尿素废液处理流程图

如题所述

山西金峰煤化工有限公司山西高平048400

尿素生产中产生的一些废液会污染环境,因此有必要采用一些工艺方法对其进行处理。对一些工艺进行了比较,研究了它们的工艺流程和操作方法,分析了它们的特点。对于今天的尿素生产厂,采用了最新的技术,取得了良好的效果。重点分析了废液的技术处理。

关键词:尿素;工艺废液;水解和分析;水解汽提

介绍

在尿素生产过程中,无论是采用氨汽提法、CO2汽提法还是传统的水溶液全循环工艺,每生产一吨尿素都会产生约300kg的工艺废液,其中含有4%~5%(质量分数,下同)的NH3和1%~3%的尿素。为了有效回收NH3和尿素并达到排放标准的要求,水溶液全循环尿素装置最初采用水解解吸工艺处理工艺废液,但工艺废液中的尿素不能有效分解,处理后的废水不能直接循环使用,因此需要采用水解汽提工艺对工艺废液进行进一步处理,本文将对此进行详细介绍。

1工艺流程

1.1解吸水解工艺流程

氨罐中的溶液含有NH3、CO2和尿素。溶液由解吸塔的进料泵送出,一部分送至低压甲铵冷凝器作为吸收剂,另一部分经解吸塔换热器预热后进入第一解吸塔上部。当溶液自上而下沿床向下流动时,溶液中的大部分NH3和CO2被来自水解塔和第二解吸塔的气体汽提。水解塔底部的溶液经预热器换热后进入第二解吸塔上部继续CO2,所需热量由水解塔底部加入的高压蒸汽提供。当第二解吸塔中的溶液自上而下沿床层向下流动时,溶液中的NH3和CO2全部被从塔下部加入的低压蒸汽汽提。来自第二解吸塔底部的液体包含痕量NH3和尿素。经解吸塔换热器和工艺冷凝液冷却器冷却至50℃左右,再由工艺冷凝液泵送至化学水站处理后作为锅炉给水。来自第一解吸塔的气体在回流冷凝器中冷凝,冷凝后的气液混合物进入回流冷凝器的液位槽进行分离。溶液由回流泵送出,一部分作为回流液返回第一解吸塔塔顶,一部分送至低压甲铵冷凝器。回流冷凝器液位槽出来的气体去常压吸收塔进一步回收氨。

1.2水解汽提工艺

在水解汽提工艺中,水解塔内有一定数量的筛板,并配有溢流堰和弓形降液管。溢流堰的高度较高,所有塔板的携液能力决定了物料的停留时间。在两个塔盘之间有一个气相空间。在汽提的作用下,水溶液中的NH3和CO2可以部分脱附,水解反应可以进一步进行。采用高效塔板内件,解吸塔和水解塔合二为一,解吸和水解操作压力为1.2MPa,物料停留时间为1.5~2.0h

2尿素水解制氨工艺废液的产生及成分

尿素水解器是一个封闭的容器。尿素溶液进入水解器后,产物为氨气、二氧化碳、水蒸气等气体,从尿素水解器上部输出至脱硝装置。尿素溶液中的少量杂质如缩二脲不能随产品气排出。随着尿素水解器的长期运行,尿素溶液中的杂质浓度会越来越高。因此,需要根据操作条件定期从底部排出液体,以将沉积的杂质一起排出。一般一周排两次。尿素水解器排出的废液主要成分为30%尿素(CO(NH2)2)、约5%缩二脲(C2H5N3O2)、微量Cr+6,其余为水。

尿素水解制氨废液处理方案及分析比较

根据火电厂废水零排放的要求,本文采用三种方法处理尿素水解废液,即:1。废液在炉内分解;二、废液蒸发干燥;3.废液的蒸发和离心处理。具体方案如下。

3.1废液在炉内的分解

尿素水解产生的废液收集在废液罐中。当废液罐液位较高时,废液由废水泵定时输送到安装在锅炉炉膛上的喷枪(炉膛温度为850~950℃),然后喷入炉内,在高温烟气的作用下分解成氨和水。氨气与烟道气中的氮氧化物反应生成氮气和水。

