專利名稱：?jiǎn)嗡A加壓汽提處理煤氣化污水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤氣化污水的處理回收方法，特別涉及一種單塔注堿加壓汽提處理煤氣化污水的方法。
背景技術(shù)：
煤氣化是清潔高效利用煤炭的有效方式，廣泛應(yīng)用于煤制氣、合成氨、煤發(fā)電等工業(yè)中。魯奇加壓氣化工藝是目前應(yīng)用最多的氣化工藝之一，煤氣在洗滌、冷卻、凈化過程中，會(huì)產(chǎn)生大量成分復(fù)雜的污水，并由于含有較高濃度
的COD和NH3-N，而使此類污水的處理成為水處理中的難題，并隨著煤氣化工業(yè)的發(fā)展已成為水環(huán)境的主要污染源之一。煤氣污水成分復(fù)雜，含有多種無機(jī)污染物如氨、硫酸根、碳酸根、氰根等，其中氨含量最高，還含有多種有機(jī)物質(zhì)如酚類化合物、脂肪酸、焦油、酮類和胺類等。對(duì)于該類污水，國(guó)內(nèi)外普遍采用化工分離流程與生化處理相結(jié)合的方式來處理?；し蛛x包括脫酸、萃取、脫氨、溶劑回收等單元過程，以除去酸性氣體，回收酚、氨等。污水經(jīng)過閃蒸、沉降等預(yù)處理除去焦油和部分輕油后，進(jìn)入脫酸塔脫除C02、 H2S等酸性氣體，然后進(jìn)入萃取塔萃取脫酚。萃取溶劑一般采用二異丙醚。萃取后的污水再經(jīng)過脫氨和溶劑回收后進(jìn)入生化處理工段進(jìn)行生化處理。目前該流程最突出的缺點(diǎn)有為脫酚效果不好，設(shè)備易結(jié)垢，堵塞嚴(yán)重。
單塔加壓汽提是石油煉制、石油化工等工業(yè)過程產(chǎn)生酸性污水有效的處理方法之一。美國(guó)專利US3518167和中國(guó)發(fā)明專利90107237.0、 98114341.5分別提出單塔汽提側(cè)線抽出處理酸性污水的方法，通過汽提塔上部來提純硫化氫，塔的中部來提純氨氣，塔的下部來汽提污水中的硫化氫和氨。在煤氣化污水領(lǐng)域，中國(guó)專利200610036072.7公開了一種單塔加壓汽提處理煤氣化污水的方法與裝置，針對(duì)煤氣化廢水采取汽提脫酸脫氨、萃取脫酚和溶劑回收三個(gè)步驟，提高二氧化碳和氨的脫除率，降低萃取的pH值從而改善脫酚效果，但該專利技術(shù)未考慮固定銨的存在，固定銨是由于煤氣化污水中含有硫氰根、硫代硫酸根、硝酸根、亞硝酸根、硫酸根、氰根、亞硫酸根和其他脂肪酸類物質(zhì)，易與銨根形成固定銨，該技術(shù)難以采用高溫分解的方法將固定銨脫除，并且單塔出來的凈化水中固定銨含量超過后續(xù)生化處理的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，影響生化處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種有效脫除污水中的固定銨，使之滿足后續(xù)生化處理要求的單塔注堿加壓汽提處理煤氣化污水的方法。
本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種單塔注堿加壓汽提處理煤氣化污水的方法，將含二氧化碳、硫化氫、氨和酚的煤氣化污水分成冷原料水與熱原料水兩路；冷原料水經(jīng)冷卻后進(jìn)入汽提塔塔頂?shù)奶盍隙紊喜浚攭毫?.2 0.6MPa，溫度40 52.3。C，進(jìn)行氨吸收；熱原料水經(jīng)換熱至140 155。