CN100368061C - 烟道气氨法脱硫及脱硫产物综合利用的一体化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种烟道气氨法脱硫及脱硫产物综合利用的一体化方法及设备。本发明方法包括如下技术方案：1)锅炉烟气除尘后，与氨水发生脱硫反应，反应生成亚硫酸氢铵和亚硫酸铵的水溶液，脱硫后的烟气送入烟道排放；2)含有亚硫酸氢铵和亚硫酸铵的水溶液，进行净化处理，滤除溶液中的固体悬浮物；3)经过净化的亚硫酸氢铵和亚硫酸铵的水溶液，加入过量酸溶液，送入反应釜，生成二氧化硫气体和含有过量酸溶液的铵盐水溶液；4)所产生的二氧化硫气体可以制备液体二氧化硫或无水亚硫酸钠；所产生的含有过量酸的铵盐水溶液可以制备固体铵盐成品。本发明方法在保证脱硫率的同时，合理利用脱硫产物，既解决脱硫产物二次污染问题，也充分利用资源。

Description

烟道气氨法脱硫及脱硫产物综合利用的一体化方法

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及烟道气脱硫的方法、脱硫产物后处理，尤其烟道气氨法脱硫及脱硫产物综合利用的一体化方法及其相关生产设备。

背景技术

我国是以煤为主要能源的国家，硫氧化物和烟尘为主的煤烟型大气污染一直占主导地位，已经成为世界硫氧化物污染最严重的国家之一。到目前为止，发展出多种脱硫方法，主要分为干法和湿法两大类。

干法脱硫主要有石灰法和氨法，石灰法脱硫后产生大量废渣难以处理，造成二次污染。干式氨法如日本的氨气干式脱硫方法，是在伴有电子束照射下采用的。可以参看中国发明专利申请审定说明书CN1011858B和中国发明专利申请公开说明书CN1133749A。但是，这种脱硫方法投资大，而且运行费用很高。

湿法脱硫中也有氨法脱硫，用含氨的水溶液与烟道气接触，对二氧化硫进行化学吸收，生成亚硫酸氢铵和亚硫酸铵溶液，由于这两种溶液很容易分解，存放或运输中容易形成二次污染，也导致产物很难被充分利用。同时，现有技术中对脱硫产物的处理主要是拌入粉煤灰制成肥料，这种单一的后处理方法限制了脱硫产物的充分应用。另外，现有湿法脱硫为保证脱硫效率，用水量大，使得脱硫产物难于处理。所以，探索一种更为有效的脱硫方法及脱硫产物综合利用的一体化方法，具有重要的实际应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种烟道气氨法脱硫及脱硫产物综合利用的一体化方法，利用氨水进行烟气脱硫后，继续对脱硫产物进行彻底的无害化和资源化处理，同时生产固体硫酸铵并联产液体二氧化硫和无水亚硫酸钠。

本发明烟道气氨法脱硫及脱硫产物综合利用的一体化方法，其包括如下步骤：

1)锅炉烟气除尘后，与氨水发生脱硫反应，反应生成亚硫酸氢铵和亚硫酸铵的水溶液，脱硫后的烟气送入烟道排放；

2)含有亚硫酸氢铵和亚硫酸铵的水溶液，进行净化处理滤除溶液中的固体悬浮物；

3)经过净化的亚硫酸氢铵和亚硫酸铵的水溶液，加入过量酸溶液，送入反应釜，生成二氧化硫气体和含有过量酸溶液的铵盐水溶液；

4)所产生的二氧化硫气体，经干燥、冷却、液化得到液体二氧化硫成品；或用碱液吸收二氧化硫气体，得亚硫酸钠饱和溶液，经浓缩、结晶、离心分离得成品无水亚硫酸钠；所产生的含有过量酸的铵盐水溶液，与氨水中和，浓缩结晶即可得到固体铵盐成品。

