一种热泵闪蒸汽提脱氨联产硫酸铵及氨水的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及含氨废水脱氨处理技术领域，具体地，涉及一种热泵闪蒸汽提脱氨联 产硫酸铵及氨水的方法，所述方法是在蒸汽汽提脱氨法基础上结合精馏技术、闪蒸技术和 热泵技术开发的高效、节能的脱氨技术，适用于炼油催化剂废水处理和其它含氨废水处理 领域。
【背景技术】
[0002] 石化、冶金、食品等行业常常会产生大量的氨氮的废水。这类废水中通常还含有 硫、酚、氟或硫酸根、硅酸盐等杂质，结果造成废水很难得到有效处理，处理后的废水中氨氮 含量不能达到国家排放标准，直接排放污染水源，对环境造成极大的破坏；另外，处理氨氮 废水的成本比较高，其中蒸汽的消耗量通常在180kg/t废水以上，装置不节能，运行费用 商，企业难以承受。
[0003] 含氨废水脱除技术通常有生化法、吹脱法、汽提法、折点氯化法、离子交换法、化学 沉淀法、膜分离法等。目前，在处理工业中产生的氨氮含量在500-10000ppm的高浓度氨氮 废水通常采用蒸汽汽提法，汽提法是用蒸汽吹脱，将废水中的游离氨转变为氨气逸出。汽 提法适用于处理高浓度氨氮废水，对氨氮的去除率可达99%以上，效率非常高，技术成熟度 好，但是传统的汽提脱氨技术蒸汽耗量大，处理废水单耗高。
[0004] 2010年天华化工机械及自动化研究设计院有限公司和中石化催化剂分公司就热 泵闪蒸汽提脱氨法申请了发明专利，专利号为ZL201010123251. 0,该专利突出特点就是将 先进的热泵技术、闪蒸技术和传统的蒸汽汽提技术有机地结合在一起，不但使处理后的氨 氮废水达到国家一级排放标准，而且大大的降低了吹脱蒸汽消耗量，使得蒸汽耗量< 50kg/ t废水，并且回收了废水中的99. 9%的氨，提高资源利用率。但是由于该技术在使用过程中 只生产硫酸铵，而实际生产装置往往需要一定浓度的氨水，这样，使得从废水中回收的氨氮 并不能充分回用于生产装置中，而且也造成了仅生产一种产品导致过剩而引起原材料浪费 的问题。因此，该技术仍有待进一步优化和改进。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为了克服现有技术中仅生产硫酸铵导致过剩而造成原材料浪费 的问题，提供一种能同时生产硫酸铵和氨水的热泵闪蒸汽提脱氨联产硫酸铵及氨水的方 法，所述方法生产的硫酸铵和氨水的比例能够完全根据生产装置回用需求调节，使从废水 中回收的氨氮能够完全回用于生产装置中，从而实现好的节能降耗和脱氨效果。
[0006] 本发明提供一种热泵闪蒸汽提脱氨联产硫酸铵及氨水的方法，所述方法包括以下 步骤：
[0007] (a)将氨氮废水通过第一文丘里水喷射器与复合汽提脱氨塔二级闪蒸段内的蒸汽 进行汽液急冷换热后，进入复合汽提脱氨塔一级混合段内进行第一汽液分离；第一汽液分 离后得到的不凝气体从复合汽提脱氨塔二级闪蒸段经过尾气吸收塔吸收其中的氨气后排 放；
[0008] (b)第一汽液分离后得到的氨氮废水经第二文丘里水喷射器与复合汽提脱氨塔一 级闪蒸段内的蒸汽再次进行汽液急冷换热后，进入复合汽提脱氨塔二级混合段内进行第二 汽液分离，第二汽液分离换热后得到的氨氮废水在pH调到10. 8-12. 0后送入复合汽提脱氨 塔汽提段的顶部，与来自复合汽提脱氨塔汽提段底部的汽提蒸汽在填料层内逆向接触，汽、 液相在填料层发生传质，氨氮废水中的游离氨气进入汽相，脱氨后的废水回到复合汽提脱 氨塔汽提段底部，并依次进入复合汽提脱氨塔一级、二级闪蒸段进行闪蒸，闪蒸后的脱氨废 水温度降低后排放；
