CN101653695A - 一种尿素催化部分反应烟气脱硫脱硝副产复合肥的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种尿素催化部分反应烟气脱硫脱硝副产复合肥的方法，是将尿素法脱硫和复合肥生产技术联合起来的一种新工艺，可对锅炉烟气同时脱硫脱硝，脱SO₂效率可达95％以上，脱NO_X可达80％以上，它充分利用烟气中的热量及硫资源，采用尿素催化部分反应对烟气同时进行脱硫脱硝，并且利用锅炉烟气的余热进行烘干浓缩脱硫脱硝吸收液，脱硫脱硝中间副产物为高浓度含氮含硫含微量元素的溶液，然后经过添加含氮含磷含钾的基础肥料，再经过混合造粒干燥后产生复合肥，这样大大提高了脱硫副产物的利用价值，降低了脱硫脱硝成本，具有很好的环保和经济效益。

Description

一种尿素催化部分反应烟气脱硫脱硝副产复合肥的方法

技术领域

本发明涉及处理锅炉烟气的工艺方法，属于废气污染治理领域，具体是一种尿素催化部分反应烟气脱硫脱硝副产复合肥的方法。

背景技术

目前，国内外锅炉烟气采用的脱硫工艺有百余种。按脱硫工艺在生产中所处的部位可分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫，按脱硫方法来分有湿法、半干法和干法。由于湿法烟气脱硫过程是气液反应，其脱硫反应速度快，脱硫效率高而得到广泛的应用。最近几年，湿法脱硫工艺中的尿素法，由于能够同时脱硫脱销而得到越来越广泛的重视。

利用尿素溶液作为吸收剂净化烟气的工艺由俄罗斯门捷列夫化学工艺学院等单位联合开发，可同时去除SO₂和NOx。中国专利(专利号ZL 01130154.6)尿素添加剂湿法烟气同时脱硫脱氮方法及中国专利(专利号ZL 03113768.7)一种尿素催化剂处理烟气同时脱硫脱氮的方法中，对脱硫脱销副产物，采用蒸发干燥耗费大量热量后产生的肥料硫酸铵，由于含氮量低，附加值很低，不好销售。中国专利(专利申请号200810198374.3)烟气湿法同时脱硫脱硝工艺中，采用含有碱类脱硫剂(碱类脱硫剂为石灰、石灰石、钠碱或碱性废水的一种)、尿素和强氧化剂为吸收剂进行脱硫脱硝，但由于其脱硫产物成分复杂，废渣废液的处理利用成为很大的难题。

发明内容

为了克服上述技术存在的缺点，提高锅炉烟气脱硫脱硝产生废弃物的利用价值，本发明的目的在于提供一种尿素催化部分反应烟气脱硫脱硝副产复合肥的方法，它充分利用烟气中的热量及硫资源，采用尿素催化部分反应对烟气同时进行脱硫脱硝，并且利用锅炉烟气的余热进行烘干浓缩脱硫脱硝吸收液，脱硫脱硝催化剂促进尿素脱硫脱硝反应的进行，脱硫脱硝催化剂含有的肥料元素会转移到产品复合肥中，脱硫脱硝中间副产物为高浓度含氮含硫含微量元素的溶液，然后经过添加含氮含磷含钾的基础肥料，再经过混合造粒干燥后产生复合肥，这样大大提高了脱硫副产物的利用价值。

