焦化厂蒸氨工艺的实验研究及节能工艺的探索

焦化行业每年排放出大量的剩余氨水，其氨氮浓度较高，无法直接生化处理。目前，焦化行业普遍采用蒸氨工艺对剩余氨水进行预处理，但是蒸氨工艺存在能耗大、运行费用高等问题。本文对蒸氨工艺的处理效果和蒸汽能耗进行分析，针对造成蒸汽消耗量大的原因，提出节能工艺，为蒸氨工艺的节能技术改造提供参考和指导。 首先采用间歇蒸馏的方式处理模拟氨水，对蒸馏过程进行初步探索。结果表明，间歇蒸馏过程中，初始pH和蒸发量越大，总氨去除率越高。但是，随着氨的去除，传质速率下降，去除单位质量的氨氮消耗的能量增加。 进一步采用填料塔在常压下对连续蒸氨过程进行了研究，重点考察了进水温度、初始总氨浓度、初始pH和蒸汽流量对总氨去除率的影响。结果表明，总氨去除率随进水温度、初始pH、蒸汽流量的增加而提高；随初始总氨浓度的增加先升高后降低，但是去除的氨氮总量是不断增加的。从传质理论分析，影响蒸氨效果及蒸汽消耗的根本因素为传质速率。此外，基于填料塔传质单元理论，利用试验所得到的结果建立了出水总氨、游离氨浓度与蒸汽流量的关联式，并绘制了出水氨浓度随蒸汽单耗的变化曲线。曲线结果显示，要求的出水氨浓度越低，蒸汽单耗越大，去除单位质量氨氮所需能耗增加越显著。因此，减少低浓度段的蒸汽消耗是解决蒸氨工艺能耗大的有效途径。 针对低浓度段传质速率低，所需蒸汽量大这一问题，提出在低浓度段采用空气吹脱代替蒸汽汽提的蒸氨-吹脱节能新工艺，该工艺流程主要由加碱、换热、蒸氨、吹脱、吸收五部分组成。适宜的蒸氨-吹脱工艺操作参数为：蒸氨工序进水温度90℃左右，进水pH为11.2，蒸汽单耗81.3kg/t（氨水）；吹脱工序适宜的进水温度为60～70℃，进水pH为10.4，气液比2000。采用蒸氨-吹脱工艺处理总氨浓度3500mg/L的模拟氨水，首先经蒸氨处理到600mg/L左右，再进一步采用吹脱处理到200mg/L以下。结果表明，采用节能新工艺处理氨水较直接蒸氨工艺可降低蒸汽单耗48.7kg/t（氨水），节约蒸汽37.5%；处理每t氨水，可节省处理费用3.87元。可见，新工艺节能效果显著，可为焦化行业带来较大的经济效益。