專(zhuān)利名稱(chēng)：氨回收裝置及回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氨的回收裝置以及回收方法，利用該裝置和該方法，氨與(X)2和H2S — 起從來(lái)自氣化爐(gasification furnace)的含氨廢水中回收，所述氣化爐例如利用化石燃 料作為原料的煤的氣化爐，由此，經(jīng)純化的廢水可以用作工業(yè)用水。
背景技術(shù)：
來(lái)自氣化爐，例如來(lái)自使用化石燃料作為原料的煤的氣化爐的廢水含有氨(NH3), 以及C02、&S等。因此，通常在大氣壓下運(yùn)行氨汽提塔(stripper)來(lái)釋放包含在廢水中的 NH3, CO2和H2S,并在氨汽提塔的塔底回收作為工業(yè)用水可以重復(fù)使用的水。上述用于從這種廢水中回收氨的常規(guī)裝置的H形式(H form)如圖3所示。在圖 3中，氨汽提塔301在大氣壓下運(yùn)行，經(jīng)由廢水供給管302將含氨廢水(還含有(X)2和H2S) 導(dǎo)入該氨汽提塔301。通過(guò)壓力計(jì)303測(cè)量，保持氨汽提塔301的壓力為大氣壓，溫度通過(guò)溫度計(jì)304測(cè) 量，保持溫度為約90°C。在這種情況下，從含氨廢水中釋放出NH3、C02、H2S和水(H2O)；因此 從塔頂305排出NH3、H2S和CO2氣體。這些NH3、H2S和CO2氣體被用于燃燒。另外，來(lái)自氨 汽提塔301的塔底306的廢水作為工業(yè)用水使用。應(yīng)當(dāng)注意NH3和氣體將發(fā)生如下變化NH3 — Ν2+Η20H2S — S02+H20另外，圖4示出了另一種用于從廢水中回收氨的常規(guī)裝置。注意這種型式在 JP2004-67849A中的第3段中涉及。在圖4中，氨汽提塔401通常在常壓(大氣壓)下運(yùn)行，經(jīng)由廢水供給管402將含 氨廢水(還含有CO2和H2Q導(dǎo)入到氨汽提塔401。此時(shí)，從NaOH供給管407向廢水供給管 402提供NaOH，從而使得NaOH可以注入到含氨廢水中。通過(guò)壓力計(jì)403測(cè)量，保持氨汽提塔401的壓力為常壓(大氣壓)，溫度通過(guò)溫度 計(jì)404測(cè)量，保持溫度為約90°C。在這種情況下，從包含NaOH的含氨廢水中釋放出NH3和 水(H2O)；因此，NH3和水(H2O)以氨蒸氣(ammonia vapor)產(chǎn)物的形式從塔頂405排出。由于提供了 NaOH，進(jìn)行如下反應(yīng)。Na0H+H2S ^ NaSH+H202Na0H+C02 ^ Na2C03+H20結(jié)果，NaOH、Na2CO3、NaSH和水(H2O)從塔底406排出，然后被輸送以進(jìn)行污水處理。然而，上述技術(shù)均含有其各自的缺點(diǎn)，如下所述。圖3所示的用于從廢水中回收氨的裝置具有以下問(wèn)題。(I)NH3和C02、、水(H2O)等一起從氨汽提塔301的塔頂305排出，并在焚燒爐 中燃燒，隨后進(jìn)行煙道氣脫硫。這樣一來(lái)，無(wú)法回收氨(NH3)。(2)另外，出于有效地釋放氨和防止碳酸銨沉淀的目的，需要將氨汽提塔301的出 口溫度(溫度計(jì)304)保持于約90°C。這將導(dǎo)致氣體中所含的水分(moisture)的量的升3高。由此，盡管在脫硫過(guò)程中，可以以石膏形式來(lái)回收硫，但是會(huì)引起如下問(wèn)題成本的升高 或僅可以回收稀硫酸，這是因?yàn)閷?duì)于作為生產(chǎn)高濃度硫酸(98重量％)的原料氣體使用的 氣體而言，水的分離是不可少的。此外，圖4所示的用于從廢水中回收氨的裝置具有以下問(wèn)題。(1)為了回收氨，經(jīng)由NaOH供給管407提供NaOH，并與含氨廢水混合從而利用 NaOH的作用固定CO2和H2S,由此可以從塔頂405回收富含NH3的氣體。