按照本发明所述的方法，其反应原理如下所述：

烟气是用氨法脱硫，其化学反应方程式为：

SO₂+H₂O+NH₃＝NH₄HSO₃

SO₂+H₂O+2NH₃＝(NH₄)₂SO₃

脱硫产物为亚硫酸氢铵和亚硫酸铵混合水溶液，其中亚硫酸氢铵约占溶质总量的68％，亚硫酸铵约占溶质总量的32％。溶液中含有固体杂质，必须经过净化处理，滤除溶液中的固体悬浮物。净化过程对于脱硫产物的后处理极为重要，不仅可以提高脱硫产物的综合利用率，而且可以得到较为纯净的产品。净化可以采用任何可实现上述净化目的的装置进行处理，例如卧式螺旋卸料沉降离心机或自动板框式压滤机等。

净化后的脱硫产物是用过量酸溶液进行处理，可以采用浓硫酸、磷酸、盐酸或硝酸等，酸溶液过量可以有助于脱硫产物的充分转化。以98％的浓硫酸处理为例，生成了固体硫酸铵产品。其化学反应方程式为：

2NH₄HSO₃+H₂SO₄＝(NH₄)₂SO₄+2SO₂↑+2H₂O

(NH₄)₂SO₃+H₂SO₄＝(NH₄)₂SO₄+SO₂↑+H₂O

相应的，如果使用磷酸、盐酸或硝酸等处理脱硫产物得到的固体铵盐成品分别为磷酸氢二铵和/或磷酸氢铵、氯化铵或硝酸铵。

所生成的二氧化硫气体可以液化生产液体二氧化硫成品，也可以用碱液处理生成无水亚硫酸钠成品，也可两者同时生产，碱液处理的化学方程式为：

SO₂+Na₂CO₃＝Na₂SO₃+CO₂或

SO₂+2NaOH＝Na₂SO₃+H₂O

前述用硫酸处理生成的硫酸铵溶液，蒸发结晶后得到固体硫酸铵成品，可以用来生产磁化肥。

本发明的另一目的是提供用于实现上述烟道气氨法脱硫及脱硫产物综合利用的一体化方法的设备装置，包括如下设备：

1)脱硫塔，可以用于烟气脱硫反应，优选装有喷射雾化器的撞击流脱硫塔，烟气和脱硫剂在此发生脱硫反应，生成亚硫酸氢铵和亚硫酸铵；

2)脱硫产物净化装置，用于滤除脱硫产物溶液中的固体悬浮物，例如卧式螺旋卸料沉降离心机或自动板框式压滤机等；

3)反应釜，用于脱硫产物的后处理，脱硫产物与酸溶液在此发生反应，生成二氧化硫气体和含过量酸的铵盐溶液，再分别进行处理。

本发明所用的装置还包括干燥塔、冷却系统、液化系统、吸收塔、蒸发结晶系统、离心机、旋转窑及相应的换热、动力装置等，都为本领域中的常规装置。

根据本发明提供的方法和生产装置，优选的工艺流程如下所述(可以参照图1的工艺流程图)：

锅炉烟气除尘后，进入装有喷射雾化器的撞击流脱硫塔内的反应器中，配制好5％氨水作为脱硫剂，经供氨系统送入安装在撞击流脱硫塔内反应器中的喷射雾化器。脱硫剂以雾化状在塔内的反应器中顺流与烟气充分撞击，混合接触，发生脱硫化学反应，生成亚硫酸氢铵和亚硫酸铵。净化的烟气经过脱水脱雾器脱除水分，再经引风机送入烟囱排放。脱硫率可以在95％以上。含有亚硫酸氢铵和亚硫酸铵的水溶液，被烟气汽化掉大部分水，浓缩为原来喷入液量的25-30％，进入脱硫产物净化装置。

脱硫产物亚硫酸氢铵和亚硫酸铵的水溶液，经过净化，滤除溶液中的固体悬浮物。脱硫产物净化装置，可以采用在这种情况下常用的可以去除溶液中固体悬浮物的净化设备，例如卧式螺旋卸料沉降离心机或自动板框式压滤机等。

