專利名稱：氨回收裝置及回收方法
技術領域：
本發明涉及氨的回收裝置以及回收方法，利用該裝置和該方法，氨與(X)2和H2S — 起從來自氣化爐(gasification furnace)的含氨廢水中回收，所述氣化爐例如利用化石燃 料作為原料的煤的氣化爐，由此，經純化的廢水可以用作工業用水。
背景技術：
來自氣化爐，例如來自使用化石燃料作為原料的煤的氣化爐的廢水含有氨(NH3), 以及C02、&S等。因此，通常在大氣壓下運行氨汽提塔(stripper)來釋放包含在廢水中的 NH3, CO2和H2S,并在氨汽提塔的塔底回收作為工業用水可以重復使用的水。上述用于從這種廢水中回收氨的常規裝置的H形式(H form)如圖3所示。在圖 3中，氨汽提塔301在大氣壓下運行，經由廢水供給管302將含氨廢水(還含有(X)2和H2S) 導入該氨汽提塔301。通過壓力計303測量，保持氨汽提塔301的壓力為大氣壓，溫度通過溫度計304測 量，保持溫度為約90°C。在這種情況下，從含氨廢水中釋放出NH3、C02、H2S和水(H2O)；因此 從塔頂305排出NH3、H2S和CO2氣體。這些NH3、H2S和CO2氣體被用于燃燒。另外，來自氨 汽提塔301的塔底306的廢水作為工業用水使用。應當注意NH3和氣體將發生如下變化NH3 — Ν2+Η20H2S — S02+H20另外，圖4示出了另一種用于從廢水中回收氨的常規裝置。注意這種型式在 JP2004-67849A中的第3段中涉及。在圖4中，氨汽提塔401通常在常壓(大氣壓)下運行，經由廢水供給管402將含 氨廢水(還含有CO2和H2Q導入到氨汽提塔401。此時，從NaOH供給管407向廢水供給管 402提供NaOH，從而使得NaOH可以注入到含氨廢水中。通過壓力計403測量，保持氨汽提塔401的壓力為常壓(大氣壓)，溫度通過溫度 計404測量，保持溫度為約90°C。在這種情況下，從包含NaOH的含氨廢水中釋放出NH3和 水(H2O)；因此，NH3和水(H2O)以氨蒸氣(ammonia vapor)產物的形式從塔頂405排出。由于提供了 NaOH，進行如下反應。Na0H+H2S ^ NaSH+H202Na0H+C02 ^ Na2C03+H20結果，NaOH、Na2CO3、NaSH和水(H2O)從塔底406排出，然后被輸送以進行污水處理。然而，上述技術均含有其各自的缺點，如下所述。圖3所示的用于從廢水中回收氨的裝置具有以下問題。(I)NH3和C02、、水(H2O)等一起從氨汽提塔301的塔頂305排出，并在焚燒爐 中燃燒，隨后進行煙道氣脫硫。這樣一來，無法回收氨(NH3)。(2)另外，出于有效地釋放氨和防止碳酸銨沉淀的目的，需要將氨汽提塔301的出 口溫度(溫度計304)保持于約90°C。這將導致氣體中所含的水分(moisture)的量的升3高。由此，盡管在脫硫過程中，可以以石膏形式來回收硫，但是會引起如下問題成本的升高 或僅可以回收稀硫酸，這是因為對于作為生產高濃度硫酸(98重量％)的原料氣體使用的 氣體而言，水的分離是不可少的。此外，圖4所示的用于從廢水中回收氨的裝置具有以下問題。(1)為了回收氨，經由NaOH供給管407提供NaOH，并與含氨廢水混合從而利用 NaOH的作用固定CO2和H2S,由此可以從塔頂405回收富含NH3的氣體。