CN104310429B

CN104310429B - 一种氨法脱硫离心分离硫酸铵后母液处理方法

Info

Publication number: CN104310429B
Application number: CN201410522848.0A
Authority: CN
Inventors: 吴振飞; 李新; 薛建设; 杨礼久
Original assignee: WUHAN XINGLIANHE ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: WUHAN XINGLIANHE ENGINEERING Co Ltd
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2034-09-30
Also published as: CN104310429A

Abstract

本发明涉及一种氨法脱硫离心分离硫酸铵后母液处理新方法，步骤如下：将来自硫酸铵离心母液槽浓度为20％～40％硫酸铵母液，泵送汽提塔中进行真空浓缩，汽提塔夹套通入0.2～0.5Mpa蒸汽加热，汽提塔内部接真空系统，将硫酸铵溶液浓度提高到浓度为60％～75％，得到硫酸铵浆液；利用泥浆泵将上述硫酸铵浆液输往耙式干燥机，在耙式干燥机中干燥4－6h，得到含水量为5％的硫酸铵成品，通过螺杆输送机输往包装车间包装。本发明在不降低硫酸铵产品质量前提下，解决硫酸铵生产中结晶器腐蚀过快，综合硫酸铵废水，解决离心废液处理，实现能量综合利用，降低氨法脱硫副产硫酸铵的能耗，提高经济效益。同本发明可用于氯化铵、硝酸铵等项目。具有广泛应用前景及良好经济效益和社会效益。

Description

一种氨法脱硫离心分离硫酸铵后母液处理方法

技术领域

本发明涉及一种氨法脱硫制备硫酸铵或者其他方法制备硫酸铵过程中硫酸铵蒸发结晶过程的工艺方法，主要用于烟气脱硫行业副产硫酸铵项目和其他单一生产硫酸铵项目的浓缩结晶后，离心干燥后的离心母液处理新方法。

背景技术

工业燃煤烟气含有大量的SO₂，SO₂的排放会带来众多环境问题，几十年来，世界各国科研及工程技术单位研究开发出200多种烟气脱硫技术，目前，商业化程度最好的是燃煤后的烟气脱硫技术(FlueGasDesulfurization)，根据脱硫过程是否有水参加和脱硫得到产物的形态，烟气脱硫可分为湿法脱硫，半干法脱硫和干法脱硫三大类。湿法脱硫(WetFlueDesulfurization)具有效率高，运行可靠，操作简单，商业化业绩多等特点，是国内外烟气脱硫技术的主流。目前已经商业化的包括石灰石法、海水法、钠碱法、氨吸收法、氧化镁法等。

氨法烟气脱硫可充分利用我国广泛的氨源生产硫肥，弥补我国大量进口硫磺的缺口，既治理了大气二氧化硫的污染，又变废为宝，产生一定的经济效益；同时氨法烟气脱硫工艺在脱硫的同时又可脱氮，是一项较适应中国国情的、完全资源化的、适应长远发展的、很具推广价值的、更环保的脱硫技术。

氨法烟气脱硫最显著的优势是脱硫产物的回收利用，氨法烟气脱硫系统的运行费用可通过其副产物的销售大幅度降低，且其经济效益随烟气中的SO₂含量的增加而更佳。氨法脱硫工艺结晶产物硫酸铵是一种性能优良的肥料，具有很高的市场价值，在复合肥市场上，硫酸铵比尿素、氯化铵、碳酸氢铵等含氮肥料有明显的竞争优势。据国家化肥部门预测，硫酸铵每年可销售出500万吨以上，市场前景很好；中国国土缺硫而积达30％，特别是南方多雨省份对含硫肥料需求很大，硫酸铵既含氮，又含硫，是理想的肥料；中国北方的盐碱地面积也很大，需要具有微酸性的硫铵氮肥；今后中国将大力推进多元、高浓度复合肥，硫酸铵是一个效果很好的配合肥料。

