焦化剩余氨水分步蒸氨法转让专利
申请号 : CN201310313505.9
文献号 : CN103342401B
文献日 : 2015-03-18
发明人 : 吴高明 , 张垒 , 王剑 , 严晖 , 贾永庆 , 姚敢英 , 刘丽华 , 杨文枝
申请人 : 武汉钢铁(集团)公司 , 武汉悟拓科技有限公司
摘要 :
本发明公开了一种焦化剩余氨水分步蒸氨法，解决了现有蒸氨法碱消耗量大、蒸氨效果不佳的问题，技术方案包括将剩余氨水经泵加压由蒸氨塔顶部送入第一蒸氨塔内与蒸汽逆流接触进行第一次蒸氨，含氨尾气由塔顶排出，蒸氨废水由塔底排出，向第一次蒸氨后的蒸氨废水中加入碱液。本发明工艺方法极为简单、大幅降低碱液消耗，处理效果好。
权利要求 :
1.一种焦化剩余氨水分步蒸氨法，包括将剩余氨水经泵加压由蒸氨塔顶部送入蒸氨塔内与蒸汽逆流接触进行蒸氨，含氨尾气由塔顶排出，蒸氨废水由塔底排出，其特征在于，将碱液与蒸汽一起送入蒸氨塔塔底的蒸氨废水中；或者将所述蒸氨塔塔底的部分蒸氨废水经加热炉加热后循环送入蒸氨塔塔底，其中，向进入加热炉前的部分蒸氨废水中加入碱液。
说明书 :
焦化剩余氨水分步蒸氨法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种化工行业的焦化剩余氨水处理时氨组分提取的蒸氨预处理，具体的说是一种焦化剩余氨水分步蒸氨法。
背景技术
[0002] 焦化工业炼焦过程中，焦炉装炉煤水分和炼焦过程生成的化合水随着焦炉煤气一同被带出。在煤气初冷后与煤气分离，即为剩余氨水。其组成和性质与焦炉操作制度、煤气初冷方式、初冷后煤气温度和初冷冷凝液的分离方式有关。通常情况下，其主要污染物组成如表1所示。除表1所列的主要污染物外，剩余氨水的组成及水量还与煤气净化及煤焦化工产品深加工工艺路线有关。随着环保要求的提高，近几年来，焦化行业在煤气净化及煤焦化工产品深加工过程中产生的废水（如煤气脱硫废液、煤气终冷水排污水等）基本上混入剩余氨水中。特别是焦炉煤气的脱硫废液，混入剩余氨水后，其硫化物和氰化物含量有大幅增-加，如表2所示（数据来源于武钢焦化公司的进蒸氨塔的剩余氨水）。同时水中还含有SCN、
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SO4 、S2O3 、CO3 、Cl 等，剩余氨水中溶解的氨与这些阴离子及酚、CN 、S 形成各种铵盐，
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如与CO3 、酚、HCO3、CN、S 、HS等形成的是弱酸弱碱盐，与SO4 、Cl等形成强酸弱碱盐，即固定铵盐。一般情况下，固定铵量约占总氨的40%。
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SO4 、S2O3 、CO3 、Cl 等，剩余氨水中溶解的氨与这些阴离子及酚、CN 、S 形成各种铵盐，
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如与CO3 、酚、HCO3、CN、S 、HS等形成的是弱酸弱碱盐，与SO4 、Cl等形成强酸弱碱盐，即固定铵盐。一般情况下，固定铵量约占总氨的40%。
[0003] 表1 剩余氨水主要污染物组成
[0004]
[0005] 表2 掺有脱硫废液的剩余氨水主要污染物组成
[0006]
[0007] 20世纪20年代以前，剩余氨 水不加处理直接排入江河，严重危害了水体。后来，剩余氨水经处理后用以熄焦，但仍然污染大气并腐蚀设备。20世纪后期，按环保要求，需经预处理后再进行生化处理达标排放。剩余氨水蒸氨是其中重要的预处理单元之一。
[0008] 在剩余氨水蒸氨过程中，氨与CO32-、酚、HCO3-、CN-、S2-、HS-等形成的弱酸弱碱铵盐2-
