申请日2012.10.19
公开(公告)日2013.01.09
IPC分类号C02F9/10; C01C1/02; C02F1/26; C02F1/20; C02F1/04
摘要
本发明涉及一种化工生产中产生的含酚和可分解氨盐的废水处理方法，特别是一种由单台设备实现氨盐分解并实现分离纯化的节能工艺，减少了设备投资，并采用差压精馏技术实现了能量的回收与再利用，降低了能量消耗。具体的说是一种通过脱酸脱氨耦合塔，采用侧线采出、差压精馏技术，实现单塔同时脱酸脱氨的过程，回收煤气化废水中的氨和酚，节能减排的同时简化工艺流程，减少设备投资，降低操作难度。本发明解决了煤气化过程中酚氨废水回收利用中设备投资大、能量消耗高的技术难题，通过设备的耦合，简化了工艺流程，具有很高的经济和社会价值。
权利要求书
1.一种单塔同时脱酸脱氨的酚氨废水回收处理方法，其特征在于按如下的步骤进行：
(1)废水脱酸脱氨
从煤气水分离器输送过来的酚氨废水进入除油罐，除油后经原料水泵出来的废水分成两股进入脱酸脱氨耦合塔：一股经冷却水冷却后常温条件下直接进入脱酸脱氨塔塔顶;另一股经氨浓缩段冷凝器、脱酸脱氨塔底废水预热器换热后，从脱酸脱氨塔中上部进入塔内，温度为80~150℃;废水在脱酸脱氨塔内进行汽提作用，产生的酸性气从塔顶排出，进入克劳斯硫回收装置、火炬燃烧或是直接放空;经过脱酸脱氨处理后的废水从塔底排出，温度达到115~180℃，经两次给原料水预热、一次冷却后温度降为20~50℃，进入萃取塔中进行酚的回收;塔中部侧线采出的粗氨气作为水塔再沸器的热源进入水塔再沸器，给其供热;其中脱酸脱氨塔塔顶操作压力为200~1000kPa(g)，操作温度为30~180℃;所述的脱酸脱氨塔指的是板式塔，复合板式塔或填料与板式塔相结合的混合结构复合塔;
(2)酚萃取及溶剂回收
经过脱酸脱氨塔汽提作用后从塔底排出的废水含有大量的酚混合物，换热至20~50℃后进入萃取塔进行酚的萃取回收，经萃取作用后产生的萃取相进入酚塔进行酚与溶剂的分离，酚塔塔顶馏出物进溶剂储罐回收溶剂，塔底得到粗酚产品;萃余相进水塔回收溶剂，水塔塔顶馏出溶剂，塔底得到净化水，从而实现了酚氨废水的初步净化处理;
萃取过程的操作温度为20~50℃，萃取剂为异丙醚;水塔的操作压力为0~50kPa(g)，操作温度为60~120℃，水塔塔底再沸器热源为脱酸脱氨塔侧线采出的粗氨气;酚塔操作压力为0~50kPa(g)，操作温度为60~230℃;
(3)氨浓缩及氨水制备
脱酸脱氨塔侧线采出的粗氨气含有大量的挥发酚和酸性气体，作为水塔再沸器的热源后，进入分相系统，二级分相罐顶排出浓度较高的氨气，进入氨浓缩塔底部，经工艺水吸收后，制备成氨水，其中一级分相罐和二级分相罐经分相后的废水返回至除油罐继续进行酚氨的回收;
一级分相罐温度为100~130℃，二级分相罐温度控制为50~60℃;
氨浓缩塔顶操作压力为0~50kPa(g)，操作温度为20~80℃。
2.权利要求1所述的处理方法，其中所述的脱酸脱氨耦合塔为：板式塔，复合板式塔或填料与板式塔相结合的混合结构复合塔。
说明书
一种采用单塔同时脱酸脱氨的酚氨废水回收处理方法
技术领域
本发明涉及一种煤化工中含酚和可分解氨盐的废水处理方法，具体的说是一种通过脱酸脱氨耦合塔，采用侧线采出、差压精馏技术，实现单塔同时脱酸脱氨的过程，回收煤气化废水中的氨和酚，节能减排的同时简化工艺流程，减少设备投资。
背景技术
煤的气化技术是高效利用煤炭的有效方法，广泛应用于煤制天然气、合成氨、甲醇及煤发电等工业中。煤气化、焦化过程中会产生大量的废水，其中含有大量的悬浮物、焦油、轻油、脂肪酸、二氧化碳、硫化氢、氨、酚等，必须经过处理后才能加以回收利用。
