武汉科技大学本科毕业设计
式中：G――为单位时间内由水中吹脱的气体量； A―― 为气液两相的接触面积； K―― 为吹脱系数
1.6 设计的依据
1.6.1 数据依据[1]
本设计题目为煤气吹脱法处理100万吨焦化厂剩余氨水的工艺设计。由文献[1]可知，标准状态下煤气处理量Q如下。
Q＝W×1.07Mg （1.3）式中 ：W――装炉干煤量，吨/时；
1.07――焦炉紧张操作系数； Mg――煤气发生量，标米3/吨干煤
煤气发生量系指1吨干装炉煤产生的标准状况下的干煤气体积。通常在洗苯塔后测出，故实际上不包括焦炉损失的煤气量。
煤气发生量波动于285～420标米3/吨干煤，约相当于装炉干煤重量的15～19％。它随煤料的挥发分而变。本设计中Mg取340标米3/吨干煤。
则可得 W＝100÷0.75=133万吨/年＝0.36万吨/天＝151吨/时. Q＝151×340×104
＝5.1×108标米3/时
而剩余氨水量W为10～11％的干煤量。 W＝133×0.1 ＝13.3万吨/年
1.6.2 试验依据
设计之前我们在武钢燃气厂气柜车间进行了煤气吹脱解析法处理剩余氨水的中试试验，由正交试验取得的最佳试验数据，以及出于对工业环保，经济等诸多因数的考虑选取设计依据为下表1.2。
表1.2 试验所得最佳数据
气液比 600：1
吹脱时间 120min
PH值 10.2
温度 80℃
1.7 设计存在的主要问题（或遗留问题）及处理
由于设计者能力和设计时间的有限，至使设计过程中出现的一些问题，具体如下： 1、由于设计的主要依据为“煤气吹托解析法”的中试试验。中试所用的煤气吹托
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盘设计比较粗糙，所用的孔径，开孔大小等，可能还没有达到最佳设计，应此试验所得的最佳气液比可能还会减小。也就是说，凡是和煤气有关的设计部分，设计的大小可能都有偏大。
2、反应器的保温采用的是夹套加热，应此，由设计参考资料塔径不能过大，导致吹托塔体过高，从而吹托煤气的动力要求也较大。以后的研究可以尝试选用其他的保温方法，增大塔径，降低塔高，减小煤气动力要求。
3、经过吹脱的煤气，本来温度可以不用要求到45℃，因为如果直接送往硫铵饱和器的话，温度降到60℃就足够了，但是如果这样的话，对于整个硫胺工段又涉及到了一个水平衡的问题，而使整个硫铵车间的反应条件都要依其作出一定的调整。整个工程调节过大，所以把吹脱后的煤气送往鼓风机前。以后的设计可以考虑在本设计的基础上向这个方向设计。
3、煤气吹脱解析法处理剩余氨水的中试试验中，为了和后面的A2/O相匹配，我们选用的助脱除剂为碳酸钠，但是试验中我们发现如果选用碳酸钠，投碱量会比较大，于经济和简便方面都不是很合适，因此，本设计中选用氢氧化钠。
4、中试装置的冷凝部分，我们设计的是蛇管形式，但是实际的试验中发现蛇管固然可以达到一定的冷凝效果，但是应此所需要的塔体部分高度过高，因此在本设计中，设计的是列管式，许多部分都可以按照标准件来设计，冷凝塔体部分高度减少了不少。
5、中试试验中发现煤气带雾现象比较严重，因此在设计中，加入了抽雾层，确保吹脱效果。
6、本设计开始时冷凝部分使用的冷凝水是16℃的冷却水，换热后温度达到35℃。后来注意到采用16℃的冷却水，消耗比较大，因此设计过程中又改为32℃的冷却水。但是经计算当采用32℃冷却水时所需要的还热面积又会增大，而且煤气吹托的动力要求也会增大，所以最终确定冷凝水为16℃的冷却水。考虑到处理后的剩余氨水到生化前也需要冷却，但要求并不高，因此设计用这里的35℃的出水来冷却处理后的剩余氨水。
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2 吹脱法处理剩余氨水工艺论述
