专利名称：低浓度氨水分离提纯制备高浓氨的方法
技术领域：
本发明涉及一种氨水的分离与提纯，尤其是涉及一种低浓度氨水分离提纯(含氨量>97%)的制备高浓氨的方法。
背景技术：
液氨在化工行业的生产使用过程中，由于氨的易挥发性，大量的氨气通过设备放空管道排放到空中，为了避免废氨气的污染及资源浪费，可通过合理方式进行回收。本申请人在中国专利CN102068880A中公开一种工业废气中氨气回收利用方法，得到的稀氨水具有一定商业价值，一般再经精蒸馏等方式进行提纯可制备液氨。若要获得高纯液氨，这种精蒸馏方式存在如下缺陷:稀氨水浓度低时，塔板数多塔高；精馏塔易存在塔板易堵塞、塔内易液泛，设备稳定性较差，生产周期随运行时间增长而缩短，工序耗能较闻等。
发明内容
本发明目的在于针对现有的废氨气回收中产生大量稀氨水等问题，提供一种效率较高的低浓度氨水分离提纯制备高浓氨的方法。本发明包括以下步骤:I)打开循环泵，用冰水机中 的冰水对预分离器进行循环冷却；2)将稀氨水注入密闭温控加热器中；3)开启温控加热器，使稀氨水加热至预定初始温度；4)打开真空泵，调至预设真空度，对膜蒸馏器进行抽真空；5)温控加热器设定升温速率，按升温速率升高稀氨水温度至预设终止温度；6)温控加热器内的稀氨水经加热后，形成氨/水蒸汽从下侧进入预分离器，冷却析出水滴，由下方冷凝排出至冷凝水接收器，氨蒸汽由上方出口排出，进入膜蒸馏器内侧；进入膜蒸馏器内侧的氨蒸汽，在负压下氨气进入膜外侧，由真空泵带出，进入氨气接收器，得到高纯度氨气；7)待温控加热器温度升至预设终止温度后保温，停止加热及抽真空；8)将剩余氨水从温控加热器内排出，经换热后可回用于废氨气中氨吸收；9)本工艺为间歇操作,重复步骤2) 8)。在步骤2)中，所述稀氨水的浓度为1% 50%。在步骤3)中，所述加热的温度范围可为常温 100°C ；在步骤4)中，所述真空度可为0.001 0.09MPa ;所述膜蒸馏器采用的膜蒸馏组件的膜可为气体分离膜，膜材质为有机物或无机物，膜表面有涂层或无涂层，膜可为单层膜或多层复合膜；膜的类型可为中空纤维膜、板式膜、帘式膜或其它类型膜；所述膜蒸馏器中的膜参数可为:膜壁孔径为0.1nm 1mm，膜可承受温度为-50 200°C。在步骤5)中，所述升温速率可为0.01 50°C /min ；
在步骤7)中，所述保温时间可为0.1 IOOmin ；膜蒸馏器排出的循环水汽回流至温控加热器中。本发明的单次稀氨水处理量可为IOOmL 1000m3，运行时间可为I 300min。若采用恒温模式，则步骤与上述升温模式相似，只需设定终止温度与初始温度相同，升温速率为0，系统运行时间为60min。在上述工艺过程中，稀氨水经加热后，形成氨/水蒸汽气相，气相氨/水蒸汽进入预分离器，大部分水蒸汽冷凝液从下方排出，主体氨/水蒸汽进入膜蒸馏器内侧，在负压下膜组件可选择性透过氨气，对水汽有较好截留效果。氨气透过膜组件进入膜外侧，透过的氨气含水率可降低至3%以下，从而可达到氨水分离提纯制备高纯度氨的目的，分离后低含水率氨气经分子筛深度处理可获得液氨产品。与现有稀氨水分离提纯方法相比，本发明具有以下优势:稀氨水经加热，冷却预分离及减压膜蒸馏后，可形成高浓度氨气，通过合理控制程序升温速率，加热温度及真空度，可使得氨气含水率降至2%以下，具有较高市场价值。