经过净化的亚硫酸氢铵和亚硫酸铵的水溶液和过量酸溶液，送入反应釜，即二氧化硫发生器，所产生的气相部分为二氧化硫，经干燥、冷却、液化得液体二氧化硫成品；二氧化硫气体也可以用碱液在吸收塔中进行吸收，得亚硫酸钠饱和溶液，经浓缩、结晶、离心分离得成品无水亚硫酸钠。没有被完全吸收的二氧化硫气体，可以随着吸收塔尾气循环回到进入脱硫塔前的烟气中混合，然后经过再次脱硫，从而提高二氧化硫的吸收率。

所生成的液相部分为含过量酸的铵盐溶液，用氨中和后，浓缩结晶得固体铵盐产品。当前面所用的酸溶液为浓硫酸时，可以得到固体硫酸铵产品，若向反应釜内送磷酸，即可生成磷酸氢二铵或磷酸氢铵。若送硝酸，则可生成硝酸铵。若送盐酸，则可生成氯化铵。

上述方法中所涉及的具体生产设备不是唯一的，对于本领域普通技术人员来说，完全可以使用任何能达到同等效果的设备或装置实现该方法。

本发明与现有技术相比具有明显的优势和效果：

1)本发明通过合理的工艺过程将脱硫和用脱硫产物生产固体硫铵(磷酸氢二铵或磷酸氢铵、硝酸铵、氯化铵)联产液体二氧化硫和无水亚硫酸钠一体化，不仅拓宽了脱硫产物的处理方法，而且解决现有技术中脱硫产物易于分解、造成二次污染的难题，生产国民经济必需的化工产品，使脱硫产物实现了资源化，可大幅度减少实际运行费用或有一定的经济效益。

2)本发明采用先进的撞击流传质原理使烟气与氨水在撞击流脱硫塔中混合，且采用喷射雾化器喷入氨水，与烟气顺流混合，不但阻力小，而且强化了吸收过程，大大减少了用水量，使脱硫产物生产固体硫铵联产液体二氧化硫和无水亚硫酸钠的过程实现节能化，高效化，解决了现有湿法脱硫为保证脱硫效率，导致用水量大脱硫产物难于处理的难题。

3)本发明使用碱液吸收二氧化硫气体时，由于烟道气排放时形成负压状态，吸收塔没有被完全吸收的二氧化硫气体，可以随着吸收塔尾气循环回到进入脱硫塔前的烟气中混合，然后进入脱硫塔再次吸收，提高了二氧化硫的吸收率，不仅充分利用二氧化硫资源，而且减少二氧化硫气体排放对空气造成的污染，现有碱液吸收二氧化硫的技术往往将这股含二氧化硫的气体排入大气，因此本发明对于现有技术而言具有明显的优势。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图

具体实施方式

参考工艺流程图，并应用下述实施例详细说明本发明烟气脱硫及后处理过程，但不限制本发明的范围。

如图1所示，锅炉烟气经电除尘器去99％烟尘后，进入撞击流脱硫塔(型号：TS-10-1000，镇江远东环保机械设备厂生产)内的反应器中，配制好的5％氨水脱硫剂经供氨系统，即脱硫剂制备和供给系统，送入安装在撞击流脱硫内反应器中的喷射雾化器(型号：PZQZ，北京扬新喷雾机械有限公司生产)，脱硫剂以雾化状在塔内的反应器中顺流与烟气充分撞击，混合接触，发生化学反应，生成脱硫产物，即亚硫酸氢铵和亚硫酸铵。净化的烟气经过脱水脱雾器脱除水分，再经引风机送入烟囱排放，脱硫率为96％左右。

