從低濃度含氨氣體中回收氨并凈化氣體的聯(lián)合裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煤化工氣化或煤熱解等能夠產(chǎn)生含氨氣體場(chǎng)合，工藝過(guò)程中要求對(duì)氣體進(jìn)行凈化處理并對(duì)其中的氨進(jìn)行循環(huán)利用技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]通過(guò)煤的氣化或熱解，進(jìn)而獲得清潔燃料或者初級(jí)的化工合成氣在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，有著廣闊的應(yīng)用前景，同時(shí)為達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)，對(duì)氣體中的氨需要進(jìn)行脫除和回收。
[0003]在煤化工或其他精細(xì)化工應(yīng)用當(dāng)中，產(chǎn)生的含氨氣體或者會(huì)影響合成氣的利用，或者不合理的排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，同時(shí)還造成氨資源的浪費(fèi)，對(duì)這些氣體中的氨進(jìn)行脫除、回收再利用等可以起到一舉多得的效果。單獨(dú)脫除氨的工藝水消耗量大，得到的氨水利用價(jià)值小，當(dāng)氨水進(jìn)入廢水系統(tǒng)時(shí)，由于氨-氮含量高，廢水不能進(jìn)行生化處理而加大了廢水處理的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決上述問(wèn)題，提供一種從低濃度含氨氣體中回收氨并凈化氣體的聯(lián)合裝置，能夠有效降凈化回收利用煤化工原料氣或化工廠、合成氨廠中的含氨放散氣中氨的回收利用，操作簡(jiǎn)便。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種從低濃度含氨氣體中回收氨并凈化氣體的聯(lián)合裝置，其特征在于包括吸收器和解析器，其中吸收器由三段構(gòu)成，最上段是由填料或者泡罩塔盤構(gòu)成的洗滌段，可將氣體中的氨氣濃度降到1ppm以下；中段是氨吸收段，包括一個(gè)帶有折流板的塔盤和U型換熱管復(fù)合而成的特殊件，通過(guò)降溫的方式達(dá)到對(duì)氨氣的高效吸收，一個(gè)氣體進(jìn)料緩沖和均勻分布部件，保證氣體進(jìn)入解析器時(shí)壓降較小并與吸收液良好接觸；最下段是一個(gè)大于四程的冷卻水的管箱，冷卻水經(jīng)管箱后通過(guò)冷卻管對(duì)中段的吸收液進(jìn)行間接冷卻；解析器由兩段構(gòu)成，解析器上段設(shè)有一個(gè)和解析器下段做成一體的冷凝回流器，解析器下段則是由填料構(gòu)成的具有汽提功能的汽提段；吸收器和解析器之間液體的循環(huán)靠栗來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)吸收器的壓力大出解析器壓力1.5Bar時(shí)，液體從吸收器流向解析器，也可以通過(guò)自流來(lái)實(shí)現(xiàn)，在凈化氣體的同時(shí)，更加高效地獲得高純度的液氨產(chǎn)品，此裝置最終可獲得濃度大于95%的液氨。
[0006]其中氨吸收段設(shè)有U型換熱管，在與換熱管垂直方向設(shè)有隔板，管箱的上管板接在U型換熱管上，U型換熱管的殼徑與吸收器的直徑一致。
[0007]其中氣體進(jìn)料緩沖和均勾分布部件是氣體分布器，吸收器的殼體和氣體分布器是一個(gè)整體復(fù)合結(jié)構(gòu)，該氣體分布器為圓環(huán)形并且復(fù)合在吸收器的外壁上，氣體分布器和吸收器的外壁有一定的間隙，氣體從吸收器中段的下部通過(guò)氣體分布器進(jìn)入吸收器，氣體中的氨在吸收前先經(jīng)過(guò)氣體分布器進(jìn)行緩沖。
