高新水煤浆气化灰水氨氮处理装置技术

高新水煤浆气化灰水氨氮处理装置技术

本发明涉及一种水煤浆气化灰水氨氮处理装置,属于煤化工技术领域。

背景技术:

水煤浆气化工艺是以纯氧和水煤浆为原料,采用气流床反应器,在加压、非催化条件下进行的部分氧化反应,生成以co和h2为主要成分的合成气,在制备合成气的过程中,高温合成气会夹带大量的煤粉、细灰。在高温煤气经激冷降温、水洗净化后,这些煤粉、细灰被激冷水洗涤下来形成气化黑水。气化黑水经过多级闪蒸后形成灰水和闪蒸汽,大部分氨氮留在灰水中。

气化系统中水系统的优化是煤化工领域的一个难题,其中水系统高碱度和高硬度引起的管线结垢问题更是业界的一个难题。现有技术中通过增加灰水排污量,改善灰水水质,优化工艺,而对于灰水中含有的氨氮物质,现有工艺中未进行处理。

由于灰水中含有少量且影响较大的氨氮,其进入下步工序后同样容易引起管道结垢、氨氮处理困难、系统排污水量大等问题,从而导致系统运行不稳定、水质不达标、消耗高、效益低等。

技术实现要素:

为解决上述技术问题,本发明提供了一种降低水煤浆气化过程灰水中氨氮含量的装置及方法。本发明通过对灰水中的氨氮进行处理,改变了水质,使管道结垢问题得到了很大改善,解决了氨氮处理困难、系统排污水水量大等问题,优化了工艺,稳定了系统的运行。

为了实现上述目的,本发明的具体技术方案如下:

本发明一方面提供一种水煤浆气化灰水氨氮处理装置,所述装置包括:汽提塔、塔顶冷凝器、回流罐;所述汽提塔设置有进料口和回流液入口,所述进料口通入灰水;所述汽提塔的顶部设置有气相出口,所述汽提塔的气相出口与塔顶冷凝器的入口连接,所述塔顶冷凝器的出口与回流罐的入口连接;所述回流罐设置有液相出口和气相出口,所述回流罐的液相出口与汽提塔的回流液入口连接,所述回流罐的气相出口将含氨气体排出。

进一步的,所述汽提塔的塔底设置有中心隔板,所述汽提塔的塔底设置有出口ⅰ和出口ⅱ。

进一步的,所述装置还包括再沸器,所述再沸器与汽提塔的出口ⅰ连接,所述再沸器的出口与汽提塔的蒸汽入口连接。

进一步的,所述汽提塔的气相出口与塔顶冷凝器的入口通过伴热管道连接。

进一步的,所述装置还包括换热器,所述换热器的管程进口与所述汽提塔的出口ⅱ连接,所述换热器的管程出口与所述汽提塔的进料口连接。

进一步的,所述装置还包括储水槽,所述储水槽出口与所述换热器的壳程入口连接,所述储水槽内含氨氮灰水通过泵体进入所述换热器的壳程入口。

进一步的,所述汽提塔的塔型为板式塔。

进一步的,所述汽提塔的回流液入口设置在所述汽提塔的第一层塔板的上方。

本发明另一方面提供一种水煤浆气化灰水氨氮处理装置处理含氨氮灰水的方法,所述方法包括以下步骤:

(1)将待处理的含氨氮灰水通过换热器进行加热;

(2)加热后的含氨氮灰水进入汽提塔进行蒸氨;

(3)汽提后的含氨蒸汽经塔顶冷凝器冷凝后进入回流罐,含氨气体经回流罐的气相出口排出,冷凝液进入汽提塔内进行循环汽提;

(4)汽提后的脱氨氮灰水一部分经出口ⅰ进入再沸器,通过再沸器加热脱氨氮灰水维持汽提蒸氨过程;

(5)另一部分脱氨氮灰水经出口ⅱ进入换热器中,降温后作为气化闪蒸用水或送入污水处理设备进行处理。

进一步的,低压蒸汽作为热源通过再沸器加热脱氨氮灰水。

本发明通过降低气化灰水中的氨氮,减少送至污水处理单元的灰水的氨氮处理负荷,进而达到污水排放标准的目的。本发明的原理为:灰水进入汽提塔后,通过汽提塔底部的再沸器加热灰水,使灰水汽化变成蒸汽,汽提灰水中的氨氮物质,含氨氮的气体从汽提塔顶部排出,经塔顶冷凝器冷却,变成气体和液体混合状态进入回流罐,液体循环至汽提塔内,含氨气体经回流罐排出进入火炬系统,达到灰水除氨的目的,除氨后的灰水经汽提塔底泵排出。

本发明的有益效果为:

本发明通过对闪蒸产生的灰水中的氨氮进行处理,改变了水质,改善了管道结垢的问题,解决了后续工序的氨氮难处理的问题,提高了生产效益,优化了生产工艺,使系统稳定运行。

附图说明

图1为实施例1中一种水煤浆气化灰水氨氮处理装置结构示意图。

其中:1、储水槽;2、换热器;3、汽提塔;4、塔顶冷凝器5、回流罐;6、再沸器;7、中心隔板。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明,但不以任何方式限制本发明。

