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[摘 要] 氨法是低浓度SO2烟气脱硫手法中较古板的工艺,采用液氨或氨水行动招揽剂,拥有脱硫效劳高、无情况污染、运转本钱低、副产品价格上等特性,可富裕操纵我国资源丰裕的的液氨正在脱硫的同时副产市集需求量大的农用硫肥和精巧化学品。先容采用湿式三级氨法脱硫技巧执掌新筑大型硫黄造酸装配尾气并副产固体亚硫酸铵的根基机理、工艺流程、要紧筑设和临蓐操纵结果,并指出氨法脱硫正在取代古板的钙法脱硫方面拥有较为壮阔操纵远景。
目前,执掌硫酸装配尾气(低浓度SO2烟气)的手法较多,有氨法、钙法、钠碱法、氧化锌法等。氨法是采用氨水洗涤含SO2的废气,变成 (NH4)2SO3-NH4HSO3-H2O的招揽液体例,该溶液中(NH4)2SO3对SO2拥有优越的招揽才智,是氨法中的要紧招揽剂,招揽SO2自此的招揽液可用分歧的手法执掌,得回分歧的副产物。湿式氨法是目前较成熟的,并已竣工工业化的氨法脱硫工艺,而且湿式氨法既脱硫又脱氮。湿式氨法工艺流程普通分成脱硫招揽、中央产物执掌、副产物筑筑三大环节[1]。按照流程和副产物的分歧,湿式氨法又可分为氨-酸法、氨-硫铵肥法、氨-磷铵肥法、氨-亚硫酸铵法等,其招揽的道理和流程是沟通的,分歧之处仅正在于对招揽液执掌的手法和工艺技巧门途及副产物筑筑的区别。
20世纪70年代初,日本与意大利等国先河斟酌氨法脱硫工艺并接踵得回得胜。海表斟酌氨法脱硫技巧的企业要紧有美国GE、Marsulex、Pircon、Babcock & Wilcox等公司,德国Lentjes Bischoff、Krupp Koppers等公司和日本NKK、IHI、千代田、住友、三菱、荏原等公司。氨法脱硫工艺主体局部属化肥工业领域,国内目前得胜操纵的湿式氨法脱硫装配大家从硫酸尾气统辖技巧中繁荣而来[2]。跟着合成氨工业的继续繁荣以及厂家对氨法脱硫工艺本身的继续美满和修正,进入20世纪90年代后,氨法脱硫工艺慢慢正在国内获得了更为遍及的操纵。氨法脱硫技巧正在闭连周围现已渐渐受到闭心,为此很多的企业、斟酌单元都对氨法脱硫技巧的远景作出了笑观的评议[3]。
川化集团有限义务公司年产30万t硫黄造酸项目于2008年7月31日一次投料开车得胜,临蓐出及格的硫酸产物,这记号着该项目从2007年8月27日开工正在不到1年的时代内正式筑成投产。硫黄造酸工艺与硫铁矿造酸工艺比拟拥有较大的上风,流程方便,原质料及公用工程打发低,副产蒸汽多,无废水、废渣、粉尘排放,临蓐本钱低,经济效益好,是国度胀吹繁荣的造酸工艺。公司正在模仿国表里进步成熟的硫黄造酸尾气执掌工艺技巧的根本上,连合造酸临蓐装配发生的尾气条款,对原料起源、产物销途及情况袒护、经济效益举行阐明,选取了适合该装配情状的三级氨法脱硫招揽工艺来执掌硫黄造酸尾气,招揽液氨源可用公司其他装配发生的废氨水,通过接纳低浓度SO2尾气,既下降了运转本钱,又竣工达标排放,并副产固体亚硫酸铵2万t/a,大大删除SO2排放,竣工了轮回经济和节能减排。本文扼要先容氨法脱硫技巧正在川化硫黄造酸装配尾气执掌中的操纵情状。
