专利名称：洗涤蒸发器水蒸气中的挥发物的方法
技术领域：
本发明涉及一种处理蒸发器中废水流产生的蒸气的方法，更具体而言，涉及从蒸气中除去挥发性酸和/或碱。
发明内容
本发明涉及一种处理在废水流处理工艺中在蒸发器中形成的蒸气的方法。将废水流导引至蒸发器，在蒸发器中废水流中的水被气化。在对废水流加热时，废水流中的挥发性化合物也被气化。将含有挥发性化合物的蒸气导引至蒸气洗涤器，在蒸气洗涤器中蒸气与洗涤液接触。处于气相的挥发性化合物与洗涤液中的化学品反应，并由蒸气进入洗涤液中。由此，洗涤液从蒸气中除去了挥发性污染物。通过研究仅仅用于阐述本发明的以下说明和附图，本发明的其他目的和优点将变得显而易见。
图1是说明利用蒸气洗涤器处理含有挥发性化合物的蒸气的方法的示意图。图2是说明将图1所示的处理蒸气的方法应用于气化工艺的示意图。
具体实施例方式处理来自废水流的蒸气的系统总体上由图1中的附图标记10表示。在其中所示的实施方式中，蒸气可以由包括垃圾填埋渗滤液、烟气脱硫(FGD)废水流和整体气化联合循环(IGCC)废水流在内的各种废水流产生。更详细地观察蒸气处理系统10，废水流通过废水流入口 14导引至蒸发器中。在工艺的该阶段，废水流被加热以产生蒸气、馏出物和浓盐水。蒸发器12可以是包括降膜式或强制循环式在内的任何种类的蒸发器。蒸发器12包括馏出物出口 16、蒸气出口管18、用于收集和存储浓盐水的集液槽19以及浓盐水出口 20。随着水从蒸发器中的废水流中蒸发，存在于废水流中的挥发性酸和/或碱也蒸发并形成蒸气中的气态挥发性化合物。由此，蒸发的存在于废水流中的挥发性化合物通常具有挥发性，于是蒸气压接近或大于水的蒸气压。含有蒸发的挥发性化合物的蒸气通过蒸气出口管18由蒸发器12导引至蒸气洗涤器22。在蒸气洗涤器22中，在一个实施方式中，水性洗涤液通过喷嘴24喷射至蒸气中。洗涤液包含与蒸气中的挥发性化合物反应的碱性和/或酸性化合物。例如，如果洗涤液含有碱性化合物，则洗涤液将与蒸气中的挥发性酸反应。另一方面，如果洗涤液含有酸性化合物，则洗涤液将与蒸气中的挥发性碱反应。在以上任一种情况中，洗涤液都与蒸气中的挥发性化合物反应形成盐，盐从气相中除去并进入洗涤液的液体中。由挥发性化合物与洗涤液之间的反应形成的盐是水溶性的，于是在洗涤液中离解。也可以使用其他手段来促进挥发性酸和/或碱由蒸气转移到液相。此类装置包括不规则或结构化填充物、丝网板或各种盘，如筛、泡罩等。洗涤液不仅与蒸气中的挥发性酸和/或碱反应，洗涤液还起到使蒸气中裹挟的蒸发器12中所产生的任何泡沫破裂的作用。在一个实施方式中，蒸气包括挥发性碱氨。即，氨存在于进入蒸发器12的废水流中。随着废水流在蒸发器12中被加热，废水流中的水和氨蒸发。为了从蒸气中除去氨，将包含如盐酸(HCl)或硫酸(H2SO4)等酸的洗涤液喷射至蒸气中。洗涤液中的酸与氨反应，产生氯化铵或硫酸铵盐。由这些反应形成的盐在洗涤液中离解。例如:NH3 (g) +HCl (aq) — NH4Cl (aq)2NH3(g) +H2SO4 (aq) — (NH4) 2 SO4 (aq)在另一实施方式中，蒸气包括甲酸(HCO2H)和/或硼酸(B(OH)3)。SP，甲酸和/或硼酸存在于进入蒸发器12的废水流中。随着废水流在蒸发器12中被加热，废水流中的水、甲酸和/或硼酸蒸发。为了从蒸气中除去挥发性酸，将包含如氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)等碱的洗涤液喷射至蒸气中。