發明屬於焦化廢氨水的處理技術領域。尤其涉及一種直接應用於焦化廠剩餘氨水或廢氨水中氨氮的處理方法。
背景技術：
在焦化廠生產過程中所產生的剩餘氨水，氨氮由揮發銨鹽和固定銨鹽所構成，揮發銨鹽有NH4OH、(NH4)2S、NH4CN和(NH4)2CO3，固定銨鹽有NH4Cl和(NH4)2SO4等。
目前，國內外焦化廠普遍採用水蒸汽法去除剩餘氨水中的氨氮，即除油後的剩餘氨水經氨水換熱器加熱到90℃後進入氨水蒸餾塔上部，塔底部通入水蒸汽蒸出氨水中的揮發氨。從蒸氨塔頂逸出的氨蒸汽經塔頂冷凝器降溫，產生的冷凝液作回流直接流入塔內。降溫後的氨蒸汽進入中和器內與硫酸吡啶反應，生成粗吡啶；或者經飽和器前的煤氣管和含氨的煤氣一併進入飽和器，與硫酸反應生成硫酸銨。而從蒸氨塔底排出的蒸氨廢水與原料氨水換熱後進入焦化廠活性汙泥生化處理裝置。
國內採用煤氣解吸法脫焦化剩餘氨水中的氨(曹漢生.用煤氣解吸法脫除剩餘氨水中的氨.燃料與化工.2000，31(2)103～104.)，將除油後的剩餘氨水流入地下槽，往槽中添加NaOH後，經熱貧油換熱器換熱、蒸汽加熱器加熱到85～90℃後進入三段穿流式篩板解吸塔，與塔底進入的煤氣逆流接觸，致使塔內溫度降低，為使剩餘氨水在穿流式篩板解吸塔能維持到85～90℃，在進入每段塔前先將剩餘氨水用塔外的蒸汽加熱器加熱。塔頂出的煤氣經冷凝冷卻器後入煤氣總管。脫氨後的剩餘氨水送焦化廠活性汙泥生化處理裝置處理。
在上述技術中，前者由於採用蒸氨塔設備大，水蒸汽解吸操作溫度高，能耗大，成本高，總氨氮脫除率低，使活性汙泥生化處理的氨氮負荷較大。因此，長期以來焦化廠廢水的處理很難達到國家水質的排放標準。後者採用的穿流式篩板塔，設備大、操作溫度較高，為使剩餘氨水在穿流式篩板解吸塔維持到85～90℃亦採用多個蒸汽加熱器加熱，能耗較大，成本高，總氨氮脫除率低，使活性汙泥生化處理的負荷較大。因此，長期以來焦化廠廢水的處理很難達到國家水質排放標準。
發明內容
本發明的目的是提供一種能節約能源、降低成本、可減少生化氨氮負荷、能有效地處理焦化廢氨水中的氨氮的方法。
為實現上述目的，本發明解決其技術問題所採用的技術方案是先在焦化廢氨水中加入15～35g/L的脫除劑，調製pH值至10～14，脫除劑或為強鹼弱酸鹽中的Na2CO3、或為強鹼。再將加入脫除劑的廢氨水通過管道送入反應裝置進行反應，反應後的廢氨水通過管道進入沉浸式吹脫解吸裝置，經廢氨水分布器均勻噴灑其中；由來自硫酸銨飽和器的焦爐煤氣通過管道進入沉浸式吹脫解吸裝置液面下的一、二段氣體分布器吹脫解吸，使總氨氮脫至100mg/l以下，脫除率可達96％以上。然後將吹脫解吸後的廢氨水用泵送入活性汙泥處理裝置；吹脫解吸後的含氨煤氣經冷卻後從沉浸式吹脫解吸裝置的頂部逸出，通過管道進入鼓風機前的負壓焦爐煤氣總管。焦爐煤氣總管的混合煤氣經鼓風機通過管道送入硫酸銨飽和器，混合煤氣中氨與硫酸銨飽和器中的硫酸放熱反應生成硫酸銨。生成硫酸銨後的煤氣大部分通過管道進入粗苯回收系統，最後送往燃氣廠或焦爐使用；小部分的煤氣通過管道進入沉浸式吹脫解吸裝置循環使用。其中焦化廢氨水的化學成分是，全氨為2～5g/L、揮發氨為1～2g/L、CO2為1～2g/L、硫化物為0.2～2g/L、氰化物為0.04～0.14g/L、揮發酚為1.3～2.5g/L。