煤化工中处理含酚、氨废水的传统工艺流程为脱酸-脱氨-氨浓缩与净化-酚萃取-溶剂回收。脱酸、脱氨过程分别在脱酸塔、脱氨塔中单独进行，不仅流程较复杂，使用设备多，同时能量的消耗也较单塔大，脱酸不合格会导致后续的脱氨过程中酚氨分离不彻底，氨中酚和酸性气体含量高，加大了后续氨浓缩与净化过程中的负荷，同时一塔操作的不稳定也会影响到后续的正常操作。
专利号为ZL201110204145.X的发明专利《一种节能的酚氨废水回收处理方法》公开了一种节能的酚氨废水回收处理工艺。该发明专利主要通过脱酸塔、脱氨塔和水塔之间设备的耦合，即脱氨塔塔顶粗氨气冷凝器同时作为脱酸塔和水塔的再沸器，利用差压精馏技术，实现热源的阶梯综合利用，降低酚氨废水处理过程中的能量消耗，大大节省蒸汽和循环水的用量，在回收煤气化废水中氨和酚的同时达到节能降耗的目的。此发明解决了传统煤气化过程中酚氨废水回收处理能量消耗高的技术难题，实现了能量的综合利用，但没有减少设备的投资，节能降耗不够彻底，还有进一步简化工艺流程和操作难度的空间。
发明内容
本发明的目的在于进一步简化工艺流程、减少设备投资、降低能耗的同时提供一种单塔分解氨盐并同时脱酸脱氨的酚氨废水回收处理方法，具体的说是一种通过脱酸脱氨耦合塔，采用侧线采出、差压精馏技术，实现单塔同时脱酸脱氨的过程，回收煤气化废水中的氨和酚，节能减排的同时简化工艺流程，减少设备投资，降低操作难度。
本发明解决了煤气化过程中酚氨废水回收处理中设备投资大、能量消耗高的技术难题，发明了一种全新的单塔分解氨盐并同时脱酸脱氨的酚氨废水处理新工艺。此工艺通过脱酸脱氨耦合塔，采用侧线采出的方法，高效回收废水中的氨和酚，节能减排的同时简化工艺流程，减少设备投资，降低操作难度。
为实现上述目的本发明提供了如下的技术方案：
一种单塔同时脱酸脱氨的酚氨废水回收处理方法，其特征在于按如下的步骤进行：
(1)废水脱酸脱氨
从煤气水分离器输送过来的酚氨废水进入除油罐，除油后经原料水泵出来的废水分成两股进入脱酸脱氨耦合塔：一股经冷却水冷却后常温条件下直接进入脱酸脱氨塔塔顶;另一股经氨浓缩段冷凝器、脱酸脱氨塔底废水预热器换热后，从脱酸脱氨塔中上部进入塔内，温度为80~150℃;废水在脱酸脱氨塔内进行汽提作用，产生的酸性气从塔顶排出，进入克劳斯硫回收装置、火炬燃烧或是直接放空;经过脱酸脱氨处理后的废水从塔底排出，温度达到115~180℃，经两次给原料水预热、一次冷却后温度降为20~50℃，进入萃取塔中进行酚的回收;塔中部侧线采出的粗氨气作为水塔再沸器的热源进入水塔再沸器，给其供热，一方面充分利用粗氨气的热量，降低酚氨回收过程中的能耗，另一方面水塔再沸器作为粗氨气的冷凝器，实现了设备的耦合，减少换热设备，简化工艺流程，降低投资，从而达到解决煤气化过程中酚氨废水回收利用设备投资大、能量消耗高的技术难题。侧线采出的粗氨气中氨气含量为7~20%，可进一步进行氨的浓缩及氨水的制备，充分利用资源。其中脱酸脱氨塔塔顶操作压力为200~1000kPa(g)，操作温度为30~180℃。
所述的脱酸脱氨塔指的是板式塔，复合板式塔或填料与板式塔相结合的混合结构复合塔。
(2)酚萃取及溶剂回收
经过脱酸脱氨塔汽提作用后从塔底排出的废水含有大量的酚混合物，换热后进入萃取塔进行酚的萃取回收，萃取相进酚塔进行酚与溶剂的分离，得到粗酚产品;萃余相进水塔回收溶剂，得到净化水，从而实现了酚氨废水的净化处理。
(3)氨浓缩及氨水制备
脱酸脱氨塔侧线采出的粗氨气含有大量的挥发酚和酸性气体，作为水塔再沸器的热源后，进入分相系统进行氨的浓缩及氨水的制备，其中分相后的废水返回至除油罐继续进行酚氨的回收。