在高温蒸氨过程中会大部分分解后挥发脱离水体，而氨与SO4 、Cl、等形成强酸弱碱盐，即固定铵盐则需加碱调整pH值后才能被解吸出来，通常pH调节至7-9。
在高温蒸氨过程中会大部分分解后挥发脱离水体，而氨与SO4 、Cl、等形成强酸弱碱盐，即固定铵盐则需加碱调整pH值后才能被解吸出来，通常pH调节至7-9。
[0009] 目前，焦化剩余氨水蒸氨时的加碱方式通常采用如图1或图2所示，碱液通过剩余氨水泵入口直接加入到剩余氨水中再送入第一蒸氨塔的塔顶进行蒸氨，若在蒸氨前加入碱2- -
液，碱液(氢氧化钠)中的金属离子在与剩余氨水中SO4 、Cl等离子形成强酸强碱盐的同
2- - - 2- -
时，还会与CO3 、HCO3、CN、S 、HS等离子形成的弱酸强碱盐。同时，剩余氨水中的酚在较高温度下也会有部分挥发脱离水体，加碱后生成的酚钠盐类似于弱酸强碱盐。这不仅增加了碱液的消耗，这部分弱酸强碱盐却无法通过后续蒸氨的方式分离出来，导致蒸氨废水中
2- - 2- - 2-
的CO3 、酚、CN、S 等的含量增加，在现有的焦化酚氰废水生物处理单元中，CN 和S 是生物菌毒性最大的两类污染因子，其含量的增加，会严重危害着生物处理单元的正常运行。
液，碱液(氢氧化钠)中的金属离子在与剩余氨水中SO4 、Cl等离子形成强酸强碱盐的同
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时，还会与CO3 、HCO3、CN、S 、HS等离子形成的弱酸强碱盐。同时，剩余氨水中的酚在较高温度下也会有部分挥发脱离水体，加碱后生成的酚钠盐类似于弱酸强碱盐。这不仅增加了碱液的消耗，这部分弱酸强碱盐却无法通过后续蒸氨的方式分离出来，导致蒸氨废水中
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的CO3 、酚、CN、S 等的含量增加，在现有的焦化酚氰废水生物处理单元中，CN 和S 是生物菌毒性最大的两类污染因子，其含量的增加，会严重危害着生物处理单元的正常运行。
发明内容
[0010] 本发明的目的是为了解决上述技术问题，针对掺有脱硫废液的剩余氨水提供一种方法极为简单、大幅降低碱液消耗，处理效果好的焦化剩余氨水分步蒸氨法。
[0011] 技术方案包括将剩余氨水经泵加压由蒸氨塔顶部送入第一蒸氨塔内与蒸汽逆流接触进行第一次蒸氨（即一级蒸氨），含氨尾气由塔顶排出，蒸氨废水由塔底排出，向第一次蒸氨后的蒸氨废水中加入碱液。
[0012] 所述碱液由第一蒸氨塔底紧靠蒸汽入口一位置加入到蒸氨废水中。
[0013] 所述蒸氨废水由第一蒸氨塔底排出后再进入第二蒸氨塔，其中，向进入第二蒸氨塔前的蒸氨废水中加入碱液。
[0014] 所述第一蒸氨塔塔底的部分蒸氨废水经加热炉加热后循环送入第一蒸氨塔塔底，其中，向进入加热炉前的部分蒸氨废水中加入碱液。
[0015] 对于掺有脱硫废液的剩余氨水（以下简称剩余氨水）而言，通过氨蒸的方式可将氨2- - 2- 2- - 2-
与CO3 、酚、CN、S 形成的弱酸弱碱铵盐分离出来，而不能将碱与CO3 、酚、CN、S 形成的弱酸强碱盐分离出来，因而通过改变碱液的加入时机，可以很好的解决上述技术问题，即：
先将剩余氨水不加碱液直接送入第一蒸氨塔中进行第一次蒸氨，这样，利用蒸氨工艺可将
2- - 2-
剩余氨液中的氨与CO3 、酚、CN、S 形成的弱酸弱碱铵盐先氨蒸出来，将使蒸氨废水中的
2- - 2-
CO3 、酚、CN、S 尽可能的少，然后再向蒸氨废水中加入碱液，调节蒸氨废水的pH值，在高温
2-
环境下，使氨与SO4 、Cl、等形成强酸弱碱铵盐（即固定铵盐）解吸出来，由于第一次氨蒸过
2- - 2-
程中，已经将大部分蒸氨废水中的CO3 、酚、CN、S 分离出来，使蒸氨废水中的pH值增大，
2-
