專利名稱：一種膜法回收廢氣中氨氣的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及膜分離技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種膜法回收廢氣中氨氣的方法及裝置。
背景技術(shù)：
在醫(yī)藥合成工業(yè)、含氮產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)和合成氨工業(yè)等產(chǎn)生的廢氣中常含有見(jiàn)13，這些廢氣被排放之前，必須進(jìn)行凈化處理，除去其中的NH3,以滿足環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。廢氣中NH3的清除和回收，通常采用水洗法和稀酸中和法。水洗法操作方便，效果尚可，但設(shè)備龐大，投資較大，而且還產(chǎn)生大量無(wú)法利用的稀氨水，這些稀氨水還需廢水處理裝置的處理才能排放，不僅造成NH3資源浪費(fèi)，而且增加廢水處理裝置的負(fù)荷；稀酸中和法采用塔類設(shè)備(如填料塔等)，存在設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，投資和設(shè)備維護(hù)高，操作成本高等一系列問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種能有效進(jìn)行氨氣資源·化利用的方法和裝置。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種膜法回收廢氣中氨氣的方法，包括以下步驟采用膜法分離技術(shù)，使廢氣在膜中擴(kuò)散，利用稀酸溶液與廢氣中的氨氣反應(yīng)形成銨鹽溶液；然后將銨鹽溶液濃縮結(jié)晶，分離其中的固體銨鹽結(jié)晶和母液。將上述銨鹽溶液分離得到的母液配制成稀酸溶液，進(jìn)行循環(huán)利用。其中，廢氣與稀酸溶液的體積比為1-30:1 ;廢氣中氨氣的體積百分含量為
O.1-40%;稀酸溶液為稀硫酸、稀硝酸或稀鹽酸，體積百分濃度為10-30%。稀酸可以采用工業(yè)品或廢酸液，以降低成本，相應(yīng)獲得的銨鹽可以作為工業(yè)品或氮復(fù)肥出售。膜法分離技術(shù)采用兩組串聯(lián)的膜組件，包括膜組件I和膜組件II ;所述廢氣依次通過(guò)膜組件I和膜組件II的管程，所述稀酸溶液分別通過(guò)膜組件I和膜組件II的殼程；所述通過(guò)膜組件II的稀酸溶液直接通入膜組件I中進(jìn)行循環(huán)利用。膜組件的操作溫度為5_40°C，操作壓力為O. 1-0. 25MPa。膜組件I和膜組件II的傳質(zhì)面積比為3-4. 5:1 ;通過(guò)膜組件I和膜組件II的稀酸溶液的體積比為2. 5-5:1。本發(fā)明還提供了上述用于回收廢氣中氨氣的裝置，包括膜組件、液泵、儲(chǔ)液槽、配液池、稀酸高位槽、結(jié)晶器和離心機(jī)；稀酸高位槽通過(guò)配液池與儲(chǔ)液槽相連；儲(chǔ)液槽通過(guò)液泵與膜組件的殼程入口相連通；膜組件的殼程出口依次與結(jié)晶器、離心機(jī)相連。其中，離心機(jī)與配液池相連，可將離心分離得到的母液通過(guò)配液制備稀酸溶液，從而進(jìn)行循環(huán)利用。上述裝置還包括緩沖罐；廢氣通過(guò)緩沖罐通入膜組件的管程。膜組件為兩個(gè)串聯(lián)，包括膜組件I和膜組件II ;儲(chǔ)液槽通過(guò)液泵與膜組件I的殼程入口相連通；膜組件I的殼程出口依次與結(jié)晶器、離心機(jī)相連；膜組件II的殼程出口與儲(chǔ)液槽相連。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)利用膜法分離技術(shù)回收氨氣，效率高、能耗小，處理后的尾氣滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，且能將回收的氨氣轉(zhuǎn)化為銨鹽產(chǎn)品，有效實(shí)現(xiàn)氨氣的資源化利用。本發(fā)明膜法回收廢氣中氨氣的裝置，利用兩組膜組件串聯(lián)，對(duì)氨氣的回收更加充分，同時(shí)稀酸溶液可以重復(fù)利用，降低成本。本發(fā)明回收氨氣的工藝簡(jiǎn)單，裝置操作方便，節(jié)能環(huán)保。