C后進(jìn)入汽提塔中部塔盤段上部的熱進(jìn)料入口；冷進(jìn)料將吸收氨氣之后與熱進(jìn)料會(huì)合，在與塔釜上升的蒸氣進(jìn)行熱交換，將氨氣、二氧化碳和硫化氫汽提出來，二氧化碳和硫化氫酸性氣通過塔頂排出，所述冷原料水與熱原料水重量比為0.1 1: 1;在側(cè)線氨混合氣采出口下第2-8塊塔板位置將堿液加壓后注入汽提塔塔內(nèi)，堿液質(zhì)量百分比濃度為20% 40%，堿液摩爾量不高于廢水中固定銨的摩爾數(shù)，將固定銨轉(zhuǎn)化為氨氣脫除；含氨混合氣從汽提塔中部塔盤段側(cè)線氨混合氣采出口抽出，經(jīng)三級(jí)分凝得高濃度氨氣，凝液回原料罐，原料罐塔底壓力為0.25 0.64MPa，溫度120 165T:;塔底溫度為整個(gè)汽提塔提供熱量，蒸發(fā)水中的酸性氣體和氨氣；凈化的煤氣化污水從塔底排出后繼續(xù)萃取脫酚。
4所述含氨混合氣為含氨、水蒸氣、二氧化碳和酚的抽出混合氣。
所述含氨混合氣重量占冷、熱原料水總重量的8~15%。
所述三級(jí)分凝得高濃度氨氣是指通過三級(jí)變溫變壓產(chǎn)生氣氨， 一級(jí)分凝器
的操作壓力為0.4 0.5MPa，操作溫度為110~140°C， 二級(jí)分凝器的操作壓力為0.35 0.4MPa，操作溫度為70 105°C ，三級(jí)分凝器的操作壓力為0.2 0.35MPa，操作溫度為30~50°C。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)
(1) 本發(fā)明方法相比中國(guó)專利200610036072.7，通過注堿的方法有效脫除污水中的固定銨，滿足后續(xù)生化處理要求，也減少常見煤氣化污水中常用的蒸氨塔設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用。
(2) 本發(fā)明方法相對(duì)煤氣化行業(yè)普遍采用的化工處理方法，提高了 C02和氨的脫除率，可以將原有煤氣化污水流程中的C02殘留量由2000 mg丄"左右降低至300 mg丄"以下，總氨含量降低至300 mg丄—1以下，從而緩解原有流程中的銨鹽結(jié)晶和結(jié)垢問題。
(3) 本發(fā)明方法的采用使得塔釜凈化水pH值降低到6左右，從而大大改善隨后的萃取溶劑脫酚效果，處理后污水的污染負(fù)荷大幅度下降，減輕生化段的處理負(fù)荷，解決高濃度含酚污水的治理難題。


圖1是本發(fā)明單塔注堿加壓汽提處理煤氣化污水的一種典型工藝原則流程。圖中l(wèi)一煤氣化原料污水，2—原料水罐，3—原料水泵，4一冷進(jìn)料水換熱器，5—污水汽提塔，6—熱進(jìn)料一級(jí)換熱器，7—熱進(jìn)料二級(jí)換熱器(一級(jí)冷凝冷卻器)，8—熱進(jìn)料三級(jí)換熱器，9—凈化水泵，10—凈化水，ll一酸性氣，12—一級(jí)分凝器，13—二級(jí)冷凝冷卻器，14一二級(jí)分凝器，15—冷凝液冷卻器，16—三級(jí)冷凝冷卻器，17—三級(jí)分凝器，18—粗氨氣，19一再沸器，20—蒸汽，21—直通蒸汽，22—蒸汽凝液，23—堿液，24—注堿泵。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，需要說明的是，實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明要求保護(hù)范圍的限制。
如圖1所示，單塔注堿加壓汽提處理煤氣化污水裝置的汽提塔5分為三段，