洗涤液中的碱化合物与挥发性酸反应产生甲酸盐和/或硼酸盐。由这些反应形成的盐在洗涤液中离解。例如:HCO2H (g) +NaOH (aq) — NaHCO2 (aq) +H2OB (OH) 3 (g) +NaOH (aq) — NaB (OH) 4 (aq)HCO2H (g) +KOH (aq) — KHCO2 (aq) +H2OB (OH) 3 (g) +KOH (aq) — KB (OH) 4 (aq)再次参见图1，洗涤液通过经入口 26将碱或酸添加至蒸气洗涤器22底部的循环水溶液而产生。然后将至少一部分洗涤液向阀28循环，在该处其被再循环至用于处理蒸气的喷雾嘴24。通过蒸气洗涤器22循环的洗涤液中盐的浓度通过以下方式控制:将一部分洗涤液作为泄料除去，并在一个实施方式中经阀28将该泄料导引至蒸发器12中用于进一步处理。在另一些情况中，可以将来自蒸气洗涤器22的泄料导引至其他处理系统，也可以以各种常规方式处置。例如，在针对煤气化废水流处理设计的系统中，洗涤器泄料被导引至单独的结晶器，以沉淀出洗涤反应中所形成的盐。在图1所示的实施方式中，在经过喷射的洗涤液之后，经处理的蒸气穿过管道30而通向机械蒸气再压缩(MVR)装置32。在一个实施方式中，在到达MVR 32之前，经处理的蒸气先经过除雾器。MVR 32将蒸气压缩，之后经管道34将其导引至蒸发器12，在蒸发器12中其被用于加热和气化进入的废水流。随着来自经处理的蒸气的热量转移至进入的废水流，蒸气冷凝并形成馏出物，所述馏出物经出口 16离开蒸发器。如图1所示，至少一部分来自蒸发器12的馏出物由出口 16被导引至蒸气洗涤器22的入口 38。然后馏出物作为补充水添加至洗涤液。在另一实施方式中，一部分经处理的蒸气未被导引至MVR 32，而是由蒸气洗涤器22导引至冷凝器36。图2是说明结合图1所示的处理蒸气流的系统的气化工艺的示意图。图2所示的气化系统总体上由附图标记50表示。如其中所示，如烃类进料等进料被导引至气化器52中。烃类进料的实例为煤和石油焦。通常，将煤或石油焦粉碎并与水混合形成浆料，并将该浆料导引至气化器52中。应当理解，也可以利用其他燃料作为气化工艺中的进料。例如，包括塑料废品或污物在内的有机废料可以形成进料。典型的气化器在高温和高压下运行。例如，用于气化器的典型的温度范围为约1，200°C 约1，500°C。典型的压力范围为约20个大气压 约80个大气压。气化器52包括反应区52A和急冷室52B。将进料或浆料投入至反应区52A中。在例如使用煤的情况中，煤浆料被投入至反应区52A中并被部分氧化。这产生热流出物合成气和洛。合成气主要包含一氧化碳和氢气。急冷水被导引至急冷室52B中。原生合成气和渣副产物进入通常设置在气化器52的下端的急冷室52B。此处，热合成气和熔渣与急冷水接触，并被冷却和分离。裹挟在一些急冷水中的渣从气化器52中被除去。将合成气导引至合成气洗漆器56,合成气洗漆器56可从合成气中除去细灰、煤烟、盐和其他悬浮固体。特别是，如图2所示，将洗涤水导引至洗涤室56中。由于洗涤水与合成气接触，洗涤水从合成气中除去了细灰、煤烟、盐和其他悬浮固体，这产生了废水流(泄料)，所述废水流由合成气洗涤器56导引至沉降器进料槽58。在合成气已在洗涤器56中得到洗涤之后，对合成气进行各种其他处理。例如，通过分水器将合成气中的水冷凝和/或除去。