CN101422688B - 氨-硫铵湿法烟气脱硫并诱导结晶回收硫酸铵的工艺 - Google Patents

氨-硫铵湿法烟气脱硫并诱导结晶回收硫酸铵的工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氨-硫铵湿法烟气脱硫并诱导结晶回收硫酸铵的工艺，包括：以硫酸铵溶液为吸收液与烟气接触，烟气中的二氧化硫被溶解吸收，吸收二氧化硫的吸收液与氨水反应生成亚硫酸铵，氧化生成硫酸铵后诱导结晶，回收硫酸铵晶体。脱硫吸收液不使用氨水，提高了氨利用率，减少了氨逃逸；另外，在硫酸铵结晶过程中，采用了诱导结晶的方法，减少传统工艺中的蒸汽用量，加快结晶速度，不仅节省了运行费用，降低了能耗，而且提高了系统的稳定可靠性。

Description

氨-硫铵湿法烟气脱硫并诱导结晶回收硫酸铵的工艺
技术领域
本发明属于环境技术领域，涉及一种烟气的处理工艺，尤其是涉及一种特别用于消除化石燃料燃烧产生的烟气污染的氨-硫铵湿法烟气脱硫并诱导结晶回收硫酸铵的工艺。
背景技术
现有的烟气脱硫技术中，氨法脱硫技术在脱硫的同时回收硫酸、二氧化硫、硫酸铵、亚硫酸铵等产品，实现了硫资源的回收利用，不产生任何的二次污染，属于绿色清洁技术。因此，氨法脱硫技术作为一种经济可行、高效、能回收硫资源的烟气脱硫工艺，不仅符合我国当前的国情，也拥有广阔的市场应用前景。
目前的氨法脱硫技术采用氨水作为脱硫剂，在吸收循环液pH<6的酸性条件下吸收SO2，生成副产物硫酸铵和亚硫酸铵，再利用空气曝气的方法将亚硫酸铵氧化成硫酸铵，硫酸铵溶液排出后经过滤、蒸发、离心、干燥后生产出硫酸铵晶体。现有的氨法技术存在着下面的不足：
1、采用氨水直接作为吸收液，导致了氨耗量大、易逃逸、气溶胶难以消除等缺点；
2、在实际运行过程中，往往出现硫酸铵过饱和，因此造成大量硫酸铵溶液参与空循环，一方面造成了循环泵动力的大量消耗，增加运行成本；另一方面有可能造成脱硫塔和管道结晶堵塞，影响系统的稳定可靠运行；
3、该技术采用的结晶方法是蒸发结晶，需要消耗大量蒸汽能源，平均每吨水蒸发需要2吨蒸汽，因此该技术提取副产物的运行成本很高；
上述的技术难题使氨法脱硫技术的推广遇到较大障碍。
发明内容
针对现有氨法脱硫技术氨利用率低、回收硫酸铵生产成本过高等问题，本发明提出了一种氨-硫铵湿法烟气脱硫并诱导结晶回收硫酸铵的工艺，该工艺流程设计合理，氨利用率高，净化后烟气中的气溶胶少，回收硫酸铵成本低、品质高，脱硫系统稳定可靠，脱硫效率高。
氨-硫铵湿法烟气脱硫并诱导结晶回收硫酸铵的工艺，包括：以饱和硫酸铵溶液为吸收液与烟气接触，烟气中的二氧化硫被溶解吸收，吸收二氧化硫的吸收液与氨水反应生成亚硫酸铵，氧化生成硫酸铵后诱导结晶，回收硫酸铵晶体。
其具体步骤为：
a、二氧化硫的吸收
在脱硫塔内含硫烟气与吸收液充分接触，使烟气中的SO2被洗涤下来，溶解于吸收液中；经发明人大量研究表明吸收液中的饱和硫酸铵能增大SO2在水中的溶解度，从而能把气相SO2吸收至溶液中；
b、氨水与SO2作用
吸收液进入循环池，在循环池中加入氨水，利用氨水与吸收液中的SO2反应，生成亚硫酸铵，保持循环池内pH值5～6，使得氨水与吸收下来的SO2刚好反应，尽可能的减少吸收液中游离氨的量，避免氨的挥发，其主要反应如下：
SO2(a)+2NH3·H2O＝(NH4)2SO3+H2O
循环池中的吸收液部分循环至脱硫塔，部分进入氧化罐；
c、亚硫酸铵的氧化
亚硫酸铵的氧化有两部分组成：①循环至脱硫塔的亚硫酸铵被烟气中的氧气氧化；②循环池内未被氧化的亚硫酸铵在氧化罐内氧化，采用空气曝气法氧化，主要反应如下：
2(NH3)4SO3+O2＝2(NH4)2SO4
d、诱导结晶
在诱导结晶罐中加入晶种进行诱导结晶，加入的晶种为：一种或数种能诱导硫酸铵结晶的氧化物或盐，如选自(NH4)2SO4、SiO2、CaCO3等。
e、硫酸铵回收
来自诱导结晶罐的浆液进入硫酸铵回收系统，经过蒸发、沉淀、过滤、烘干等工序后得到高纯度的(NH4)2SO4晶体。
诱导结晶罐和硫酸铵回收系统的部分吸收液可进入循环池循环利用。
本发明控制循环池内pH值为5～6，尽可能的减少吸收液中游离氨的量，避免氨的挥发，并且脱硫塔内实际的吸收液为硫酸铵，是一种物理溶解过程，而非氨水，提高了氨利用率，减少了氨逃逸。
另外，在硫酸铵结晶过程中，采用了诱导结晶的方法，减少传统工艺中的蒸汽用量，加快结晶速度，不仅节省了运行费用，降低了能耗，而且提高了系统的稳定可靠性。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
烟气温度为150℃，进口SO2浓度为2000ppm，以饱和硫酸铵溶液作为吸收液，循环池内吸收液pH值为5，与烟气的液气比为3.0L/m3，底部排出液回流至脱硫吸收器的量占排出总量的百分比，即回流比为90％，诱导晶种为适量SiO2。
整个系统运行后，烟气脱硫效率达到90％，硫酸铵纯度95％。
实施例2
烟气温度为130℃，进口SO2浓度为4000ppm，以饱和硫酸铵溶液作为吸收液，循环池内吸收液pH值为5.2，与烟气的液气比5.0L/m3，底部排出液回流至脱硫吸收器的量占排出总量的百分比，即回流比为95％，诱导晶种为适量(NH4)2SO4。
整个系统运行后，烟气脱硫效率达到93％，硫酸铵纯度92％。
实施例3
烟气温度为140℃，进口SO2浓度为1500ppm，以饱和硫酸铵溶液作为吸收液，循环池内吸收液pH值为5.5，与烟气的液气比为1.5L/m3，底部排出液回流至脱硫吸收器的量占排出总量的百分比，即回流比为85％，诱导晶种为适量SiO2、(NH4)2SO4、CaCO3的混合物。
整个系统运行后，烟气脱硫效率达到94％，硫酸铵纯度90％。
实施例4
烟气温度为120℃，进口SO2浓度为3000ppm，以饱和硫酸铵溶液作为吸收液，循环池内吸收液pH值为6，与烟气的液气比为1.0L/m3，底部排出液回流至脱硫吸收器的量占排出总量的百分比，即回流比为96％，诱导晶种为适量SiO2。
整个系统运行后，烟气脱硫效率达到90％，硫酸铵纯度90％。
实施例5
烟气温度为160℃，进口SO2浓度为2000ppm，以饱和硫酸铵溶液作为吸收液，循环池内吸收液pH值为5.0，与烟气的液气比为2.0L/m3，底部排出液回流至脱硫吸收器的量占排出总量的百分比，即回流比为95％，诱导晶种为适量SiO2、(NH4)2SO4的混合物。
整个系统运行后，烟气脱硫效率达到93％，硫酸铵纯度96％。

