專利名稱：利用焦化廠廢棄物聯產碳酸氫銨的工藝方法
技術領域：
本發明涉及化工領域，尤其涉及焦化行業中的廢氣、廢水回收聯產固態碳酸氫銨 的工藝方法。
背景技術：
在焦化廠生產過程中從焦爐煙道排放大量的260°C以上的廢氣，蒸氨過程中排出 大量的廢氨水，其中每立方米的廢氨水中含氨10克，廢氣中含有體積濃度為6-10%的C02 氣體，這些廢氨水和廢氣的環保處理一直是阻礙焦化行業發展的瓶頸。我國大部分焦化廠 生產中的廢氨水及焦爐煤氣中的C02、N等氣體，直接排放到大氣中，不進行回收，對大氣及 河流造成嚴重的污染。為了治理焦化廠的廢氣和廢水，國內95%以上焦化廠采用硫酸銨工藝，用硫酸吸 附煤氣中的氨形成硫酸銨，采用這種工藝存在以下幾個問題一是，在合成生產高效肥料出現之后，焦化廠生產的硫酸銨肥效低，質量差，作為 農業肥料顯得已不重要，賣價低，產品基本無銷路。二是，硫酸銨生產成本高，售價低，得不償失。以年產60萬噸焦炭為例，硫酸用量 為5153噸/年，購買硫酸每噸需要650元，而每銷售一噸硫酸銨則在500元左右，加之水電 汽、設備折舊、生產費用的消耗。每年虧損約計300萬元。三是，硫酸銨工藝固定資產投資大，僅土建投資需300萬元，加之設備投資總計 1300萬元，給企業背上沉重的資金負擔。為了克服硫酸銨工藝處理焦化廠廢棄物帶來的弊病，出現了一種無水氨新工藝， 它是用磷酸吸收煤氣中的氨生成磷酸二銨，然后加熱將被吸收的氨釋放出來，獲得純度較 高的無水氨，該工藝在推廣中存在的問題很多，主要表現在以下幾方面。一是，所生產的液態氨一般焦化廠不能自身消化，需要運輸到化肥行業，銷售不 暢。二是，生產無水氨的蒸餾設備，精餾塔和解吸塔要求塔底進汽，壓力較高(l.SMpa 以上)，一般焦化廠現有條件不具備。三是，設備投資雖然比硫銨低，但生產成本較高，只能薄利生產。
發明內容
為解決現有焦化廠利用硫酸銨工藝和無水氨工藝在處理廢棄物過程中存在的上 述技術問題，本發明提供了一種利用焦化行業中的廢氣和廢水聯產固態碳酸氫銨的工藝方法。為實現上述目的，本發明的工藝方法是第一步焦爐煙囪中的煙氣預處理將焦爐煙道中的260°C左右煙氣先用其他用熱設備換熱降溫至40-50°C，再經洗 滌塔吸收、濃縮得到體積濃度為25% -28%的C02氣體，并再降溫至35°C以下。
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第二步對焦化廠廢氨水進行預處理將焦化廠的廢氨水經蒸餾得到體積濃度為16-20%的濃氨水，并引入合成塔頂部 待用。第三步利用第二步得到的濃氨水對第一步得到的C02氣體進行吸收將第一步處理后的C02氣體從底部送入合成塔，在合成塔內低于35 °C和 0. 25-0. 4Mpa的壓力條件下自下而上與第二步得到的濃氨水充分接觸生成碳酸氫銨固體懸 浮液，懸浮液從塔下部取出，經結晶、離心分離，得到純的碳酸氫銨成品，分離出的剩余母液 進入下一步回收利用，碳化后的廢液從塔底排出后進入下一步回收利用；第四步剩余母液和廢液的回收從塔底排出的廢液進入凈氨塔洗滌后氨水再進入系統循環使用，尾氣排入大氣； 剩余母液通過管道進入第三步中的合成塔與塔頂來的濃氨水一起再次進入合成塔進行循 環。為了提高氨水和C02在合成塔內的反應效率，第三步所述的合成塔為串聯形成的 兩級合成塔，co2氣體在兩級合成塔內的具體工藝流程為第一步得到的C02氣體分別進入第一級合成塔和第二級合成塔底部，在第一級合 成塔內C02氣體與從塔頂來的第二步得到的濃氨水充分接觸，濃氨水吸收二氧化碳，被預碳 化形成預碳化液，從第一級合成塔底部排出預碳化液，排出后再由泵送入第二級合成塔頂 部，進一步吸收塔內的二氧化碳，生成碳酸氫銨固體懸浮液。