此处不涉及合成气的其他处理的细节，因为其本身对本发明并不重要，并且在洗涤之后处理合成气的其他工艺是本领域技术人员公知并理解的。回到气化器52，如上所述，与一些急冷水结合的渣副产物被导引至闭锁式料斗60中。闭锁式料斗60从急冷水-渣混合物中除去渣，并且除去的渣和一些水一起被导引至筛分系统62。筛分系统62将渣分离为粗渣和细渣。粗渣适于商业用途，或者可以处置在垃圾掩埋地中。细渣被导引至沉降器进料槽58，在沉降器进料槽58中其与来自合成气洗涤器56的洗涤水混合。在一些情况中，接收并存储在沉降器进料槽58中的水溶液被称作黑水。在任何情况下，沉降器进料槽58中的水溶液将包括悬浮固体，如渣、飞尘等。沉降器槽58中的黑水被投入至澄清器或固体分离器64，澄清器或固体分离器64除去包括渣、飞尘和其他颗粒物质在内的大量悬浮固体。可以将来自澄清器64的沉降的悬浮固体再循环回气化器52以用于进一步处理，另外，澄清器或固体分离器64产生上清液或灰水废水流，其由澄清器64导引至存储槽66。一部分存储在灰水存储槽66中的灰水由图1所示的处理系统10进行处理。处理灰水的主要原因之一在于灰水包含氯化物盐，其因具有水溶性并倾向于在再循环的工艺用水中累积而受到关注。此外，氯化物对于如通常用于气化工艺装置的不锈钢等材料具有腐蚀性。在进料中可见煤、石油焦或废塑料和其他含氯有机材料的部分氧化气化工艺中，离开气化器的最常见的氯化物之一为氯化氢。另外，部分氧化反应还由进料产生氨。氨和氯化氢在水体系中反应，形成氯化铵溶液。于是，各种氯化物物种可能驻留于灰水中，优选的是除去这些腐蚀性物种。通过泵68将灰水流由灰水存储槽66泵送至再循环管道70。再循环管道70通回合成气洗涤器56，在合成气洗涤器56中灰水被用于洗涤合成气。一部分灰水未被再循环，但被导引通过图1所示的处理系统10。如图2所示，一部分灰水被导引至蒸发器12。如上所述，蒸发器12将废水流浓缩并由灰水废水流产生含有各种蒸发的酸和/或碱的蒸气。含有挥发性化合物的蒸气被导引至蒸气洗涤器22，在蒸气洗涤器22中用洗涤液对其进行“洗涤”。存在于蒸气中的挥发性酸和/或碱与洗涤液反应，并从蒸气中除去，作为盐在洗涤液中离解。在图2所示的实施方式中，来自蒸气洗涤器的泄料返回至蒸发器12以用于进一步处理。还有可能适合处理蒸气洗涤器22的泄料的其他处理。例如，在如图2所示的气化工艺中，可以将蒸气洗涤器22的泄料导引至单独的结晶器，以沉淀出洗涤反应中所形成的盐。在一些情况中，可能必须或者需慎重地提供一些用于在灰水到达蒸发器之前从灰水中除去悬浮固体的附加手段。即，在一些情况中，在离开固体分离器64的灰水流出物中可能存在浓度很高的悬浮固体，特别是渣和飞尘。如果固体分离器64存在扰乱，尤其如此。在这些情况中，可能有利的是，在灰水流出物到达蒸发器12之前从其中除去这些残留的悬浮固体。通过除去可能包含在灰水流出物中的渣和飞尘，可减少或消除通常与蒸发器中的悬浮固体相关的结垢。可以采用各种手段在其到达蒸发器之前除去悬浮固体。一种方法是利用刚好位于蒸发器12上游的一个陶瓷膜或一组陶瓷膜。本发明当然可以以本文所述的那些方式以外的其他特定方式实施，而不偏离本发明的范围和必要特征。因此本实施方式从所有方面来看都应被认为是说明性的而非限制性的，在所附权利要求的含义和等效范围内进行的所有改变都应包括于其中。
权利要求