反應裝置或採用「一種固定銨鹽反應器」(CN200610019288.2)、或採用「一種旋流反應器」(CN200620097103.5)專利技術。廢氨水通過管道從其液體入口進入，再經過每個熱載體夾套間安裝的旋流板進入各自的液體反應通道進行多次反應，反應後的液體從液體出口通過管道送入沉浸式吹脫解吸裝置。溫度為70～100℃的熱載體從每個熱載體夾套的熱載體入口進入，通過各自的熱載體通道從熱載體出口流出。熱載體為水蒸汽或熱導油中的一種。
沉浸式吹脫解吸裝置或採用「一種沉浸式吹脫解吸器」(CN200610019289.7)、或採用「一種沉浸式吹脫裝置」(CN200620097104.X)專利技術。均勻噴灑其中的反應後廢氨水的液面高於一、二段氣體分布器，吹脫解吸氨氮的介質為來自硫酸銨飽和器後的氨含量≤10～30mg/L的焦爐煤氣，焦爐煤氣經一、二段氣體分布器的噴孔噴入廢氨水中進行吹脫解吸。吹脫解吸時間為1～3h，吹脫解吸溫度為70～80℃，氣液體積比為500～2000∶1；吹脫解吸後的含氨煤氣經冷凝管冷卻後從頂部的氣體出口逸出，逸出的溫度為25～40℃。
活性汙泥處理裝置或為A2/O活性汙泥生化處理裝置、或為其它類型的活性汙泥處理裝置。當Na2CO3作為脫除劑時，吹脫解吸後的廢氨水送A2/O活性汙泥生化處理裝置；當強鹼作為脫除劑時，吹脫解吸後的廢氨水送其它類型汙泥生化處理裝置。
採用上述技術方案，本發明具有以下特點1、由於在廢氨水中加入Na2CO3，使固定銨鹽易轉化為揮發銨鹽，提高了氨氮的脫除率。
2、由於採用氨與硫酸放熱反應後的熱焦爐煤氣作為吹脫解吸介質，不用水蒸汽，依據焦爐煤氣氨的分壓與剩餘氨水中氨的分壓差作為推動力，進行沉浸式吹脫解吸，減少了能耗。
3、由於吹脫解吸後煤氣又回到負壓焦爐煤氣總管系統中，同時對廢氨水有抽提的作用，提高了解吸效率。
4、由於負壓焦爐煤氣總管中煤氣的氨在生產硫酸銨後，少量煤氣進入沉浸式吹脫解吸裝置形成閉路循環，不向外界排放任何汙染物，總氨氮脫除率可達96％以上，可減輕活性汙泥生化處理裝置氨氮的負荷。
5、由於利用硫酸銨飽和器後的餘壓和風機前負壓焦爐煤氣總管的負壓循環生產，不需外加動力；同時利用化學反應熱和焦爐剩餘氨水的熱量進行吹脫解吸，基本不需外加熱量，節能效果顯著。
因此，本發明可以提高氨氮脫除效率、節約能源、降低成本、減輕生化處理氨氮負荷，並保護了環境。
圖1為本發明的一種工藝流程示意圖；圖2是圖1中反應裝置[9]的結構和工作示意圖；圖3是圖1中沉浸式吹脫解吸裝置[8]的結構和工作示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明技術進一步說明。
一種焦化廢氨水[11]的化學成分是全氨為2～5g/L、揮發氨為1～2g/L、CO2為1～2g/L、硫化物為0.2～2g/L、氰化物為0.04～0.14g/L、揮發酚1.3～2.5g/L、溫度為70～80℃。處理該廢氨水中氨氮的工藝流程如圖1所示先在上述焦化廢氨水[11]中加入15～35g/L的Na2CO3作為脫除劑[10]，調製pH值至10～12，再將加入Na2CO3脫除劑[10]的廢氨水[11]通過管道送入如圖2所示，或採用「一種固定銨鹽反應器」(CN200610019288.2)、或採用「一種旋流反應器」(CN200620097103.5)中。廢氨水[11]由液體入口[20]經過每個熱載體夾套[19]間安裝的旋流板[17]，進入各自的液體反應通道進行多次反應，剩餘氨水[11]中的固定銨鹽在旋流式反應器[9]中與Na2CO3反應，轉化成易分解的揮發銨鹽。反應後的液體從液體出口[12]通過管道送入沉浸式吹脫解吸裝置[8]。為保證旋流式反應器[9]的反應溫度，將溫度為70～100℃的熱載體從每個熱載體夾套[19]的熱載體入口[13]進入，通過各自的熱載體通道[16]從熱載體出口[14]流出。排液孔[15]供清洗或檢修時開啟。
