北京緯綸華業水蒸汽氣提技術
來源:北京緯綸華業環?萍脊煞萦邢薰 閱讀:1972 更新時間:2011-04-29 13:33低濃度含硫廢水處理技術——水蒸汽氣提技術
技術原理
本流程有單塔和雙塔生產流程,單塔處理低濃度含硫含氮污水,雙塔處理高濃度含硫含氮污水。
實現本工藝流程的關鍵在于建立并維持適宜的汽液平衡條件,以制取高濃度的氨和硫化氫。將污水凈化除去氨和硫化氫分別用氨汽提塔和硫化氫汽提塔。氨汽提塔的作用在于將酸性水凈化,并給塔頂回流罐提供適宜的塔頂蒸汽組成,蒸汽組成經冷卻,并在帶壓條件下,NH3、H2S、CO2很快溶解于水中。控制液相中 氨與硫化氫分子比A/S=5~7NH3與 H2S、CO2分子比A/S+C=4~6)則H2S、CO2被充分固定而使得平衡氣相產物幾乎為純NH3。酸性水在常溫下進入氨汽提塔時,此時平衡氣相NH3和H2S、CO2分壓都很小,隨著溫度的升高,則NH3和H2S、CO2的蒸汽壓會顯著上升。
氨汽提塔的操作主要是升溫,將液相中的氨鹽轉化為溶于水的NH3和H2S分子,同時塔內上升蒸汽不斷解吸增加了氣相中干氣(NH3和H2S、CO2)的分壓,到氨汽提塔頂,達到一定組成的氣相,為冷卻后獲得較為適宜分子比的高濃度含氨含硫水溶液,并在氣液分離罐得到氣相純NH3產品提供了必要的濃度條件。
硫化氫汽提塔的過程比氨汽提塔更為復雜,為便于分析,可將其分為汽提段、反應段和精制段三個組成部分。在汽提段,其主要趨勢與氨汽提塔相同。在汽提段溫度約為120℃~160 ℃,來自氣液分離罐的含硫含氨水經加熱汽提而解吸出NH3和H2S、CO2,同進料板到塔底液溫度斷上升,相平衡常數不斷加大,同時,由于H2S、CO2比 NH3的相對揮發度更大,因而含硫氨水中的H2S、CO2比NH3解吸的相對趨勢更大。于是由進料到塔底這一汽提段,液相A/S+C值由4~6增加到8~20,溶液的pH值不斷增高;氣相氨濃度則不斷降低而氣相中硫化氫濃度降低 幅度則不很大,上述過程與氨汽塔的溫度、濃度分布趨勢大體一致。但由于硫化氫汽提塔操作壓力高,轉化成液相中分子態的NH3和H2S、CO2并不能充分的解吸面隨塔板上升,而仍有相當數量的分子溶解于塔底循環液中并返回氨汽提塔塔頂以調節氨塔頂的分子比A/S+C值。
在反應段約80~120 ℃,由汽提段被解吸出來的NH3和H2S、CO2溶于水按等分子進行酸、堿反應。
由于溶解度差異,氨在水中溶解度大于硫化氫、二氧化碳,氣相中NH3分子分數逐漸降低、H2S、CO2氣體則因溶于水相對較少而使得H2S、CO2在氣相中分子數愈來愈高。在高壓、低溫下,由于溶解、離解和化學反應的綜結果,NH3被充分固定于液相中,但當溫度尚高時(為100 ℃),氣相中仍有1/3以上的NH3。
精制段(38~80℃)的作用有二:通過加入大量低溫水稀釋液相濃度而使氣相中 NH3大量溶解以及為生成NH4HS、NH4HCO3的化學反應提供足夠低溫。因而需要加水稀釋進料回流液使 NH3被全部轉入液相(包括液相中的NH3和NH4+兩部分)。同此看出在精制段加入足夠的低溫水是獲得塔頂純硫化氫的必要條件之一,但加水過多,蒸汽耗量則加大。反應段往上經精制段到塔頂,液相A/S+C值由6逐漸趨于1,在低溫高壓下,其平衡氣相產物為純硫化氫。
工程應用
某石化公司含硫污水汽提裝置及硫磺回收裝置。