一种热泵闪蒸汽提脱氨产生硫酸铵和氨水的系统的制作方法

本技术公开一种硫酸铵和氨水生产系统，特别是一种热泵闪蒸汽提脱氨产生硫酸铵和氨水的系统，属于化学法处理氨氮废水资源化利用领域。

背景技术：

1、石化、冶金、食品等行业常常会产生大量的氨氮废水，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，或者，处理后的废水中氨氮含量不能达到国家排放标准，如果直接进行排放，则会污染水源，对环境造成极大的破坏。另外，对于氨氮废水处理的成本比较高，其中蒸汽的消耗量通常在180kg/t废水以上，现有技术中的此类装置不节能，运行费用高，一般的企业难以承受。

2、针对以上问题，人们研发了热泵闪蒸汽提脱氨法，用于改进传统的蒸汽耗量大的问题，使氨氮废水得以达标排放，具体可参看申请号为201010123251.0的中国在先专利申请。虽然热泵闪蒸汽提脱氨法改进了传统的蒸汽耗量大的问题，但并未彻底解决资源化利用的问题。

技术实现思路

1、针对上述提到的现有技术中的对氨氮废水处理不能解决资源化的问题，本实用新型提供一种热泵闪蒸汽提脱氨产生硫酸铵和氨水的系统，在生产硫酸铵同时能够生产一定浓度的氨水，在保证氨氮污水外排达标的同时，解决了系统运行过程中生产的硫铵和氨水回用过程中的氨平衡问题。

2、本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种热泵闪蒸汽提脱氨产生硫酸铵和氨水的系统，该系统包括热泵闪蒸汽提脱氨系统、蒸发器、分离器、氨水缓冲罐、氨精馏塔、氨水储罐和塔顶冷凝器，热泵闪蒸汽提脱氨系统的含氨蒸汽输出接口与蒸发器的蒸汽输入口连接，蒸发器的蒸汽输出口与分离器的蒸汽输入口连接，蒸发器的液体输出口与氨水缓冲罐入口连接，氨水缓冲罐的出口与氨精馏塔的稀氨水入口连接， 氨精馏塔的蒸汽出口与塔顶冷凝器的蒸汽入口连接，塔顶冷凝器的氨水出口与氨水储罐连接。

3、本实用新型解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

4、所述的热泵闪蒸汽提脱氨系统和蒸发器之间设置有含氨蒸汽压缩机。

5、所述的蒸发器采用板式换热器、套管换热器、管壳换热器或石墨换热器中的一种；含氨蒸汽压缩机采用离心压缩机、往复式压缩机或透平压缩机中的一种。

6、所述的分离器的液体出口通过循环轴流泵与蒸发器的液体进口连接，分离器的液体出口设置在分离器底部，蒸发器的液体进口设置在蒸发器底部。

7、所述的氨水缓冲罐的出口与氨精馏塔的稀氨水入口之间连接有精馏进料泵。

8、所述的氨精馏塔的液体出口与分离器之间连接有塔釜输送泵。

9、所述的塔顶冷凝器上连接有循环水系统，循环水系统通过循环水上水口进入塔顶冷凝器内，再由循环水回水口排出。

10、所述的氨水储罐出口连接有氨水回流泵，氨水回流泵输出端连接至氨水使用处，氨水回流泵输出端还与氨精馏塔输入端连接。

11、所述的分离器的蒸汽出口连接有蒸汽压缩机，蒸汽压缩机与热泵闪蒸汽提脱氨系统连通。

12、所述的热泵闪蒸汽提脱氨系统包括复合汽提脱氨塔、饱和塔和吸收塔，高氨氮废水通过文丘里水喷射器输入至复合汽提脱氨塔内，复合汽提脱氨塔内的高氨氮废水通过文丘里废水喷射器输入至复合汽提脱氨塔下层，与文丘里废水喷射器串接有闪蒸进料泵，复合汽提脱氨塔底部通过汽提脱氨进料泵连接至复合汽提脱氨塔上部，复合汽提脱氨塔至汽提脱氨进料泵之间连接有碱液输入接口，蒸汽通过蒸汽喷射压缩器输入至复合汽提脱氨塔内，分离器的蒸汽出口通过蒸汽压缩机输入至蒸汽喷射压缩器处，通过蒸汽喷射压缩器一起输入至复合汽提脱氨塔内，复合汽提脱氨塔顶部连接有蒸汽循环热泵，通过蒸汽循环热泵将蒸汽输入给含氨蒸汽压缩机，蒸汽循环热泵输出端还有一路分流至饱和塔顶部，饱和塔底部连接有硫酸铵循环泵，通过硫酸铵循环泵将硫酸铵溶液抽至饱和塔上方，饱和塔下部设有硫酸铵出口，饱和塔中下部与吸收塔相连通，吸收塔下部与饱和塔相连通，吸收塔底部通过硫酸吸收循环泵连接至吸收塔上部，硫酸吸收循环泵与吸收塔上部之间连接有工艺水入口和稀硫酸入口，吸收塔顶部与蒸汽喷射压缩器连通。