上部為填料段，中部和下部為塔盤段，塔頂至熱原料水入口為填料段，裝有散堆填料，用于氨吸收；熱原料水入口至側(cè)線氨混合氣采出口為中部塔盤段，用于二氧化碳汽提；側(cè)線氨混合氣采出口至塔底為下部塔盤段，用于氨汽提。原料進(jìn)入裝置包括原料水罐2、原料水泵3、進(jìn)料水換熱器4、熱進(jìn)料一級(jí)換熱器6、熱進(jìn)料二級(jí)換熱器(也是一級(jí)冷凝冷卻器)7、熱進(jìn)料三級(jí)換熱器8和注堿泵24;原料水罐2與原料水泵3連接，原料水泵3經(jīng)進(jìn)料水換熱器4與汽提塔5的填料段上部連接，為冷進(jìn)料管線；原料水泵3還依次經(jīng)熱進(jìn)料一級(jí)換熱器6、熱進(jìn)料二級(jí)換熱器7和熱進(jìn)料三級(jí)換熱器8與汽提塔5的熱進(jìn)料入口連接，為熱進(jìn)料管線；注堿泵24在側(cè)線氨混合氣采出口下端與汽提塔5連接，為加堿管線。凈化水泵9一端與汽提塔5塔底連接，另一端與熱進(jìn)料三級(jí)換熱器8連接，熱進(jìn)料三級(jí)換熱器8還與熱進(jìn)料一級(jí)換熱器6連接，凈化水IO將進(jìn)入下一萃取工段。蒸汽管道分別與汽提塔5塔底和再沸器19連接，再沸器19與汽提塔5下部塔盤段連接。汽提塔5的側(cè)線氨混合氣采出口經(jīng)過熱進(jìn)料二級(jí)換熱器(也是一級(jí)冷凝冷卻器)7依次與一級(jí)分凝器12、 二級(jí)冷凝冷卻器13、 二級(jí)分凝器14、三級(jí)分凝冷卻器16和三級(jí)分凝器17連接，冷凝液冷卻器15 —端分別與一級(jí)分凝器12和二級(jí)分凝器14連接，另一端與原料水罐2連接，三級(jí)分凝器17也與進(jìn)入原料水罐連接。實(shí)施例1
含二氧化碳、硫化氫、氨和酚的煤氣化原料污水1，流量為89.lt/hr，總氨為5104 mg/L (其中固定銨為870 mg/L)， 二氧化碳濃度為2309 mg/L，硫化氫為81mg/L， pH值為10.5，總酚含量為6500 mg/L，進(jìn)入原料水罐2，經(jīng)原料水泵3加壓后按冷原料水量與熱原料水量重量之比為1: 4分為兩股進(jìn)料進(jìn)入汽提塔5，冷原料水進(jìn)料經(jīng)冷進(jìn)料水換熱器4后進(jìn)入汽提塔塔頂?shù)奶盍隙紊喜浚顾敎囟缺３譃?6.5"C;另一股熱原料水進(jìn)料經(jīng)熱進(jìn)料一級(jí)換熱器6、熱進(jìn)料二級(jí)換熱器(也是一級(jí)冷凝冷卻器)7、熱進(jìn)料三級(jí)換熱器8與塔釜凈化水、側(cè)線抽出氣換熱至150.rC后，進(jìn)入汽提塔中部塔盤段的熱進(jìn)料入口；塔釜利用再沸器19和直通蒸汽21 (蒸汽20分為兩股， 一股進(jìn)再沸器19，另一股為直通蒸汽21)相結(jié)合的方式，使塔底壓力為0.64MPa，溫度162.2"C;熱進(jìn)料遇塔底上升蒸汽后，進(jìn)料中的氨、H2S及C02被汽提出來向塔頂移動(dòng)。當(dāng)遇到塔頂冷進(jìn)料后，氨迅速溶解在水中，隨液相向下移動(dòng)，而冷液體進(jìn)料中的硫氫化銨、碳酸氫銨等銨鹽在向下運(yùn)動(dòng)過程中由于溫度逐漸升高而分解，釋放出H2S和C02轉(zhuǎn)入氣相。在塔中部形成富氨氣體，含氨氣、水蒸氣和二氧化碳等混合氣抽出后，采用三級(jí)冷凝，逐級(jí)提高氨氣濃度。在側(cè)線氨混合氣采出口下端第3塊塔板將質(zhì)量百分比濃度為20%堿液23通過注堿泵24以380kg/hr流速加壓后注入塔內(nèi)，將固定銨轉(zhuǎn)化為氨氣脫除；塔頂出酸性氣ll;塔底凈化水通過凈化水泵9，再經(jīng)過熱進(jìn)料三級(jí)換熱器8、熱進(jìn)料一級(jí)換熱器6換熱降溫后，冷卻到40 60。