CN103521144A

CN103521144A - 一种氧化亚硫酸盐溶液的系统和方法

Info

Publication number: CN103521144A
Application number: CN201310503240.9A
Authority: CN
Inventors: 魏进超; 叶恒棣; 贺新华; 刘昌齐; 谢琛; 李勇
Original assignee: Zhongye Changtian International Engineering Co Ltd
Current assignee: Zhongye Changtian International Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-10-23
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2033-10-23
Also published as: CN103521144B

Abstract

本发明属于烟气净化领域，提出一种氧化亚硫酸盐溶液的系统，用于氧化溶液中的亚硫酸铵。其包括氧化容器、氧化风机和氧化风管；所述氧化风机设置在氧化容器外，与氧化风管连接，所述氧化风管伸入氧化容器中；氧化风管包括氧化主管和氧化支管，所述氧化主管上方设置有喷水装置。本发明还提出一种氧化亚硫酸盐溶液的方法。本发明提出的系统，使氧化空气能够均匀分布于氧化容器底部的溶液中，无需搅拌器，气液也能很好的接触，达到亚硫酸铵氧化率95%以上，实现了节能的同时保证了亚硫酸铵的氧化率；氧化风机运行初期，空气分布管中原有的液体极易排出；空气分布孔被堵塞时氧化风管内的气压仍保持稳定，这样可延长氧化风机及风管的使用寿命。

Description

一种氧化亚硫酸盐溶液的系统和方法

技术领域

本发明属于烟气净化领域，具体涉及一种对湿法烟气净化产生的吸收液进行氧化的系统和方法。

背景技术

热电及钢铁企业生产过程中会排放大量的烟气，烟气中含有粉尘、SO₂、SO₃、NO_X及CO等有毒物质物，其中SO₂是形成酸雨的主要物质，因此脱硫是环境治理的重要举措。脱硫方法中，湿法脱硫是当前最为普遍应用的脱硫方法。其中氨法脱硫技术以氨作为吸收剂，其工艺简单，脱硫效率高，不产生二次污染，同时脱硫副产物有较高的经济价值，符合国家循环经济政策，近年来倍受本领域技术人员关注。

氨法脱硫的主要副产物之一为亚硫酸铵溶液，为了实现副产品的经济价值，必须将亚硫酸铵溶液强制氧化为硫酸铵溶液，其强制氧化工艺的总化学反应方程式为：

(NH₄)₂SO₃+1/2O₂→(NH₄)₂SO₄ (1)

在强制氧化过程中，氧化空气的供给方式直接影响氧化空气的利用率、系统的运行费用、设备的使用寿命和副产物的品质。目前，在氧化设备的选择上，主要采用以下两种系统和方法：

1、搅拌器-空气喷枪法（如CN201342315Y、CN20134317Y、CN201092536Y、CN201324592Y），此方法虽然能得到较高的亚硫酸盐氧化率，但设备复杂，运行费用高，搅拌器经常因腐蚀等原因出现故障；

2、环形（如CN101244365A）或指形（如CN201092538Y）空气氧化法，此法中氧化空气在塔内得到均匀分布，但在氧化风机运行初期，空气分布管中液体不易排出，导致风机瞬时功率较大，同时由于分布管中的空气受力不均匀导致风管振动严重，容易出现氧化风机烧坏及空气分布管断裂等问题。

发明内容

为了合理的利用氧化空气，本发明提供了一种亚硫酸铵溶液的氧化系统，该氧化系统设计合理，能防止亚硫酸铵的热分解，降低能耗，抑制氧化风管的振动，延长风管及氧化风机的使用寿命，装置连续稳定运行，实现亚硫酸铵氧化率达到95%以上。

本发明的另一目的是提出一种氧化亚硫酸盐溶液的方法。

实现本发明上述目的的技术方案为：

一种氧化亚硫酸盐溶液的系统，用于氧化溶液中的亚硫酸铵，其包括氧化容器、氧化风机和氧化风管；

所述氧化风机设置在氧化容器外，与氧化风管连接，所述氧化风管伸入氧化容器中；

所述氧化风管包括氧化主管和氧化支管，所述氧化主管上方还设置有喷水装置。

其中，所述氧化支管的前部伸入氧化容器中，可设置3-20条，氧化支管的轴线在同一水平面内平行于氧化容器的一条直径，且等距离设置。氧化支管的末端部分（弯头）向下弯折α角，所述α角为30-120°；含有亚硫酸铵的溶液置于氧化容器中，氧化支管位于液面下方2-8m。优选在液面下方5-6m。

所述含有亚硫酸铵的溶液是湿法脱硫得到的溶液。

其中，所述支管的末端不封闭。氧化风机启动时氧化支管内的液体可由末端排出，避免管道内因为积存的液体而导致加压后的空气瞬间高压，也可以在空气分布孔堵塞时使气体由支管末端流出，避免氧化风管中的空气压力不均匀导致风管振动严重，从而保护风机和风管。