本发明的背景为氨法脱硫副产硫酸铵蒸发结晶工厂的离心液的处理。典型的硫酸铵蒸发结晶工艺描述如下：

硫酸铵浆液来自氨法脱硫工艺硫酸亚铵氧化所得浓度约为20％～40％的硫酸铵溶液，硫铵浓缩系统输送来的浓度为30％的硫铵溶液，经与升膜蒸发器的凝结水换热后进入升膜加热蒸发器，在下部升膜加热器中利用低压蒸汽进行自下至上的单流程加热，加热后直接进入上部蒸发器，真空条件下进一步蒸发浓缩至40-45％的浓溶液。

蒸发浓缩后的硫铵浓溶液，通过管道自流进入结晶系统。将蒸发结晶分两级完成，第一级蒸发，第二级结晶。蒸发产生的二次蒸汽作为结晶加热的热源，节约蒸汽消耗量将近50％。硫铵结晶系统设置了颗粒级选择系统，控制结晶出料颗粒的大小，选择大颗粒出料，使副产品结晶颗粒达到1-2mm。

结晶系统由结晶器、硫铵加热器、结晶器循环泵、结晶器反冲装置、硫铵出料泵等组成。结晶器、硫铵加热器、结晶器循环泵通过管道连接，构成大流量的循环加热系统。结晶器上部的饱和硫铵溶液通过结晶器循环泵输送到硫铵加热器中加热，再回到结晶器真空环境中蒸发结晶。硫铵加热器中主要的加热热源为来自升膜加热蒸发器的二次蒸汽。

硫铵出料泵将结晶器中产生的67-69％的过饱和溶液送到离心分离系统，离心机分离出来的硫铵颗粒进入干燥、包装系统。离心得到的离心母液浓度约为20％～40％，密度1.15-1.18kg/m³，温度常温，由于脱硫尾气的成分复杂，离心母液成分复杂，这里的离心母液里面主要为硫酸铵，还有少量的氯化铵和其他杂质。

这里描述的离心母液为本发明的工艺物料起点，典型的物料成分见下表：

硫酸铵离心液主要成分

主要成份	硫酸铵	氯化铵	水	其它
					含量	30％	1.2％	68.5％	实测

备注：其他杂质包括Cl^-，NO₃ ^-，S^2-等。

这部分母液由于含有较高浓度的硫酸铵和其他离子，所以不能直接进入厂区污水处理装置，更不能直接排放到工业废水管网，直接排放一方面对环境造成极大的污染，另一方面这里面有大量未结晶的硫酸铵随污水排走，造成极大的浪费。

传统的工艺是将这部分离心母液和来自氨法脱硫工艺硫酸亚铵氧化所得浓度约为20％～40％的硫酸铵溶液混合进入升膜加热蒸发器。由于在整个硫酸铵结晶过程中，考虑到硫酸铵产品的质量，现有的工艺都是不断的优化结晶操作参数，从而达到降低产品中Cl^-，NO₃ ^-，S^2-等含量的目的，那么根据物料平衡原理，Cl^-，NO₃ ^-，S^2-等杂质离子必然就在离心母液不断的富集，富集的这些离子在传统工艺中就再次返回蒸发器和真空结晶器中，由于蒸发器和真空结晶器的操作温度较高，例如典型的硫酸铵生产工艺为：蒸发器的操作温度一般为90℃左右，结晶器的操作温度也在75℃左右。高温下，硫酸铵和不断富集的这些杂质离子会对蒸发器和真空结晶器造成腐蚀，而且对于这种连续化的工艺过程，杂质离子的富集是一个连续过程，生产一旦连续化，蒸发器和结晶器中的杂质离子会越来越高，后果就是腐蚀速度越来越快。关于母液中杂质离子对设备的腐蚀理论研究参照华东理工大学李小东研究生的硕士论文《硫铵结晶装置中316L不锈钢设备腐蚀机理的研究》和相关的文献报道。所以我们有理由认为杂质离子不断富集和高温操作条件是蒸发器和真空结晶器设备快速腐蚀的原因。