但是，在這樣的情 況下，使用的NaOH的量是巨大的(例如，在基于表1所示的實驗室規模放大1000倍后的工 業規模中，每天將使用約35噸的NaOH)。(2)另外，在不提供NaOH時，可以從氨汽提塔401的塔底406獲得與工業用水品質 大致相當的水。然而，當將NaOH加入到上述這樣的水中，則將會無法保持與工業用水大致 相當的品質。如此一來，這樣獲得的水需要被送到污水處理設備進行處理以恢復到與工業 用水大致相當的品質。
發明內容
考慮到常規技術中的上述問題，完成了本發明。本發明的一個目的在于提供用于 從廢水中回收氨的裝置和方法，該裝置和方法能夠獲得無壓3的氨-蒸氣(steam)混合氣， 其具有90重量％或更高的濃度；可用作工業用水的水；以及甚至于可以用于生產硫酸的富 含CO2 · H2S的氣體。為了實現上述目的，本發明的一個方面提供用于從來自于氣化爐的含氨廢水中回 收氨的氨回收方法。該氨回收方法包括第一步，通過保持CO2 ^2S汽提塔的壓力高于大氣 壓，從(X)2 · H2S汽提塔的塔頂從含氨廢水中以具有低水分濃度的氣體形式排出CO2和H2S, 同時將含氨溶液從(X)2 · 汽提塔的塔底排出；第二步，將經第一步后得到的含氨溶液導 入到氨汽提塔中，保持該汽提塔的壓力低于CO2 ^2S汽提塔的壓力，并從而從氨汽提塔的塔 頂排出含有少量CO2和的富含氨的氣體，同時從氨汽提塔的塔底排出可用作工業用水的 水；以及第三步，將經第二步后得到的富含氨的氣體導入到洗滌塔(washing tower)中，保 持該洗滌塔的壓力低于氨汽提塔的壓力，從而從洗滌塔的塔底排出含有Na化合物的廢水， 同時從洗滌塔的塔頂排出無且富含氨的氣體。在此，洗滌塔可以包括位于上部的水洗滌塔和位于下部的NaOH洗滌塔，它們彼此 連接。另外，所述第三步可以包括NaOH洗滌步驟，其中經第二步后得到的富含氨的氣體導 入NaOH洗滌塔中，從而利用NaOH洗滌塔中的循環水中含有的NaOH來吸收和CO2,并隨 后將獲得的氣體輸送到水洗滌塔，同時從NaOH洗滌塔的塔底排出含有Na化合物的廢水； 以及，水洗滌步驟，其中將補給水(make-up water)供給到經NaOH洗滌步驟洗滌的無H2S 且富含氨的氣體中，從而用補給水對霧沫攪拌的NaOH進行洗滌(to wash dispersion of droplets of NaoH，飛沫攪拌L·^ < 6 NaoH f洗凈t 3 )，在水洗滌塔中進行水洗滌步驟， 保持該水洗滌塔的壓力低于氨汽提塔的壓力。此外，可以將來自NaOH洗滌塔塔底的含有Na化合物的廢水注入洗滌器 (scrubber)的廢水通道中，該洗滌器位于用于中和的氣化爐的下游。而且，本發明的另一個方面提供氨回收裝置，其從來自于氣化爐的含氨廢水中回 收氨。所述氨回收裝置包括ω2 ^2S汽提塔，其內部壓力保持高于大氣壓；氨汽提塔，其內部壓力保持低于0)2 ^2S汽提塔的內部壓力；以及洗滌塔，其內部壓力保持低于氨汽提塔的 內部壓力。(X)2 · H2S汽提塔具有從含氨廢水以具有低水分濃度的氣體形式排出(X)2和H2S 的塔頂，；以及排出含氨溶液的塔底。氨汽提塔具有從含氨溶液排出富含氨的氣體的塔頂， 所述含氨溶液是從(X)2 ·吐5汽提塔中排出的；以及排出可再用作工業用水的水的塔底。