[0008]其中氣體分布器具有內(nèi)環(huán)和外環(huán)的環(huán)形結(jié)構(gòu)，內(nèi)環(huán)利用吸收器的圓形外壁，外環(huán)是一圈焊在外壁的金屬筒，內(nèi)環(huán)和外環(huán)一起形成一個(gè)封閉的環(huán)形通道，氣體分布器氣體進(jìn)口是一個(gè)總接管，在氣體進(jìn)口 A2的對(duì)應(yīng)內(nèi)側(cè)均布有氣體分布孔，排數(shù)不小于三排，孔之間的夾角大于15°，氣體分布器可使氣體均勻進(jìn)入吸收器，還可以使液相不會(huì)倒流到氣相管道里。
[0009]其中洗滌段上部有循環(huán)水入口 S5，用系統(tǒng)自身的循環(huán)水或新鮮水對(duì)氣體進(jìn)行洗滌，洗滌段采用篩板、泡罩或者填料來(lái)強(qiáng)化吸收，在洗滌段的最上部設(shè)置有絲網(wǎng)除沫器以降低洗滌氣中的水含量，減少系統(tǒng)洗滌循環(huán)水的損失。
[0010]其中氨吸收段的氣體折流板有20% -45%的切缺率，U型換熱管從折流板上穿過(guò)，折流板在U型換熱管上呈90度排列，在每四個(gè)組成矩形的U型換熱管中心位置的折流板上均布有直徑6mm?9mm的圓形孔，折流板在吸收器內(nèi)的分布間距范圍為250mm?450mm。
[0011]其中在氨解析器的中部有一個(gè)吸收氨后的濃氨水的入口，位置在汽提段的上方，濃氨水從解析器的中部加入，通過(guò)接管進(jìn)入解析器后，進(jìn)入一個(gè)與其相連的盤式液體分布器，汽提段的下方有直接蒸汽和間接蒸汽的接入口。
[0012]其中解析器頂部的冷凝回流器和汽提段是一體化結(jié)構(gòu)，冷卻水走冷凝回流器的殼程，冷凝液走管程，冷凝液靠自流再回流到解析器的汽提段上方。
[0013]其中在吸收器中段的液相出液口 S3和上部的氣相取樣口 A3間設(shè)有氣相平衡管，在平衡管上不設(shè)閥門。
[0014]其中吸收器和解析器之間設(shè)置了氨水加熱器，該氨水加熱器采用低壓蒸汽加熱，加熱方式采用直接或間接加熱。
[0015]本發(fā)明吸收器和解析器之間液體的循環(huán)靠栗來(lái)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)吸收器的壓力大出解析器壓力1.5Bar時(shí)，液體從吸收器流向解析器也可以通過(guò)自流來(lái)實(shí)現(xiàn)。在凈化氣體的同時(shí)，更加高效地獲得高純度的液氨產(chǎn)品，此裝置最終可獲得濃度大于95% (wt)的液氨。
[0016]本發(fā)明聯(lián)合裝置能夠?qū)φ麄€(gè)設(shè)備的熱量進(jìn)行回收利用，在降低了循環(huán)吸收液溫度的同時(shí)，也加熱了吸收器中將要解析的濃氨水，提高了整個(gè)裝置的能量利用水平，能夠滿足嚴(yán)格的環(huán)保要求，減少氨排放。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明的吸收器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是管箱內(nèi)隔板放置形式示意圖。
[0020]圖4是氣體分布器剖視圖。
[0021]圖5是折流板的孔徑不意圖。
[0022]附圖標(biāo)號(hào)為:吸收器1、解析器2、管箱3、氣體分布器4、換熱管5、折流板6、洗滌段7、絲網(wǎng)除沫器8、平衡管9、清水冷卻器10、氨水栗11、清水栗12、氨水加熱器13、汽體段14、解析器上段15、冷凝回流器16、安全泄壓閥17、冷凝器18、液氨產(chǎn)品栗19、再分布器20、蒸汽加熱器21、旁路支管22、回流管線23、循環(huán)液進(jìn)料口 24、填料壓板25、梁型支撐26、隔板27、圓形孔28。
[0023]S1-管箱出口、S2-氣體出口、S3-氨水出口、S4-循環(huán)水入口、S5-氣相取樣口、S6A/B-液位計(jì)口、Al-管箱入口、A2-原料氣入口、A3 -平衡口、A4-放空口、A5-取樣口、D1/D2-排凈口、P1A/B-壓力計(jì)口
【具體實(shí)施方式】
[0024]氨氣體在水中有較好的溶解度，其溶解于水是一個(gè)較強(qiáng)的放熱過(guò)程，放熱會(huì)使吸收液的溫度升高，降低氨在水中的溶解能力，要提高氣體的凈化度并加大氨的回收率必須采用一定的措施。