该产品经分子筛处理可获得具有更高市场价值的液氨、高纯氨产品(含氨量>97%) /且该技术可实现废氨气回收制得稀氨水的再利用，使得工业废气中的氨气资源化利用，变废为宝。分离提纯后剩余氨水因氨含量可降至较低值，经换热冷却后，可回用于废氨气吸收制备稀氨水(参见本申请人的在先专利申请:中国专利CN102068880A)，不产生污染排放，从而达到循环制备氨气的效果，有效降低环境污染，具有较高环境经济效益。整体装置分离提纯效率高，不引起管路堵塞，设备投入成本低，能耗少，可得到具有较高商品价值的氨产品。稀氨水经加 热进行冷却预分离后进入减压膜蒸馏反应器，氨蒸汽在膜内侧，经负压作用，氨气选择性透过膜孔，而水蒸汽被截留与过剩氨气混合，通过膜内侧出口回流至加热器内。分离后剩余氨水可回用于废氨气吸收，透过膜孔进入膜外侧的氨气经泵抽出后进行收集，可获得高浓氨产品。本发明实现工业废气中回收稀氨水的资源化，产生具有工业商品价值的闻浓氣。
图1为本发明实施例的工艺流程示意图。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施例的工艺流程示意图参见图1。本发明包括以下步骤: I)打开循环泵I，用冰水机8中的冰水对预分离器2进行循环冷却。2)将稀氨水4注入密闭温控加热器3中；所述稀氨水的浓度为1% 50%。3)开启温控加热器3，使稀氨水4加热至预定初始温度；所述加热的温度范围可为常温 100°c。4)打开真空泵5，调至预设真空度，对膜蒸馏器6进行抽真空；所述真空度可为
0.001 0.09MPa ;所述膜蒸馏器采用的膜蒸馏组件的膜可为气体分离膜，膜材质为有机物或无机物，膜表面有涂层或无涂层，膜可为单层膜或多层复合膜；膜的类型可为中空纤维膜、板式膜、帘式膜或其它类型膜；所述膜蒸馏器中的膜参数可为:膜壁孔径为0.1nm 1mm，膜可承受温度为-50 200°C。5)温控加热器3设定升温速率，按升温速率升高稀氨水温度至预设终止温度；所述升温速率可为0.01 50°C /min。6)温控加热器3内的稀氨水4经加热后，形成氨/水蒸汽A从下侧进入预分离器2，冷却析出水滴，由下方冷凝排出至冷凝水接收器7，氨蒸汽由上方出口排出，进入膜蒸馏器6内侧；进入膜蒸馏器6内侧的氨蒸汽，在负压下氨气B进入膜外侧，由真空泵5带出，进入氨气接收器9，得到高纯度氨气。7)待温控加热器3温度升至预设终止温度后保温，停止加热及抽真空；所述保温时间可为0.1 IOOmin。8)将剩余氨水从温控加热器3内排出，经换热后可回用于废氨气中氨吸收。9)本工艺为间歇操作,重复步骤2) 8)。膜蒸馏器6排出的循环水汽C回流至温控加热器3中。本发明的单次稀氨水处理量可为IOOmL 1000m3，运行时间可为I 300min。若采用恒温模式，则步骤与上述升温模式相似，只需设定终止温度与初始温度相同，升温速率为0，系统运行时间为60min。在图1中，标记IO为分流阀。程序升温模式下的实施例如实施例1 5。实施例1按工艺步骤I) 8)操作，控制参数如下:步骤2)加热槽预设初始温度为46°C，步骤4)膜蒸馏器外侧真空度保持0.03 0.06MPa,步骤5)升温速率设置为2V /IOmin,步骤8)加热器预设终止温度为88°C，当初始浓度为20.07%时，分离后氨气含水率为1.30%，参见表I。表I程序升温模式下氨气含水率变化
