浓氨水纯化装置的制作方法

本技术涉及炼焦化工产品回收，尤其是一种浓氨水纯化装置。

背景技术：

1、焦化废水是炼焦行业生产过程中产生的难降解工业废水，其主要来自炼焦炉煤气冷却、煤气净化及苯、萘、焦油等化工产品精制过程。该类废水成分极具复杂性，不仅含有高浓度氨氮、酚类、氰化物、油脂类物质，还夹杂多环芳烃、杂环化合物等难降解有机污染物，具有污染浓度高、生物毒性强、可生化性差等特征。在现有工艺中，剩余氨水的氨资源回收依赖蒸氨塔蒸馏工艺：剩余氨水送入蒸氨塔后，通过通入高温水蒸气进行蒸馏分离，塔顶蒸出的氨气根据后续产品规划，主要分为两类利用路径，一是送入饱和器与硫酸反应制备硫铵晶体；二是直接导入氨分解炉分解为氮气和氢气后排放或回收。然而，该工艺存在固有缺陷：蒸氨过程中，废水中残留的焦油、萘等杂质因沸点与氨气接近，易形成气溶胶随氨汽一同逸出，导致最终生产的浓氨水夹带大量有机杂质，通常根据浓氨水生产工艺不同，浓氨水含油量在500mg/l～5000mg/l，酸性气体（h2s、co2）含量约1000～20000mg/l，难以满足高端应用需求。

2、为优化氨回收效果，部分企业采用磷酸洗氨工艺进行改进，蒸氨塔塔顶氨汽先进入吸氨塔，与磷酸溶液选择性接触生成磷酸铵盐，再通过解析塔加热解析出高浓度氨汽，进而制备浓氨水。尽管磷酸吸氨对氨具有强选择性，在吸收氨的同时仅对煤气中硫化氢等酸性气体进行痕量吸收，但受限于吸氨塔内气液接触不均、解析塔温度分布失衡等工艺缺陷，以及磷酸溶液浓度波动、操作参数控制精度不足等操作问题，解析后得到的氨汽仍会夹带微量磷酸雾滴、有机胺类副产物，最终导致浓氨水品质难以提升。品质不佳的浓氨水会对后续生产系统造成连锁影响，杂质易在管道、阀门、换热器内沉积结垢，引发设备堵塞、换热效率下降等问题。

技术实现思路

1、本实用新型所要解决的问题是提供一种具有能耗低、收率高及氨水纯度高的浓氨水纯化装置。

2、为了解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：这种浓氨水纯化装置包括原料换热器、原料蒸发器、分子筛膜组件、产品冷凝冷却器、产品罐和真空泵；原料进料管通过所述原料换热器与所述原料蒸发器连接，所述原料蒸发器的出口管线与所述分子筛膜组件的进料管口连接；所述分子筛膜组件内设置列管式结构排列的分子筛膜管，每根所述分子筛膜管外套装有保护套管，所述分子筛膜组件的出料管口通过所述原料换热器与所述产品冷凝冷却器相连，该产品冷凝冷却器的出口管线与所述产品罐的进口连接，所述产品罐的顶部设置不凝气管线，该不凝气管线与真空泵连接。

3、上述浓氨水纯化装置的技术方案中，更具体的技术方案还可以是：所述分子筛膜组件的外壳内壁与所述保护套管的外壁之间形成第一壳程，所述保护套管的内壁与所述分子筛膜管的外壁之间形成第二壳程，所述分子筛膜管的内部形成管程；所述分子筛膜组件其管程的所述出料管口通过所述原料换热器与所述产品冷凝冷却器相连；所述分子筛膜组件的所述第一壳程进口连接蒸汽管线，该第一壳程出口连接冷凝水管线。

4、在一些可能的实施方案中，所述保护套管为金属套管，该金属套管采用材质为304 不锈钢或 316l 不锈钢。

5、在一些可能的实施方案中，所述原料换热器为管壳式换热器，纯化后的氨水在管程流动，待处理原料在壳程流动。

6、在一些可能的实施方案中，所述分子筛膜管的分子筛孔道孔径为 0.3-0.5nm，所述分子筛膜管的材质为 zsm-5 分子筛或 sapo-34 分子筛。

7、在一些可能的实施方案中，所述真空泵与所述产品罐之间的所述不凝气管线上设置压力调节阀，该压力调节阀与所述分子筛膜组件的所述管程压力传感器连锁控制，用于维持所述管程与所述第二壳程之间的压力差，该压力差为 0.05-0.08mpa。

8、在一些可能的实施方案中，所述分子筛膜组件的所述第二壳程其底部设置杂质排放口，该杂质排放口通过管道连接剩余氨水大槽，所述管道上设置截止阀和流量计量装置。

9、在一些可能的实施方案中，所述原料进料管上设置三通阀，该三通阀的两个进口分别连接液态氨水管线和氨汽管线，用于实现液态氨水与蒸氨塔塔顶氨汽的选择性进料。

10、在一些可能的实施方案中，所述第一壳程的蒸汽管线上设置流量控制器，所述流量控制器与所述第二壳程内的温度传感器连锁，用于控制蒸汽流量以维持所述第二壳程内的温度，该温度为 60-80℃。

