专利名称：利用焦化厂废弃物联产碳酸氢铵的工艺方法
技术领域：
本发明涉及化工领域，尤其涉及焦化行业中的废气、废水回收联产固态碳酸氢铵 的工艺方法。
背景技术：
在焦化厂生产过程中从焦炉烟道排放大量的260°C以上的废气，蒸氨过程中排出 大量的废氨水，其中每立方米的废氨水中含氨10克，废气中含有体积浓度为6-10%的C02 气体，这些废氨水和废气的环保处理一直是阻碍焦化行业发展的瓶颈。我国大部分焦化厂 生产中的废氨水及焦炉煤气中的C02、N等气体，直接排放到大气中，不进行回收，对大气及 河流造成严重的污染。为了治理焦化厂的废气和废水，国内95%以上焦化厂采用硫酸铵工艺，用硫酸吸 附煤气中的氨形成硫酸铵，采用这种工艺存在以下几个问题一是，在合成生产高效肥料出现之后，焦化厂生产的硫酸铵肥效低，质量差，作为 农业肥料显得已不重要，卖价低，产品基本无销路。二是，硫酸铵生产成本高，售价低，得不偿失。以年产60万吨焦炭为例，硫酸用量 为5153吨/年，购买硫酸每吨需要650元，而每销售一吨硫酸铵则在500元左右，加之水电 汽、设备折旧、生产费用的消耗。每年亏损约计300万元。三是，硫酸铵工艺固定资产投资大，仅土建投资需300万元，加之设备投资总计 1300万元，给企业背上沉重的资金负担。为了克服硫酸铵工艺处理焦化厂废弃物带来的弊病，出现了一种无水氨新工艺， 它是用磷酸吸收煤气中的氨生成磷酸二铵，然后加热将被吸收的氨释放出来，获得纯度较 高的无水氨，该工艺在推广中存在的问题很多，主要表现在以下几方面。一是，所生产的液态氨一般焦化厂不能自身消化，需要运输到化肥行业，销售不 畅。二是，生产无水氨的蒸馏设备，精馏塔和解吸塔要求塔底进汽，压力较高(l.SMpa 以上)，一般焦化厂现有条件不具备。三是，设备投资虽然比硫铵低，但生产成本较高，只能薄利生产。
发明内容
为解决现有焦化厂利用硫酸铵工艺和无水氨工艺在处理废弃物过程中存在的上 述技术问题，本发明提供了一种利用焦化行业中的废气和废水联产固态碳酸氢铵的工艺方法。为实现上述目的，本发明的工艺方法是第一步焦炉烟囱中的烟气预处理将焦炉烟道中的260°C左右烟气先用其他用热设备换热降温至40-50°C，再经洗 涤塔吸收、浓缩得到体积浓度为25% -28%的C02气体，并再降温至35°C以下。
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第二步对焦化厂废氨水进行预处理将焦化厂的废氨水经蒸馏得到体积浓度为16-20%的浓氨水，并引入合成塔顶部 待用。第三步利用第二步得到的浓氨水对第一步得到的C02气体进行吸收将第一步处理后的C02气体从底部送入合成塔，在合成塔内低于35 °C和 0. 25-0. 4Mpa的压力条件下自下而上与第二步得到的浓氨水充分接触生成碳酸氢铵固体悬 浮液，悬浮液从塔下部取出，经结晶、离心分离，得到纯的碳酸氢铵成品，分离出的剩余母液 进入下一步回收利用，碳化后的废液从塔底排出后进入下一步回收利用；第四步剩余母液和废液的回收从塔底排出的废液进入净氨塔洗涤后氨水再进入系统循环使用，尾气排入大气； 剩余母液通过管道进入第三步中的合成塔与塔顶来的浓氨水一起再次进入合成塔进行循 环。为了提高氨水和C02在合成塔内的反应效率，第三步所述的合成塔为串联形成的 两级合成塔，co2气体在两级合成塔内的具体工艺流程为第一步得到的C02气体分别进入第一级合成塔和第二级合成塔底部，在第一级合 成塔内C02气体与从塔顶来的第二步得到的浓氨水充分接触，浓氨水吸收二氧化碳，被预碳 化形成预碳化液，从第一级合成塔底部排出预碳化液，排出后再由泵送入第二级合成塔顶 部，进一步吸收塔内的二氧化碳，生成碳酸氢铵固体悬浮液。