其中，所述氧化支管向下弯折的末端部分的长度为0.6-1.2m。为了保证气体从空气分布孔中流出而不是从氧化支管末端短路流出，需要使氧化支管末端设置的弯头的阻力大于分布孔的阻力；另一方面，当发生空气分布孔堵塞时，为了使气体从末端弯头流出，以避免管道内的空气压力过大且气压不均匀，导致氧化风管振动，对风管和风机造成损害，因此，支管尾部折向塔底的末端部分的长度并不是越长越好，试验结果为支管折向塔底的末端部分适宜长度为0.6m-1.2m。

其中，所述位于氧化容器内的氧化支管上开有若干空气分布孔（可设置5-200个），所述空气分布孔的中心线与垂直面（该垂直面与支管轴线垂直）夹角θ为0-90°；所述空气分布孔沿支管的轴向分两排布设；空气分布孔沿支管的轴向等距离设置；两排空气分布孔呈交错排布或并列排布。

其中，所述氧化风机有二台，其连接的氧化支管相向交错水平布置。本亚硫酸铵溶液氧化系统包括两套氧化风机和两套氧化风管系统，两台氧化风机在氧化容器外的两侧进行对称布置，氧化容器中的两套氧化支管在同一水平面上相向相互交错等距布置，且在同一水平面内平行于氧化容器的一条直径。根据氧化条件的不同，为了得到同样高效的氧化效果，两套氧化系统可同时运行也可单独运行。

其中，所述氧化支管为玻璃钢材质；所述空气分布孔孔径为6-10mm。

一种氧化亚硫酸盐溶液的方法，其是向烟气脱硫后的含有亚硫酸铵的溶液中通入空气，所述空气温度为55-60℃，通过空气分布孔的空气流速为10-20m/s。

经氧化风机加压后的空气温度在90-150℃，在氧化风管的主管上设置喷水系统，将加压空气温度降至约55-60℃。因为亚硫酸铵在高于60℃时分解，为了防止硫酸铵副产物的损失需要将温度降至60℃以下。氧化之后的溶液还要进行蒸发、浓缩等过程才能得到硫酸铵的晶体作为产品。为了减少后期将溶液升温进行蒸发所需要的能量，溶液的温度也并不是越低越好。另一方面，氨法脱硫塔中引出的溶液温度在55-60℃之间，因此将空气降温至55-60℃之间即可。

其中，所述空气经过加压后的温度为90-150℃，然后经过喷水降温至55-60℃。在氧化风机对空气加压，快速压缩的情况下，外界对气体做功，而气体几乎没有向外散热的时间条件，所以内能增大，温度升高，空气经过氧化风机加压后，温度升高至90-150℃。

其中，所述系统中的空气以与水平面夹角为0-90°向下进入溶液中。

本发明的有益效果在于：

本发明提出的系统，使氧化空气能够均匀分布于氧化容器底部的溶液中，无需搅拌器，气液也能很好的接触，达到亚硫酸铵氧化率95%以上，实现了节能的同时保证了亚硫酸铵的氧化率；氧化风机运行初期，空气分布管中原有的液体极易排出；空气分布孔被堵塞时氧化风管内的气压仍保持稳定，这样可延长氧化风机及管路的使用寿命。

附图说明

图1：本发明氧化系统俯视图；

图2：图1的A-A剖面图；

图3：图2的B-B剖面图。

图4：氧化支管的空气分布孔并列布置方式的仰视视图；

图5：氧化支管的空气分布孔交错布置方式的仰视视图；

图中，1为氧化容器，2为氧化主管，3为氧化风机，4为氧化支管，5为阀门，6为空气分布孔。

具体实施方式

现以以下最佳实施例来说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1：

下面结合附图对本装置的一个较佳实施方式做详细阐述。

参见图1、图2，本亚硫酸铵溶液氧化系统设置有两套氧化系统，对称布置在氧化容器1的径向两侧。每个系统均由氧化主管2、氧化风机3、氧化支管4以及氧化主管2上的喷水降温系统（图中未示出）组成；每个系统有4根氧化支管4，各氧化支管4从氧化容器1的底部（液面下方5m）进入氧化容器1，相互间隔、平行、水平设置，且在同一水平面上；氧化支管的末端部分L长为0.8m，成90°折向氧化容器底部，且末端呈开口状；氧化支管4的另一端伸出氧化容器1外，通过管道和阀门5与氧化主管2在氧化容器1的外壁附近连接，当氧化容器1内某氧化支管发生损坏时，可关闭此氧化支管上的阀门5，此时氧化系统仍可正常运行。氧化支管采用玻璃钢材质制作。

由于此时氧化容器1内的氧化过程对氧化气体需求量大，因此两套系统需同时工作。氧化气体（即空气）经过氧化风机3加压后温度上升，约为100℃，经氧化主管2上的喷水系统降温（图中未示出）之后，氧化气体温度降至58℃左右，之后进入氧化支管4。如图3、图4、图5所示，氧化支管4上开设两排孔距均匀的空气分布孔6，空气分布孔6呈并列布置方式（图3），或呈交错布置方式（图4）；两排空气分布孔6呈对称布置的方式，空气分布孔6的中心线与垂直面成45°夹角（图5）；孔径8mm。