但是，在這樣的情 況下，使用的NaOH的量是巨大的(例如，在基于表1所示的實(shí)驗(yàn)室規(guī)模放大1000倍后的工 業(yè)規(guī)模中，每天將使用約35噸的NaOH)。(2)另外，在不提供NaOH時(shí)，可以從氨汽提塔401的塔底406獲得與工業(yè)用水品質(zhì) 大致相當(dāng)?shù)乃?。然而，?dāng)將NaOH加入到上述這樣的水中，則將會(huì)無(wú)法保持與工業(yè)用水大致 相當(dāng)?shù)钠焚|(zhì)。如此一來(lái)，這樣獲得的水需要被送到污水處理設(shè)備進(jìn)行處理以恢復(fù)到與工業(yè) 用水大致相當(dāng)?shù)钠焚|(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到常規(guī)技術(shù)中的上述問(wèn)題，完成了本發(fā)明。本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供用于 從廢水中回收氨的裝置和方法，該裝置和方法能夠獲得無(wú)壓3的氨-蒸氣(steam)混合氣， 其具有90重量％或更高的濃度；可用作工業(yè)用水的水；以及甚至于可以用于生產(chǎn)硫酸的富 含CO2 · H2S的氣體。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一個(gè)方面提供用于從來(lái)自于氣化爐的含氨廢水中回 收氨的氨回收方法。該氨回收方法包括第一步，通過(guò)保持CO2 ^2S汽提塔的壓力高于大氣 壓，從(X)2 · H2S汽提塔的塔頂從含氨廢水中以具有低水分濃度的氣體形式排出CO2和H2S, 同時(shí)將含氨溶液從(X)2 · 汽提塔的塔底排出；第二步，將經(jīng)第一步后得到的含氨溶液導(dǎo) 入到氨汽提塔中，保持該汽提塔的壓力低于CO2 ^2S汽提塔的壓力，并從而從氨汽提塔的塔 頂排出含有少量CO2和的富含氨的氣體，同時(shí)從氨汽提塔的塔底排出可用作工業(yè)用水的 水；以及第三步，將經(jīng)第二步后得到的富含氨的氣體導(dǎo)入到洗滌塔(washing tower)中，保 持該洗滌塔的壓力低于氨汽提塔的壓力，從而從洗滌塔的塔底排出含有Na化合物的廢水， 同時(shí)從洗滌塔的塔頂排出無(wú)且富含氨的氣體。在此，洗滌塔可以包括位于上部的水洗滌塔和位于下部的NaOH洗滌塔，它們彼此 連接。另外，所述第三步可以包括NaOH洗滌步驟，其中經(jīng)第二步后得到的富含氨的氣體導(dǎo) 入NaOH洗滌塔中，從而利用NaOH洗滌塔中的循環(huán)水中含有的NaOH來(lái)吸收和CO2,并隨 后將獲得的氣體輸送到水洗滌塔，同時(shí)從NaOH洗滌塔的塔底排出含有Na化合物的廢水； 以及，水洗滌步驟，其中將補(bǔ)給水(make-up water)供給到經(jīng)NaOH洗滌步驟洗滌的無(wú)H2S 且富含氨的氣體中，從而用補(bǔ)給水對(duì)霧沫攪拌的NaOH進(jìn)行洗滌(to wash dispersion of droplets of NaoH，飛沫攪拌L·^ < 6 NaoH f洗凈t 3 )，在水洗滌塔中進(jìn)行水洗滌步驟， 保持該水洗滌塔的壓力低于氨汽提塔的壓力。此外，可以將來(lái)自NaOH洗滌塔塔底的含有Na化合物的廢水注入洗滌器 (scrubber)的廢水通道中，該洗滌器位于用于中和的氣化爐的下游。而且，本發(fā)明的另一個(gè)方面提供氨回收裝置，其從來(lái)自于氣化爐的含氨廢水中回 收氨。所述氨回收裝置包括ω2 ^2S汽提塔，其內(nèi)部壓力保持高于大氣壓；氨汽提塔，其內(nèi)部壓力保持低于0)2 ^2S汽提塔的內(nèi)部壓力；以及洗滌塔，其內(nèi)部壓力保持低于氨汽提塔的 內(nèi)部壓力。(X)2 · H2S汽提塔具有從含氨廢水以具有低水分濃度的氣體形式排出(X)2和H2S 的塔頂，；以及排出含氨溶液的塔底。