65m3h直接蒸氨工艺设计.doc
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1、65m3/h直接蒸氨工艺设计摘要:在焦化生产过程中产生大量含酚、氰、油、氨氮等有毒、有害物质的剩余氨水,主要来自炼焦和煤气净化过程及化工产品的精制过程。剩余氨水主要由三部分组成:装炉煤表面的湿存水、装炉煤干馏产生的化合水和添加入吸煤气管道和集气管循环氧水泵内的含油工艺废水,剩余氨水总量一般按装炉煤14%计。剩余氨水的传统加工工艺是利用蒸汽进行直接蒸氨。直接蒸氨工艺是在蒸氨塔的塔底直接通入水蒸汽作为蒸馏热源.直接蒸氨工艺的流程短,设备少,一次性投入少.直接蒸氨工艺中,蒸汽直接进入塔底废水,蒸汽冷凝水不能回收,塔底废水量加大,废水出系统前要冷却到40,导致废水冷却器的冷却水耗量增大.直接蒸氨工艺因
2、为没有再沸器,相对蒸氨工艺来说设备维修量小,工艺简朴,也一度成为蒸氨工艺的首选。虽然近年来有运用管式炉(导热油)加热剩余氨水来减少蒸汽耗量的工艺改良,但是要消耗大量的煤气资源进行加热,仍然没有解决实质性问题。本设计是采用直接蒸氨的方法进行操作的,主要原理是:原料氨水与蒸氨废水换热至9098后,与用于分解氨水中固定铵的5%氢氧化钠溶液一起进入蒸氨塔上部,塔底供入直接蒸汽将氨蒸出,氨蒸汽经塔顶分凝器冷凝冷却后,冷凝液作为蒸氨塔的回流,氨汽直接送到硫铵工段或进一步冷凝成浓氨水。蒸氨塔底部排出的蒸氨废水,在与原料氨水换热后送往生化处理装置处理或送去洗氨。关键词:焦化;蒸氨;剩余氨水;温度65m3/h
3、directly Ammonia Process DesignAbstract:In the coking production process a large number of phenol, cyanide, oil, ammonia and other toxic and hazardous substances remain in residual ammonia which mainly from the coke and gas purification processes and chemical products, refined the process. Residual
4、ammonia consists of three parts: Charging of the surface of the wet storage of coal, coal carbonization furnace installed compounds produced by absorbing water and added to the gas pipeline and oxygen gas collector loop pump oil within the process wastewater, total residual ammonia general Charging
5、of coal by 14% in dollars. Residual ammonia in the traditional processing technology is the use of direct steam ammonia。Direct the ammonia production was in the steam ammonia of the tower on the water vapor towerbottom as a distillation pyrogen. direct the ammonia production processes, equipment, on
6、e-time investment. direct the ammonia process, the steam to walk straight into the tower of waste, the condensation water is not collectable and the base of a quantity of water, waste water to cool off before the system to 40 , cooling water is cooling water consumption of the size of Direct steam a
7、mmonia production through, because there is no relative steam ammonia production equipment maintenance capacity for small craft was a simple, and once became the first choice of the ammonia. This design is to direct the ammonia method of operation, the major principle is : materials ammonia water an