目前，国内关于硫酸铵、氯化铵、硝酸铵等这类工业盐的结晶器腐蚀问题的解决主要在两个方面，第一，改变操作条件，尽可能降低结晶温度，温度越高设备腐蚀越快，降低结晶温度的确可以减缓Cl^-，NO₃ ^-，S^2-富积对设备腐蚀的速度，但是同时带来一个问题，温度降低结晶得到的工业盐质量可能会降低，工业盐的粒度等都会降低，从而降低产品质量。第二，提高结晶器的材质，从最开始的奥氏体不锈钢304钢材提高到316L钢材，甚至开始使用双相钢2205钢材，从而提高设备的耐腐能力，但是会带来设备造价提高，而且也不能从根本上解决设备腐蚀问题，降低了项目的经济效益，也不利于项目的整体社会效益。

发明内容

本发明的目的为了克服现有技术存在的问题和不足，提供一种新型的气一液换热环流结晶系统用于氨法脱硫离心分离硫酸铵后母液处理新方法，同时，由于母液处理也是整个硫酸铵生产过程的一部分，从整个氨法脱硫中硫酸铵生产过程来说，也是一种新工艺的发明。

本发明同时能将这种工艺普及到氯化铵、硝酸铵等产品生产过程。具有广泛的使用价值和推广前景。推广后可以带来巨大的经济效益和社会效益。

本发明所要解决的问题：火电厂和其他化工行业脱硫行业硫酸铵蒸发结晶过程中的蒸发器和真空结晶的腐蚀过快的问题，在不降低硫酸铵产品质量和不提高工程投资的前提下，解决设备腐蚀问题和硫酸铵废水处理问题，同时通过能量综合利用，降低这类工程的能耗，提高项目的经济效益和社会效益。

本发明的另一个目的对其他工业盐生产过程提供新工艺方案，降低这类腐蚀性的无机盐(例如硝酸铵、氯化铵等)以及化肥浓缩结晶干燥系统蒸汽消耗，能耗大，废水污染等问题。有利于提高这类工程的经济效益。具有广泛的社会效益。

本发明为解决上述提出的问题所采用解决方案为：

一种氨法脱硫离心分离硫酸铵后母液处理新方法，其特征在于按以下步骤进行：

(1)、将来自硫酸铵离心母液槽的质量浓度为20％～40％常温的硫酸铵离心母液，通过泵输送汽提塔中进行真空浓缩，汽提塔夹套通入0.2～0.5Mpa蒸汽加热，汽提塔内部接真空系统，蒸汽对硫酸铵离心母液进行进一步蒸馏浓缩，配合真空系统，将硫酸铵溶液浓度提高到质量浓度为60％～75％，得到硫酸铵浆液；

(2)、利用泥浆泵将上述得到的硫酸铵浆液输往耙式干燥机，在耙式干燥机中干燥4－6h，得到含水质量浓度为5％的硫酸铵成品，通过螺杆输送机输往包装车间包装。

汽提塔夹套通入的0.2～0.5Mpa蒸汽、耙式干燥机所用的蒸汽均为硫酸铵溶液的蒸发结晶罐二次蒸汽。

汽提塔夹套的冷凝水、耙式干燥机的冷凝水均去循环水槽。

汽提塔排出的水蒸汽、耙式干燥机排出的水蒸汽均去循环水池。

所述的汽提塔由上部、下部二部分组成，下部为罐体，上部为板式汽提塔，罐体与板式汽提塔用不锈钢法兰、法兰垫片链接，罐体内安装有搅拌器，且罐体为夹套式，夹套内部进行蒸汽循环，夹套外部罐体材质为碳钢，夹套内部罐体材质为碳钢衬搪玻璃，罐体底部设有卸料阀，罐体上端设有真空管口。

所述法兰垫片为聚四氟材质制作而成。

本发明通过真空浓缩汽提塔内衬搪瓷解决高浓度硫酸铵溶液腐蚀问题，结合真空汽提系统，增加硫酸铵浆液浓度，降低耙式干燥机的工作压力，提高生产率。该工艺具有结构紧凑、能耗量小、占地面积小、干燥效果好的特点，为氨法烟气脱硫中硫酸铵的结晶母液处理过程提供了一种工艺合理、成本低的新方法。