13、本实用新型的有益效果是：由于产生氨氮废水的企业，前序生产工况，一般都会使用到酸性氨溶液（即硫酸铵）和碱性氨溶液（即氨水）。本实用新型将汽提脱氨技术、闪蒸技术、热泵技术、精馏等技术有机结合，为氨氮废水处理资源化利用及节能降耗提出一项具有创新性的技术系统，有效地解决了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、资源化的处置。本实用新型利用闪蒸技术，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。本实用新型采用文丘里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。本实用新型蒸汽耗量少，前期采用闪蒸技术、文丘里蒸汽喷射压缩器和蒸汽循环热泵组合技术大大降低了吹脱蒸汽的耗量，后期在氨水生产中，采用热泵精馏技术，含氨蒸汽的热能通过热泵蒸发装置，重新回到蒸汽汽提系统中，大幅度的降低了精馏的蒸汽消耗量，大大降低了整个系统的外来能量需求。本实用新型不但实现了氨氮废水达标排放和节能降耗的目的，同时得到酸性氨溶液（即硫酸铵）和碱性氨溶液（即氨水），满足生产装置生产回用的需求，产生经济价值。可以广泛应用于石化、冶金、食品等无机氨氮废水处理行业中，具有广阔的应用前景。本实用新型在生产硫酸铵同时能够生产一定浓度的氨水，在保证氨氮污水外排达标的同时，解决了系统运行过程中生产的硫铵和氨水回用过程中的氨平衡问题。

14、下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。

技术特征：

1.一种热泵闪蒸汽提脱氨产生硫酸铵和氨水的系统，其特征是：所述的系统包括热泵闪蒸汽提脱氨系统、蒸发器（14）、分离器（15）、氨水缓冲罐（17）、氨精馏塔（20）、氨水储罐（22）和塔顶冷凝器（23），热泵闪蒸汽提脱氨系统的含氨蒸汽输出接口与蒸发器（14）的蒸汽输入口连接，蒸发器（14）的蒸汽输出口与分离器（15）的蒸汽输入口连接，蒸发器（14）的液体输出口与氨水缓冲罐（17）入口连接，氨水缓冲罐（17）的出口与氨精馏塔（20）的稀氨水入口连接， 氨精馏塔（20）的蒸汽出口与塔顶冷凝器（23）的蒸汽入口连接，塔顶冷凝器（23）的氨水出口与氨水储罐（22）连接。

2.根据权利要求1所述的热泵闪蒸汽提脱氨产生硫酸铵和氨水的系统，其特征是：所述的热泵闪蒸汽提脱氨系统和蒸发器（14）之间设置有含氨蒸汽压缩机（13）。

3.根据权利要求2所述的热泵闪蒸汽提脱氨产生硫酸铵和氨水的系统，其特征是：所述的蒸发器（14）采用板式换热器、套管换热器、管壳换热器或石墨换热器中的一种；含氨蒸汽压缩机（13）采用离心压缩机、往复式压缩机或透平压缩机中的一种。

4.根据权利要求1所述的热泵闪蒸汽提脱氨产生硫酸铵和氨水的系统，其特征是：所述的分离器（15）的液体出口通过循环轴流泵（16）与蒸发器（14）的液体进口连接，分离器（15）的液体出口设置在分离器（15）底部，蒸发器（14）的液体进口设置在蒸发器（14）底部。

5.根据权利要求1所述的热泵闪蒸汽提脱氨产生硫酸铵和氨水的系统，其特征是：所述的氨水缓冲罐（17）的出口与氨精馏塔（20）的稀氨水入口之间连接有精馏进料泵（18）。