1.一种处理含有挥发性化合物的废水流的方法，所述方法包括: 将所述废水流导引至蒸发器； 在所述蒸发器中从所述废水流中蒸发水和挥发性化合物，以形成含有气态挥发性化合物和浓盐水的蒸气； 将含有所述气态挥发性化合物的所述蒸气导引至蒸气洗涤器； 在含有所述气态挥发性化合物的所述蒸气通过所述蒸气洗涤器时使所述蒸气与洗涤液接触； 使所述洗涤液与所述气态挥发性化合物反应，使得所述气态挥发性化合物从所述蒸气进入所述洗涤液中，并在所述洗涤液中形成液体挥发性化合物，其中，所述洗涤液与所述气态挥发性化合物的反应产生经处理的蒸气流；和 收集含有从所述蒸气中除去的所述液体挥发性化合物的所述洗涤液。
2.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括将所述经处理的蒸气流导引至机械蒸气再压缩装置。
3.如权利要求2所述的方法，所述方法还包括将所述经处理的蒸气流由所述机械再压缩装置再循环至所述蒸发器和使用所述经处理的蒸气流加热所述废水流。
4.如权利要求1所述的方法，所述方法包括将所述馏出物的至少一部分由所述蒸发器导引至所述蒸气洗涤器和将所述馏出物添加至所述洗涤液。
5.如权利要求1所述的方法，所 述方法还包括将所述洗涤液由所述蒸气洗涤器导引至所述蒸发器和将所述洗涤液与所述浓盐水混合。
6.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括将所述经处理的蒸气流导引至冷凝器，和冷凝所述经处理的蒸气流以形成馏出物。
7.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括将所述洗涤液收集在与所述蒸气洗涤器相连的集液槽中。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述挥发性化合物包括甲酸、硼酸或氨。
9.如权利要求7所述的方法，其中，所述洗涤液包含氢氧化钠、氢氧化钾、硫酸或盐酸。
10.如权利要求1所述的方法，所述方法包括冷凝所述经处理的蒸气流以形成馏出物，和将至少一部分所述馏出物与收集在与所述蒸气洗涤器相连的集液槽中的所述洗涤液混口 ο
11.如权利要求1所述的方法，其中，将包含所述挥发性化合物的所述洗涤液收集在与蒸气洗涤器相连的集液槽中，并且所述方法包括将收集的所述洗涤液的第一部分再循环和使所述蒸气与收集的所述洗涤液的第一部分接触，和 将收集的所述洗涤液的第二部分导引至所述蒸发器以用于进一步处理。
12.如权利要求11所述的方法，其中，所述洗涤液包含用于与所述蒸气中的气态挥发性化合物反应的苛性碱或酸。
13.如权利要求1所述的方法，其中，所述蒸气包含甲酸或硼酸，并且所述方法包括将所述甲酸或硼酸与所述洗涤液中含有的碱接触。
14.如权利要求1所述的方法，其中，所述蒸气包含氨，并且所述方法包括将所述氨与所述洗涤液中含有的酸接触。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述洗涤液中含有的所述酸为盐酸或硫酸。
16.如权利要求1所述的方法，其中，所述洗涤液包含与气态挥发性化合物反应形成在所述洗涤液中离解的盐的试剂。
17.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括利用所述蒸气洗涤器使所述蒸气中含有的泡沫破碎。