本实施例所述的低压蒸汽为0.45mpag的饱和蒸汽,流量为30t/h,所述低压蒸汽可以提供的热量约为82000mj/h。

一种水煤浆气化灰水氨氮处理装置,结构如图1所示,储水槽1的出口与换热器2的壳程入口连接,储水槽1内的含氨氮灰水通过泵体进入换热器2的壳程入口,换热器2的管程出口与板式汽提塔3的进液口连接,含氨氮灰水经换热器2换热,板式汽提塔3的气相出口与塔顶冷凝器4的入口通过伴热管道连接,塔顶冷凝器4的液相出口与回流罐5的入口连接,回流罐5的液相出口与板式汽提塔3的第一层塔板上方的回流液入口连接,板式汽提塔3的塔底设置有中心隔板7,中心隔板7一侧的塔底上设置有出口ⅰ,中心隔板7另一侧的塔底上设置有出口ⅱ,板式汽提塔3的出口ⅰ与再沸器6的入口连接,再沸器6的出口与板式汽提塔下端3的蒸汽入口连接,板式汽提塔3的出口ⅱ与换热器2的管程进口连接。

汽提塔的工艺参数见如下:

表1

水力学计算结果显示,该设计气液相的操作弹性范围,对于气相,鼓泡区内最大的液泛值为60%;对于液相,降液管内最大的液泛值为43%;在正常100%流量情况下,计算的塔盘总压降大约为200mbar。

实施例1所述装置的含氨氮灰水处理方法,所述方法包括如下步骤:

(1)将温度为80℃、氨氮含量为30.14kmol/h的灰水通过换热器2进行加热至130℃;

(2)加热后的含氨氮灰水进入板式汽提塔3进行蒸氨;

(3)汽提后的含氨蒸汽经塔顶冷凝器4冷凝后进入回流罐5,含氨气体经回流罐5的气相出口排出,冷凝液经回流罐5的液相出口进入板式汽提塔2内进行循环汽提;

(4)汽提后的脱氨氮灰水一部分经液相出口ⅰ进入再沸器6,通过低压蒸汽加热再沸器6中的灰水,再沸器6的出口的蒸汽通过板式汽提塔3的蒸汽入口进入板式汽提塔3内维持汽提蒸氨过程;

(5)另一部分脱氨氮灰水经液相出口ⅱ进入换热器2进行换热,其氨氮含量为5.95kmol/h,随后送至污水处理设备进行处理或作为气化闪蒸用水。

采用上述装置及方法,汽提工艺物料平衡的具体参数见表2。经过本发明所述装置处理,含氨氮灰水中氨氮含量由30.14kmol/h降低至5.95kmol/h,去除率为80.3%。

表2

技术特征:

1.一种水煤浆气化灰水氨氮处理装置,其特征在于,所述装置包括:汽提塔、塔顶冷凝器、回流罐;

所述汽提塔设置有进料口和回流液入口,所述进料口通入灰水;

所述汽提塔的顶部设置有气相出口,所述汽提塔的气相出口与塔顶冷凝器的入口连接,所述塔顶冷凝器的出口与回流罐的入口连接;

所述回流罐设置有液相出口和气相出口,所述回流罐的液相出口与汽提塔的回流液入口连接,所述回流罐的气相出口将含氨气体排出。

2.根据权利要求1所述的处理装置,其特征在于,所述汽提塔的塔底设置有中心隔板,所述汽提塔的塔底设置有出口ⅰ和出口ⅱ。

3.根据权利要求2所述的处理装置,其特征在于,所述装置还包括再沸器,所述再沸器与汽提塔的出口ⅰ连接,所述再沸器的出口与汽提塔的蒸汽入口连接。

4.根据权利要求3所述的处理装置,其特征在于,所述汽提塔的气相出口与塔顶冷凝器的入口通过伴热管道连接。

5.根据权利要求4所述的处理装置,其特征在于,所述装置还包括换热器,所述换热器的管程进口与所述汽提塔的出口ⅱ连接,所述换热器的管程出口与所述汽提塔的进料口连接。

6.根据权利要求5所述的含氨氮灰水的处理装置,其特征在于,所述装置还包括储水槽,所述储水槽出口与所述换热器的壳程入口连接,所述储水槽内含氨氮灰水通过泵体进入所述换热器的壳程入口。

7.根据权利要求6所述的含氨氮灰水的处理装置,其特征在于,所述汽提塔的塔型为板式塔。

8.根据权利要求7所述的含氨氮灰水的处理装置,其特征在于,所述汽提塔的回流液入口设置在所述汽提塔的第一层塔板的上方。

9.一种利用权利要求1-8任一项所述的装置处理含氨氮灰水的方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:

(1)将待处理的含氨氮灰水通过换热器进行加热;

(2)加热后的含氨氮灰水进入汽提塔进行蒸氨;

(3)汽提后的含氨蒸汽经塔顶冷凝器冷凝后进入回流罐,含氨气体经回流罐的气相出口排出,冷凝液进入汽提塔内进行循环汽提;

(4)汽提后的脱氨氮灰水一部分经出口ⅰ进入再沸器,通过再沸器加热脱氨氮灰水维持汽提蒸氨过程;

(5)另一部分脱氨氮灰水经出口ⅱ进入换热器中,降温后作为气化闪蒸用水或送入污水处理设备进行处理。

10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,低压蒸汽作为热源通过再沸器加热脱氨氮灰水。

技术总结
本发明涉及一种水煤浆气化灰水氨氮处理装置,属于煤化工技术领域。所述装置包括:汽提塔、塔顶冷凝器、回流罐,所述汽提塔的气相出口与塔顶冷凝器的入口连接,所述塔顶冷凝器的出口与所述回流罐的入口连接,所述回流罐的液相出口与所述汽提塔的回流液入口连接。本发明通过对闪蒸产生的灰水中的氨氮进行处理,改变了水质,改善了管道结垢的问题,解决了后续工序的氨氮难处理的问题,提高了生产效益,优化了生产工艺,使系统稳定运行。

技术开发人、权利持有人:白兴龙;张记福;陈尹;张冲

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