洗 滌塔具有排出含有Na化合物的廢水的塔底；以及排出無且富含氨的氣體的塔頂。在此，洗滌塔可以包括位于上部的水洗滌塔和位于下部的NaOH洗滌塔，它們彼此 連接。NaOH洗滌塔具有連接部分，在用含NaOH的循環水中的NaOH吸收和(X)2之后， 通過該連接部分將來自氨汽提塔的富含氨的氣體輸送到位于NaOH洗滌塔之上的水洗滌塔 中；以及塔底，通過塔底排出含有Na化合物的廢水。水洗滌塔具有塔頂，在將補給水供給到 通過NaOH洗滌塔的連接部分輸送的富含氨的氣體中從而用補給水洗滌NaOH微滴的分散液 之后，從塔頂排出富含氨的氣體。本發明提供用于從含氨的廢水中回收氨的裝置和方法，該裝置和方法能夠獲得 濃度為90重量％或更高的無氨-蒸氣混合氣；可再用作工業用水的水；以及甚至適合 用于生產硫酸的富含(X)2 · H2S的氣體。
圖1示出根據本發明的實施方式的用于從含氨廢水中回收氨的裝置的系統圖。圖2示出使用根據本發明的用于從含氨廢水中回收氨的裝置的系統的實施方式 的系統圖。圖3示出根據常規技術的氨回收裝置的主要部分的系統圖。圖4示出根據另一常規技術的氨回收裝置的主要部分的系統圖。發明的
具體實施例方式下面，通過附圖所示的實施方式對根據本發明的氨回收裝置及回收方法進行詳細 說明。圖1示出了根據本發明的氨回收裝置的實施方式。在圖1所示的實施方式中，用于從廢水中回收氨的裝置的主要構成要素為 CO2 · H2S汽提塔10，氨汽提塔20，以及洗滌塔30，在洗滌塔30中具有NaOH洗滌塔31和水 洗滌塔32，它們在垂直方向上彼此連接。保持(X)2 -H2S汽提塔10的內部壓力高于大氣壓。具體來說，保持(X)2 -H2S汽提塔 10的內部壓力在2 4kg/cm2G的范圍。另外，保持氨汽提塔20的內部壓力低于(X)2 · H2S汽提塔10的內部壓力。具體來 說，保持氨汽提塔20的內部壓力低于(X)2 · H2S汽提塔10的內部壓力，并且在0. 5 ^g/ Cm2G的范圍。而且，保持洗滌塔30的內部壓力低于氨汽提塔20的內部壓力。具體來說，保持洗 滌塔30的內部壓力低于氨汽提塔20的內部壓力，并且在0 1. 5kg/cm2G的范圍。將含有氨(NH3)的含氨廢水M · 1經由含氨廢水管11導入(X)2 -H2S汽提塔10中。 通過用于加熱入口廢水的蒸氣加熱器12導入含氨廢水M · 1。在CO2 -H2S汽提塔10的上部設置有用于測量CO2 -H2S汽提塔10內部壓力的壓力 計13和用于測量(X)2 · H2S汽提塔10內部溫度的溫度計14。
將從(X)2 · H2S汽提塔10的塔頂15排出的富含(X)2 · H2S的氣體M · 2排放至焚燒 爐(incinerator)等(以下將詳細描述)。而且，CO2 · H2S汽提塔10具有泵16，其用于循環CO2 · H2S汽提塔10內部的液體。 通過泵16的作用，(X)2 · H2S汽提塔10內部的液體循環到(X)2 · H2S汽提塔10內部的上部和 下部。而且，CO2 · H2S汽提塔10具有蒸氣加熱器18，其用來加熱(X)2 · H2S汽提塔10的 塔底17的液體。通過蒸氣加熱器18加熱的液體在加熱之后返回到(X)2 · H2S汽提塔10。