氨汽提塔具有從含氨溶液排出富含氨的氣體的塔頂， 所述含氨溶液是從(X)2 ·吐5汽提塔中排出的；以及排出可再用作工業(yè)用水的水的塔底。洗 滌塔具有排出含有Na化合物的廢水的塔底；以及排出無(wú)且富含氨的氣體的塔頂。在此，洗滌塔可以包括位于上部的水洗滌塔和位于下部的NaOH洗滌塔，它們彼此 連接。NaOH洗滌塔具有連接部分，在用含NaOH的循環(huán)水中的NaOH吸收和(X)2之后， 通過(guò)該連接部分將來(lái)自氨汽提塔的富含氨的氣體輸送到位于NaOH洗滌塔之上的水洗滌塔 中；以及塔底，通過(guò)塔底排出含有Na化合物的廢水。水洗滌塔具有塔頂，在將補(bǔ)給水供給到 通過(guò)NaOH洗滌塔的連接部分輸送的富含氨的氣體中從而用補(bǔ)給水洗滌NaOH微滴的分散液 之后，從塔頂排出富含氨的氣體。本發(fā)明提供用于從含氨的廢水中回收氨的裝置和方法，該裝置和方法能夠獲得 濃度為90重量％或更高的無(wú)氨-蒸氣混合氣；可再用作工業(yè)用水的水；以及甚至適合 用于生產(chǎn)硫酸的富含(X)2 · H2S的氣體。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的用于從含氨廢水中回收氨的裝置的系統(tǒng)圖。圖2示出使用根據(jù)本發(fā)明的用于從含氨廢水中回收氨的裝置的系統(tǒng)的實(shí)施方式 的系統(tǒng)圖。圖3示出根據(jù)常規(guī)技術(shù)的氨回收裝置的主要部分的系統(tǒng)圖。圖4示出根據(jù)另一常規(guī)技術(shù)的氨回收裝置的主要部分的系統(tǒng)圖。發(fā)明的
具體實(shí)施例方式下面，通過(guò)附圖所示的實(shí)施方式對(duì)根據(jù)本發(fā)明的氨回收裝置及回收方法進(jìn)行詳細(xì) 說(shuō)明。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的氨回收裝置的實(shí)施方式。在圖1所示的實(shí)施方式中，用于從廢水中回收氨的裝置的主要構(gòu)成要素為 CO2 · H2S汽提塔10，氨汽提塔20，以及洗滌塔30，在洗滌塔30中具有NaOH洗滌塔31和水 洗滌塔32，它們?cè)诖怪狈较蛏媳舜诉B接。保持(X)2 -H2S汽提塔10的內(nèi)部壓力高于大氣壓。具體來(lái)說(shuō)，保持(X)2 -H2S汽提塔 10的內(nèi)部壓力在2 4kg/cm2G的范圍。另外，保持氨汽提塔20的內(nèi)部壓力低于(X)2 · H2S汽提塔10的內(nèi)部壓力。具體來(lái) 說(shuō)，保持氨汽提塔20的內(nèi)部壓力低于(X)2 · H2S汽提塔10的內(nèi)部壓力，并且在0. 5 ^g/ Cm2G的范圍。而且，保持洗滌塔30的內(nèi)部壓力低于氨汽提塔20的內(nèi)部壓力。具體來(lái)說(shuō)，保持洗 滌塔30的內(nèi)部壓力低于氨汽提塔20的內(nèi)部壓力，并且在0 1. 5kg/cm2G的范圍。將含有氨(NH3)的含氨廢水M · 1經(jīng)由含氨廢水管11導(dǎo)入(X)2 -H2S汽提塔10中。 通過(guò)用于加熱入口廢水的蒸氣加熱器12導(dǎo)入含氨廢水M · 1。在CO2 -H2S汽提塔10的上部設(shè)置有用于測(cè)量CO2 -H2S汽提塔10內(nèi)部壓力的壓力 計(jì)13和用于測(cè)量(X)2 · H2S汽提塔10內(nèi)部溫度的溫度計(jì)14。