[0009] (c)第二汽液分离换热后得到的氨氮蒸汽通过复合汽提脱氨塔汽提段顶部排出， 经过蒸汽循环热泵增压后分成三部分，第一部分进入到复合汽提脱氨塔二级混合段加热氨 氮废水；第二部分进入到饱和塔内进行氨氮初步吸收，饱和塔的塔底得到硫酸铵产品，经饱 和塔吸收后的氨氮蒸汽再进入吸收塔进行氨氮净化吸收，吸收塔塔顶得到的洁净的蒸汽送 入到复合汽提脱氨塔汽提段底部作为汽提蒸汽回用；第三部分进入到复合汽提脱氨塔的塔 顶精馏段，生产氨水产品。
[0010] 现有技术中热泵闪蒸汽提脱氨法只能产生一种产品，即为硫酸铵，为使所述热泵 闪蒸汽提脱氨法具有更广泛的应用性，发明人在热泵闪蒸汽提脱氨法技术基础上做了进一 步的优化和改进，在蒸汽汽提脱氨法基础上结合闪蒸技术和热泵技术，使得所述方法不但 能够生产硫酸铵，同时能够生产一定浓度的氨水，而且还能够灵活调节生产硫酸铵和氨水 的比例，使从废水中回收的氨氮能够更充分利用于生产装置中。
[0011] 具体地，本发明所述热泵闪蒸汽提脱氨联产硫酸铵及氨水的方法，具有如下有益 效果：
[0012] (1)本发明将汽提脱氨技术、闪蒸技术和热泵技术有机结合，为氨氮废水处理及节 能降耗提供了一项具有创新性的技术，有效地解决了传统遇到的高氨氮废水处理方法蒸汽 耗量高、设备易结垢堵塞、操作成本高的问题，做到了节能化、无害化、减量化、稳定化的处 理。
[0013] (2)本发明利用闪蒸技术，将闪蒸所得蒸汽与废水直接混合回收热量，实现了脱氨 废水和预处理的氨氮废水的热量交换，从而从根本上解决常规汽提脱氨技术中利用换热器 进行能量回收时存在的结垢和堵塞问题，解决了废水中悬浮物容易使普通换热器造成的结 垢和堵塞的问题。
[0014] (3)本发明采用蒸汽喷射压缩器和蒸汽循环热泵组合的工艺，实现了脱氨蒸汽的 密闭循环系统，大大降低了吹脱蒸汽的耗量。
[0015] (4)本发明的核心设备为复合汽提脱氨塔，复合汽提塔由精馏段、汽提段、一级闪 蒸段、二级闪蒸段、一级混合段、二级混合段组成，是集汽提技术和闪蒸技术的有机结合，是 实现氨氮废水达标排放和节能降耗的主要原因。
[0016] (5)本发明的蒸汽喷射压缩器和蒸汽循环热泵组成了本发明所用装置的心脏-热 泵机组，使系统中的蒸汽循环利用，达到节能降耗的目的。
[0017] (6)本发明利用闪蒸技术不但使脱氨废水中的热量和与处理的废水热量进行热交 换，而且经过闪蒸后进一步降低了脱氨废水中的氨氮含量，为废水的达标排放提供了有力 保证。
[0018] (7)本发明优选方式采用饱和塔和吸收塔两级吸收技术，保证硫酸吸收的效率和 吸收液的饱和度，为吸收液的直接回用提供了有效保证。
[0019] (8)本发明通过蒸汽循环热泵后出口管路调节阀调节进入到精馏系统和吸收系统 的含氨蒸汽的比例，可以实现废水中汽提出来的氨生产副产品硫酸铵和氨水的任意调节。 本发明生产的硫酸铵和氨水的比例能够完全根据生产装置回用需求调节，使从废水中回收 的氨氮完全回用于生产装置中，避免了仅生产一种产品导致过剩而造成原材料的浪费。
[0020] (9)本发明在生产硫酸铵的同时能够生产一定浓度的氨水，其中氨水的浓度能够 为3-15重量％，氨水浓度可以根据生产需要调节。
[0021] (10)本发明经过在炼油催化剂装置产生的高氨氮废水处理试验，与热泵闪蒸汽提 脱氨法相比，在废水处理量和废水中氨氮含量相同的条件下，虽然