脱硫产物为含有亚硫酸氢铵和和亚硫酸铵的水溶液，被烟气汽化掉大部分水，从脱硫塔中出来后浓缩为原来喷入液量的25-30％，经过水封槽和离心机后，在脱硫产物贮槽中汇集，可以根据实际情况循环处理，然后进入脱硫产物净化装置。

脱硫产物亚硫酸氢铵和亚硫酸铵的水溶液含有固体悬浮物，送入净化装置(LW卧式螺旋卸料沉降离心机，合肥天工科技开发有限公司生产)加以净化，滤除固体悬浮物。

经过净化的亚硫酸氢铵和亚硫酸铵的水溶液和过量浓硫酸，送入反应釜(型号：A型四口计量反应罐，江苏宜兴非金属化工机械厂生产)，即二氧化硫发生器，所产生气相部分二氧化硫经干燥塔干燥、冷却液化系统冷却液化后，经过液体二氧化硫收集器，得液体二氧化硫成品，可以进行成品装瓶。

液相部分为含过量硫酸的硫酸铵溶液，经冷却中和釜，补充液氨中和，得到硫酸铵溶液，经过离心机(SXZ三足式下部卸料自动离心机，石家庄新生机械厂生产)和旋转窑(直接加热式逆流回转干燥器，桂林冶金机械总厂生产)进行浓缩结晶，包装后得到固体硫酸铵产品。

将先前产生的二氧化硫气体经二氧化硫风机送至二段吸收塔(填料式吸收塔，北京化工设备厂生产)，用30％浓度的碱液，进行吸收，得亚硫酸钠饱和溶液，依次经过中转槽、石墨加热蒸发器(YKA型原块孔石墨加热蒸发器，江苏南通碳素厂生产)、离心机和旋转窑进行浓缩、结晶、离心分离、干燥、包装后得到成品无水亚硫酸钠。如图1所示，在这段工艺中，吸收塔尾气中含有未反应的二氧化硫气体A，可以循环回到进入脱硫塔前的烟气中混合，然后经过再次脱硫。可以提高二氧化硫的回收率。

按照上述的工艺过程，使用过量酸溶液处理脱硫产物时，若向反应釜内送磷酸，即可生成磷酸氢二铵或磷酸氢铵。若送硝酸，则可生成硝酸铵。若送盐酸，则可生成氯化铵。

Claims (3)

1.一种烟道气氨法脱硫及脱硫产物综合利用的一体化方法，包括如下步骤：

1)锅炉烟气除尘后，与氨水发生脱硫反应，反应生成亚硫酸氢铵和亚硫酸铵的水溶液，脱硫后的烟气送入烟道排放；

2)含有亚硫酸氢铵和亚硫酸铵的水溶液，进行净化处理，滤除溶液中的固体悬浮物；

3)经过净化的亚硫酸氢铵和亚硫酸铵的水溶液，加入过量酸溶液，送入反应釜，生成二氧化硫气体和含有过量酸溶液的铵盐水溶液；

4)所产生的二氧化硫气体，经干燥、冷却、液化得到液体二氧化硫成品；或用碱液吸收二氧化硫气体，得亚硫酸钠饱和溶液，经浓缩、结晶、离心分离得成品无水亚硫酸钠；所产生的含有过量酸的铵盐水溶液，与氨水中和，浓缩结晶即可得到固体铵盐成品。

2.根据权利要求1所述的烟道气氨法脱硫及脱硫产物综合利用的一体化方法，其特征在于：所述锅炉烟气除尘后，进入撞击流脱硫塔内的反应器中，氨水经喷射雾化器在塔内的反应器中顺流与烟气充分撞击，混合接触，发生脱硫化学反应。

3.根据权利要求1或2所述的烟道气氨法脱硫及脱硫产物综合利用的一体化方法，其特征在于：所述酸溶液可以是浓硫酸、磷酸、盐酸或硝酸，相应的，则所述固体铵盐成品为硫酸铵、磷酸氢二铵和/或磷酸氢铵、氯化铵或硝酸铵。

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