18.—种烃类气化方法，所述方法包括: 将烃类进料和水导引至气化器并在所述气化器中产生渣和合成气； 从所述气化器中除去渣； 从所述气化器中取出所述合成气并使用洗涤水洗涤所述合成气，并将所述洗涤水与所述合成气分离； 其中，废水流形成并包含所述洗涤水和悬浮固体，所述悬浮固体包含从所述气化器中除去的所述渣； 将所述废水流导引至固体分离器，并从所述废水流中分离出至少一部分所述悬浮固体，获得含有挥发性化合物的灰水流出物； 将所述灰水流出物导引至蒸发器； 从所述灰水流出物中蒸发水和挥发性化合物，以形成含有气态挥发性化合物的蒸气； 将含有气态挥发性化合物的所述蒸气导引至蒸气洗涤器； 在含有所述气态挥发性化合物的所述蒸气通过所述蒸气洗涤器时使所述蒸气与洗涤液接触； 使所述洗涤液与所述气态挥发性化合物反应，使得所述气态挥发性化合物由气相进入所述洗涤液中的液相，并在所述洗涤液中形成挥发性化合物； 其中，所述洗涤液与所述气态挥发性化合物反应产生经处理的蒸气流；和 收集含有从所述蒸气中除去的所述挥发性化合物的所述洗涤液。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述蒸气中的所述挥发性化合物包括甲酸、硼酸或氨，并且所述方法包括将所述挥发性化合物与氢氧化钠、氢氧化钾、硫酸或盐酸接触。
20.如权利要求18所述的方法，所述方法包括冷凝所述经处理的蒸气流以形成馏出物，和将至少一部分所述馏出物与收集在与所述蒸气洗涤器相连的集液槽中的所述洗涤液混合。
21.如权利要求18所述的方法，其中，将包含所述挥发性化合物的所述洗涤液收集在与蒸气洗涤器相连的集液槽中，并且所述方法包括将收集的所述洗涤液的第一部分再循环和将所述蒸气与收集的所述洗涤液的第一部分接触，和将收集的所述洗涤液的第二部分导引至所述蒸发器以用于进一步处理。
22.如权利要求21所述的方法，其中，所述洗涤液包含用于与所述蒸气中的气态挥发性化合物反应的苛性碱或酸。
23.如权利要求18所述的方法，其中，所述蒸气包含甲酸或硼酸，并且所述方法包括将所述甲酸或硼酸与所述洗涤液中含有的碱接触。
24.如权利要求18所述的方法，其中，所述蒸气包含氨，并且所述方法包括将所述氨与所述洗涤液中含有的酸接触。
25.如权利要求24所述的方法，其中，所述洗涤液中含有的所述酸为盐酸或硫酸。
26.如权利要求18所述的方法，所述方法还包括利用所述蒸气洗涤器使所述蒸气中含有的泡沫破碎。
27.如权利要求18所述的方法，所述方法包括将泄料由所述蒸气洗涤器导引至所述蒸发器以用于进一步处理。
28.如权利要求18所述的方法，其中，泄料流由所述蒸气洗涤器产生，并且所述方法包括使盐从所述泄料流中沉淀。
29.如权利要求18所述的方法，所述方法包括将泄料流由所述蒸气洗涤器导引至结晶器和使盐从所述泄料流中沉淀。
30.如权利要求1所述的方法，所 述方法还包括将所述经处理的蒸气流导引至冷凝器或另一蒸发器。
全文摘要
本发明提供了一种方法，其中将废水流导引至产生含有挥发性化合物的蒸气的蒸发器中。包含挥发性化合物的蒸气被导引通过蒸气洗涤器，蒸气洗涤器使挥发性化合物与洗涤液接触。洗涤液与蒸气中的气态挥发性化合物反应，使得挥发性化合物由蒸气状态进入洗涤液中并形成液体洗涤液中的挥发性化合物。洗涤液被收集和再循环。
文档编号B01D61/00GK103118765SQ201180035456
公开日2013年5月22日 申请日期2011年5月24日 优先权日2010年5月25日
发明者W·A·肖, M·A·爱德华兹, J·布罗斯达尔 申请人:威立雅水处理技术北美公司