3.2废液的蒸发和干燥

尿素水解废液收集在蒸发器中。当蒸发器的液位较高时或每隔一段时间,废液蒸发干燥系统将启动。废液在蒸发器中浓缩后,浓缩液将排入干燥器进行干燥,蒸发器和干燥器产生的水蒸气将排入氨吸收罐收集。设备主要包括蒸发器、电加热干燥器和废液泵。


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3.3废液的蒸发和离心分离

尿素水解废液首先收集在废液箱中。当液位较高时,废液被泵入蒸发器加热浓缩,然后浓缩液被冷却。浓缩液冷却后,生成大量尿素晶体,然后排入离心机进行分离。尿素颗粒装袋进行固体废物处理,母液储存在废液箱中。

3.4尿素废液处理方案对比分析

通过尿素废液处理过程可以看出,废液在炉内分解后注入锅炉的炉内,无需其他能源即可利用锅炉的燃烧能量,废液完全分解,无固体废弃物。但需要在锅炉的炉膛内设置尿素溶液喷枪,运行时注意雾化空气系统,避免出现喷枪滴落的场景,以及喷枪滴落造成的锅炉管爆炸。采用废液蒸发干燥处理方案时,最终采用电吹风,能耗高。同时,由于浓缩尿素溶液和尿素颗粒的粘性,蒸发器和干燥器内部需要定期人工清洗,运维工作量大。废液处理后,最终会产生尿素、缩二脲等混合物。废液蒸发离心时,尿素通过离心机浓缩排出,所以能耗比较小。而离心机后的尿素溶液需要再次收集,所以系统比较复杂,比液体蒸发干燥处理方案多了一个废水池。同样,蒸发器、离心机也需要定期人工清洗,运维工作量大。废液处理后,最终会产生尿素、缩二脲等混合物。

4流化床造粒技术

该技术主要用于制备大颗粒尿素。大颗粒尿素的优点是在生产过程中基本不会污染环境,可以减少运输和使用过程中粉尘的损失,储存方便。在该过程中,质量分数为96%的尿素溶液被注入造粒机的喷嘴歧管中,然后雾化并喷洒在流化的晶种上。一些微小的液滴可以蒸发和固化,形成颗粒状尿素。具有空气雾化与流化床相结合,提高制粒效率,生产能力大,成品质量好,颗粒大的优点。它具有操作简单、启动和停车时间短、灵活性好、适应性强等优点。在尿素装置中,二氧化碳汽提工艺与Hydro大颗粒流化床造粒技术相结合,具有以下工艺特点。①二氧化碳中的氢气可以在脱氢单元中除去,从而降低系统运行的风险。②氨冷凝器和高效塔板的应用可以减少合成塔反应所需的体积。③可以提高汽提效率,降低操作压力,减少低压循环系统的负荷。④减少尿素粉尘的排放,减少环境污染,改善环境质量。

5剥离过程的特征

5.1操作灵活性高

高压设备选用耐腐蚀双相钢,主要用于尿素工艺,并已得到工业验证。在无氧转化条件下,其耐腐蚀性和机械强度不会发生变化。能在低负荷下连续运行,不影响设备的使用寿命。即使设备停产,其封塔时间也不受限制。只要使用措施正确,保证设备温度,封塔时没有时间限制,可以提高用户的选择。

5.2厌氧操作

由于本设备采用Safurex材料,因此在使用过程中无需用氧气钝化设备。因此,储存在二氧化碳原料中的氢气不会与氧气混合,从而避免了爆炸的危险,为尿素装置提供了安全保障。同时,该装置还将减少对脱氢装置的依赖,减少脱氢催化剂的使用,减少装置中的惰性组分,提高合成转化率,降低能耗。此外,在尿素生产中,还采用了挪威的加氢流化床造粒技术。

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本文提出的三种尿素废液处理方案均可实现脱硝装置废水零排放的目标。企业选择废液处理方案时,应根据企业的具体情况确定。考虑到企业的经营管理水平,在选择低能耗、低投资的方案时,要避免影响企业的正常生产经营,同时要考虑废液处理后的固废处理问题。

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