1、将硫酸铵溶液来自离心母液槽物料口的质量浓度为20％～40％的硫酸铵母液物料通过泵输送汽提塔中；

2、汽提塔夹套中通0.2～0.5Mpa的饱和蒸汽，蒸汽来自公用工程管道，蒸汽与硫酸铵溶液蒸发器共用蒸汽管线，减少建设投资；低压饱和蒸汽将硫酸铵溶液加热，同时汽提塔内部连接蒸汽喷射泵，减压蒸馏硫酸铵浆液，得到的抽提气体含有少量的杂质，通过蒸汽喷射泵排到循环水池，防止抽提气造成污染。

3、蒸发系统得到的浓缩硫酸铵浆液，质量浓度为60％～75％，打开汽提塔下方的卸料阀，通过物料输送管道输往耙式干燥机，由于此处得到的硫酸铵浆液浓度较高，流动性能比较差，所以这里要用到泥浆泵，为了经一步降低生产成本并减少占地面积，此处在设备布置时可以对竖向布置进行优化，提高汽提塔的高度，利用重力将高浓度的浆液输送进入耙式干燥机。

4、高浓度浆液在耙式干燥机干燥，干燥时间4.5－6h，得到的硫酸铵成品含水量5％。干燥后的产品经输送机送往包装车间。

5、耙式干燥机的蒸汽和汽提塔共同来自公用工程的低压蒸汽，同时，蒸汽系统可以和硫酸铵蒸发器，硫酸铵结晶器使用相同的蒸汽管道，减少项目投资，耙式干燥机真空干燥得到的抽提气体和来自汽提塔的抽提气一起通过真空喷射泵进去循环水池，耙式干燥机和汽提塔产生冷凝水进入循环水池。

本发明与现有技术相比具有以下优点：和传统硫酸铵生产工艺及设备不同，本工艺具有多项明显的优势：

1、本发明工艺部分，对工业上普遍使用的离心母液和工艺物料混合进入蒸发器和真空结晶器做出改进，离心母液直接进入本发明的蒸发浓缩结晶一体塔，从根本上解决腐蚀性离子在硫酸铵蒸发器、结晶罐中的富集，从而从根本上解决蒸发器和真空结晶器腐蚀速度过快问题。

2、本发明对蒸发结晶装置(汽提塔)做出了改进，采用衬搪瓷汽提塔，可以避免新工艺中高浓度硫酸铵及高浓度杂质含量母液结晶过程对罐体的腐蚀问题，内衬搪瓷的蒸发浓缩结晶一体设备造价低，传热效果好，连续生产能力强，大大的降低投资成本。汽提塔内部带搅拌器，选择性的搅拌有利于提高蒸发效率，同时降低能耗。

3、在蒸发浓缩工段，采用蒸发浓缩、结晶干燥一体化技术，即20％～40％浓度的硫酸铵离心母液进入本发明所描述的汽提设备中，蒸发浓缩析得到高达60％～75％的硫酸铵浆液，为后面工序的耙式干燥机选型带来很大的弹性，也有利于干燥过程的连续进行，提高耙式干燥机工作效率，降低耙式干燥机组的数量，从而降低本项目的占地面积，工艺和布置设计都合理，适合工业化。

4、本发明采用的这种蒸发结晶干燥一体化技术，由于蒸发温度高，结晶速度快，所以能提高产品硫酸铵晶体的颗粒度，同时一体化技术可以避免重复的浆液流动对晶体颗粒的破坏，使得产品质量不低于硫酸铵生产过程中使用的DTB蒸发结晶器(又称导流筒加挡板蒸发结晶器)结晶所得产品，所得到的产品可以直接对外卖，或者在不低于产品国标和客户要求的质量标准的基础上直接添加到DTB蒸发结晶器结晶得到的硫酸铵产品中，同时本发明干燥结晶过程连续化生产，便于工艺设备的集中布置和自动控制，大大提高生产效率。

5、本发明把耙式干燥器蒸汽循环加热、减压抽提工序和发明中的汽提塔的蒸汽循环加热和减压汽提工序有序的结合，降低公用工程消耗，降低设备投资，提高项目自动控制能力。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不能作为对本发明的限定。