权利要求
1.低浓度氨水分离提纯制备高浓氨的方法，其特征在于包括以下步骤: 1)打开循环泵，用冰水机中的冰水对预分离器进行循环冷却； 2)将稀氨水注入密闭温控加热器中； 3)开启温控加热器，使稀氨水加热至预定初始温度； 4)打开真空泵，调至预设真空度，对膜蒸馏器进行抽真空； 5)温控加热器设定升温速率，按升温速率升高稀氨水温度至预设终止温度； 6)温控加热器内的稀氨水经加热后，形成氨/水蒸汽从下侧进入预分离器，冷却析出水滴，由下方冷凝排出至冷凝水接收器，氨蒸汽由上方出口排出，进入膜蒸馏器内侧；进入膜蒸馏器内侧的氨蒸汽，在负压下氨气进入膜外侧，由真空泵带出，进入氨气接收器，得到高纯度氨气； 7)待温控加热器温度升至预设终止温度后保温，停止加热及抽真空； 8)将剩余氨水从温控加热器内排出，经换热后可回用于废氨气中氨吸收； 9)重复步骤2) 8)。
2.如权利要求1所述低浓度氨水分离提纯制备高浓氨的方法，其特征在于在步骤2)中，所述稀氨水的浓度为1% 50%。
3.如权利要求1所述低浓度氨水分离提纯制备高浓氨的方法，其特征在于在步骤3)中，所述加热的温度范围为常温 100°c。
4.如权利要求1所述低浓度氨水分离提纯制备高浓氨的方法，其特征在于在步骤4)中，所述真空度为0.001 0.09MPa。
5.如权利要求1所述低浓度氨水分离提纯制备高浓氨的方法，其特征在于在步骤4)中，所述膜蒸馏器采用的膜蒸馏组件的膜为气体分离膜。
6.如权利要求1所述低浓度氨水分离提纯制备高浓氨的方法，其特征在于在步骤4)中，所述膜材质为有机物或无机物，膜表面有涂层或无涂层。
7.如权利要求1所述低浓度氨水分离提纯制备高浓氨的方法，其特征在于在步骤4)中，所述膜为单层膜或多层复合膜；膜的类型为中空纤维膜、板式膜、帘式膜或其它类型膜。
8.如权利要求1所述低浓度氨水分离提纯制备高浓氨的方法，其特征在于在步骤4)中，所述膜蒸馏器中的膜参数为:膜壁孔径为0.1nm 1_，膜可承受温度为-50 200°C。
9.如权利要求1所述低浓度氨水分离提纯制备高浓氨的方法，其特征在于在步骤5)中，所述升温速率为0.01 50°C /min。
10.如权利要求1所述低浓度氨水分离提纯制备高浓氨的方法，其特征在于在步骤7)中，所述保温时间为0.1 IOOmi n。
全文摘要
低浓度氨水分离提纯制备高浓氨的方法，涉及一种氨水的分离与提纯。打开循环泵，用冰水机中的冰水对预分离器进行循环冷却；将稀氨水注入温控加热器中；稀氨水加热；打开真空泵调至预设真空度，对膜蒸馏器抽真空；温控加热器按设定的升温速率升高稀氨水温度至预设终止温度；温控加热器内的稀氨水经加热后形成氨/水蒸汽进入预分离器，冷却析出水滴，由下方冷凝排出至冷凝水接收器，氨蒸汽由上方出口排出进入膜蒸馏器内侧；进入膜蒸馏器内侧的氨蒸汽在负压下氨气进入膜外侧，由真空泵带出进入氨气接收器得到高纯度氨气；待温控加热器温度升至预设终止温度后保温，停止加热及抽真空；将剩余氨水从温控加热器内排出，经换热后回用于废氨气中氨吸收。
文档编号C01C1/10GK103112871SQ20131005349
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月19日 优先权日2013年2月19日
发明者陈瑞坚 申请人:厦门国麟科技有限公司