本发明的优点是1、本发明是利用焦炉烟囱中排放到大气中的废气对废氨水进行回收，即利用了焦 化废氨水，防止对地下水及河流的污染，又回收了烟囱中排放到大气中的co2，将co2作为原 料进一步利用，防止了 co2排放对大气的污染，达到了循环综合利用，有明显的经济效益和 社会效益。以年产90万吨的焦化厂为例，由于利用了废气、废水联产碳酸氢铵，每年C02的 减排为5000万立方米，折合浓度99%以上的纯C02400万立方米(5570吨)。2、采用本发明技术，投资少，只占常规方法生产硫铵投资的1/2，工艺流程简单，成 熟可靠，占地面积小，效益明显。例如年产100万吨焦化厂，可配套联产10000吨碳铵，可 获利润280万元(生产一吨碳酸氢铵可获纯利280元)。而生产硫铵年产10000吨，年亏损 330万元。3、焦炉烟囱的C02气不但可以回收利用，而且焦炉烟气的余热同样可以有效地利 用。根据热力学的第三定律，利用热能位差将260°C左右的烟气通过换热及潜热回收可以作 为蒸氨塔及其他所需要的蒸汽热源，基本替代生蒸汽大大节约了能耗，降低了成本。总之，本发明充分利用焦化行业排出的废水和废气合成适合农作物生长的碳铵， 不管是建新厂还是旧厂改造，投资都少，并且工艺简便成熟可靠，大大降低了成本，具有较 高的经济收益率。通过对废气和废水的综合利用，大大较少了对大气的污染，达到节能减排 的目的，符合当前国家推行的发展低碳经济政策，具有很大的社会效益。
图1是本发明的工艺流程图。图中1、2_换热器，3-风机，4-吸收塔，5-浓缩槽，6_储气柜，7_压缩机，8、9_循环水泵，10、11、20_凉水塔，12、13-凉水泵，14、15-合成塔，16、17-检水槽，18、19-冷却循环 水泵，21,22-氨水槽，23-集水槽，24,25-氨水泵，26,27-母液泵，28-净氨塔，29-检水槽， 30-稠厚器，31-离心机，32-料斗，33-母液槽，34,35-软化水泵，36-软水槽。
具体实施例方式下面根据图1所示的工艺流程图进一步说明本发明的技术方案。从图1可以看出第一步从烟囱来的260°C左右的废气经过换热器1和2逐级换热降温至40-50°C 后分成两路，一路经风机3直接进入储气柜6，另一路进入吸收塔4洗附后，利用自然压力位 差进入浓缩槽5加热搅拌，以提升C02的浓度，从浓缩槽5出来的高浓度C02气体进入储气 柜6与低浓度C02气体混合待用；第二步废液处理过程由蒸氨系统的废氨水进过蒸馏进入氨水槽21和22中待用；第三步储气柜6中的C02气体通过压缩机7引入合成塔14和15底部，氨水槽21 和22中的氨水通过氨水泵24和25分别引入到合成塔14和15合成塔顶部，根据需要，合 成塔14和15通过阀门可实现并联或串联；在合成塔内，废氨水与C02气体充分接触，生成 碳酸氢铵固体悬浮液，悬浮液从合成塔14和15下部取出，泵入高位稠厚器30，利用自然位 差进入离心机31进行固液分离，所分离的结晶体即为纯的碳酸氢铵成品，碳酸氢铵成品进 入料斗32包装出库；第四步分离液以及稠厚器溢流出来的稀液进入母液槽33，由母液泵26和27输 送至合成塔上部和浓氨水混合循环利用。碳化后的废液从合成塔14和15底部排出，进入 集水槽23，经净氨塔28洗涤后氨水再进入系统循环使用，尾气排入大气。从图中还可看出，换热器1和2的循环水由循环水泵8和9以及凉水塔10供给； 吸收塔4的循环水由凉水泵12和13以及凉水塔11供给；氨水槽21和22的氨水由氨水泵 24和25泵入合成塔顶部；母液槽33中的母液由母液泵26和27泵入合成塔与废氨水一起 循环利用；净氨塔28和合成塔的循环水由冷却循环水泵18和19以及凉水塔20供给；所有 循环水来自软水槽36，由软水水泵34和35泵入循环水系统。在合成塔14和15循环水口 上分别设有检水槽16和17，净氨塔28循环水出口上设有检水槽29，设置检水槽的目的是 检测水温及漏点，使冷凝出水集中后进入凉水塔。
