北京纬纶华业水蒸汽气提技术
来源:北京纬纶华业环保科技股份有限公司 阅读:1951 更新时间:2011-04-29 13:33低浓度含硫废水处理技术——水蒸汽气提技术
技术原理
本流程有单塔和双塔生产流程,单塔处理低浓度含硫含氮污水,双塔处理高浓度含硫含氮污水。
实现本工艺流程的关键在于建立并维持适宜的汽液平衡条件,以制取高浓度的氨和硫化氢。将污水净化除去氨和硫化氢分别用氨汽提塔和硫化氢汽提塔。氨汽提塔的作用在于将酸性水净化,并给塔顶回流罐提供适宜的塔顶蒸汽组成,蒸汽组成经冷却,并在带压条件下,NH3、H2S、CO2很快溶解于水中。控制液相中 氨与硫化氢分子比A/S=5~7NH3与 H2S、CO2分子比A/S+C=4~6)则H2S、CO2被充分固定而使得平衡气相产物几乎为纯NH3。酸性水在常温下进入氨汽提塔时,此时平衡气相NH3和H2S、CO2分压都很小,随着温度的升高,则NH3和H2S、CO2的蒸汽压会显著上升。
氨汽提塔的操作主要是升温,将液相中的氨盐转化为溶于水的NH3和H2S分子,同时塔内上升蒸汽不断解吸增加了气相中干气(NH3和H2S、CO2)的分压,到氨汽提塔顶,达到一定组成的气相,为冷却后获得较为适宜分子比的高浓度含氨含硫水溶液,并在气液分离罐得到气相纯NH3产品提供了必要的浓度条件。
硫化氢汽提塔的过程比氨汽提塔更为复杂,为便于分析,可将其分为汽提段、反应段和精制段三个组成部分。在汽提段,其主要趋势与氨汽提塔相同。在汽提段温度约为120℃~160 ℃,来自气液分离罐的含硫含氨水经加热汽提而解吸出NH3和H2S、CO2,同进料板到塔底液温度断上升,相平衡常数不断加大,同时,由于H2S、CO2比 NH3的相对挥发度更大,因而含硫氨水中的H2S、CO2比NH3解吸的相对趋势更大。于是由进料到塔底这一汽提段,液相A/S+C值由4~6增加到8~20,溶液的pH值不断增高;气相氨浓度则不断降低而气相中硫化氢浓度降低 幅度则不很大,上述过程与氨汽塔的温度、浓度分布趋势大体一致。但由于硫化氢汽提塔操作压力高,转化成液相中分子态的NH3和H2S、CO2并不能充分的解吸面随塔板上升,而仍有相当数量的分子溶解于塔底循环液中并返回氨汽提塔塔顶以调节氨塔顶的分子比A/S+C值。
在反应段约80~120 ℃,由汽提段被解吸出来的NH3和H2S、CO2溶于水按等分子进行酸、碱反应。
由于溶解度差异,氨在水中溶解度大于硫化氢、二氧化碳,气相中NH3分子分数逐渐降低、H2S、CO2气体则因溶于水相对较少而使得H2S、CO2在气相中分子数愈来愈高。在高压、低温下,由于溶解、离解和化学反应的综结果,NH3被充分固定于液相中,但当温度尚高时(为100 ℃),气相中仍有1/3以上的NH3。
精制段(38~80℃)的作用有二:通过加入大量低温水稀释液相浓度而使气相中 NH3大量溶解以及为生成NH4HS、NH4HCO3的化学反应提供足够低温。因而需要加水稀释进料回流液使 NH3被全部转入液相(包括液相中的NH3和NH4+两部分)。同此看出在精制段加入足够的低温水是获得塔顶纯硫化氢的必要条件之一,但加水过多,蒸汽耗量则加大。反应段往上经精制段到塔顶,液相A/S+C值由6逐渐趋于1,在低温高压下,其平衡气相产物为纯硫化氢。
工程应用
某石化公司含硫污水汽提装置及硫磺回收装置。