8、d vapour ammonia waste water for hot to 90 98 , and used for dismantling ammonia the water on the 5% reveal the hydrogen of sodium solution went into the tower at the end of the ammonia, for the direct steam will steam out of the ammonia, ammonia steam condenses into the tower has run the cooling, t
9、he condensate as the ammonia of the tower, the immediate return of ammonia brought to reveal or sulphur section further condenses into water strong ammonia Steam ammonia the bottom of the ammonia waste, and materials ammonia water hot and sent to chemical processing device or handle to the ammonia.K
10、ey words:Coking, Ammonia, Residual ammonia, temperature目 录第一章 直接蒸氨工艺流程简介11.1 原料氨水的来源和性质11.2 剩余氨水的危害21.3 国内蒸氨工艺面临的问题31.4 直接蒸氨工艺流程3第二章 物料衡算52.1 数据取值和相关参数52.2 原料氨水物料计算62.3 废水物料计算62.4 成品氨蒸汽物料计算62.5 加碱量物料计算72.6 蒸汽量物料计算72.7回流比与塔顶氨气含氨浓度的确定82.8总物料平衡计算92.9 系统水平衡计算9第三章 热量衡算103.1输入的热量计算103.2 输出的热量计算103.3结果分析11
11、第四章 精馏塔的计算134.1理论板数确定134.2精馏塔数据收集144.3 塔径的计算144.4填料层高度计算154.5 填料层压降计算154.6 接管管径计算164.7 液体分布器的简要设计16第五章 其它设备选型185.1泵的选型原则和依据185.2板式换热器195.3冷凝器20结 论21致 谢22参考文献23附:设备图2426宁夏大学本科毕业设计 第一章 直接蒸氨工艺流程简介第一章 直接蒸氨工艺流程简介1.1 原料氨水的来源和性质焦炉煤气在汽液分离及初步冷却过程中,煤气中一定数量的氨、二氧化碳、硫化氢、氰化氢和其他组分溶解于冷凝水中,形成了冷凝氨水,此部分氨水有一部分送焦炉集气管、桥管
12、进行循环喷洒,而由于加入配煤水分和炼焦时产生的化合水的存在,导致氨水量增多,形成所谓剩余氨水。废水处理过程见图1脱酚后的剩余氨水 蒸 氨 氨气蒸汽NaOH生化处理混凝处理外排图1-1 剩余氨水处理过程在煤气冷凝氨水中含有较多的挥发铵盐NH3与H2S、HCN、H2CO3形成铵盐,如(NH4)2S、NH4CN、(NH4)2CO3等,固定铵盐如NH4Cl、NH4CNS、(NH4)2SO4、(NH4)2S2O3等的含量较少。循环氨水中主要含有固定铵盐,目前我厂采用以上两种氨水混合的分离流程,可以使混合氨水固定铵盐含量降至1.31.5g/L。蒸氨原料氨水主要为剩余氨水。焦化厂是剩余氨水的主要排放源,所排
13、放的剩余氨水占全厂排放量的一半以上。蒸氨原料氨水主要来源包括:荒煤气冷却产生的剩余氨水废液。此类剩余氨水主要是荒煤气经集气管喷淋冷却和初冷器凝结所得的混合液,是焦化厂的主要排放废水。来自焦炉的荒煤气是由干煤气、水蒸气及一系列化学产品组成的复杂的有机混合物。荒煤气通过回收车间净化处理后,焦油、氨、苯等化学产品被回收下来,净煤气则送往焦炉、冶金厂及其他用户使用.出炉的荒煤气温度很高,经上升管后,在桥管和集气管内用循环氨水喷洒冷却,然后进入煤气初冷工艺流程进一步冷却,从而产生剩余氨水。煤气的初冷方式有间接冷却、直接冷却和间直接混合冷却三种。剩余氨水中含有大量的酚类、苯类、焦油、硫化物、氰化物、氨氮等