2.1 目前国内外吹脱法的现状
2.1.1 吹脱技术净化石油污染地下水
在石油污染水中，大多数污染水为石油裂解产物或带有各种官能团的烃类衍生物，和NH4+－N 等污染物质，采用吹脱技术，可以较容易实现以下效果：(1)有效降低出水中油含量，随着气水比的增加，吹脱出水中油含量逐渐降低，可去除石油类有机物中绝大部分挥发性组分。(2)吹脱时，非离子氨(NH3 )从液相进入气相，从而使水中NH4+－N浓度降低。(3)吹脱对高锰酸钾指数的去除率较低，说明在吹脱掉的石油类污染物中，绝大部分是不可被高锰酸钾氧化的有机物质。吹脱还能增加水中的溶解氧，为后续的生物处理提供充足的溶解氧。
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2.1.2 吹脱法处理中低浓度氨氮废水
废水中的氨氮大多以氨离子(NH4+) 和游离氨(NH 3)的形式存在。当水的pH 值升高时，游离态氨易于逸出。采用搅拌、曝气等方法可加快氨的逸出。采用吹脱塔和气液接触装置，经石灰调节pH值后的水从塔的上部淋洒到填料上而形成水滴，顺着填料的间隙次第落下，与由风机从塔底向上或水平方向吹送的空气逆流接触，完成传质过程； 氨由液相转为气相，随空气排放，完成吹脱过程。
2.1.3 氧化吹脱－离子交换处理2－萘酚生产废水
2－萘酚生产废水是高盐、高COD、高色的化工废水，传统物化与生化法无法处理， 可采用氧化吹脱－离子交换组合工艺方法，首先氧化吹脱废水中的亚硫酸盐，然后分离富集废水中萘磺酸盐并加以回收利用，处理后的废水可回用为洗涤液和回收硫酸钠。显著降低处理费用，力求做到废水资源化，是治理此类废水的关键。工艺流程如图 2.1。
废水氧化吹脱结果表明，在弱酸性条件下，亚硫酸以氧化为主，当PH小于3时，SO32一转化成SO2而被吹脱去除，此时COD氧化去除速率明显高于弱酸PH条件下的氧化速率。但在经过5h氧化吹脱反应后，弱酸与酸性PH条件下的氧化吹脱速率基本重合，废水COD去除率达到最大值。因此该处理212艺方案适宜对高含盐量，尤其对采用磺化反应而产生的高色度、高含盐量、高COD值的染料中间体化工废水的治理。
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回收硫酸钠 吹脱氧化 精密过滤 离子交换 沉淀过滤 加NAOH 用洗涤液 洗涤液回用 图 2.1氧化吹脱－离子交换处理2－萘酚生产废水工艺流程
2.1.4 超声波吹脱技术处理高浓度氨氮废水
超声波吹脱技术可以克服一般方法中吹脱效果低，NH4+－N的去除率只有40％～50％，不能达标排放的缺点。其原理是利用超声波辐射被处理废水，使水分子承受交替压缩和扩张，产生空化气泡，加强NH3的挥发和传质效果，使其更容易由液相转为气相。因产生超声波的动力是压缩空气，空气进入废水中能及时将NH3带出水面，以保持气液二相中NH3的分压差，从而获得吹脱NH3的高效率。工艺流程如图2.2。
图 2.2 超声波吹脱法处理高浓度氨氮废水工艺流程
本方法大大提高吹脱效率，降低供气量，节省动力消耗，缩短了吹脱时间，从而缩小了吹脱塔的体积，降低投资；吹脱效率比传统吹脱技术的脱氮率高17％～164％；其对废水中的COD也有明显的去除效果；吹脱后的尾气可以通过盐酸溶液吸收，制成高浓度的NH4Cl溶液，作为原料返回生产系统。
2.1.5 超重力法吹脱氨氮废水技术
利用旋转填料床产生强大离心力场一超重力场，可使气液流速与填料的比表面积提高而不产生液泛，氨氮废水在高分散、高湍动、强混合以及界面急速更新的情况下与气
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