反應後的廢氨水[11]通過管道進入沉浸式吹脫解吸裝置[8]，沉浸式吹脫解吸裝置[8]如圖3所示，或採用「一種沉浸式吹脫解吸器」(CN200610019289.7)、或採用「一種沉浸式吹脫裝置」(CN200620097104.X)專利技術。反應後的廢氨水[11]通過管道經廢氨水入口[31]進入廢氨水分布器[24]，廢氨水分布器[24]的噴嘴均勻地將廢氨水[11]噴灑其中，所噴灑的廢氨水[11]液面高於一、二段氣體分布器[25]、[27]，液面沉浸高度由液面計[30]控制。吹脫解吸氨氮的介質為來自硫酸銨飽和器後的氨含量≤10～30mg/L的65℃焦爐煤氣[1]，焦爐煤氣[1]通過煤氣入口[26]進入沉浸在廢氨水[11]液面下的一、二段氣體分布器[25]、[27]，經噴孔噴入廢氨水[11]中進行吹脫解吸，吹脫解吸時間為2h，吹脫解吸溫度為70～80℃，氣液體積比為500～1500∶1。依據焦爐煤氣氨的分壓與剩餘氨水中氨的分壓差作為推動力，將剩餘氨水中的游離氨吹脫出來，使總氨氮脫至100mg/l以下，脫除率可達96％以上。
經吹脫解吸後的含氨煤氣經冷凝管[22]冷卻後從頂部的氣體出口[21]逸出，通過管道進入鼓風機[2]前的負壓焦爐煤氣[1]總管。逸出的溫度為25～40℃，冷凝管[22]的冷水入口[32]、熱水出口[23]分別與外部的冷水管和熱水管聯接。另外，吹脫解吸後的廢氨水通過管道用泵[6]送入A2/O活性汙泥處理裝置[7]。為保證吹脫解吸的質量，在廢氨水出口[29]的上方固定有折流板[28]。
負壓焦爐煤氣[1]總管道的混合煤氣經鼓風機[2]通過管道送入硫酸銨飽和器[3]，混合煤氣中氨與硫酸銨飽和器[3]中的硫酸放熱反應生成硫酸銨。生成硫酸銨後的65℃熱煤氣大部分通過管道進入粗苯回收系統[4]，最後被送往燃氣廠或焦爐[5]加熱用，小部分的煤氣通過管道進入沉浸式吹脫解吸裝置[8]循環使用。
權利要求
1.一種處理焦化廢氨水中氨氮的方法，其特徵在於先在焦化廢氨水[11]中加入15～35g/L的脫除劑[10]，調製pH值至10～14，再將加入脫除劑[10]的廢氨水[11]通過管道送入反應裝置[9]進行反應；反應後的廢氨水[11]通過管道進入沉浸式吹脫解吸裝置[8]，經廢氨水分布器[24]均勻噴灑其中，由來自硫酸銨飽和器[3]的焦爐煤氣通過管道進入沉浸式吹脫解吸裝置[8]液面下的一、二段氣體分布器[25]、[27]吹脫解吸，然後將吹脫解吸後的廢氨水用泵[6]送入活性汙泥處理裝置[7]，吹脫解吸後的含氨煤氣經冷卻後從沉浸式吹脫解吸裝置[8]的頂部逸出，通過管道進入鼓風機[2]前的負壓焦爐煤氣[1]總管；焦爐煤氣[1]總管的混合煤氣經鼓風機[2]通過管道送入硫酸銨飽和器[3]，混合煤氣中氨與硫酸銨飽和器[3]中的硫酸放熱反應生成硫酸銨，生成硫酸銨後的煤氣大部分通過管道進入粗苯回收系統[4]，最後送往燃氣廠或焦爐[5]，小部分的煤氣通過管道進入沉浸式吹脫解吸裝置[8]循環使用。