本发明的技术方案是：一种尿素催化部分反应烟气脱硫脱硝副产复合肥的方法，其特征包括以下步骤：

1)吸收液的制备：将原料尿素和脱硫脱硝催化剂及水加入吸收液制备槽制备脱硫脱硝溶液，用吸收液制备泵打入第二吸收塔内；所述的原料尿素，采用工业固体颗粒尿素或工业尿素生产中未经第一、第二蒸发器蒸发的浓度在65-75％的尿素水溶液；采用65-75％的尿素水溶液的有利处是：由于没有采用蒸发器蒸发，不必消耗大量的蒸汽，同时尿素水溶液中的缩二脲也较低，以单位重量尿素计尿素水溶液的价格同比颗粒尿素可降低，这样有利于降低脱硫脱硝的运行费用；所述的脱硫脱硝催化剂，采用含有氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、锰、硼、锌、铜、钼、钴元素的水溶性化合物的一种或多种，它可有效促进尿素脱硫脱硝反应的进行；采用含有氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、锰、硼、锌、铜、钼、钴元素的水溶性化合物的另一个目的是：含有这些元素的溶液经过脱硫脱硝后，其最终产物将转到本发明的产品复合肥中，这些元素中的氮、磷、钾是作物生长的主要养分，这些元素中的钙、镁、硫、铁、锰、硼、锌、铜、钼、钴是作物生长的微量元素养分；

2)烟气的脱硫脱硝：将锅炉烟气输送到第一吸收塔内，烟气和第一吸收塔内循环流动的脱硫脱硝吸收液进行气液接触，烟气得到初步脱硫脱硝及进一步除尘，同时蒸发浓缩塔内的脱硫脱硝吸收溶液，浓缩后的吸收溶液部分去复合肥生产装置；同时对第一吸收塔内上部喷淋清洗水防止除沫器的堵塞；第一吸收塔出来的烟气然后进入第二吸收塔内，烟气和第二吸收塔内循环流动的脱硫脱硝吸收液进行气液接触，烟气得到最终脱硫脱硝，脱硫、脱硝、除尘、除雾后的合格烟气从第二吸收塔出来后最终经过烟囱排入大气，同时第二吸收塔内上部喷淋清洗水防止除沫器的堵塞；第一吸收塔出口烟气操作温度为60～150℃，第二吸收塔出口烟气操作温度为50～135℃；复合肥生产装置造粒干燥过程中产生的废气，经过干法除尘器除尘后用引风机送入第二吸收塔，废气中的肥料微细颗粒、水蒸汽、造粒过程中分解产生的氨气等在塔内得到洗涤和回收；

3)吸收液的循环浓缩：吸收液制备泵将制备的新鲜脱硫脱硝吸收液打入第二吸收塔内；第二吸收塔内脱硫脱硝吸收液一部分经过第二脱硫泵进行循环，实现对进入第二吸收塔的烟气进行脱硫脱硝，同时对复合肥生产装置中产生废气中的微细颗粒、水分、氨气等在塔内进行洗涤和回收；第二吸收塔内脱硫脱硝吸收液另一部分经过第二脱硫泵输送到第一吸收塔内；第一吸收塔内脱硫脱硝吸收液一部分经过第一脱硫泵进行循环，实现对进入第一吸收塔的烟气进行脱硫脱硝并对残余灰尘进行洗涤，同时利用锅炉烟气的余热对脱硫脱硝吸收液进行蒸发浓缩，第一吸收塔内脱硫脱硝吸收液的另一部分经过第一脱硫泵输送到复合肥生产装置；

4)复合肥的生产：来自第一吸收塔内脱硫脱硝吸收浓缩液，主要成分为尿素、硫酸铵、水、锅炉烟气灰尘、微量元素等，送入复合肥生产装置的混合工序；脱硫脱硝吸收浓缩液中尿素、硫酸铵的比例，是根据生产具体复合肥要求的氮元素含量进行控制的，当要求复合肥中的氮含量高时，控制吸收液中未反应的尿素比例高，当要求复合肥中的氮含量低时，控制吸收液中未反应的尿素比例也低，硫酸铵的比例相应高；复合肥的生产装置可采用目前公知的技术，它根据需要产生的各种氮磷钾比例的复合肥而选用合适的含氮、磷、钾基础肥料作为原料，混合工序中添加的肥料添加剂是指造粒添加剂、缓释剂、及对脱硫脱硝不起催化反应的其它复合肥要求的微量元素等。造粒的方法也根据混合原料的不同而具体设计不同，造粒机可采用转盘造粒机、转鼓造粒机、流化床造粒机等。本发明的复合肥生产装置中，混合干燥冷却等过程产生的废气，主要成分为肥料粉尘、尿素等肥料热分解气、水蒸汽等，对废气经过干法除尘器除尘后用引风机送入第二吸收塔进行回收，干法除尘后的肥料粉尘送入复合肥生产装置中的混合工序。