需要說明的是，在(X)2 · H2S汽提塔10的中段設置有提壩(dam) 19用來儲存液體。將來自于CO2 · H2S汽提塔10的塔底17的溶液M · 3導入到氨汽提塔20中。在 氨汽提塔20的上部設置有與(X)2 · H2S汽提塔10的壓力計和溫度計類似的壓力計21和溫 度計22。另外，氨汽提塔20具有泵23，其用于循環氨汽提塔20內部的液體。通過泵23的 作用，氨汽提塔20內部的液體循環到氨汽提塔20內部的上部和下部。另外，氨汽提塔20具有蒸氣加熱器25，其用來加熱氨汽提塔20的塔底M的液體。 通過蒸氣加熱器25加熱的液體在加熱之后返回到氨汽提塔20。需要說明的是，在氨汽提塔20的中段設置有提壩27用來儲存液體。將來自氨汽提塔20的塔頂沈的氣體，即含有少量CO2和H2S的富含氨的氣體 St · 4，導入到洗滌塔30的NaOH洗滌塔31中。然后，通過蒸氣加熱器觀和泵四，將來自氨汽提塔20的塔底M的水M · 5作為 工業用水排出。如上所述，洗滌塔30由位于下部的NaOH洗滌塔31和位于上部的水洗滌塔32整 體性形成，它們在垂直方向上彼此連接。NaOH洗滌塔31的上部分通過連通口 33與水洗滌 塔32連通。需要說明的是，連通口 33形成提壩形，并形成連接部分。將來自于氨汽提塔20的塔頂沈的、含有少量CO2和H2S并富含氨的氣體M ·4導 入洗滌塔30的NaOH洗滌塔31的下部中。利用泵35的作用，塔底34的溶液循環通過循環管36并流入洗滌塔30的NaOH洗 滌塔31中。沿著循環管36，連接有用于注入NaOH(氫氧化鈉)M · 8的注入管37，從而通 過注入管37可以將NaOH注入到NaOH洗滌塔31中。另外，通過泵35從NaOH洗滌塔31的塔底34還將廢水M · 7排放至污水處理設備。另外，上述洗滌塔30的水洗滌塔32具有循環管39，其連接水洗滌塔32的下面部 分和其上面部分從而通過泵38的作用循環液體。根據需要可以設置用于向循環管39供給 補給水的補給水管40，以向水洗滌塔32供給補給水^ · 9。將來自于洗滌塔30的塔頂41的無H2S氨蒸氣M · 6作為產品供給到期望的使用 目的地。需要說明的是，在泵16、23、29、35和38的下游設置的冷卻器45是氣冷式冷卻器 (空氣冷卻器)，但也可以是冷卻水型熱交換器。在此，表1給出了當進行圖1所述的實施方式時，由M · 1 M · 9表示的流體的 組成的實例。需要說明的是，St · 1表示的流體等在表1中分別表示為物流No. 1等。
權利要求
1.從來自于氣化爐的含氨廢水中回收氨的氨回收方法，該氨回收方法包括第一步，通過保持(X)2 -H2S汽提塔的壓力高于大氣壓，由(X)2 -H2S汽提塔的塔頂部分從 含氨廢水中以具有低水分濃度的氣體形式排出(X)2和&S，同時從(X)2 -H2S汽提塔的塔底部 分排出含氨溶液；第二步，將經第一步后得到的含氨溶液導入到氨汽提塔中，且保持該汽提塔的壓力低 于(X)2 -H2S汽提塔的壓力，從而從氨汽提塔的塔頂部分排出含有少量(X)2和吐3的富含氨的 氣體，同時從氨汽提塔的塔底部分排出可用作工業用水的水；以及第三步，將經第二步后得到的富含氨的氣體導入到洗滌塔中，且保持該洗滌塔的壓力 低于氨汽提塔的壓力，從而從洗滌塔的塔底部分排出含有Na化合物的廢水，同時從洗滌塔 的塔頂部分排出無且富含氨的氣體。