川化原有年产12万t硫酸装配自1959年筑成今后,已运转了近半个世纪,要紧筑设均已迂腐老化,工艺程度较为掉队。因为不绝采用硫铁矿为原料造酸,近几年硫铁矿资源日渐匮乏,价钱又接续上涨,且高品位硫铁矿源很难寻找,对硫酸装配的平常临蓐发生很大影响。跟着四川东部高含硫自然气的脱硫厂的筑成投产,硫黄供应要紧仰赖进口的地势将会爆发调动,为川化硫酸临蓐刷新和提拔现有造酸工艺,竣工范畴效益,供应了充塞的原料起源和可贵的繁荣机会。
硫黄造酸装配采用“两转两吸”工艺流程,固体硫黄原料经熔硫槽熔硫成为液态硫黄,再经液硫过滤器滤去硫黄渣后用硫黄泵送入燃烧炉,然后液态硫黄用死板雾化喷嘴喷入燃烧炉内与干燥氛围同化燃烧发生含SO2的炉气。从燃烧炉出来的含SO2的炉气历程转化器四段两次转化,99.85%的SO2转化为SO3,随后炉气进入招揽塔,99.9%的SO3被招揽天生98.5%的工业硫酸,盈余的尾气中低含量的SO2 和SO3进入三级氨法尾气脱硫招揽装配举行执掌。同时硫黄造酸装配还年均副产中、低压蒸汽49.20万t,每年可朴实四千多万方自然气,既管理了企业蒸汽供需不均衡的题目,同时又可朴实大批名贵的能源资源,拥有很好的社会效益和经济效益。
氨法脱硫是按照氨与SO2、水反映天生脱硫产品的根基机理举行的,氨是一种优越的碱性招揽剂,氨的碱性强于钙基招揽剂,况且氨招揽烟气中SO2是气-液或气-气反映,反映速率疾、反映所有、招揽剂操纵率高,不妨抵达很高的脱硫效劳,相看待钙基脱硫工艺来说操作体例方便、筑设体积幼、能耗低[4]。本工艺采用(NH4)2SO3-NH4HSO3(亚硫酸铵-亚硫酸氢铵)溶液三段招揽硫酸尾气中的SO2,工艺流程中设有三级复喷复挡装配来举行含(NH4)2SO4母液的液相与含SO2尾气的气相传质。每一段复喷复挡装配由复挡招揽器、复挡除沫器、轮回槽、母液泵构成一个脱硫招揽单位。通过三段复喷复挡装配的气液相传质,使尾气中的SO2获得富裕的招揽并加以操纵。最终通过烟囱排放的SO2体积百分浓度降至100×10-6,以下,而经三段招揽后的招揽液差异正在各段轮回槽中参加NH3·H2O获得再生,轮回行使。亚硫酸铵-亚硫酸氢铵溶液正在招揽硫酸尾气中的SO2工艺流程中的要紧化学反映及副反映见图1. 含硫尾气执掌结果诟谇的要紧影响身分是招揽液对SO2的招揽率和母液的质料。正在招揽流程中天生的酸式盐NH4HSO3对SO2不拥有招揽才智,跟着招揽流程的举行,招揽液中的NH4HSO3浓度继续增大,招揽液的招揽才智低浸。这时需向招揽液填充氨,使局部NH4HSO3转化为(NH4)2SO3,以维系招揽液的招揽才智。湿式氨法脱硫本质上是操纵(NH4)2SO3-NH4HSO3溶液继续轮回的流程来招揽尾气中的SO2,填充氨并不是用来招揽SO2 ,而是为了维系招揽液中(NH4)2SO3浓度的相对稳固。正在亚硫酸铵筑筑工段,(NH4)2SO3-NH4HSO3溶液经气氨中和,冷却水间接冷却后,温度降至35℃以下结晶,再经离心折柳和干燥,获得纯度大于90%的水合亚硫酸铵固体[5]。
氨法招揽脱除尾气SO2的工艺流程见图2。从硫黄造酸装配二次招揽塔顶出来的含硫尾气循序进入一、二、三段氨法脱硫复喷复挡装配。首进步入氨法尾气脱硫装配的一级复喷招揽器,含硫尾气温度≤65℃,正在器内与呈喷雾状的(NH4)2SO3-NH4HSO3溶液逆流富裕接触,大局部SO2被招揽脱除。然后再经一级复挡除沫器除沫,气液折柳后尾气进入二级复喷招揽器,进一步用(NH4)2SO3-NH4HSO3溶液脱除SO2,随晚生入二级复挡除沫器除沫,气液折柳后,尾气进入三级复喷招揽器举行结尾一次脱硫,招揽后尾气中的SO2含量降至很低,已能抵达排放轨范,再经三级复挡除沫器除沫,气液折柳后尾气SO2浓度≤0.01%,酸度≤40mg/m3,经平行烟道从烟囱排入大气。