Claims (3)

1.一种氨-硫铵湿法烟气脱硫并诱导结晶回收硫酸铵的工艺，包括：以饱和硫酸铵溶液为吸收液与烟气接触，烟气中的二氧化硫被溶解吸收，吸收二氧化硫的吸收液与氨水反应生成亚硫酸铵，氧化生成硫酸铵后诱导结晶，回收硫酸铵晶体，具体包括下列步骤：
a、二氧化硫的吸收
在脱硫塔内含硫烟气与吸收液充分接触，使烟气中的二氧化硫被洗涤下来，溶解于吸收液中；所述的吸收液为饱和硫酸铵溶液；
b、氨水与SO2作用
吸收液进入循环池，在循环池中加入氨水，利用氨水与吸收液中的SO2反应，生成亚硫酸铵，保持循环池内pH值5～6；
循环池中的吸收液部分进入脱硫塔循环利用，部分进入氧化罐；
c、亚硫酸铵的氧化
循环至脱硫塔的亚硫酸铵被烟气中的氧气氧化；进入氧化罐内的亚硫酸铵采用空气曝气法氧化；
d、诱导结晶
氧化罐内氧化好的吸收液进入诱导结晶罐，加入晶种进行诱导结晶；
e、硫酸铵回收
来自诱导结晶罐的吸收液进入硫酸铵回收系统，经过蒸发、沉淀、过滤、烘干后得到硫酸铵晶体。
2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述的晶种为(NH4)2SO4、SiO2、CaCO3中的一种或多种。
3.如权利要求1所述的工艺，其特征在于：诱导结晶罐和硫酸铵回收系统的部分吸收液进入循环池循环利用。
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