本发明中所涉及到的原料物性参数，公用工程条件以及发明中涉及到主要的工艺参数如下：

硫酸铵浆液硫酸铵离心液槽物料口的浓度为20％～40％的硫酸铵母液，进入本发明所在工段的硫酸铵浆液浓度约为60％～75％，蒸汽来源烟气脱硫工程全厂蒸汽管网、其他热电联产蒸汽(压力0.2～1.6Mpa中压饱和蒸汽可选可调)或者硫酸铵蒸发器结晶器加热物料后的二次蒸汽(压力0.2～0.5MPa的饱和蒸汽或者过热蒸汽)，汽提塔抽提过程采用水环式或者蒸汽真空喷射泵抽真空，真空度0.05Mpa左右。本发明所用的的汽提塔由上部、下部二部分组成，下部为罐体，上部为板式汽提塔，罐体与板式汽提塔用不锈钢法兰、法兰垫片链接，罐体内安装有搅拌器，且罐体为夹套式，夹套内部进行蒸汽循环，夹套外部走饱和蒸汽，罐体材质为碳钢，夹套内部罐体为硫酸铵浆液，材质为碳钢衬搪玻璃，罐体底部设有卸料阀，罐体上端设有真空管口。所述法兰垫片为聚四氟材质制作而成。其余设备都为现有结构，直接购买得到。

实例1：

1、将来自硫酸铵离心液槽物料口的质量浓度为20％的硫酸铵母液通过泵输送汽提塔中，流量4t/h，密度1.15g/mL，常温。

2、本实例控制工艺参数为：汽提塔罐内操作温度70～90℃，压力0.05MpaG，搅拌器转速：100r/min，硫酸铵溶液流进设备量4t/h，常温进料。夹套内蒸汽温度120～150℃，压力0.2～0.5Mpa。

3、物料在带搅拌的汽提塔中通过蒸汽加热蒸发浓缩，塔内部接水循环真空喷射系统，压力0.05MpaG，浓缩时间采用现场仪表或者DCS控制系统控制。

4、当蒸发系统得到的浓缩硫酸铵浆液，质量浓度约为60％，流量1.33t/h，打开汽提塔下方的卸料阀，通过物料输送管道输往耙式干燥机，由于此处得到的硫酸铵浆液浓度较高，流动性能比较差，所以这里要用到泥浆泵将高浓度浆液输送到耙式干机，为了经一步降低生产成本并减少占地面积，此处在设备布置时可以对竖向布置进行优化，提高蒸发罐的高度，利用重力将高浓度的浆液输送进入耙式干机。

5、高浓度浆液在耙式干燥机干燥，干燥时间约6h，得到的硫酸铵成品含水量约5％，流量0.84t/h。干燥后的产品经输送机送往包装车间。

实例2：

1、将来自硫酸铵离心液槽物料口的质量浓度为25％的硫酸铵母液通过泵输送汽提塔中，流量4t/h，密度1.15g/mL，常温。

4、当蒸发系统得到的浓缩硫酸铵浆液，质量浓度约为65％，流量1.54t/h，打开汽提塔下方的卸料阀，通过物料输送管道输往耙式干燥机，由于此处得到的硫酸铵浆液浓度较高，流动性能比较差，所以这里要用到泥浆泵将高浓度浆液输送到耙式干机，为了经一步降低生产成本并减少占地面积，此处在设备布置时可以对竖向布置进行优化，提高蒸发罐的高度，利用重力将高浓度的浆液输送进入耙式干机。

5、高浓度浆液在耙式干燥机干燥，干燥时间约5.5h，得到的硫酸铵成品含水量约5％，流量1.05t/h。干燥后的产品经输送机送往包装车间。

实例3：

1、将来自硫酸铵离心液槽物料口的质量浓度为30％的硫酸铵母液通过泵输送汽提塔中，流量4t/h，密度1.16g/mL，常温。

4、当蒸发系统得到的浓缩硫酸铵浆液，质量浓度约为70％，流量1.71t/h，打开汽提塔下方的卸料阀，通过物料输送管道输往耙式干燥机，由于此处得到的硫酸铵浆液浓度较高，流动性能比较差，所以这里要用到泥浆泵将高浓度浆液输送到耙式干机，为了经一步降低生产成本并减少占地面积，此处在设备布置时可以对竖向布置进行优化，提高蒸发罐的高度，利用重力将高浓度的浆液输送进入耙式干机。