將從(X)2 · H2S汽提塔10的塔頂15排出的富含(X)2 · H2S的氣體M · 2排放至焚燒 爐(incinerator)等(以下將詳細(xì)描述)。而且，CO2 · H2S汽提塔10具有泵16，其用于循環(huán)CO2 · H2S汽提塔10內(nèi)部的液體。 通過(guò)泵16的作用，(X)2 · H2S汽提塔10內(nèi)部的液體循環(huán)到(X)2 · H2S汽提塔10內(nèi)部的上部和 下部。而且，CO2 · H2S汽提塔10具有蒸氣加熱器18，其用來(lái)加熱(X)2 · H2S汽提塔10的 塔底17的液體。通過(guò)蒸氣加熱器18加熱的液體在加熱之后返回到(X)2 · H2S汽提塔10。需要說(shuō)明的是，在(X)2 · H2S汽提塔10的中段設(shè)置有提壩(dam) 19用來(lái)儲(chǔ)存液體。將來(lái)自于CO2 · H2S汽提塔10的塔底17的溶液M · 3導(dǎo)入到氨汽提塔20中。在 氨汽提塔20的上部設(shè)置有與(X)2 · H2S汽提塔10的壓力計(jì)和溫度計(jì)類(lèi)似的壓力計(jì)21和溫 度計(jì)22。另外，氨汽提塔20具有泵23，其用于循環(huán)氨汽提塔20內(nèi)部的液體。通過(guò)泵23的 作用，氨汽提塔20內(nèi)部的液體循環(huán)到氨汽提塔20內(nèi)部的上部和下部。另外，氨汽提塔20具有蒸氣加熱器25，其用來(lái)加熱氨汽提塔20的塔底M的液體。 通過(guò)蒸氣加熱器25加熱的液體在加熱之后返回到氨汽提塔20。需要說(shuō)明的是，在氨汽提塔20的中段設(shè)置有提壩27用來(lái)儲(chǔ)存液體。將來(lái)自氨汽提塔20的塔頂沈的氣體，即含有少量CO2和H2S的富含氨的氣體 St · 4，導(dǎo)入到洗滌塔30的NaOH洗滌塔31中。然后，通過(guò)蒸氣加熱器觀和泵四，將來(lái)自氨汽提塔20的塔底M的水M · 5作為 工業(yè)用水排出。如上所述，洗滌塔30由位于下部的NaOH洗滌塔31和位于上部的水洗滌塔32整 體性形成，它們?cè)诖怪狈较蛏媳舜诉B接。NaOH洗滌塔31的上部分通過(guò)連通口 33與水洗滌 塔32連通。需要說(shuō)明的是，連通口 33形成提壩形，并形成連接部分。將來(lái)自于氨汽提塔20的塔頂沈的、含有少量CO2和H2S并富含氨的氣體M ·4導(dǎo) 入洗滌塔30的NaOH洗滌塔31的下部中。利用泵35的作用，塔底34的溶液循環(huán)通過(guò)循環(huán)管36并流入洗滌塔30的NaOH洗 滌塔31中。沿著循環(huán)管36，連接有用于注入NaOH(氫氧化鈉)M · 8的注入管37，從而通 過(guò)注入管37可以將NaOH注入到NaOH洗滌塔31中。另外，通過(guò)泵35從NaOH洗滌塔31的塔底34還將廢水M · 7排放至污水處理設(shè)備。另外，上述洗滌塔30的水洗滌塔32具有循環(huán)管39，其連接水洗滌塔32的下面部 分和其上面部分從而通過(guò)泵38的作用循環(huán)液體。根據(jù)需要可以設(shè)置用于向循環(huán)管39供給 補(bǔ)給水的補(bǔ)給水管40，以向水洗滌塔32供給補(bǔ)給水^ · 9。將來(lái)自于洗滌塔30的塔頂41的無(wú)H2S氨蒸氣M · 6作為產(chǎn)品供給到期望的使用 目的地。需要說(shuō)明的是，在泵16、23、29、35和38的下游設(shè)置的冷卻器45是氣冷式冷卻器 (空氣冷卻器)，但也可以是冷卻水型熱交換器。在此，表1給出了當(dāng)進(jìn)行圖1所述的實(shí)施方式時(shí)，由M · 1 M · 9表示的流體的 組成的實(shí)例。需要說(shuō)明的是，St · 1表示的流體等在表1中分別表示為物流No. 1等。
權(quán)利要求
1.從來(lái)自于氣化爐的含氨廢水中回收氨的氨回收方法，該氨回收方法包括第一步，通過(guò)保持(X)2 -H2S汽提塔的壓力高于大氣壓，由(X)2 -H2S汽提塔的塔頂部分從 含氨廢水中以具有低水分濃度的氣體形式排出(X)2和&S，同時(shí)從(X)2 -H2S汽提塔的塔底部 分排出含氨溶液；第二步，將經(jīng)第一步后得到的含氨溶液導(dǎo)入到氨汽提塔中，且保持該汽提塔的壓力低 于(X)2 -H2S汽提塔的壓力，從而從氨汽提塔的塔頂部分排出含有少量(X)2和吐3的富含氨的 氣體，同時(shí)從氨汽提塔的塔底部分排出可用作工業(yè)用水的水；以及第三步，將經(jīng)第二步后得到的富含氨的氣體導(dǎo)入到洗滌塔中，且保持該洗滌塔的壓力 低于氨汽提塔的壓力，從而從洗滌塔的塔底部分排出含有Na化合物的廢水，同時(shí)從洗滌塔 的塔頂部分排出無(wú)且富含氨的氣體。