作为本发明的进一步的技术方案是：第一吸收塔出口烟气操作温度为80～135℃，第二吸收塔出口烟气操作温度为60～100℃。

本发明的有益效果为：该种方法是将尿素法脱硫和复合肥生产技术联合起来的一种新工艺，可对锅炉烟气同时脱硫脱硝，脱SO₂效率可达95％以上，脱NO_X可达80％以上，废气治理效果好，利用了锅炉烟气的余热进行烘干浓缩脱硫液，并对复合肥造粒干燥产生的废气处理回收粉尘及水蒸汽，脱硫脱硝催化剂同时是一种肥料，由于尿素部分参加反应，脱硫脱硝最终副产物复合肥的经济价值高，易于销售。

附图说明

附图1是为本发明的流程示意图

图中，1第一吸收塔，2第二吸收塔，3第一脱硫泵，4第二脱硫泵，5吸收液制备槽，6吸收液制备泵，7复合肥生产装置，8干法除尘器，9引风机。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种尿素催化部分反应烟气脱硫脱硝副产复合肥的方法，其特征是包括以下步骤：

1)吸收液的制备：将原料尿素和脱硫脱硝催化剂及水加入吸收液制备槽5制备脱硫脱硝溶液，用吸收液制备泵6打入第二吸收塔2内；所述的原料尿素，采用工业固体颗粒尿素或工业尿素生产中未经第一、第二蒸发器蒸发的浓度在65-75％的尿素水溶液；所述的脱硫脱硝催化剂，采用含有氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、锰、硼、锌、铜、钼、钴元素的水溶性化合物的一种或多种，它可有效促进尿素脱硫脱硝反应的进行；

2)烟气的脱硫脱硝：将锅炉烟气输送到第一吸收塔1内，烟气和第一吸收塔1内循环流动的脱硫脱硝吸收液进行气液接触，烟气得到初步脱硫脱硝及进一步除尘，同时蒸发浓缩塔内的脱硫脱硝吸收溶液，浓缩后的吸收溶液部分去复合肥生产装置7；同时对第一吸收塔1内上部喷淋清洗水防止除沫器的堵塞；第一吸收塔1出来的烟气然后进入第二吸收塔2内，烟气和第二吸收塔2内循环流动的脱硫脱硝吸收液进行气液接触，烟气得到最终脱硫脱硝，脱SO₂效率可达95％以上，脱NO_X可达80％以上，脱硫、脱硝、除尘、除雾后的合格烟气从第二吸收塔2出来后最终经过烟囱排入大气，同时第二吸收塔2内上部喷淋清洗水防止除沫器的堵塞；第一吸收塔出口烟气操作温度为60～150℃，第二吸收塔出口烟气操作温度为50～135℃；复合肥生产装置7造粒干燥过程中产生的废气，经过干法除尘器8除尘后用引风机9送入第二吸收塔2，废气中的肥料微细颗粒、水蒸汽、造粒过程中分解产生的氨气等在塔内得到洗涤和回收；

3)吸收液的循环浓缩：吸收液制备泵6将制备的新鲜脱硫脱硝吸收液打入第二吸收塔2内；第二吸收塔2内脱硫脱硝吸收液一部分经过第二脱硫泵4进行循环，实现对进入第二吸收塔的烟气进行脱硫脱硝，同时对复合肥生产装置7中产生废气中的微细颗粒、水分、氨气等在塔内进行洗涤和回收；第二吸收塔2内脱硫脱硝吸收液另一部分经过第二脱硫泵4输送到第一吸收塔1内；第一吸收塔1内脱硫脱硝吸收液一部分经过第一脱硫泵3进行循环，实现对进入第一吸收塔1的烟气进行脱硫脱硝并对残余灰尘进行洗涤，同时利用锅炉烟气的余热对脱硫脱硝吸收液进行蒸发浓缩，第一吸收塔1内脱硫脱硝吸收液的另一部分经过第一脱硫泵3输送到复合肥生产装置7；