圖I為本發(fā)明膜法回收廢氣中氨氣的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I-緩沖罐，2-膜組件I，3-膜組件II，4-液泵，5-儲(chǔ)液槽，6-稀酸高位槽，7-配液池，8-結(jié)晶器，9-離心機(jī)，a-廢氣，b-尾氣，C-銨鹽溶液，d-銨鹽，e-母液。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。裝置實(shí)施例
本發(fā)明膜法回收廢氣中氨氣的裝置由膜分離和氨資源化兩部分組成，其中膜分離部分包括兩組膜組件膜組件I 2和膜組件II 3、緩沖罐I、儲(chǔ)液槽5和液泵4;氨資源化部分包括多聯(lián)式高效結(jié)晶器8、自卸式離心機(jī)9、稀酸高位槽6和配液池7。廢氣a通過(guò)緩沖罐I依次通入膜組件I 2和膜組件II 3的管程；稀酸溶液分別通過(guò)膜組件I 2和膜組件II 3的殼程。稀酸高位槽6通過(guò)配液池7與儲(chǔ)液槽5相連。儲(chǔ)液槽5通過(guò)液泵4分別與膜組件I 2和膜組件II 3的殼程入口相連通。膜組件I 2的殼程出口依次與結(jié)晶器8、離心機(jī)9相連。膜組件II 3的殼程出口與儲(chǔ)液槽5相連，通過(guò)液泵4泵入膜組件I 2的殼程進(jìn)行循環(huán)利用。離心機(jī)9與配液池7相連，可將離心分離得到的母液e通過(guò)配液制備稀酸溶液，重新通入儲(chǔ)液槽5內(nèi)進(jìn)行循環(huán)利用。方法實(shí)施例一
工藝參數(shù)待回收的廢氣中氨氣體積百分含量為O. 1%。稀酸溶液為稀硫酸，體積濃度為10%，稀酸溶液與廢氣的體積比為30:1。膜組件I和II的操作溫度為40°C，壓力位
O.25MPa。兩組膜組件I和II的傳質(zhì)面積比為1:11 = 3 :1，膜組件I和II的稀酸溶液體積比為Ι:Π = 2. 5 :1。氣體流程(管程)含NH3廢氣a經(jīng)計(jì)量后進(jìn)入緩沖罐1，平穩(wěn)后的廢氣由膜組件上端進(jìn)氣口進(jìn)入膜組件I 2，NH3在中空纖維中通過(guò)膜孔擴(kuò)散，進(jìn)入烯酸溶液中，反應(yīng)生成銨鹽溶液c，處理后的廢氣從下端出氣口離開(kāi)膜組件I 2，然后再?gòu)哪そM件II 3的上端進(jìn)氣口進(jìn)入膜組件II 3，廢氣中剩余NH3被進(jìn)一步吸收處理，最后處理后的尾氣b從下端出氣口離開(kāi)膜組件II 3，被放空。液體流程(殼程)將配制的稀酸溶液打至稀酸高位槽6中待用。工作時(shí)，將稀酸溶液放入配液池7，稀酸溶液的濃度和放入量根據(jù)具體的工況條件確定(見(jiàn)表I)。配液池7中的稀酸溶液放入儲(chǔ)液槽5，啟動(dòng)液泵4，液泵4的流量根據(jù)氣液比確定。稀酸溶液由液泵4引自儲(chǔ)液槽5，稀酸溶液按比例分成大小兩股，大股量進(jìn)入膜組件I 2，小股量進(jìn)入膜組件
II3，分別吸收擴(kuò)散過(guò)來(lái)的NH3，反應(yīng)生成銨鹽。來(lái)自膜組件II 3的含銨鹽的稀酸溶液直接進(jìn)入儲(chǔ)液槽5，形成吸收操作循環(huán)回路液泵一膜組件II 3—儲(chǔ)液槽。在膜組件I 2殼程形成的銨鹽溶液C進(jìn)入多聯(lián)式高效結(jié)晶器8，在此濃縮結(jié)晶。含有銨鹽結(jié)晶的母液進(jìn)入自卸式離心機(jī)9，進(jìn)行固液分離，結(jié)晶為銨鹽d固體產(chǎn)品；分離后的母液e進(jìn)入配液池7，和來(lái)自稀酸高位槽6的稀酸進(jìn)行配液，配液后的稀酸溶液進(jìn)入儲(chǔ)液槽5，供液泵4，形成吸收一結(jié)晶一配液操作循環(huán)回路液泵一膜組件I 一多聯(lián)式高效結(jié)晶器一自卸式離心機(jī)一配液池一儲(chǔ)液槽。本發(fā)明膜法回收廢氣中NH3及其資源化新工藝，能有效地處理各種含NH3廢氣，脫氨后的尾氣組分滿足廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)，回收的NH3轉(zhuǎn)化為銨鹽產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)NH3資源化。方法實(shí)施例二
工藝參數(shù)見(jiàn)表1，氣體流程和液體流程同方法實(shí)施例一。
方法實(shí)施例二
工藝參數(shù)見(jiàn)表1，氣體流程和液體流程同方法實(shí)施例一。
方法實(shí)施例四
工藝參數(shù)見(jiàn)表1，氣體流程和液體流程同方法實(shí)施例一。
方法實(shí)施例五
工藝參數(shù)見(jiàn)表1，氣體流程和液體流程同方法實(shí)施例一。
效果實(shí)施例