本發明的優點是1、本發明是利用焦爐煙囪中排放到大氣中的廢氣對廢氨水進行回收，即利用了焦 化廢氨水，防止對地下水及河流的污染，又回收了煙囪中排放到大氣中的co2，將co2作為原 料進一步利用，防止了 co2排放對大氣的污染，達到了循環綜合利用，有明顯的經濟效益和 社會效益。以年產90萬噸的焦化廠為例，由于利用了廢氣、廢水聯產碳酸氫銨，每年C02的 減排為5000萬立方米，折合濃度99%以上的純C02400萬立方米(5570噸)。2、采用本發明技術，投資少，只占常規方法生產硫銨投資的1/2，工藝流程簡單，成 熟可靠，占地面積小，效益明顯。例如年產100萬噸焦化廠，可配套聯產10000噸碳銨，可 獲利潤280萬元(生產一噸碳酸氫銨可獲純利280元)。而生產硫銨年產10000噸，年虧損 330萬元。3、焦爐煙囪的C02氣不但可以回收利用，而且焦爐煙氣的余熱同樣可以有效地利 用。根據熱力學的第三定律，利用熱能位差將260°C左右的煙氣通過換熱及潛熱回收可以作 為蒸氨塔及其他所需要的蒸汽熱源，基本替代生蒸汽大大節約了能耗，降低了成本。總之，本發明充分利用焦化行業排出的廢水和廢氣合成適合農作物生長的碳銨， 不管是建新廠還是舊廠改造，投資都少，并且工藝簡便成熟可靠，大大降低了成本，具有較 高的經濟收益率。通過對廢氣和廢水的綜合利用，大大較少了對大氣的污染，達到節能減排 的目的，符合當前國家推行的發展低碳經濟政策，具有很大的社會效益。
圖1是本發明的工藝流程圖。圖中1、2_換熱器，3-風機，4-吸收塔，5-濃縮槽，6_儲氣柜，7_壓縮機，8、9_循環水泵，10、11、20_涼水塔，12、13-涼水泵，14、15-合成塔，16、17-檢水槽，18、19-冷卻循環 水泵，21,22-氨水槽，23-集水槽，24,25-氨水泵，26,27-母液泵，28-凈氨塔，29-檢水槽， 30-稠厚器，31-離心機，32-料斗，33-母液槽，34,35-軟化水泵，36-軟水槽。
具體實施例方式下面根據圖1所示的工藝流程圖進一步說明本發明的技術方案。從圖1可以看出第一步從煙囪來的260°C左右的廢氣經過換熱器1和2逐級換熱降溫至40-50°C 后分成兩路，一路經風機3直接進入儲氣柜6，另一路進入吸收塔4洗附后，利用自然壓力位 差進入濃縮槽5加熱攪拌，以提升C02的濃度，從濃縮槽5出來的高濃度C02氣體進入儲氣 柜6與低濃度C02氣體混合待用；第二步廢液處理過程由蒸氨系統的廢氨水進過蒸餾進入氨水槽21和22中待用；第三步儲氣柜6中的C02氣體通過壓縮機7引入合成塔14和15底部，氨水槽21 和22中的氨水通過氨水泵24和25分別引入到合成塔14和15合成塔頂部，根據需要，合 成塔14和15通過閥門可實現并聯或串聯；在合成塔內，廢氨水與C02氣體充分接觸，生成 碳酸氫銨固體懸浮液，懸浮液從合成塔14和15下部取出，泵入高位稠厚器30，利用自然位 差進入離心機31進行固液分離，所分離的結晶體即為純的碳酸氫銨成品，碳酸氫銨成品進 入料斗32包裝出庫；第四步分離液以及稠厚器溢流出來的稀液進入母液槽33，由母液泵26和27輸 送至合成塔上部和濃氨水混合循環利用。碳化后的廢液從合成塔14和15底部排出，進入 集水槽23，經凈氨塔28洗滌后氨水再進入系統循環使用，尾氣排入大氣。從圖中還可看出，換熱器1和2的循環水由循環水泵8和9以及涼水塔10供給； 吸收塔4的循環水由涼水泵12和13以及涼水塔11供給；氨水槽21和22的氨水由氨水泵 24和25泵入合成塔頂部；母液槽33中的母液由母液泵26和27泵入合成塔與廢氨水一起 循環利用；凈氨塔28和合成塔的循環水由冷卻循環水泵18和19以及涼水塔20供給；所有 循環水來自軟水槽36，由軟水水泵34和35泵入循環水系統。在合成塔14和15循環水口 上分別設有檢水槽16和17，凈氨塔28循環水出口上設有檢水槽29，設置檢水槽的目的是 檢測水溫及漏點，使冷凝出水集中后進入涼水塔。