4)复合肥的生产：来自第一吸收塔1内脱硫脱硝吸收浓缩液，主要成分为尿素、硫酸铵、水、锅炉烟气灰尘、微量元素等，送入复合肥生产装置7的混合工序；脱硫脱硝吸收浓缩液中尿素、硫酸铵的比例，是根据生产具体复合肥要求的氮元素含量进行控制的，当要求复合肥中的氮含量高时，控制吸收液中未反应的尿素比例高，当要求复合肥中的氮含量低时，控制吸收液中未反应的尿素比例也低，硫酸铵的比例相应高；复合肥的生产装置可采用目前公知的技术，它根据需要产生的各种氮磷钾比例的复合肥而选用合适的含氮、磷、钾基础肥料作为原料，混合工序中添加的肥料添加剂是指造粒添加剂、缓释剂、及对脱硫脱硝不起催化反应的其它复合肥要求的微量元素等。造粒的方法也根据混合原料的不同而具体设计不同，造粒机可采用转盘造粒机、转鼓造粒机、流化床造粒机等。复合肥生产装置7中，混合干燥冷却等过程产生的废气，主要成分为肥料粉尘、尿素等肥料热分解气、水蒸汽等，对废气经过干法除尘器8除尘后用引风机9送入第二吸收塔进行回收，干法除尘后的肥料粉尘送入复合肥生产装置7中的混合工序。

为了更好地说明本发明而不是限制其保护范围，列出以下实施例：

实施例一

将原料65-75％的尿素水溶液和催化剂及水加入吸收液制备槽制备脱硫脱硝溶液，脱硫催化剂成分为磷酸钾、硫酸锰，催化剂是尿素重量的0.1％，制成的脱硫脱硝溶液含尿素50％。将脱硫脱硝溶液开车时分别打入第一脱硫塔、第二脱硫塔。第一脱硫塔进口烟气含SO₂为5000mg/Nm³，温度140℃，第一吸收塔出口烟气操作温度为130℃，第二吸收塔出口烟气操作温度为80℃，实际运行测量系统脱SO₂效率95％以上，脱NO_X80％以上。第一脱硫泵输送到复合肥生产装置脱硫脱硝浓吸收液温度90℃，含有尿素和硫酸铵75％，其中尿素和硫酸铵的比例为4∶1，然后和送入的磷酸一铵、碱酸氢钾溶液在复合肥生产装置中采用转鼓造粒机进行造粒，造粒烘干烟气为450℃，制造产品为含氮磷钾肥料为15％、15％、15％的三元复合肥。

实施例二

将原料工业固体颗粒尿素和催化剂及水加入吸收液制备槽制备脱硫脱硝溶液，脱硫催化剂成分为磷酸二氢钾、硫酸镁，催化剂是尿素重量的0.1％，制成的脱硫脱硝溶液含尿素50％。将脱硫脱硝溶液开车时分别打入第一脱硫塔、第二脱硫塔。第一脱硫塔进口烟气含SO₂为5000mg/Nm³，温度140℃，第一吸收塔出口烟气操作温度为120℃，第二吸收塔出口烟气操作温度为90℃，实际运行测量系统脱SO₂效率95％以上，脱NO_X80％以上。第一脱硫泵输送到复合肥生产装置脱硫脱硝浓吸收液温度90℃，含有尿素和硫酸铵80％，其中尿素和硫酸铵的比例为4∶1，然后送入流化床造粒机造粒，制造产品为含氮、硫及微量元素的高氮含硫复合肥。

Claims (4)

