从包含NH3和酸性气体的混合物中获得NH3的方法和装置

摘要

本发明涉及一种从包含氨、H2S和/或CO2及低沸点水溶性有机组分的酸性气体混合物中获得氨的方法和装置。为避免挥发性有机化合物富集在酸性气体吸收器中，从酸性气体吸收器中提取液相的部分料流并加工，使得获得具有降低的挥发性有机组分含量的气态氨，使其再循环至酸性气体吸收器中。

说明书

技术领域

本发明涉及一种从包含NH₃、含有H₂S和/或CO₂的酸性气体和低沸点水溶性有机组分的混合物，特别是废水中回收NH₃的方法和装置。

从这种混合物中分离NH₃是已知的且基于NH₃与酸性气体CO₂和H₂S在水溶液中形成共沸物这一事实。温度越高以及液体中的NH₃浓度越低，酸性气体中的共沸物越差。在高贮槽温度下操作的脱酸器中，不含NH₃的酸性气体因此可作为塔顶产物得到，而在贮槽中得到含有全部NH₃和仅少量来自入口的酸性气体的水溶液。在低贮槽温度下操作且通常具有较高NH₃浓度的NH₃汽提塔中，得到含有全部源自脱酸器贮槽的酸性气体的塔底产物。这需要较少过量的NH₃。塔顶产物由NH₃组成，其仍含有小浓度的酸性气体。在酸性气体吸收器中，在氨水中从含酸性气体的NH₃中吸收酸性气体。在总汽提塔中，从NH₃、CO₂、H₂S及大量其它挥发性和非挥发性组分(取决于原料的来源)的水溶液中汽提所有挥发性组分，使得作为塔底产物得到不含挥发性组分的废水。

通常，将含NH₃的混合物加入酸性气体吸收器的贮槽中。向塔的顶部装入氨水或纯水，纯水在冷却吸收回路中吸收NH₃，从而形成氨水，其中吸收酸性气体。将塔底产物供入NH₃汽提塔中，将其仍含有一些CO₂的顶部蒸气引入酸性气体吸收器中。将NH₃汽提塔的塔底产物供入脱酸器中。向脱酸器的顶部加入纯水，所述纯水也可来源于总汽提塔的贮槽，以从酸性气体中完全吸收NH₃。将脱酸器的塔底产物供入总汽提塔中，将其顶部产物引入酸性气体吸收器的贮槽中。塔底产物为NH₃和不含CO₂的废水。

由DE 2527985已知该方法的变化方案，其中将液体原料加入脱酸器中。将它的一部分预热且在较低部分处加入，而另一部分在更上面加入，以冷凝蒸汽并吸收大部分NH₃。

在EP 0 212 690 B1中公开的方法中，将大部分液体原料预热加入总汽提塔中，而将剩余部分冷却供入脱酸器中。将总汽提塔的塔顶产物基本冷凝，然后加入比酸性气体吸收器的贮槽更下面的NH₃汽提塔中。该方法由于原料中的低酸性气体浓度而特别有利。

在根据EP 0 654 443 A1的方法中，脱酸器和总汽提塔组合在一个塔中。在塔的中部，取出脱酸的蒸气并在相同的压力下基本冷凝。在更上面，未冷凝的蒸气再循环至脱酸器中。将液体引入与酸性气体吸收器组合成一个塔的NH₃吸收器中。

根据EP 1 135 331 B1的方法不同于上述方法之处在于将总汽提塔的顶部蒸气冷凝，其中将液体引入NH₃汽提塔中。

在上述方法中，特别是在酸性气体吸收器中的挥发性水溶性有机组分可富集至使该方法不能再进行下去的程度。

发明描述

因此，本发明的目的是提供一种回收NH₃的方法和装置，其中避免了有机组分的强富集。

根据本发明，该目的的解决在于将液相的部分料流从酸性气体吸收器中取出并加工，使得得到具有降低的挥发性有机组分含量的气态NH₃，使其再循环至酸性气体吸收器中。

令人惊讶的是，发现酸性气体吸收器的液相中的挥发性水溶性有机组分含量可通过本发明方法限制，使得它不干扰流畅的操作。

通过加工取出的酸性气体吸收器的部分料流而得到的馏分，其含有从酸性气体吸收器取出的液相中除去的挥发性有机组分，可从本方法中排出并供入处理装置中。

特别地，当低沸点水溶性有机组分含有醇类、酮类、腈类和/或吡啶碱类时，可使用本方法。

根据本发明的优选实施方案，将从酸性气体吸收器中取出的部分料流供入第一汽提塔中，其中基本汽提所有挥发性组分。汽提塔的塔顶产物部分冷凝，其余蒸气再循环至酸性气体吸收器中。这涉及以下优点：大部分原始存在的水溶性挥发性有机化合物保留在冷凝部分中，而再循环的蒸气具有更少量的挥发性有机化合物。