14、物质。其组成与焦炉操作制度、煤气初冷器形式、初冷后煤气温度以及初冷冷凝液的分离方法等有关。1.2 剩余氨水的危害剩余氨水是焦化厂的主要排放废水,其水质复杂、污染物种类繁多、且污染物浓度较高,除含有氨、氰、硫氰根等无机污染物外,还含有酚、油类、蔡、毗咙、哇琳、葱和其它稠环芳烃化合物等,是目前较难处理的废水之一。由于历史的原因,大多数焦化厂在当时设计建设时,焦化废水处理技术尚处于较低水平,绝大部分厂家采用了普通生化技术作为废水处理手段。该技术对氨氮污染降解效果甚微,使排放废水中的氨氮严重超标。这些废水的排放对受纳水体造成了较大的污染,使水体产生富营养化,影响了水体的使用功能,造成较大的环境问题。
15、近年来,随着环境压力的不断增加,国家针对废水排放的标准日益严格。在我国制定的G B8978-19%污水综合排放标准1中对C O D的排放标准就更加严格,而且增加了氨氮( NH3-N)标准。目 前, 我国己有各种规模的焦化厂数百家,每年排放数千万立方米的含氨废水。大部分焦化厂的排水主要存在两个问题: C O D没有达标; NH3-N浓度严重超标蒸氨工艺是剩余氨水废水预处理的有效手段,能够剩余氨水的氨氮浓度由30004000mg/L水平降低到100200mg/L水平。蒸氨工艺按照蒸氨操作压力可分为常压蒸馏和负压蒸馏工艺;按照能源结构可分直接蒸汽加热法蒸氨工艺和加热炉作为热量来源的塔底再沸蒸馏工艺。
16、直接蒸汽加热法蒸氨工艺为我国大部分焦化厂所采用。目前,蒸氨工艺面临着水蒸汽单耗大,蒸氨效果差,操作费用高等一系列的问题,其中蒸氨过程中的能量消耗问题是非常引人关注的。对于蒸氨工艺进行节能研究,特别是降低蒸汽单耗方面的研究是具有较好的实践意义。目前,国内外常见的剩余氨水处理工艺主要有三种,其氨氮的脱除效果均达到国家排放标准: 一是采用普通生化、混凝处理工艺 ) ; 二是采用A / 0生物脱氮、棍凝处理工艺 ;三是采用催化湿式氧化处理工艺2,但该工艺目前还不够成熟,在我国无工业化应用 由于剩余氨水中含有NH3、H2S、CO2、HCN、铵盐等成分,氨氮的浓度较高,若直接进行生化处理的话,细菌将难以承
17、受,因此一般剩余氨水的处理过程为先脱酚、后蒸氨、再去生化处理的过程。这种工艺工程比较简单,添加的介质少,废水的处理成本也低。表1-1 剩余氨水主要组成初冷工艺初冷后煤气温度组成 g/L全氨挥发氨CO2H2SHCN煤气间接初冷初冷冷凝液单独分离3040796824130.10.2初冷冷凝液与集气管循环氨水混合分离3040796824130.10.2硫铵流程30402512120.220.040.14氨水流程2025231.52.50.52.50.10.2煤气直接分离初冷循环氨水与洗氨氨混合分离2530460.41.40.10.241.3 国内蒸氨工艺面临的问题国内蒸氨工艺面临的主要问题有能量消耗
18、大、蒸汽单耗高及加碱分解固定铵盐的反应精馏技术不够成熟。负压蒸氨工艺是一个很好的解决蒸氨能耗过大问题的方法,但由 于设备和技术上的限制以及投资费用较高等原因,负压蒸馏工艺在我国还处于起步阶段,没有工业化应用。 另外,对焦化厂而言,蒸氨只不过是废水预处理设施。若采用湿式催化氧化处理氨氮废水,就可以取消蒸氨等部分废水处理设施设备, 而节约大量能耗。但是自2 0世纪7 0年代出现的湿式催化氧化法技术3目前在国内还处于研究开发、机理的探讨和动力学模型的建立的层次上。 在我国此项技术基本上无工业应用,只有在日本和欧美等国家己有工业化的应用。1.4 直接蒸氨工艺流程直接蒸氨工艺是在蒸氨塔的塔底直接通入水蒸
19、汽作为蒸馏热源,其工艺流程示意图见图1-2。图1-2 直接蒸氨设计(65m3 /h)工艺流程示意图如图1-2 所示,原料氨水与蒸氨废水换热至6068后,与用于分解氨水中固定铵的5%氢氧化钠溶液一起进入蒸氨塔上部,塔底供入直接蒸汽将氨蒸出,氨蒸汽经塔顶分凝器冷凝冷却后,冷凝液作为蒸氨塔的回流,氨汽直接送到硫铵工段或进一步冷凝成浓氨水。蒸氨塔底部排出的蒸氨废水,在与原料氨水换热后送往生化处理装置处理或送去洗氨。宁夏大学本科毕业设计 第二章 物料衡算第二章 物料衡算2.1 数据取值和相关参数计算所用到数据以下列数据为标准:剩余氨水量: 65m3/h;直接蒸汽量: 9t/h;剩余氨水含NH3量: 4g
20、/L;剩余氨水含CO2量: 2g/L;剩余氨水含H2S量: 2g/L;加碱量: 0.7m3/h;成品氨气管道压力: 20kPa;原料氨水入塔温度: 68入塔直接蒸汽温度: 260废水出塔温度: 110加入碱液温度: 25塔顶温度: 101废水流量: 70m3/h蒸氨生产相关参数如下:F原料氨水量,kg/hXF原料氨水中氨的质量浓度,%TF原料氨水温度,J加碱量, kg/hTJ进碱温度,D-成品氨气产量, kg/hXD-成品氨气含氨质量浓度,%TD成品氨气温度,W废水量, kg/hXW废水含氨量,%TW废水温度,L-回流量, kg/hXR-回流液含氨质量浓度,%V塔顶蒸汽逸出量,kg/hY1-塔
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