對(duì)方法實(shí)施例一至實(shí)施例五的尾氣b進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如下表所示
表I各實(shí)施例的工藝參數(shù)和檢測(cè)效果
權(quán)利要求
1.一種膜法回收廢氣中氨氣的方法，其特征在于，包括以下步驟采用膜法分離技術(shù)，使所述廢氣在膜中擴(kuò)散，利用稀酸溶液與所述廢氣中的氨氣反應(yīng)形成銨鹽溶液；然后將所述銨鹽溶液濃縮結(jié)晶，分離其中的固體銨鹽結(jié)晶和母液。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的膜法回收廢氣中氨氣的方法，其特征在于，將所述銨鹽溶液分離得到的母液配制成所述稀酸溶液，進(jìn)行循環(huán)利用。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的膜法回收廢氣中氨氣的方法，其特征在于，所述廢氣與稀酸溶液的體積比為1-30:1 ;所述廢氣中氨氣的體積百分含量為O. 1-40% ;所述稀酸溶液為稀硫酸、稀硝酸或稀鹽酸，體積百分濃度為10-30%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的膜法回收廢氣中氨氣的方法，其特征在于，所述膜法分離技術(shù)采用兩組串聯(lián)的膜組件，包括膜組件I和膜組件II ;所述廢氣依次通過(guò)膜組件I和膜組件II的管程，所述稀酸溶液分別通過(guò)膜組件I和膜組件II的殼程；所述通過(guò)膜組件II的稀酸溶液直接通入膜組件I中進(jìn)行循環(huán)利用。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的膜法回收廢氣中氨氣的方法，其特征在于，所述膜組件的操作溫度為5-40°C，操作壓力為O. 1-0. 25MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的膜法回收廢氣中氨氣的方法，其特征在于，所述膜組件I和膜組件II的傳質(zhì)面積比為3-4. 5:1 ;所述通過(guò)膜組件I和膜組件II的稀酸溶液的體積比為2.5~5:1。
7.一種膜法回收廢氣中氨氣的裝置，其特征在于包括膜組件、液泵、儲(chǔ)液槽、配液池、稀酸高位槽、結(jié)晶器和離心機(jī)；所述稀酸高位槽通過(guò)配液池與所述儲(chǔ)液槽相連；所述儲(chǔ)液槽通過(guò)所述液泵與所述膜組件的殼程入口相連通；所述膜組件的殼程出口依次與所述結(jié)晶器、離心機(jī)相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的膜法回收廢氣中氨氣的裝置，其特征在于所述離心機(jī)與所述配液池相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的膜法回收廢氣中氨氣的裝置，其特征在于所述裝置還包括緩沖罐；所述廢氣通過(guò)緩沖罐通入所述膜組件的管程。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的膜法回收廢氣中氨氣的裝置，其特征在于所述膜組件為兩個(gè)串聯(lián)，包括膜組件I和膜組件II ;所述儲(chǔ)液槽通過(guò)液泵與所述膜組件I的殼程入口相連通；所述膜組件I的殼程出口依次與所述結(jié)晶器、離心機(jī)相連；所述膜組件II的殼程出口與所述儲(chǔ)液槽相連。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種膜法回收廢氣中氨氣的方法及裝置。該方法采用膜法分離技術(shù)，使廢氣在膜中擴(kuò)散，利用稀酸溶液與廢氣中的氨氣反應(yīng)形成銨鹽溶液；然后將銨鹽溶液濃縮結(jié)晶，分離其中的固體銨鹽結(jié)晶和母液。本發(fā)明利用膜法分離技術(shù)回收氨氣，效率高、能耗小，處理后的尾氣滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，且能將回收的氨氣轉(zhuǎn)化為銨鹽產(chǎn)品，有效實(shí)現(xiàn)氨氣的資源化利用。
文檔編號(hào)B01D53/96GK102872685SQ201210399378
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者陸建剛, 花愛(ài)春, 許正文, 承玲, 林鳳英, 樊璠 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)