11、在一些可能的实施方案中，所述产品罐的底部设置产品出料管，该产品出料管上设置纯度检测装置和自动取样阀，所述纯度检测装置与产品罐的进料调节阀连锁控制。

12、由于采用了上述技术方案，本实用新型与现有技术相比具有如下有益效果：

13、1、由于本实用新型设置原料换热器，采用纯化后的氨水为原料进行预热，节省原料预热所需蒸汽及产品冷却所需低温水用量，降低能耗；分子筛膜管外套装有保护套管，延长膜管的使用寿命，同时套管外蒸汽可以用来维持套管内原料的温度；本装置的原料可以为氨水或氨汽，蒸氨塔塔顶氨汽直接进料可以进一步节省蒸汽消耗；工艺流程短，操作简单，占地空间小。

14、2、由于分子筛膜组件采用列管式结构排列的分子筛膜管，分子筛孔道孔径为0.3-0.5nm，可针对性截留浓氨水中的水分、有机杂质等无效成分，仅允许氨气分子快速渗透，相比传统精馏、吸附工艺，分离选择性提升 30% 以上，单次纯化即可达到高纯度指标，大幅缩短处理周期。

15、3、由于通过压力调节阀与管程压力传感器的连锁控制，精准维持管程与第二壳程0.05-0.08mpa 的稳定压力差，形成持续的渗透驱动力，避免膜分离过程中出现传质阻力增大的问题，确保单位时间内氨气渗透率稳定在高效区间，装置处理量较常规膜分离设备有显著提升。

16、4、由于本实用新型分子筛膜组件采用“第一壳程-第二壳程-管程”的三腔室结构，第一壳程通入蒸汽实现间接加热，既保证膜分离所需的温度条件避免局部过热导致膜性能衰减，又通过第二壳程的缓冲作用，使膜管周围的温度、压力分布更均匀，减少膜管因热应力产生的形变，进一步提升装置长期运行的可靠性。

1.一种浓氨水纯化装置，其特征在于：包括原料换热器（3）、原料蒸发器（1）、分子筛膜组件（2）、产品冷凝冷却器（4）、产品罐（5）和真空泵（6）；原料进料管通过所述原料换热器（3）与所述原料蒸发器（1）连接，所述原料蒸发器（1）的出口管线与所述分子筛膜组件（2）的进料管口连接；所述分子筛膜组件（2）内设置列管式结构排列的分子筛膜管（21），每根所述分子筛膜管（21）外套装有保护套管（22），所述分子筛膜组件（2）的出料管口通过所述原料换热器（3）与所述产品冷凝冷却器（4）相连，该产品冷凝冷却器（4）的出口管线与所述产品罐（5）的进口连接，所述产品罐（5）的顶部设置不凝气管线，该不凝气管线与真空泵（6）连接。

2.根据权利要求1所述的浓氨水纯化装置，其特征在于：所述分子筛膜组件（2）的外壳内壁与所述保护套管（22）的外壁之间形成第一壳程（23），所述保护套管（22）的内壁与所述分子筛膜管（21）的外壁之间形成第二壳程（24），所述分子筛膜管（21）的内部形成管程（25）；所述分子筛膜组件（2）其管程的所述出料管口通过所述原料换热器（3）与所述产品冷凝冷却器（4）相连；所述分子筛膜组件（2）的所述第一壳程（23）进口连接蒸汽管线，该第一壳程出口连接冷凝水管线。

3.根据权利要求2所述的浓氨水纯化装置，其特征在于：所述保护套管（22）为金属套管，该金属套管采用材质为 304 不锈钢或 316l不锈钢。

4.根据权利要求2所述的浓氨水纯化装置，其特征在于：所述原料换热器（3）为管壳式换热器，纯化后的氨水在管程流动，待处理原料在壳程流动。

5.根据权利要求2或4所述的浓氨水纯化装置，其特征在于：所述分子筛膜管（21）的分子筛孔道孔径为 0.3-0.5nm，所述分子筛膜管（21）的材质为 zsm-5 分子筛或 sapo-34 分子筛。

6.根据权利要求5所述的浓氨水纯化装置，其特征在于：所述真空泵（6）与所述产品罐（5）之间的所述不凝气管线上设置压力调节阀，该压力调节阀与所述分子筛膜组件（2）的所述管程（25）压力传感器连锁控制，用于维持所述管程（25）与所述第二壳程（24）之间的压力差，该压力差为 0.05-0.08mpa。

7.根据权利要求2所述的浓氨水纯化装置，其特征在于：所述分子筛膜组件（2）的所述第二壳程（24）其底部设置杂质排放口，该杂质排放口通过管道连接剩余氨水大槽，所述管道上设置截止阀和流量计量装置。

8.根据权利要求1所述的浓氨水纯化装置，其特征在于：所述原料进料管上设置三通阀，该三通阀的两个进口分别连接液态氨水管线和氨汽管线，用于实现液态氨水与蒸氨塔塔顶氨汽的选择性进料。

9.根据权利要求2所述的浓氨水纯化装置，其特征在于：所述第一壳程（23）的蒸汽管线上设置流量控制器，所述流量控制器与所述第二壳程（24）内的温度传感器连锁，用于控制蒸汽流量以维持所述第二壳程（24）内的温度，该温度为 60-80℃。

10.根据权利要求2所述的浓氨水纯化装置，其特征在于：所述产品罐（5）的底部设置产品出料管，该产品出料管上设置纯度检测装置和自动取样阀，所述纯度检测装置与产品罐（5）的进料调节阀连锁控制。