權利要求
一種利用焦化廠廢棄物聯產碳酸氫銨的工藝方法，其特征在于，工藝步驟如下第一步焦爐煙囪中的煙氣預處理將焦爐煙道中的煙氣換熱降溫至40-50℃，再經洗滌塔吸收、濃縮得到體積濃度為25％28％的CO2氣體，并再降溫至35℃以下；第二步對焦化廠廢氨水進行預處理將焦化廠的廢氨水經蒸餾得到體積濃度為16-20％的濃氨水，并引入合成塔頂部待用；第三步利用第二步得到的濃氨水對第一步得到的CO2氣體進行吸收將第一步處理后的CO2氣體從底部送入合成塔，在合成塔內低于35℃和0.25-0.4Mpa的壓力條件下自下而上與第二步得到的濃氨水充分接觸生成碳酸氫銨固體懸浮液，懸浮液從塔下部取出，經結晶、離心分離，得到純的碳酸氫銨成品，分離出的剩余母液進入下一步回收利用，碳化后的廢液從塔底排出后進入下一步回收利用；第四步剩余母液和廢液的回收從塔底排出的廢液進入凈氨塔洗滌后氨水再進入系統循環使用，尾氣排入大氣；剩余母液通過管道進入第三步中的合成塔與塔頂來的濃氨水一起再次進入合成塔進行循環。
2.如權利要求1所述的利用焦化廠廢棄物聯產碳酸氫銨的工藝方法，其特征在于，第 三步所述的合成塔為串聯形成的兩級合成塔，C02氣體在兩級合成塔內的具體工藝流程為第一步得到的C02氣體分別進入第一級合成塔和第二級合成塔底部，在第一級合成塔 內C02氣體與從塔頂來的第二步得到的濃氨水充分接觸，濃氨水吸收二氧化碳，被預碳化形 成預碳化液，從第一級合成塔底部排出預碳化液，排出后再由泵送入第二級合成塔頂部，進 一步吸收塔內的二氧化碳，生成碳酸氫銨固體懸浮液。
3.如權利要求1所述的利用焦化廠廢棄物聯產碳酸氫銨的工藝方法，其特征在于，工 藝步驟如下第一步從煙 來的的廢氣經過換熱器逐級換熱降溫至40-50°C后分成兩路，一路經 風機直接進入儲氣柜，另一路進入吸收塔洗附后，利用自然壓力位差進入濃縮槽加熱攪拌， 以提升C02的濃度，從濃縮槽出來的高濃度C02氣體進入儲氣柜與低濃度C02氣體混合待 用；第二步廢液處理過程由蒸氨系統的廢氨水進過蒸餾進入氨水槽中待用；第三步儲氣柜6中的C02氣體通過壓縮機引入合成塔底部，氨水槽中的氨水通過氨水 泵分別引入到合成塔合成塔頂部；在合成塔內，廢氨水與0)2氣體充分接觸，生成碳酸氫銨 固體懸浮液，懸浮液從合成塔下部取出，泵入高位稠厚器，利用自然位差進入離心機進行固 液分離，所分離的結晶體即為純的碳酸氫銨成品，碳酸氫銨成品進入料斗包裝出庫；第四步分離出來的母液以及稠厚器溢流出來的稀液進入母液槽，由母液泵輸送至合 成塔上部和濃氨水混合循環利用；碳化后的廢液從合成塔底部排出，經凈氨塔洗滌后氨水 再進入系統循環使用，尾氣排入大氣。
全文摘要
本發明公開了一種利用焦化廠廢棄物聯產碳酸氫銨的工藝方法，它首先將焦爐煙道中的煙氣換熱降溫至40-50℃，再經洗滌塔吸收、濃縮得到體積濃度為25％一28％的CO2氣體，并再降溫至35℃以下；并對焦化廠廢氨水進行蒸餾預處理；將預處理的濃氨水和CO2氣體引入合成塔反應生成碳酸氫銨。本發明充分利用焦化行業排出的廢水和廢氣合成適合農作物生長的碳銨，不管是建新廠還是舊廠改造，投資都少，并且工藝簡便成熟可靠，大大降低了成本，具有較高的經濟收益率。通過對廢氣和廢水的綜合利用，大大較少了對大氣的污染，達到節能減排的目的，符合當前國家推行的發展低碳經濟政策，具有很大的社會效益。
文檔編號C01C1/26GK101857246SQ20101021031
公開日2010年10月13日 申請日期2010年6月28日 優先權日2010年6月28日
發明者姚祖國, 張超, 王克密, 王鵬, 董繼文 申請人:董繼文