一、二、三级复喷招揽器内的招揽了SO2的母液差异天然流入一、二、三级复挡除沫器,母液正在复挡除沫器内变成液封,气液获得折柳,母液进入一、二、三级轮回槽。正在轮回槽内,通过参加氨和水使母液获得再生,造成了新的招揽液,同时维护招揽液的平常的密度和碱度,保障其再次行使时拥有优越的招揽职能。加氨量为380.71kg/h,加水量为2642.5kg/h。各段的招揽液再由母液泵差异送入各级复喷招揽器,用于轮回招揽脱除尾气中的SO2。
3段招揽液以各自的碱度稀少轮回,差异正在各轮回槽中填充氨气和水并举行串液。3个轮回槽都通过加水和把握串液量来维系平常的液位,当一级轮回槽母液的密度抵达1.30~1.32g/L和碱度抵达必然目标时,由一级母液泵引出局部母液送到亚硫酸铵筑筑工段中和槽内,用氨气中和(NH4)2HSO3后即获得大批(NH4)2SO3结晶,中和反映式为:
通过蛇管冷却器来把握结晶温度,从中和槽底部引出含(NH4)2SO3 ·H2O晶体的悬浮液送入离心术,通过离心折柳、干燥造得工业亚硫酸铵或硫酸铵,母液返回招揽体例[6]。为了保障较高的SO2招揽率和分身临蓐出及格的固体压硫酸铵产物,一级轮回液维系较高的浓度和碱度。同时为了删除氨的吃亏,三级轮回液把握正在较低的碱度。普通情状下,尾气中SO2浓度越高,母液中的亚硫酸盐的浓度也越高。
复喷招揽器采用管道式计划,负气、液两相获得富裕接触,传质结果好。尾气脱硫正在复喷招揽器内竣工招揽流程,气相中的SO2和SO3进入液相,天生亚硫酸盐,母液中的亚硫酸盐的总含量增高。母液通过双向离心式喷头向招揽器管内喷射,然后跟着倾斜的管道顺手流进入复挡除沫器。
由体例的物料衡算可知,进入复喷招揽器的气体流量为65477m3/h,而按理念气体状况方程本质工艺操作条款进入复喷招揽器的气体流量为80663.45 m3/h,取复喷招揽器内气体流速u=12.5m/s,办事压力为0.004MPa,盘算获得复喷招揽器的内径为1510mm。选取复喷招揽器的长度为12m,气液比为435时,溶液的喷淋量为150.5m3/h。
复挡除沫器是一种高效低压降除沫器,由进气管、器身、出气口、挡板、中央圆筒、排液口等构成,其道理与旋风除尘器相相仿。器内设有若干分歧高度的一心圆挡板,操纵离心力功用竣工气液折柳,母液正在重力功用卑劣入下锥体中和桶,尾气从复挡除沫器顶部出气口排出。多层挡板的筑立缩短了液滴搬动的隔断,提升了雾沫折柳的结果。
复挡除沫用拥有机闭方便、操作容易、加工便利、阻力幼、效劳高、除雾结果好等特性,其要紧计划的工艺参数为:进口吻速<24m/s、中空器气体流速2~3m/s、出口吻速<15m/s、气体滚动的仰角13°~17°(以15°最佳)、下锥体角度<45°、挡板数目7块、间距130~160mm、直径1110~2880mm、器身高3950mm。