1、一种尿素催化部分反应烟气脱硫脱硝副产复合肥的方法，其特征包括以下步骤：

1)吸收液的制备：将原料尿素和脱硫脱硝催化剂及水加入吸收液制备槽制备脱硫脱硝溶液，用吸收液制备泵打入第二吸收塔内；

2)烟气的脱硫脱硝：将锅炉烟气输送到第一吸收塔内，烟气和第一吸收塔内循环流动的脱硫脱硝吸收液进行气液接触，烟气得到初步脱硫脱硝及进一步除尘，同时蒸发浓缩塔内的脱硫脱硝吸收溶液，浓缩后的吸收溶液部分去复合肥生产装置；同时对第一吸收塔内上部喷淋清洗水防止除沫器的堵塞；第一吸收塔出来的烟气然后进入第二吸收塔内，烟气和第二吸收塔内循环流动的脱硫脱硝吸收液进行气液接触，烟气得到最终脱硫脱硝，脱硫、脱硝、除尘、除雾后的合格烟气从第二吸收塔出来后最终经过烟囱排入大气，同时第二吸收塔内上部喷淋清洗水防止除沫器的堵塞；第一吸收塔出口烟气操作温度为60～150℃，第二吸收塔出口烟气操作温度为50～135℃；复合肥生产装置造粒干燥过程中产生的废气，经过干法除尘器除尘后用引风机送入第二吸收塔，废气中的肥料微细颗粒、水蒸汽、造粒过程中分解产生的氨气等在塔内得到洗涤和回收；

3)吸收液的循环浓缩：吸收液制备泵将制备的新鲜脱硫脱硝吸收液打入第二吸收塔内，第二吸收塔内脱硫脱硝吸收液一部分经过第二脱硫泵进行循环，实现对进入第二吸收塔的烟气进行脱硫脱硝，同时对复合肥生产装置中产生废气中的微细颗粒、水蒸汽、氨气等在塔内进行洗涤和回收，第二吸收塔内脱硫脱硝吸收液另一部分经过第二脱硫泵输送到第一吸收塔内；第一吸收塔内脱硫脱硝吸收液一部分经过第一脱硫泵进行循环，实现对进入第一吸收塔的烟气进行脱硫脱硝并对残余灰尘进行洗涤，同时利用锅炉烟气的余热对脱硫脱硝吸收液进行蒸发浓缩，第一吸收塔内脱硫脱硝吸收液的另一部分经过第一脱硫泵输送到复合肥生产装置；

4)复合肥的生产：来自第一吸收塔内脱硫脱硝吸收浓缩液，主要成分为尿素、硫酸铵、水、锅炉烟气灰尘、微量元素等，送入复合肥生产装置的混合工序；脱硫脱硝吸收浓缩液中尿素、硫酸铵的比例，根据生产具体复合肥要求的氮元素含量进行控制，当要求复合肥中的氮含量高时，控制吸收液中未反应的尿素比例高，当要求复合肥中的氮含量低时，控制吸收液中未反应的尿素比例也低，硫酸铵的比例相应高；复合肥生产装置中，混合干燥冷却等过程产生的废气，经过干法除尘器除尘后用引风机送入第二吸收塔进行回收，干法除尘后的肥料粉尘送入复合肥生产装置中的混合工序。

2、根据权利要求1所述的一种尿素催化部分反应烟气脱硫脱硝副产复合肥的方法，其特征是：所述的原料尿素，采用工业固体颗粒尿素或工业尿素生产中未经第一、第二蒸发器蒸发的浓度在65-75％的尿素水溶液。

3、根据权利要求1所述的一种尿素催化部分反应烟气脱硫脱硝副产复合肥的方法，其特征是：所述的脱硫脱硝催化剂，采用含有氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、锰、硼、锌、铜、钼、钴元素的水溶性化合物的一种或多种。

4、根据权利要求1所述的一种尿素催化部分反应烟气脱硫脱硝副产复合肥的方法，其特征是：第一吸收塔出口烟气操作温度为80～135℃，第二吸收塔出口烟气操作温度为60～100℃。

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