C溫度通過管道10進(jìn)煤氣化污水后續(xù)萃取脫酚階段。含氨混合氣從污水汽提塔5中部塔盤段側(cè)線氨混合氣采出口抽出，經(jīng)過熱進(jìn)料二級(jí)換熱器(一級(jí)冷凝冷卻器)7、 一級(jí)分凝器12、 二級(jí)冷凝冷卻器13、二級(jí)分凝器14、三級(jí)分凝冷卻器16、三級(jí)分凝器17后得到濃度高于90體積%的粗氨氣18，粗氨氣18送至氨精制系統(tǒng)； 一級(jí)分凝器12與二級(jí)分凝器產(chǎn)生的分凝液通過冷凝液冷卻器15降溫后與三級(jí)分凝器17的分凝液合并，進(jìn)入原料水罐2。實(shí)施例2 3的處理方法同實(shí)施例1，工藝參數(shù)見表l;比較例4為對(duì)比實(shí)施例，工藝參數(shù)見表l。
表1
編號(hào)123比較例4
原料水量，t/hr89.160.082.362.5
塔底壓力，MPa0.640.530.570.55
塔頂溫度，'C46.552.340.440.0
塔底溫度，°c162.2158.4155.0153.0
熱進(jìn)料溫度，°c150.1149.6150.3140.0
冷進(jìn)料溫度，°c41.238.239.739.6
側(cè)線抽出量，w%8%12%10%11%
冷熱進(jìn)料比h 4h 42: 5h 4
注堿量(20%)， kg/hr3804203500
第一分凝器溫度，°c128119130121
第一分凝器壓力，MPa0.450.500.450.48
第二分凝器溫度，°c90859290
第二分凝器壓力，MPa0350.380.350.36
第三分凝器溫度，°c36384142
第三分凝器壓力，MPa0.200.260.320.20
原料水質(zhì)，游離氨，mg/L423414633946012610
固定氨，mg/L870756720810
C02， mg/L2309230923092309
H2S， mg/L81125100111
pH10.510.910.611.0
塔釜水質(zhì)，游離氨，mg/L50203050
固定氨，mg/L180260220730
C02， mg/L220740650970
H2S， mg/L未檢出---
pH， mg/L6.55.46.05.7
粗氨氣組成，NH3， ％95939897
C02， ％210.50.8
蒸汽耗量，kg/t污水180.2145.1160.8155.5
比較例4為未加堿情況下的運(yùn)行實(shí)例，從表1可以看出不加堿而僅僅依靠
8塔底的高溫很難將其中的固定銨除去。固定銨太高將使得后續(xù)生化處理難以進(jìn)
行下去， 一般都希望固定銨降低到300 mg/L以下。實(shí)施例1 3則通過加堿的
方式，能夠?qū)⑴ccn—、 scn—、 cr等形式結(jié)合的固定銨采用化學(xué)反應(yīng)方式轉(zhuǎn)化
為游離銨脫除出去，固定銨含量為i80 260mg/L，遠(yuǎn)小于比較例4的730mg/L，效果非常顯著。從實(shí)施例1 3還可以看出，堿量逐漸增多時(shí)，對(duì)固定銨的脫除效果越好，但堿量需要的最大摩爾數(shù)將與廢水中固定銨的摩爾數(shù)相等。
權(quán)利要求
