[发明专利]一种热泵蒸馏脱氨节能新工艺

说明书

技术领域

本发明涉及热泵蒸馏技术领域，具体涉及一种热泵蒸馏脱氨节能新工艺。

背景技术

化工行业是能耗大户，其中蒸馏又是能耗极高的单元操作，而传统的蒸馏方式热力学效率很低，能量浪费很大。如文献“蒸氨新工艺在首钢京唐工程的应用”（《燃料与化工》，2008(4) :33～35）中从焦化氨水中通过蒸馏分离溶液中的氨，每吨氨水需消耗～175Kg0.6MPa的饱和水蒸汽。

在今天能源价格不断上涨的情况下，如何降低蒸氨塔的能耗，充分利用低温热源，已成为人们普遍关注的问题。对此人们提出了许多节能措施，通过大量的理论分析、实验研究以及工业应用表明，其中节能效果十分显著的便是热泵蒸馏技术。热泵技术是近年来世界上倍受关注的能源回收利用技术，其主要通过消耗一部分机械能、电能等为补偿，使热能实现从低温热源向高温热源的传递。由于热泵能将低温热能转换为高温热能，提高能源的有效利用率，因此是回收低温余热的重要途径。

一般采用热泵蒸馏把蒸氨塔塔顶蒸汽加压升温，使其用作塔底再沸器的热源， 回收塔顶蒸汽的冷凝潜热。在文献“化工节能中的热泵精馏工艺流程分析”（《节能》，2004(10) :19～22）中描述了多种热泵蒸馏流程。但这些流程在具体应用时存在明显的不足，主要缺点是：

1、投资高、工艺流程复杂，高浓度有毒有害介质直接采用压缩机压缩，压缩机腐蚀严重或材料等级要求高，热量回收不充分；

2、压缩后的气体含不凝性气体，导致再沸器传热效率低，再沸器操作压力高，易腐蚀；

如焦化氨水蒸馏使用上述文献中的任何流程均存在腐蚀严重或材料等级要求高、堵塞、流程复杂、热回收不充分等问题。

2010101232510，名称为“热泵闪蒸汽提脱氨法”，和2012101536708，名称为“一种基于蒸汽压缩的高浓度含氨废水的处理方法”的发明专利，两种方法均需要使用再沸器，工艺流程复杂，仍然存在压缩机与高浓度氨气接触，腐蚀严重，或者材料等级要求高的问题。

发明内容

本发明为了降低脱氨热泵蒸馏的装置能耗和简化流程，提供了一种热泵蒸馏脱氨节能新工艺。本发明从降低装置能耗、提高能效、简化流程、降低投资的角度出发，最大限度地实现了热泵在蒸馏领域的应用优势，将热泵技术与蒸馏相结合，形成与蒸馏相适应的、工艺流程简单、投资少、节能效率高的脱氨蒸馏新工艺。

为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种热泵蒸馏脱氨节能新工艺，其特征在于：工艺步骤如下：

A、从界区外送来的氨水在蒸氨塔内蒸馏脱氨，蒸氨塔底的蒸氨废水送到闪蒸塔，在闪蒸塔内闪蒸；

B、闪蒸产生的闪蒸蒸汽送入压缩机，用压缩机对闪蒸蒸汽压缩做功；

C、将压缩机输出的蒸汽送入蒸氨塔塔内底部，与汽化的蒸氨废水形成蒸馏所需的上升蒸汽，与塔上部下降的氨水逆流进行传质传热，完成蒸馏过程；

所述部分闪蒸后的蒸氨废水与蒸氨塔顶部排出的含氨蒸汽进行换热，回收含氨蒸汽热量后，蒸氨废水返回闪蒸塔；余下的闪蒸后的蒸氨废水与进入蒸氨塔的氨水进行换热回收热量后，蒸氨废水再经水冷却至35-45℃进入废水处理工序或洗氨工序。

本发明根据热泵技术原理，通过将蒸氨塔底的蒸氨废水闪蒸形成闪蒸蒸汽，闪蒸后的蒸氨废水与塔顶的含氨蒸汽进行换热后再送去闪蒸；同时回收塔顶蒸汽和塔底蒸氨废水的热量后的闪蒸汽，通过压缩机压缩做功后，使之成为高温高压过热蒸汽，并将其送入蒸氨塔底部，用以加热和汽化蒸氨废水，从而实现了对塔顶蒸汽和塔底蒸氨废水低温余热的同时回收利用。

本发明可在完全保持原蒸氨塔操作条件的基础上，在系统启动期需要消耗较多的蒸汽，正常运行期内完全仅仅需消耗少量加热蒸汽。因此，本发明与传统蒸馏方法相比，具有可大幅提高能源利用率、显著降低蒸馏能耗的优势。在氨水蒸馏过程中，采用本发明所述热泵蒸馏流程进行蒸馏时，其与采用传统蒸馏方法相比可节能70%以上。

优选地，与所述含氨蒸汽进行换热的闪蒸后的蒸氨废水量为进入蒸氨塔的氨水量的1~10倍；与所述进入蒸氨塔的氨水进行换热的闪蒸后的蒸氨废水量为进入蒸氨塔的氨水量的90%-110%。

所述闪蒸后的蒸氨废水与蒸氨塔排出的含氨蒸汽进行换热后，蒸氨废水升温到95~117℃。

所述闪蒸后的蒸氨废水与蒸氨塔排出的含氨蒸汽进行换热后，含氨蒸汽送到硫铵工序生产硫铵。

本发明所述的蒸氨塔顶部排出的含氨蒸汽与闪蒸后的蒸氨废水换热后，再与进入蒸氨塔的氨水进行换热。有利于换热面积减小，最大程度回收热量。