2.權(quán)利要求1所述的氨回收方法，其中，所述洗滌塔包括位于上部的水洗滌塔和位于下部的NaOH洗滌塔，它們彼此連接，以及 所述第三步包括NaOH洗滌步驟，其中經(jīng)第二步后得到的富含氨的氣體導(dǎo)入NaOH洗滌塔中，從而利用 NaOH洗滌塔中的含有NaOH的循環(huán)水中含有的NaOH來(lái)吸收H2S和C02，并隨后將獲得的氣體 輸送到水洗滌塔，同時(shí)從NaOH洗滌塔的塔底部分排出含Na化合物的廢水；以及水洗滌步驟，其中將補(bǔ)給水供給到經(jīng)NaOH洗滌步驟洗滌的無(wú)H2S且富含氨的氣體中， 從而用補(bǔ)給水洗滌NaOH微滴的分散液，該水洗滌步驟在水洗滌塔中進(jìn)行，且保持該水洗滌 塔的壓力低于氨汽提塔的壓力。
3.權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述的氨回收方法，其中，將來(lái)自洗滌塔塔底部分的含Na 化合物的廢水注入位于氣化爐的下游的洗滌器的廢水通道中。
4.氨回收裝置，其從來(lái)自于氣化爐的含氨廢水中回收氨，該氨回收裝置包括 CO2 · H2S汽提塔，保持其內(nèi)部壓力高于大氣壓氨汽提塔，保持其內(nèi)部壓力低于(X)2 · H2S汽提塔的內(nèi)部壓力；以及 洗滌塔，保持其內(nèi)部壓力低于氨汽提塔的內(nèi)部壓力，其中所述(X)2 · H2S汽提塔具有從含氨廢水以具有低水分濃度的形式排出(X)2和的塔 頂部分；以及排出含氨溶液的塔底部分，所述氨汽提塔具有從含氨溶液排出富含氨的氣體的塔頂部分，所述含氨溶液是從 CO2 · H2S汽提塔中排出的；以及排出可用作工業(yè)用水的水的塔底部分，以及所述洗滌塔具有排出含有Na化合物的廢水的塔底部分；以及排出無(wú)且富含氨的 氣體的塔頂部分。
5.權(quán)利要求4所述的氨回收裝置，其中所述洗滌塔包括位于上部的水洗滌塔和位于下部的NaOH洗滌塔，它們彼此連接， 所述NaOH洗滌塔具有連接部分，在用含NaOH的循環(huán)水中的NaOH吸收和(X)2之后， 通過(guò)該連接部分將來(lái)自氨汽提塔的富含氨的氣體輸送到位于NaOH洗滌塔之上的水洗滌塔 中；以及塔底部分，通過(guò)該塔底部分排出含有Na化合物的廢水，以及所述水洗滌塔具有塔頂部分，在將補(bǔ)給水供給到通過(guò)NaOH洗滌塔的連接部分輸送的 富含氨的氣體中從而用補(bǔ)給水洗滌NaOH微滴的分散液之后，從塔頂部分排出富含氨的氣 體。
全文摘要
本發(fā)明提供氨的回收裝置以及回收方法，所述回收方法包括通過(guò)保持CO2·H2S汽提塔的壓力高于大氣壓，從含氨廢水中以具有低水分濃度的氣體形式從CO2·H2S汽提塔的塔頂排出CO2和H2S，同時(shí)將含氨溶液從CO2·H2S汽提塔的塔底排出；將上述得到的含氨溶液導(dǎo)入氨汽提塔中，保持該汽提塔的壓力低于CO2·H2S汽提塔的壓力，從而從氨汽提塔的塔頂排出含有少量CO2和H2S并富含氨的氣體，同時(shí)從氨汽提塔的塔底排出可用作工業(yè)用水的水；和將上述得到的富含氨的氣體導(dǎo)入洗滌塔中，保持該洗滌塔的壓力低于氨汽提塔的壓力，從而在洗滌塔的塔底排出含有Na化合物的廢水，同時(shí)從洗滌塔的塔頂排出無(wú)H2S且富含氨的氣體。
文檔編號(hào)C01C1/02GK102040234SQ20101052123
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月22日
發(fā)明者佐藤文昭, 加藤雄大, 古市裕之, 石田一男 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社