基于Aspen Plus的ADC发泡剂氨氮废水处理工艺模拟与优化

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在生产ADC发泡剂过程中会生成大量氨氮废水,不经处理排放将对环境产生严重污染。对于经过预处理后的氨氮废水常常需要汽提、吹脱等操作去除其中的无机氨氮,而传统蒸汽汽提技术存在蒸汽单耗过高、氨氮去除不彻底等问题。随着近几年国家对环保标准的提高,氨氮废水处理逐渐成为热点。本文基于Aspen Plus软件针对国内一家公司ADC发泡剂氨氮废水(NH3-N含量:17000 mg/L)数据建立了氨氮废水蒸汽汽提工艺相关流程模型,并通过采用文献中小试实验数据与模拟数据做比较,验证了模型建立的准确性。通过对氨氮废水蒸汽汽提初步工艺流程模拟,考察了汽提塔理论板数、废水pH值、汽提塔操作压强、废水进料温度、蒸汽流量等因素对氨氮去除率的影响规律,作出了相应的操作优化和流程优化,并作了相应的物料和热量平衡分析,该工艺可节省大量能耗,并可回收高浓度含氨产品。通过单独硫酸吸收氨蒸汽工艺流程模拟,考察了吸收塔理论板数、硫酸浓度、硫酸流量对氨气吸收的影响规律,并作相应操作参数优化。最后模拟优化了耦合蒸汽循环汽提与NH3·H2O-硫酸吸收新型工艺路线,并作了相应的物料和热量平衡分析。结果表明氨氮废水pH值为11左右,废水进料温度为80℃左右,汽提塔板数15,常压操作,可使蒸汽单耗及整体操作成本较小;硫酸吸收含氨蒸汽过程吸收塔板数最佳值为10,硫酸浓度越高所需硫酸用量越小。最后基于相同氨氮废水数据,优化了蒸汽循环汽提/NH3·H2O-硫酸吸收新型工艺路线,最终该流程将蒸汽单耗降低到48 kg/t废水,并获得了氨氮废水中氨氮零排放水准,还回收了一定浓度的硫酸铵产品。本文中的流程模型、模拟研究思路及模拟优化分析结果可以为工业氨氮废水处理研究提供一定的指导作用。
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