2.權利要求1所述的氨回收方法，其中，所述洗滌塔包括位于上部的水洗滌塔和位于下部的NaOH洗滌塔，它們彼此連接，以及 所述第三步包括NaOH洗滌步驟，其中經第二步后得到的富含氨的氣體導入NaOH洗滌塔中，從而利用 NaOH洗滌塔中的含有NaOH的循環水中含有的NaOH來吸收H2S和C02，并隨后將獲得的氣體 輸送到水洗滌塔，同時從NaOH洗滌塔的塔底部分排出含Na化合物的廢水；以及水洗滌步驟，其中將補給水供給到經NaOH洗滌步驟洗滌的無H2S且富含氨的氣體中， 從而用補給水洗滌NaOH微滴的分散液，該水洗滌步驟在水洗滌塔中進行，且保持該水洗滌 塔的壓力低于氨汽提塔的壓力。
3.權利要求1和2中任一項所述的氨回收方法，其中，將來自洗滌塔塔底部分的含Na 化合物的廢水注入位于氣化爐的下游的洗滌器的廢水通道中。
4.氨回收裝置，其從來自于氣化爐的含氨廢水中回收氨，該氨回收裝置包括 CO2 · H2S汽提塔，保持其內部壓力高于大氣壓氨汽提塔，保持其內部壓力低于(X)2 · H2S汽提塔的內部壓力；以及 洗滌塔，保持其內部壓力低于氨汽提塔的內部壓力，其中所述(X)2 · H2S汽提塔具有從含氨廢水以具有低水分濃度的形式排出(X)2和的塔 頂部分；以及排出含氨溶液的塔底部分，所述氨汽提塔具有從含氨溶液排出富含氨的氣體的塔頂部分，所述含氨溶液是從 CO2 · H2S汽提塔中排出的；以及排出可用作工業用水的水的塔底部分，以及所述洗滌塔具有排出含有Na化合物的廢水的塔底部分；以及排出無且富含氨的 氣體的塔頂部分。
5.權利要求4所述的氨回收裝置，其中所述洗滌塔包括位于上部的水洗滌塔和位于下部的NaOH洗滌塔，它們彼此連接， 所述NaOH洗滌塔具有連接部分，在用含NaOH的循環水中的NaOH吸收和(X)2之后， 通過該連接部分將來自氨汽提塔的富含氨的氣體輸送到位于NaOH洗滌塔之上的水洗滌塔 中；以及塔底部分，通過該塔底部分排出含有Na化合物的廢水，以及所述水洗滌塔具有塔頂部分，在將補給水供給到通過NaOH洗滌塔的連接部分輸送的 富含氨的氣體中從而用補給水洗滌NaOH微滴的分散液之后，從塔頂部分排出富含氨的氣 體。
全文摘要
本發明提供氨的回收裝置以及回收方法，所述回收方法包括通過保持CO2·H2S汽提塔的壓力高于大氣壓，從含氨廢水中以具有低水分濃度的氣體形式從CO2·H2S汽提塔的塔頂排出CO2和H2S，同時將含氨溶液從CO2·H2S汽提塔的塔底排出；將上述得到的含氨溶液導入氨汽提塔中，保持該汽提塔的壓力低于CO2·H2S汽提塔的壓力，從而從氨汽提塔的塔頂排出含有少量CO2和H2S并富含氨的氣體，同時從氨汽提塔的塔底排出可用作工業用水的水；和將上述得到的富含氨的氣體導入洗滌塔中，保持該洗滌塔的壓力低于氨汽提塔的壓力，從而在洗滌塔的塔底排出含有Na化合物的廢水，同時從洗滌塔的塔頂排出無H2S且富含氨的氣體。
文檔編號C01C1/02GK102040234SQ20101052123
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月22日 優先權日2009年10月22日
發明者佐藤文昭, 加藤雄大, 古市裕之, 石田一男 申請人:三菱重工業株式會社