为改善本方法的总收率，优选将所得部分冷凝物供入另一汽提塔中，其中将NH₃和酸性气体汽提至有机组分集中在贮槽中的程度。第二汽提塔的塔顶产物(其挥发性有机化合物的含量相应地进一步降低)再循环至酸性气体吸收器中。

发现当汽提塔各自在2-20巴的压力下操作时，借助一个或多个汽提塔分离挥发性有机化合物特别有效。优选将压力调整至4-16巴，特别优选至约6.5巴。

在另一实施方案中，第二汽提塔的塔底产物可膨胀至酸性气体吸收器的压力，并与其中例如通过蒸馏提纯NH₃的塔的塔底产物混合。在这种情况下，将闪蒸蒸气供入酸性气体吸收器中。

较高沸点水溶性有机组分在NH₃汽提塔的上半部分中可能比在酸性气体吸收器中更加富集。在这种情况下，也可将液体或气态部分料流从NH₃汽提塔的上半部分中取出，如上所述将其加工。

优选将最终在酸性气体吸收器顶部基本由酸性气体释放的NH₃供入另一清洁段和/或液化。

根据本发明的发展，将送往酸性气体吸收器用作吸收剂的氨水分开。将一部分氨水装入酸性气体吸收器顶部，并将一部分氨水供入酸性气体吸收器最底部的吸收回路中。令人惊讶地发现酸性气体吸收器的液相中的挥发性有机组分总浓度因此可另外降低。

此外，本发明涉及一种用于回收NH₃的装置，其特别适于进行上述方法。

根据本发明，该装置包括用氨水操作的酸性气体吸收器，其中在酸性气体吸收器的下游提供第一汽提塔，向其中供入来自酸性气体吸收器的液相的部分料流，并且其中第一汽提塔顶部与酸性气体吸收器连接。

为提高总收率，根据优选的实施方案，本发明装置包括另一汽提塔，向其中供入第一汽提塔的部分冷凝物且在其中继续汽提NH₃和酸性气体，其中另一汽提塔的顶部与酸性气体吸收器连接。

将从酸性气体吸收器中取出的NH₃在液化器中液化，其中根据本发明的另一特征，液化器经由回流管与酸性气体吸收器的顶部连接。

另外，液化器经由回流管与酸性气体吸收器的最底部吸收回路连接。

本发明装置的构造在于NH₃汽提塔经由管道与第一汽提塔连接，以便能将来自NH₃汽提塔的液体或气态部分料流送至第一汽提塔上。

本发明其他特征、优点和可能的应用也可由以下实施方案和附图的描述获得。所有描述和/或阐述的特征本身或以任何组合，独立于权利要求或它们的反向参考地形成本发明的主题。

附图简述

图1显示根据本发明的优选实施方案，用于从含有NH₃和酸性气体的混合物中回收NH₃的装置的工艺流程图。

优选实施方案详述

在管道1中供应待处理废水，所述废水通常为来自煤脱气或气化的冷凝物。在塔2中，将废水用来自管道3的解吸气处理，其它解吸气来自管道58和4。负载的解吸气经由管道5离开塔2并供入未说明的加工中。

经由管道6来自塔2的水现在主要含有NH₃、CO₂和H₂S及低浓度其它气体。将大多数废水通过管道7装入总汽提塔8中，其中将所有可汽提气体从废水中除去。为了简化而没有显示总汽提塔的塔板，在总汽提塔8的贮槽中，提供本身已知的再沸器9，其确保所需气体浮力。经处理的废水经由管道10流出。小部分经处理的废水被送往脱酸塔52的顶部，同时剩余部分经由管道74离开装置。在总汽提塔8中汽提的气体向上流过可透气塔板11进入分凝器12，其中用循环冷却冷凝物喷淋它们，以首先将蒸汽冷凝。在未说明的泵的影响下，冷凝物经由管道13流过外部冷却器14并经由管道15回到分凝器12中。过量冷凝物通过溢流16供入总汽提塔8中。

总汽提塔8的塔顶产物在管道17中离开分凝器12并进入另一冷凝器18中，其中进行强烈冷却，使得形成液相。冷凝器18具有通过管道19、20和21的液体循环，其中通过外部冷却器22保持低温。冷凝器18的液相不吸收惰性气体如N₂、H₂、CO和CH₄。其经由管道4流出并用作塔2中的其它解吸气。