工作时，空气由氧化支管4以12m/s的流速通过空气分布孔6向下排出，进入氧化容器1中的待氧化溶液的底部，然后由下至上进行鼓泡，使空气与待氧化溶液充分接触，最终得到充分氧化的硫酸铵产物。氧化风机3启动时，原进入氧化支管4内的液体可由末端开口处排出，避免管道内因为积存液体的阻滞作用而导致氧化支管4内的空气产生瞬间高压；当空气分布孔6被堵塞时，空气可从支管末端流出，避免因氧化风管中的空气压力不均匀导致风管振动严重，有利于保护氧化风机和风管。

烧结烟气经过氨法脱硫，含有亚硫酸铵的吸收液进入氧化容器1，通过上述氧化系统通入空气完成氧化反应，获得硫酸铵氧化产物，亚硫酸铵氧化率可达到99.5%。然后进行后续的蒸发、浓缩过程，得到硫酸铵的晶体产品。

实施例2：

参见图1、图2，本亚硫酸铵溶液氧化系统设置有两套氧化系统，对称布置在氧化容器1的径向两侧。每个系统均由氧化主管2、氧化风机3、氧化支管4以及氧化主管2上的喷水降温系统（图中未示出）组成；每个系统有4根氧化支管4，各氧化支管4从氧化容器1的底部（液面下方6m）进入氧化容器1，相互间隔、平行、水平设置，且在同一水平面上；氧化支管的末端部分L长为1m，成90°折向氧化容器底部，且末端呈开口状；氧化支管4的另一端伸出氧化容器1外，通过管道和阀门5与氧化主管2在氧化容器1的外壁附近连接，当氧化容器内某氧化支管发生损坏时，可关闭此氧化支管上的阀门，此时氧化系统仍可正常运行。氧化支管采用玻璃钢材质制作。

由于此时氧化容器1内的氧化过程对氧化气体需求量较小，因此只需运行任意一套系统。氧化气体（即空气）经过氧化风机3压缩后温度上升，约为130℃，经氧化主管2上的喷水降温系统（图中未示出）之后，氧化气体温度降至60℃，之后进入氧化支管4。空气以15m/s的速度从空气分布孔6向下排出，进入待氧化溶液的底部，然后由下至上进行鼓泡，使空气与待氧化溶液充分接触，最终得到充分氧化的硫酸铵产物。氧化风机3启动时，原进入氧化支管4内的液体可由末端开口处排出，避免管道内因为积存液体的阻滞作用而导致氧化支管4内的空气产生瞬间高压；当空气分布孔6被堵塞时，空气可从支管末端流出，避免因氧化风管中的空气压力不均匀导致风管振动严重，有利于保护氧化风机和风管。

烧结烟气经过氨法脱硫，含有亚硫酸铵的吸收液进入氧化容器2，通过上述氧化系统向氧化容器1内通入氧化空气完成氧化反应，获得硫酸铵氧化产物，亚硫酸铵氧化率可达到98%。然后进行蒸发、浓缩过程，得到硫酸铵的晶体产品。

本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变换、变型都将落在本发明权利要求的范围内。

Claims

1.一种氧化亚硫酸盐溶液的系统，用于氧化溶液中的亚硫酸铵，其特征在于，包括氧化容器、氧化风机和氧化风管；

所述氧化风管包括氧化主管和氧化支管，所述氧化主管上方设置有喷水装置。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述氧化支管伸入氧化容器中，氧化支管的末端部分向下弯折α角，所述α角为30-120°；含有亚硫酸铵的溶液置于氧化容器中，氧化支管位于液面下方2-8m。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述氧化支管向下弯折的末端部分的长度为0.6-1.2m。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述氧化支管的末端不封闭。

5.根据权利要求1-3任一所述的系统，其特征在于，所述氧化支管上开有若干空气分布孔，所述空气分布孔的中心线与垂直面的夹角θ为0-90°；所述空气分布孔沿支管的轴向分两排布设；空气分布孔沿支管的轴向等距离设置；两排空气分布孔呈交错排布或并列排布。

6.根据权利要求1-3任一所述的系统，其特征在于，所述氧化风机有二台，其连接的氧化支管相向交错水平布置。

7.根据权利要求1-3所述的系统，其特征在于，所述氧化支管为玻璃钢材质；所述空气分布孔孔径为6-10mm。

8.一种氧化亚硫酸盐溶液的方法，其特征在于，向烟气脱硫后的含有亚硫酸铵的溶液中通入空气，所述空气温度为55-60℃，通过空气分布孔的空气流速为10-20m/s。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述空气经过加压后的温度为90-150℃，然后经过喷水降温至55-60℃。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述空气以与水平面夹角为0-90°进入溶液中。