废水的蒸氨工艺

废水的蒸氨工艺

 

蒸氨工艺是一种用于处理剩余氨水的化学过程，它在硫酸铵生产、纯碱生产等领域有广泛应用。蒸氨工艺的基本原理是通过蒸馏的方式将氨气从氨水中提取出来，从而回收氨气。在蒸氨过程中，氨水被加热，其中的氨气蒸发，然后通过冷凝被分离出来。蒸氨工艺不仅能够回收氨气，还能减少环境污染。

现有的蒸氨工艺按热源是否与氨水接触分为直接蒸氨工艺与间接蒸氨工艺；按蒸馏塔内的操作压力不同，可分为负压蒸氨工艺与常压蒸氨工艺；

1.直接蒸氨工艺

常规的直接蒸氨工艺是在蒸氨塔的塔底接通入水蒸气作为蒸馏执源。进料氨水与塔釜废液经进料预热器进行换热，被加热至90~98℃左右后进人蒸氨塔中，利用直接蒸汽进行汽提蒸馏，塔顶氨分缩器后的氨气(约70℃)送到其他工段或进一步冷凝成浓氨水， 氨分缩器冷凝所得液相直接进入塔内做回流。蒸氨塔底部排出的蒸氨废水，在与进料氨水换热冷却后送往生化处理装置处理或送去洗氨，其工艺流程如下图所示：

 

直接蒸汽加热的特点是工艺简单，设备相对较少，流程短，不过废水产生量大。

2.间接蒸氨工艺

间接蒸氨工艺与直接蒸氨工艺不同之处就是利用再沸器或管式炉等加热蒸氨塔塔底的废水，根据加热塔底废水的热源不同又可分为:水蒸气加热、煤气管式炉加热和导热油加热三种。虽然加热介质不同，但是工作原理是相同的，各焦化厂多根据自己的具体情况选定不同加热介质，其工艺流程(以再沸器为例)如图所示：

 

 间接蒸氨工艺特点是:相对直接蒸氨工艺而言，工艺流程较长，设备投人多，与直接蒸氨工艺能耗相当。但是间接蒸氨的优点是蒸汽冷凝水可回收再利用，冷却水使用量小， 设备维修少。

3.负压蒸氨工艺

该工艺是在氨分缩器上安装一套负压抽真空装置，将蒸氨塔中的压力保持在0.02~ 0.04MPa之间。该技术可充分利用氨水自身余热，蒸氨塔温度由常规蒸馏温度105℃降至负压蒸馏温度的80℃,进料氨水进料温度由原来的80℃左右降低到目前的65℃左右，其工艺流程如图3-8所示。 

 

该工艺与常规蒸氨相比的特点是蒸汽消耗量显著降低，蒸氨废水处理量明显下降。且负压蒸氨对蒸氨塔的设备材质要求低，投资少。虽然负压蒸馏增加一定电耗，但现场的氨气污染显著下降，经济效益明显提高，环保效益显著。

4.主要设备：蒸氨塔

蒸氨塔是蒸氨工序中的中心设备，多为板式塔结构，氨水由氨水泵抽送至焦炭过滤器，过滤吸附重油及固体悬浮物后，进入废水换热器，氨水在废水换热器中与蒸馏后的高温废水进行热交换，温度达到设定值后进入蒸氨塔。

 

碱液由计量泵从碱液槽定量加到蒸氨塔的氨水人口管道中，经管道混合器混合后，人蒸馏塔，控制蒸氨塔的废水pH值，或蒸馏后的废水pH值。氨水在塔内逐板顺流而下与上升的直接蒸汽进行热量和质量交换，氨气浓度逐步降低，至塔底达到处理要求，废水排出塔外，蒸餾所用的蒸汽直接由塔底最后一块板下进入塔内，与液体逆流接触而上直至塔顶，蒸汽中的氨气浓度逐步提高，蒸氨塔顶部直接与分缩器相连，氨水蒸气在分凝器中被部分冷凝，冷凝液回到塔顶第一块塔板上作为回流液。

分凝器使用循环水作冷却介质，通过冷却水流量控制未冷凝的氨水蒸气温度(或冷凝量)，把氨水蒸气温度控制在一定的范围内，浓度即可达到要求。

蒸馏后的废水从塔下部进入废水换热器和废水槽，水温度降低后，经废水槽再次分离重油后，由废水泵送至废水冷却器，进一步冷却后送往生化工序。 

5.蒸氨工艺的影响因素

影响蒸氨效果的主要因素是蒸汽用量；一般每立方米废水需要蒸汽160~200m3。气量越大效果越好，但蒸汽含氨量越低，蒸氨成本越高。为提高蒸氨效果，工程现阶段必要时会加碱，使固定铵转化为游离铵。碱液由计量泵从碱液罐定量加到蒸氨塔的剩余氨水入口管道中，经管道混合器混合后进入蒸氨塔，控制蒸氨后废水的pH为10~10.5。分凝器使用循环水作冷却介质，通过冷却水流量控制未冷凝的氨蒸气温度，把氨蒸气温度控制在100~130℃,即可使浓度达到200mg/L以下。蒸馏后的废水从塔下部重力流入板式换热器和废水槽，水温降至60℃,在废水槽内再次分离重油后，由废水泵送至后续处理工序。

 

蒸氨工艺中要注意的问题：如焦化废水中含有大量的煤焦油等悬浮物质，为避免进入蒸氨塔造成蒸氨塔的堵塞，所以蒸氨前对焦化废水进行过滤除油是十分必要的，常用的除油装置是氨水过滤器和气浮除油机。

在满足蒸发效率的前提下，蒸汽耗量越少越好。当蒸氨塔的内部结构、操作参数等一定时，蒸汽量越大塔底废水中氨氮含量越低，但是当蒸汽量超过塔内的允许气速时，会造成干板或塔波动不稳的情况，且蒸汽量越大，塔顶氨分缩器和塔底再沸器的负荷随之增加，蒸氨塔的经济指标随之下降。

因此在蒸氨塔设计时，蒸汽流量一般控制在较低范围内，与蒸氨塔焦化废水的进量相关。