1、一種單塔注堿加壓汽提處理煤氣化污水的方法，將含二氧化碳、硫化氫、氨和酚的煤氣化污水分成冷原料水與熱原料水兩路；冷原料水經(jīng)冷卻后進(jìn)入汽提塔塔頂?shù)奶盍隙紊喜?，塔頂壓力?.2～0.6MPa，溫度40～52.3℃，進(jìn)行氨吸收；熱原料水經(jīng)換熱至140～155℃后進(jìn)入汽提塔中部塔盤段上部的熱進(jìn)料入口；冷進(jìn)料將吸收氨氣之后與熱進(jìn)料會(huì)合，在與塔釜上升的蒸氣進(jìn)行熱交換，將氨氣、二氧化碳和硫化氫汽提出來，二氧化碳和硫化氫酸性氣通過塔頂排出，所述冷原料水與熱原料水重量比為0.1～1∶1；其特征在于在側(cè)線氨混合氣采出口下第2-8塊塔板位置將堿液加壓后注入汽提塔塔內(nèi)，堿液質(zhì)量百分比濃度為20％～40％，堿液摩爾量不高于廢水中固定銨的摩爾數(shù)，將固定銨轉(zhuǎn)化為氨氣脫除；含氨混合氣從汽提塔中部塔盤段側(cè)線氨混合氣采出口抽出，經(jīng)三級(jí)分凝得高濃度氨氣，凝液回原料罐，原料罐塔底壓力為0.25～0.64MPa，溫度120～165℃；塔底溫度為整個(gè)汽提塔提供熱量，蒸發(fā)水中的酸性氣體和氨氣；凈化的煤氣化污水從塔底排出后繼續(xù)萃取脫酚。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述含氨混合氣為含氨、 水蒸氣、二氧化碳和酚的抽出混合氣。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述含氨混合氣重量占冷、 熱原料水總重量的8 15%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述三級(jí)分凝得高濃度氨氣是指通過三級(jí)變溫變壓產(chǎn)生氣氨， 一級(jí)分凝器的操作壓力為0.4 0.5MPa， 操作溫度為U0 14(TC， 二級(jí)分凝器的操作壓力為0.35 0.4MPa，操作溫度為 70~105°C，三級(jí)分凝器的操作壓力為0.2 0.35MPa，操作溫度為30~50°C 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種單塔注堿加壓汽提處理煤氣化污水的方法。該方法包括將煤氣化污水分冷、熱兩股進(jìn)料從污水汽提塔上部和中上部進(jìn)入單塔，從單塔側(cè)線采出氣氨經(jīng)三級(jí)分凝得高濃度氨氣，凝液回原料罐，在側(cè)線以下位置注堿以便將固定銨轉(zhuǎn)化為氨氣脫除，堿液質(zhì)量百分比濃度為20％～40％，用量不高于廢水中固定銨的摩爾數(shù)，塔底采出釜液進(jìn)煤氣化污水后續(xù)萃取脫酚過程。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)煤氣化污水在污水汽提塔中同時(shí)脫除酸性氣、游離銨和固定銨的過程，獲得高濃度氨氣，塔釜凈化水中二氧化碳、硫化氫、游離銨和固定銨含量極低，不易結(jié)垢，pH值降低到6左右，為煤氣化污水后續(xù)溶劑萃取脫酚創(chuàng)造良好的萃取條件。本發(fā)明適用于煤氣化污水及其綜合處理過程。
文檔編號(hào)C01C1/02GK101597092SQ20091003654
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者吳昌祥, 周志遠(yuǎn), 姜殿臣, 寧秋實(shí), 健 崔, 李旭光, 李秀喜, 蓋恒軍, 章莉娟, 宇 錢, 赟 陳, 高亞樓 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué);中煤龍化哈爾濱煤化工有限公司;南昌大學(xué)