权利要求
一种利用焦化厂废弃物联产碳酸氢铵的工艺方法，其特征在于，工艺步骤如下第一步焦炉烟囱中的烟气预处理将焦炉烟道中的烟气换热降温至40-50℃，再经洗涤塔吸收、浓缩得到体积浓度为25％28％的CO2气体，并再降温至35℃以下；第二步对焦化厂废氨水进行预处理将焦化厂的废氨水经蒸馏得到体积浓度为16-20％的浓氨水，并引入合成塔顶部待用；第三步利用第二步得到的浓氨水对第一步得到的CO2气体进行吸收将第一步处理后的CO2气体从底部送入合成塔，在合成塔内低于35℃和0.25-0.4Mpa的压力条件下自下而上与第二步得到的浓氨水充分接触生成碳酸氢铵固体悬浮液，悬浮液从塔下部取出，经结晶、离心分离，得到纯的碳酸氢铵成品，分离出的剩余母液进入下一步回收利用，碳化后的废液从塔底排出后进入下一步回收利用；第四步剩余母液和废液的回收从塔底排出的废液进入净氨塔洗涤后氨水再进入系统循环使用，尾气排入大气；剩余母液通过管道进入第三步中的合成塔与塔顶来的浓氨水一起再次进入合成塔进行循环。
2.如权利要求1所述的利用焦化厂废弃物联产碳酸氢铵的工艺方法，其特征在于，第 三步所述的合成塔为串联形成的两级合成塔，C02气体在两级合成塔内的具体工艺流程为第一步得到的C02气体分别进入第一级合成塔和第二级合成塔底部，在第一级合成塔 内C02气体与从塔顶来的第二步得到的浓氨水充分接触，浓氨水吸收二氧化碳，被预碳化形 成预碳化液，从第一级合成塔底部排出预碳化液，排出后再由泵送入第二级合成塔顶部，进 一步吸收塔内的二氧化碳，生成碳酸氢铵固体悬浮液。
3.如权利要求1所述的利用焦化厂废弃物联产碳酸氢铵的工艺方法，其特征在于，工 艺步骤如下第一步从烟 来的的废气经过换热器逐级换热降温至40-50°C后分成两路，一路经 风机直接进入储气柜，另一路进入吸收塔洗附后，利用自然压力位差进入浓缩槽加热搅拌， 以提升C02的浓度，从浓缩槽出来的高浓度C02气体进入储气柜与低浓度C02气体混合待 用；第二步废液处理过程由蒸氨系统的废氨水进过蒸馏进入氨水槽中待用；第三步储气柜6中的C02气体通过压缩机引入合成塔底部，氨水槽中的氨水通过氨水 泵分别引入到合成塔合成塔顶部；在合成塔内，废氨水与0)2气体充分接触，生成碳酸氢铵 固体悬浮液，悬浮液从合成塔下部取出，泵入高位稠厚器，利用自然位差进入离心机进行固 液分离，所分离的结晶体即为纯的碳酸氢铵成品，碳酸氢铵成品进入料斗包装出库；第四步分离出来的母液以及稠厚器溢流出来的稀液进入母液槽，由母液泵输送至合 成塔上部和浓氨水混合循环利用；碳化后的废液从合成塔底部排出，经净氨塔洗涤后氨水 再进入系统循环使用，尾气排入大气。
全文摘要
本发明公开了一种利用焦化厂废弃物联产碳酸氢铵的工艺方法，它首先将焦炉烟道中的烟气换热降温至40-50℃，再经洗涤塔吸收、浓缩得到体积浓度为25％一28％的CO2气体，并再降温至35℃以下；并对焦化厂废氨水进行蒸馏预处理；将预处理的浓氨水和CO2气体引入合成塔反应生成碳酸氢铵。本发明充分利用焦化行业排出的废水和废气合成适合农作物生长的碳铵，不管是建新厂还是旧厂改造，投资都少，并且工艺简便成熟可靠，大大降低了成本，具有较高的经济收益率。通过对废气和废水的综合利用，大大较少了对大气的污染，达到节能减排的目的，符合当前国家推行的发展低碳经济政策，具有很大的社会效益。
文档编号C01C1/26GK101857246SQ20101021031
公开日2010年10月13日 申请日期2010年6月28日 优先权日2010年6月28日
发明者姚祖国, 张超, 王克密, 王鹏, 董继文 申请人:董继文