正在三级氨法脱硫招揽装配中,通过参加氨水来把握分歧的碱度,招揽尾气中的SO2 和SO3,对硫黄造酸尾气中的SO2 和SO3的招揽率可达99.7%以上。通过三级氨法尾气招揽执掌后,现场监测结果声明,硫黄造酸装配排放尾气中的SO2 浓度低浸到10×10-6,以下(计划目标≤100×10-6,),SO3浓度低于40mg/m3,SO2的排放总量186t/a,COD排放总量11.2t/a,硫酸雾排放总量6.2t/a,氨排放总量4t/a。尾气排放也同时抵达了计划目标SO2排放速度<25.8kg/h,硫酸雾浓度<10mg/m3和排放速度<0.86kg/h的恳求。
《大气污染物归纳排放轨范》(GB16297-1996)中二级轨范的SO2最高应承排放质料浓度为960mg/m3(相当于体积百分比浓度0.0336%,即336×10-6,),硫酸雾排放浓度为45mg/m3,排气筒高度为80m时,SO2的排放速度为82.6kg/h,硫酸雾排放速度为3.8kg/h。是以,历程氨法执掌后的排放尾气中的SO2浓度、SO2排放速度、硫酸雾排放浓度等均低于GB6297-1996大气污染物归纳排放轨范中二级轨范的恳求,每年删除SO2排放344t,竣工了硫黄造酸装配的节能减排、轮回经济和可接续繁荣的恳求。
硫黄造酸装配发生的工艺尾气三级氨法脱硫执掌流程方便、能耗低、招揽结果好、脱硫效劳高,不妨符合日趋正经的环保轨范。轮回母液可用于临蓐亚硫酸铵行动造纸造浆执掌剂和肥料举行出售,每年可为企业补充186万元的经济效益。副产物也可按照市集需求临蓐液体亚硫酸铵、液体亚硫酸氢铵、硫酸铵等产物,大大删除SO2污染物排放,抵达变废为宝、资源接纳和下降临蓐本钱的方针。别的,公司自己便是合成氨临蓐企业,氨的起源较遍及,尾气用废氨水接纳,运转本钱较低。因为采用了成熟牢靠的氨法脱硫工艺执掌硫黄造酸尾气,排放的污染物很少,适应明净工场临蓐和国度环保原则,有利于刷新和提拔现有造酸工艺,下降临蓐本钱和提升产物格料,加强企业抗危害的才智。
跟着经济的繁荣、社会的进取和人们环保认识的加强,工业烟气脱除SO2日益受到注意。因为史书的道理,目前主流的脱硫技巧仍为钙法,但钙法脱硫的二次污染、投资较大、运转不经济等题目日益映现出来[7]。因为氨水与SO2反映速率要比石灰石(或石灰)与SO2反映速率疾得多,同时氨法脱硫不需招揽剂再轮回体例,所以装配体例要比钙法幼、方便牢靠,占地面积少,正在临蓐运转中不存正在石灰石行动脱硫剂时的常见结垢和阻塞景象。而今国内氨法脱硫技巧的繁荣,使氨法脱硫装配的投资已能低于钙法,妨碍氨法脱硫技巧的难点已被各技巧供应商采用各自分歧的手法博得了打破,氨法脱硫技巧正继续趋于美满,跟着氨法脱硫技巧事迹的补充,其难以揣度的操纵远景将映现出来,并正在闭连周围拥有很大的操纵潜力。
我国目前合成氨年产量已打破5000万t,供应烟气脱硫的招揽液资源格表丰裕[8]。别的,氨行动脱硫剂来自于化肥又回到化肥,不管对情况和国民经济都不会酿成负面影响。相反,因其接纳了硫元素,适应了农业部分对硫肥的日益增涨的必要,能发生踊跃的推进功用。对招揽SO2后的招揽液采用分歧的执掌手法,可接纳分歧副产品。其脱硫副产物硫酸铵是一种常用的化肥,副产物的出售收入能大幅度下降运转本钱。氨法脱硫工艺有本身的明晰特性,如没有废水、废渣,副产物可行动农用肥料等等。从本质运转结果看。
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