本发明更加详细的的工艺处理方法如下：
(1)废水脱酸脱氨
从煤气水分离器输送过来的酚氨废水进入除油罐，经过除悬浮物、焦油及轻油后的酚氨废水，经原料水泵出来分成两股进入脱酸脱氨耦合塔：一股经原料冷却器冷却至常温后直接进入脱酸脱氨塔塔顶;另一股经氨浓缩段二次冷凝器、预热器一、预热器二预热后(采用脱酸脱氨塔底废水预热)，温度达到80~150℃，从脱酸脱氨塔中上部进入塔内;废水在脱酸脱氨塔内进行汽提作用，产生的酸性气从塔顶排出，去克劳斯硫回收装置、火炬燃烧或是直接放空;经过脱酸脱氨处理后的废水从塔底排出，温度达到115~180℃，经两次给原料水预热、一次冷却水冷却后温度降为20~50℃，进入萃取塔中进行酚的回收;塔中部侧线采出的粗氨气作为水塔再沸器的热源进入水塔再沸器，给其供热，一方面充分利用粗氨气的热量，降低酚氨回收过程中的能耗，另一方面水塔再沸器作为粗氨气的冷凝器，实现了设备的耦合，减少换热设备，简化工艺流程，降低投资，从而达到解决煤气化过程中酚氨废水回收利用设备投资大、能量消耗高的技术难题。侧线采出的粗氨气中氨气含量为7~20%，可进一步进行氨的浓缩及氨水的制备，充分利用资源;
脱酸脱氨塔塔顶操作压力为200~1000kPa(g)，操作温度控制在30~180℃;
脱酸脱氨塔底再沸器采用饱和蒸汽进行加热;
脱酸脱氨塔可以采用板式塔，复合板式塔或填料与板式塔相结合的混合结构复合塔;
(2)酚萃取及溶剂回收
经过脱酸脱氨塔汽提作用后从塔底排出的废水含有大量的酚混合物，换热至20~50℃后进入萃取塔进行酚的萃取回收，经萃取作用后产生的萃取相进入酚塔进行酚与溶剂的分离，酚塔塔顶馏出物进溶剂储罐回收溶剂，塔底得到粗酚产品;萃余相进水塔回收溶剂，水塔塔顶馏出溶剂，塔底得到净化水，从而实现了酚氨废水的初步净化处理。
萃取过程的操作温度为20~50℃，萃取剂为醚类溶剂，如异丙醚;
水塔的操作压力为0~50kPa(g)，操作温度为60~120℃，水塔塔底再沸器热源为脱酸脱氨塔侧线采出的粗氨气;
酚塔操作压力为0~50kPa(g)，操作温度为60~230℃;
(3)氨浓缩及氨水制备
脱酸脱氨塔侧线采出的粗氨气含有大量的挥发酚和酸性气体，作为水塔再沸器的热源后，进入分相系统，二级分相罐顶排出浓度较高的氨气，进入氨浓缩塔底部，经工艺水吸收后，制备成氨水，其中一级分相罐和二级分相罐经分相后的废水返回至除油罐继续进行酚氨的回收。
一级分相罐温度为100~130℃，二级分相罐温度控制为50~60℃;
氨浓缩塔顶操作压力为0~50kPa(g)，操作温度为20~80℃。
其中所述的脱酸脱氨耦合塔为：板式塔，复合板式塔或填料与板式塔相结合的混合结构复合塔。
本发明与现有的处理方法相比，所具有的优点在于：
(1)克服了发明文件1( ZL 201110204145.X)中能量损失大、设备集成化低的问题，简化了工艺流程，减少设备的投资，节能减排的同时降低操作难度。
(2)本发明将脱酸塔和脱氨塔耦合为一体，采用侧线采出、差压精馏技术，实现单塔同时脱酸脱氨的过程，实现了能量的回收与再利用，减少了一个塔设备，简化了工艺流程，降低了废水处理的能量消耗，大大节省了蒸汽和循环水的用量。同时可以较彻底地脱除酸性气体和氨，可以将酸性气体的残留量降低至10mg/L以下，总氨含量降低至100mg/L以下，从而避免了氨对酚萃取过程的影响和后续废水的生化处理。
本发明的最大特点是：实现了脱酸塔和脱氨塔的耦合，利用侧线采出、差压精馏技术，优化了能量的综合利用，进一步达到节能降耗的目的，简化了工艺流程，减少设备的投资，降低了操作难度。