[0025]本發(fā)明的吸收器I就能很好地解決了此問(wèn)題。吸收器I共設(shè)三段，每段都是為原料氣的凈化作用而設(shè)的，充分保證凈化后氣體的氨含量小于lOppm。
[0026]吸收器I最下段設(shè)置一個(gè)封頭，是多管程U型換熱管的管箱3，冷卻水的進(jìn)出口位于管箱的同一側(cè)，冷卻水的管程數(shù)為六，U型換熱管5的殼徑與吸收器I的直徑一致，在與U型換熱管垂直方向設(shè)有隔板27，如圖3所示。
[0027]吸收器的中段主要有氣體分布器4、氣體折流板6、U型管5和氣體平衡管9。氣體分布器4具有內(nèi)環(huán)和外環(huán)的環(huán)形結(jié)構(gòu)，內(nèi)環(huán)利用吸收器的圓形外壁，外環(huán)是一圈焊在外壁的金屬筒，內(nèi)環(huán)和外環(huán)一起形成一個(gè)封閉的環(huán)形通道便是氣體分布器4，氣體分布器氣體進(jìn)口是一個(gè)總接管，出口是在內(nèi)環(huán)上分布的一些小孔，氣體分布器4可使氣體均勻進(jìn)入吸收器1，還可以使液相不會(huì)倒流到氣相管道里，如圖5所示。
[0028]氣體進(jìn)入吸收器I后，就開始用水進(jìn)行逐級(jí)吸收。氣體在上升的過(guò)程中，會(huì)被帶有圓形孔28和切缺率的折流板6進(jìn)行導(dǎo)流，折流板6在保證氣體流動(dòng)均勻性的同時(shí)，也保證了氨水在吸收器中濃度的梯級(jí)分布。如圖4所示，折流板6通過(guò)切缺率、板上的圓形孔2和折流板的間距使得氣體在吸收器I中有合理的流速，這種板式吸收設(shè)備和換熱器設(shè)備的集成體大大強(qiáng)化了吸收過(guò)程，在吸收器中，管程介質(zhì)是冷卻水，殼程介質(zhì)是氨水和工藝氣體。
[0029]在吸收器中部完成吸收后會(huì)上升進(jìn)入吸收器的洗滌段7，根據(jù)吸收氣量的大小來(lái)確定洗滌水的用量。在確定了洗滌段的液氣比之后，洗滌段7可以選用填料壓板25、泡罩塔盤或者多流道篩板塔盤、梁型支撐26等塔內(nèi)件來(lái)確保良好的洗滌效果。如圖2所示。
[0030]本發(fā)明在使用時(shí)，處理的含氨氣體壓力從常壓到20Bar均可，當(dāng)壓力大于3Bar時(shí)，吸收器中的氨水進(jìn)入解析器解析時(shí)可以自流過(guò)去，只有在低壓時(shí)用栗進(jìn)行循環(huán)。
[0031]根據(jù)下游對(duì)吸收氨后的氣體的含水量的要求，吸收器的頂部需要設(shè)高效的絲網(wǎng)除沫器8。
[0032]解析器2和吸收器I是兩個(gè)相互獨(dú)立的設(shè)備，具有不同的功能。解析器的作用是把吸收氨后的氨水進(jìn)行解析，在回收高濃度氨的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了水的循環(huán)使用。解析器為了能在開停車和正常操作時(shí)平穩(wěn)，在它的底部采用直接和間接兩種加熱方式，這兩種方式可以很快切換。氨水在解析器中的進(jìn)料采用塔中進(jìn)料的方式，這種方式可以大大提高氨的回收率，也利于再吸收循環(huán)水中有較低的氨含量，在解析器的頂部設(shè)置了冷凝回流器16，回流方式是自流，節(jié)約了能量的同時(shí)也提高了回收氨的純度。
[0033]在吸收器I和解析器2之間設(shè)置了氨水加熱器13，加熱器的熱介質(zhì)為解析完的高溫水，需要在此設(shè)備中從105°降溫到70°左右，冷介質(zhì)為吸收氨后的濃氨水。
[0034]吸收氨后的凈化氣體可以送往下游做為工藝氣進(jìn)一步使用，或者作為不含氨的放散氣達(dá)標(biāo)排放，從氣體中回收的氨可以作為商品出售。
[0035]實(shí)施例:如圖1、圖2所示:
[0036]—種新型的可以連續(xù)處理含氨氣體的節(jié)能裝置，具有吸收器I和解析器2及一些輔助設(shè)備。從外界來(lái)的含氨氣體(濃度0.1% vol?15% vol，壓力從常壓?20bar)經(jīng)過(guò)管道和閥