5、高浓度浆液在耙式干燥机干燥，干燥时间约5h，得到的硫酸铵成品含水量约5％，流量1.26t/h。干燥后的产品经输送机送往包装车间。

实例4：

1、将来自硫酸铵离心液槽物料口的质量浓度为35％的硫酸铵母液通过泵输送汽提塔中，流量4t/h，密度1.17g/mL，温度常温。

4、当蒸发系统得到的浓缩硫酸铵浆液，质量浓度约为75％，流量1.87t/h，打开汽提塔下方的卸料阀，通过物料输送管道输往耙式干燥机，由于此处得到的硫酸铵浆液浓度较高，流动性能比较差，所以这里要用到泥浆泵将高浓度浆液输送到耙式干机，为了经一步降低生产成本并减少占地面积，此处在设备布置时可以对竖向布置进行优化，提高蒸发罐的高度，利用重力将高浓度的浆液输送进入耙式干机。

5、高浓度浆液在耙式干燥机干燥，干燥时间约4.5h，得到的硫酸铵成品含水量约5％，流量1.47t/h。干燥后的产品经输送机送往包装车间。

实例5：

1、将来自硫酸铵离心液槽物料口的质量浓度为40％的硫酸铵母液通过泵输送汽提塔中，流量4t/h，密度1.18g/mL，温度常温。

4、当蒸发系统得到的浓缩硫酸铵浆液，质量浓度约为75％，流量2.13t/h，打开汽提塔下方的卸料阀，通过物料输送管道输往耙式干燥机，由于此处得到的硫酸铵浆液浓度较高，流动性能比较差，所以这里要用到泥浆泵将高浓度浆液输送到耙式干机，为了经一步降低生产成本并减少占地面积，此处在设备布置时可以对竖向布置进行优化，提高蒸发罐的高度，利用重力将高浓度的浆液输送进入耙式干机。

5、高浓度浆液在耙式干燥机干燥，干燥时间约4.5h，得到的硫酸铵成品含水量约5％，流量1.68t/h。干燥后的产品经输送机送往包装车间。

Claims

1.一种氨法脱硫离心分离硫酸铵后母液处理方法，其特征在于按以下步骤进行：

（1）、将来自硫酸铵离心母液槽的质量浓度为20%~40%常温的硫酸铵离心母液，通过泵输送汽提塔中进行真空浓缩，汽提塔夹套通入0.2~0.5M Pa蒸汽加热，汽提塔内部接真空系统，将硫酸铵溶液浓度提高到质量浓度为60%~75%，得到硫酸铵浆液；所述的汽提塔由上部、下部二部分组成，下部为罐体，上部为板式汽提塔，罐体与板式汽提塔用不锈钢法兰、法兰垫片链接，罐体内安装有搅拌器，且罐体为夹套式，夹套内部进行蒸汽循环，罐体底部设有卸料阀，罐体上端设有真空管口；

（2）、利用泥浆泵将上述得到的硫酸铵浆液输往耙式干燥机，在耙式干燥机中干燥4－6h，得到含水质量浓度为5%的硫酸铵成品，通过螺杆输送机输往包装车间包装。

2.根据权利要求1所述的氨法脱硫离心分离硫酸铵后母液处理方法，其特征在于：汽提塔夹套通入的0.2~0.5MPa蒸汽、耙式干燥机所用的蒸汽均为硫酸铵溶液的蒸发结晶罐二次蒸汽。

3.根据权利要求1所述的氨法脱硫离心分离硫酸铵后母液处理方法，其特征在于：汽提塔夹套的冷凝水、耙式干燥机的冷凝水均去循环水槽。

4.根据权利要求1所述的氨法脱硫离心分离硫酸铵后母液处理方法，其特征在于：汽提塔排出的水蒸汽、耙式干燥机排出的水蒸汽均去循环水池。

5.根据权利要求1所述的氨法脱硫离心分离硫酸铵后母液处理方法，其特征在于：所述法兰垫片为聚四氟材质制作而成。

6.根据权利要求1所述的氨法脱硫离心分离硫酸铵后母液处理方法，其特征在于：所述夹套外部的罐体材质为碳钢，夹套内部罐体材质为碳钢衬搪玻璃。