6.根据权利要求1所述的热泵闪蒸汽提脱氨产生硫酸铵和氨水的系统，其特征是：所述的氨精馏塔（20）的液体出口与分离器（15）之间连接有塔釜输送泵（19）。

7.根据权利要求1所述的热泵闪蒸汽提脱氨产生硫酸铵和氨水的系统，其特征是：所述的塔顶冷凝器（23）上连接有循环水系统，循环水系统通过循环水上水口进入塔顶冷凝器（23）内，再由循环水回水口排出。

8.根据权利要求1所述的热泵闪蒸汽提脱氨产生硫酸铵和氨水的系统，其特征是：所述的氨水储罐（22）出口连接有氨水回流泵（21），氨水回流泵（21）输出端连接至氨水使用处，氨水回流泵（21）输出端还与氨精馏塔（20）输入端连接。

9.根据权利要求1所述的热泵闪蒸汽提脱氨产生硫酸铵和氨水的系统，其特征是：所述的分离器（15）的蒸汽出口连接有蒸汽压缩机（24），蒸汽压缩机（24）与热泵闪蒸汽提脱氨系统连通。

10.根据权利要求1所述的热泵闪蒸汽提脱氨产生硫酸铵和氨水的系统，其特征是：所述的热泵闪蒸汽提脱氨系统包括复合汽提脱氨塔（3）、饱和塔（4）和吸收塔（5），高氨氮废水通过文丘里水喷射器（1）输入至复合汽提脱氨塔（3）内，复合汽提脱氨塔（3）内的高氨氮废水通过文丘里废水喷射器（2）输入至复合汽提脱氨塔（3）下层，与文丘里废水喷射器（2）串接有闪蒸进料泵（7），复合汽提脱氨塔（3）底部通过汽提脱氨进料泵（8）连接至复合汽提脱氨塔（3）上部，复合汽提脱氨塔（3）至汽提脱氨进料泵（8）之间连接有碱液输入接口，蒸汽通过蒸汽喷射压缩器（12）输入至复合汽提脱氨塔（3）内，分离器（15）的蒸汽出口通过蒸汽压缩机（24）输入至蒸汽喷射压缩器（12）处，通过蒸汽喷射压缩器（12）一起输入至复合汽提脱氨塔（3）内，复合汽提脱氨塔（3）顶部连接有蒸汽循环热泵（11），通过蒸汽循环热泵（11）将蒸汽输入给含氨蒸汽压缩机（13），蒸汽循环热泵（11）输出端还有一路分流至饱和塔（4）顶部，饱和塔（4）底部连接有硫酸铵循环泵（9），通过硫酸铵循环泵（9）将硫酸铵溶液抽至饱和塔（4）上方，饱和塔（4）下部设有硫酸铵出口，饱和塔（4）中下部与吸收塔（5）相连通，吸收塔（5）下部与饱和塔（4）相连通，吸收塔（5）底部通过硫酸吸收循环泵（10）连接至吸收塔（5）上部，硫酸吸收循环泵（10）与吸收塔（5）上部之间连接有工艺水入口和稀硫酸入口，吸收塔（5）顶部与蒸汽喷射压缩器（12）连通。

技术总结
一种热泵闪蒸汽提脱氨产生硫酸铵和氨水的系统，该系统中热泵闪蒸汽提脱氨系统的含氨蒸汽输出接口与蒸发器的蒸汽输入口连接，蒸发器的蒸汽输出口与分离器的蒸汽输入口连接，蒸发器的液体输出口与氨水缓冲罐入口连接，氨水缓冲罐的出口与氨精馏塔的稀氨水入口连接，氨精馏塔的蒸汽出口与塔顶冷凝器的蒸汽入口连接，塔顶冷凝器的氨水出口与氨水储罐连接。氨精馏塔塔釜液，在分离器、循环轴流泵、蒸发器中大量循环，利用含氨蒸汽压缩机增压后含氨蒸汽的热量后，在分离器中进行气液分离。蒸发的水蒸汽通过蒸汽压缩机进入到文丘里蒸汽喷射器内作为汽提蒸汽循环使用。本技术具有节能、无害、稳定的特点。

技术研发人员：沈延顺,李璇,高妍,王晓伟,贾盼,高艳,周铁桩,张隽爽,张红星
受保护的技术使用者：天华化工机械及自动化研究设计院有限公司
技术研发日：20230803
技术公布日：2024/2/8