因而只需再向蒸氨废水中加入少量的碱调节进一步pH值至要求值，就可使氨与SO4 、Cl、等形成强酸弱碱盐在高温下解吸出来，通过上述方法，可以有效的分步将剩水氨水中的氨- 2- 2- 2- --
与SCN、SO4 、S2O3 、CO3 、Cl 等有害物质全部分离出，且减少碱液的加入量，方法极为简单可靠，效果明显。
与CO3 、酚、CN、S 形成的弱酸弱碱铵盐分离出来，而不能将碱与CO3 、酚、CN、S 形成的弱酸强碱盐分离出来，因而通过改变碱液的加入时机，可以很好的解决上述技术问题，即：
先将剩余氨水不加碱液直接送入第一蒸氨塔中进行第一次蒸氨，这样，利用蒸氨工艺可将
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剩余氨液中的氨与CO3 、酚、CN、S 形成的弱酸弱碱铵盐先氨蒸出来，将使蒸氨废水中的
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CO3 、酚、CN、S 尽可能的少，然后再向蒸氨废水中加入碱液，调节蒸氨废水的pH值，在高温
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环境下，使氨与SO4 、Cl、等形成强酸弱碱铵盐（即固定铵盐）解吸出来，由于第一次氨蒸过
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程中，已经将大部分蒸氨废水中的CO3 、酚、CN、S 分离出来，使蒸氨废水中的pH值增大，
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因而只需再向蒸氨废水中加入少量的碱调节进一步pH值至要求值，就可使氨与SO4 、Cl、等形成强酸弱碱盐在高温下解吸出来，通过上述方法，可以有效的分步将剩水氨水中的氨- 2- 2- 2- --
与SCN、SO4 、S2O3 、CO3 、Cl 等有害物质全部分离出，且减少碱液的加入量，方法极为简单可靠，效果明显。
[0016] 进一步的，根据目前常用蒸氨的几种方法，可以选择具体加入碱液的几种情况，对于仅进行一次蒸氨的工艺（即一级蒸氨）而言，所述碱液可以由第一蒸氨塔的塔底直接加入到蒸氨废水中；对于配有加热炉的蒸氨工艺而言，可向循环进入加热炉前的部分蒸氨废水中加入碱液，如部分蒸氨废水经循环泵送入加热炉加热后再循环至第一蒸氨塔的塔顶，碱液可经循环泵加入；对于进行两次蒸氨的工艺（即二级蒸氨）而言，可向进入第二蒸氨塔前的蒸氨废水中加入碱液，如蒸氨废水经蒸氨废水泵加压送入第二塔塔顶，碱液可经蒸氨废水泵加入。所述碱液的加入高度越低越好，根据不同工艺情况，优选不高于一次氨蒸塔中蒸汽通入的高度或循环泵的高度或蒸氨废水泵的高度。所述加热炉可为管式炉或其它可对蒸氨废水加热的加热装置。
[0017] 所述碱液优选为氢氧化或碳酸钠。
[0018] 有益效果：
[0019] 1）可大幅降低蒸氨废水中氰化物、硫化物等有害特质的含量，稳定蒸氨废水水质。蒸氨废水中对后续的生物处理单元的生物菌毒性最大的污染因子是氰化物和硫化物，蒸氨废水中氰化物、硫化物含量的降低，有利于生物处理单元的的正常运行，特别适用于氰化物、硫化物含量高的掺有脱硫废液的剩余氨水的预处理；
[0020] 2）可大幅降低蒸氨过程的碱耗（每吨蒸氨废水碱耗下降40-50%），节约能源；并且加入的碱液减少，带入的水减少，也进一步减少了废水产生量；
[0021] 3）不仅适用于焦化剩余氨水处理时氨组分提取的蒸氨预处理，还适用于其他的含氨较高的废水蒸氨预处理。特别适用于含氨浓度较高，同时氰化物、硫化物含量高的废水蒸氨预处理。
附图说明
[0022] 图1为原蒸汽加热蒸氨工艺流程图；
[0023] 图2为原管式炉加热蒸氨工艺流程图；
[0024] 图3为实施例1的一级蒸氨工艺流程图；
[0025] 图4为实施例2的二级蒸氨工艺流程图；