2.根據權利要求1所述的處理焦化廢氨水中氨氮的方法，其特徵在於所述的焦化廢氨水[11]的化學成分是，全氨為2～5g/L、揮發氨為1～2g/L、CO2為1～2g/L、硫化物為0.2～2g/L、氰化物為0.04～0.14g/L、揮發酚為1.3～2.5g/L。
3.根據權利要求1所述的處理焦化廢氨水中氨氮的方法，其特徵在於所述的反應裝置[9]或採用「一種固定銨鹽反應器」、或採用「一種旋流反應器」專利技術，專利申請號分別是CN200610019288.2、CN200620097103.5；廢氨水[11]通過管道從其液體入口[20]進入，再經過每個熱載體夾套[19]間安裝的旋流板[17]進入各自的液體反應通道[18]進行多次反應，反應後的液體從液體出口[12]通過管道送入沉浸式吹脫解吸裝置[8]；溫度為70～100℃的熱載體從每個熱載體夾套[19]的熱載體入口[13]進入，通過各自的熱載體通道[16]從熱載體出口[14]流出。
4.根據權利要求3所述的處理焦化廢氨水中氨氮的方法，其特徵在於所述的熱載體為水蒸汽或熱導油中的一種。
5.根據權利要求1所述的處理焦化廢氨水中氨氮的方法，其特徵在於所述的沉浸式吹脫解吸裝置[8]或採用「一種沉浸式吹脫解吸器」、或採用「一種沉浸式吹脫裝置」專利技術，專利申請號分別是CN.200610019289.7、CN.200620097104.X；均勻噴灑其中的反應後廢氨水[11]的液面高於一、二段氣體分布器[25]、[27]，吹脫解吸氨氮的介質為來自硫酸銨飽和器後的氨含量≤10～30mg/L的焦爐煤氣[1]，焦爐煤氣[1]經一、二段氣體分布器[25]、[27]的噴孔噴入廢氨水[11]中進行吹脫解吸，吹脫解吸時間為1～3h，吹脫解吸溫度為70～80℃，氣液體積比為500～2000∶1；吹脫解吸後的含氨煤氣經冷凝管[22]冷卻後從頂部的氣體出口[21]逸出，逸出的溫度為25～40℃。
6.根據權利要求1所述的處理焦化廢氨水中氨氮的方法，其特徵在於所述的脫除劑[10]或為強鹼弱酸鹽中的Na2CO3、或為強鹼。
7.根據權利要求1所述的處理焦化廢氨水中氨氮的方法，其特徵在於所述的活性汙泥處理裝置[7]或為A2/O活性汙泥生化處理裝置、或為其它類型的活性汙泥處理裝置；當Na2CO3作為脫除劑[10]時，吹脫解吸後的廢氨水送A2/O活性汙泥生化處理裝置，當強鹼作為脫除劑[10]時，吹脫解吸後的廢氨水送其它類型汙泥生化處理裝置。
全文摘要
本發明涉及一種處理焦化廢氨水中氨氮的方法。先在焦化廢氨水中加入15～35g/L的脫除劑，調製pH值至10～14。再將其送入反應裝置，反應後的廢氨水進入沉浸式吹脫解吸裝置，由來自硫酸銨飽和器的焦爐煤氣進入沉浸式吹脫解吸裝置液面下的一、二段氣體分布器吹脫解吸。然後將吹脫解吸後的廢氨水用泵送入活性汙泥處理裝置；吹脫解吸後的含氨煤氣冷卻後進入焦爐煤氣總管。混合煤氣經鼓風機送入硫酸銨飽和器與其硫酸放熱反應生成硫酸銨。生成硫酸銨後的煤氣大部分進入粗苯回收系統，最後送往燃氣廠或焦爐使用；小部分的煤氣進入沉浸式吹脫解吸裝置循環使用。本發明可以提高氨氮脫除效率、節約能源、降低成本、減輕生化處理氨氮負荷，並保護了環境。
文檔編號C02F9/14GK1872725SQ20061001937
公開日2006年12月6日 申請日期2006年6月15日 優先權日2006年6月15日
發明者王光華, 文豔, 梁玉河, 魏松波, 左建平 申請人:武漢科技大學