将来自管道19的液相的部分料流经由管道23取出并装入NH₃汽提塔24中，再沸器25置于其贮槽中。NH₃汽提塔具有10-30个塔板，其中来自管道23的液相例如供入中间塔板。首先将NH₃汽提塔24的塔顶产物，富含NH₃且含有其余酸性气体的气体经由管道26供入第一洗涤段28中的酸性气体吸收器27中。其装配有具有管道29、30和31的吸收回路且具有外部冷却器32。吸收物的部分料流作为回流通过管道33从酸性气体吸收器27的贮槽流至NH₃汽提塔24的顶部。第二洗涤段34和第三洗涤段35位于酸性气体吸收器27的洗涤段28上方，在第二洗涤段34和第三洗涤段35之间设置有塔板36，其将气体输送至顶部并将液体输送至底部。第三洗涤段35装配有具有管道37、38和39的吸收回路和外部冷却器40。基本纯NH₃通过管道41从第三洗涤段35流至NH₃液化器42。液体NH₃经由管道43且有机组分经由管道44从NH₃液化器42中排出。将净水作为吸收剂经由管道45供入NH₃液化器42中。将来自NH₃液化器42的氨水用作酸性气体吸收器27的吸收液体，其经由管道46排出且一部分供入管道37中并经由管道47供入洗涤段35中，另一部分经由管道48供入洗涤段28的吸收回路的管道30中。

在未说明的泵的影响下，从NH₃汽提塔24的贮槽中取出的水首先通过管道49流至换热器50并通过管道51进入脱酸塔52中，其中通过再沸器53将富含NH₃、CO₂和H₂S的气体混合物汽提。在通过换热器55以后，经由管道6从塔2的贮槽中取出的水通过管道54和56流至脱酸塔52。在更上面，将从总汽提塔8中排出的冷却水经由管道57供入脱酸塔中。在将气体混合物经由管道58供入塔2中以作为解吸气进一步加工以前，将气体混合物用冷却水洗涤。在脱酸塔52中，经脱酸的水作为塔底产物得到，其含有NH₃及少量CO₂和H₂S。将该塔底产物经由管道59取出，首先在换热器50中释放其部分热，然后部分经由管道60和61流入总汽提塔8中。可通过阀62调节的部分料流经由管道63排出并混入液相中，其经由管道19、20从冷凝塔18中流出。

酸性气体吸收器27的部分液相经由管道64供入第一汽提塔65中，其中将大部分NH₃、酸性气体和挥发性有机组分汽提。第一汽提塔65的塔底产物经由管道66输送至总汽提塔8的较低塔板上。第一汽提塔65的塔顶产物经由管道67供入冷凝器68中并冷却至可用冷却水实现的温度。冷凝大部分水和有机组分，吸收部分NH₃和酸性气体。

蒸气经由管道69再循环至酸性气体吸收器27中，液相经由管道70装入第二汽提塔71中，其中将NH₃和酸性气体汽提至一定程度使得有机组分富集在贮槽中且仅小部分随塔顶产物离开汽提塔71。塔顶产物经由管道72再循环至酸性气体吸收器27中。

在具体实施方案中，将经由管道46取出的部分再循环氨水分支，并且不经由管道47和39供入酸性气体吸收器27的顶部，而是经由管道48、30和31经由外部冷却器32供入酸性气体吸收器27的下部吸收回路中。同时如优选实施方案中所述，通过将氨水作为吸收剂仅供入酸性气体吸收器27的顶部而使酸性气体吸收器27的液相中的有机组分总浓度为17.5重量％，该浓度可通过将部分料流引入酸性气体吸收器27的下部吸收回路中而降至9.5重量％。

第二汽提塔71的塔底产物可经由管道73供入另一处理装置中，或者一旦与其中例如通过蒸馏提纯NH₃的塔的冷却塔底产物混合，就膨胀至酸性气体吸收器27的压力。然后还将闪蒸蒸气供入酸性气体吸收器27中。实施例：

在附图对应的程序中，对于各个管道测定如表1所示的NH₃、CO₂、H₂S、H₂O和有机化合物含量。

表1

参考数字列表

2解吸气塔

8总汽提塔

9再沸器

11可透气塔板

12分凝器

14冷却器

16溢流

18冷凝塔

22冷却器

24NH₃汽提塔

28洗涤段

32冷却器

27酸性气体吸收器

35洗涤段

36溢流

40冷却器

42NH₃液化器

50换热器

52脱酸塔

53再沸器

65第一汽提塔

68冷凝器

71第二汽提塔

其余参考数字指的是管道。