[0026] 图5为实施例3的管式炉加热单塔蒸氨工艺。
[0027] 图6为实施例4的管式炉加热二级蒸氨工艺。
[0028] 其中，1-一次蒸氨废水泵、2-第一蒸氨塔、2.1-蒸气入口、3-剩余氨水泵、4-第二蒸氨塔、5-管式炉、6-循环泵、7-管式炉、8-循环泵、9-二次蒸氨废水泵。
具体实施方式
[0029] 下述实施例中，掺有脱硫废液的剩余氨水（简称剩余氨水）来源于背景技术中所述武钢焦化公司的进蒸氨塔的剩余氨水，其主要污染物的组成见背景技术中的表2。
[0030] 实施例1
[0031] 如图3所示，剩余氨水由剩余氨水3抽送到第一蒸氨塔2顶部，碱液（含有质量百分数25-35%的氢氧化钠）与加热、汽提用的蒸汽一起由塔底部的蒸汽入口2.1送入到塔底的蒸氨废水中，在塔内的剩余氨水自上而下流向塔底，沿程受塔底部上升的蒸汽气提，绝大2- - 2-
部分挥发氨及氨与CO3 、酚、CN、S 形成的弱酸铵盐被分解解吸出来；经一次蒸氨后塔底部
2-
的蒸氨废水与加入的碱液混合（调节废水中的pH值为7-9），其中氨与SO4 、Cl、等形成强酸弱碱盐与碱反应生成氢氧化铵，在蒸汽的加热气提作用下，被解吸出来，由一次蒸氨塔底部排出的蒸氨废水经一次蒸氨废水泵1送入下一废水处理单元。所述碱液加入量是根据剩余氨水中固定氨的含量投加的。
部分挥发氨及氨与CO3 、酚、CN、S 形成的弱酸铵盐被分解解吸出来；经一次蒸氨后塔底部
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的蒸氨废水与加入的碱液混合（调节废水中的pH值为7-9），其中氨与SO4 、Cl、等形成强酸弱碱盐与碱反应生成氢氧化铵，在蒸汽的加热气提作用下，被解吸出来，由一次蒸氨塔底部排出的蒸氨废水经一次蒸氨废水泵1送入下一废水处理单元。所述碱液加入量是根据剩余氨水中固定氨的含量投加的。
[0032] 本实施例中，每吨蒸氨废水中碱的加入量为6.5-7.5kg（以固体氢氧化钠计），较工艺改进前消耗量下降40%，经本实施例处理后的蒸氨废水的污染物的各项分析指标见表3：
[0033] 表3为一次蒸氨蒸氨废水中主要污染物组成
[0034]
[0035] 实施例2：
[0036] 如图4所示，为了进一步降低碱耗，降低蒸氨废水中氰化物、硫化物浓度，采用二级蒸氨工艺（即双塔蒸氨）。与实施例1不同的是，经第一蒸氨塔2（即游离氨蒸氨塔）塔底流出的蒸氨废水经一次蒸氨废水泵1送入二次蒸氨塔4（即固定氨蒸氨塔）塔顶进入第二蒸氨塔4内进行二次蒸氨进一步将蒸氨废水中的固定氨气提解吸出来，塔底流出的经二次蒸氨后的蒸氨废水再经二次蒸氨废水泵9送入下一废水处理单元。本实施例中，碱液由位于第一蒸氨塔2和第二蒸氨塔4之间的一次蒸氨废水泵1处加入蒸氨废水中。
[0037] 实施例3：
[0038] 如图5所示，本实施例与实施例1不同的是，配合了管式炉5加热进行蒸氨，而无需另外通入蒸汽。第一蒸氨塔2塔底的蒸氨废水中的部分由循环泵6抽出经管式炉5加热后再循环送回第一蒸氨塔2的塔底作为气提作用的蒸汽源对塔顶喷入的剩余氨水进行蒸氨。本实施例中，碱液由循环泵6处加入部分的剩余氨水中。
[0039] 实施例4：
[0040] 如图6所示，为了进一步降低碱耗，降低蒸氨废水中氰化物、硫化物浓度，采用二级蒸氨。与实施例2不同的是，第一蒸氨塔2和第二蒸氨塔4均配有管式炉，第一蒸氨塔2塔底的蒸氨废水中的部分由循环泵6抽出经管式炉5加热后再循环送回第一蒸氨塔2的塔底为气提作用的蒸汽源对塔顶喷入的剩余氨水进行蒸氨；第二蒸氨塔4塔底的蒸氨废水中的部分由循环泵8抽出经管式炉6加热后再循环送回第二蒸氨塔4的塔底作为气提作用的蒸汽源对塔顶喷入的剩余氨水进行蒸氨。二次蒸氨后的蒸氨水二次蒸氨废水泵9送入下一废水处理单元。所述碱液由位于第一蒸氨塔2和第二蒸氨塔4之间的一次蒸氨废水泵1处加入蒸氨废水中。