CN107539968B - 一种用氨法脱硫溶液和硫酸生产肥料级磷酸的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种用氨法脱硫溶液和硫酸生产肥料级磷酸的系统及方法，包括预洗涤塔，预洗涤塔的液体排出口连接在脱硫溶液贮槽的液体入口，脱硫溶液贮槽内的液体通过管道输送至磷酸装置区的脱硫溶液缓冲槽，脱硫溶液缓冲槽中的液体通过管道运送至磷酸装置萃取槽，磷酸装置萃取槽上还引一路管道输送磷矿和淡磷酸，磷酸装置萃取槽中的液体通过料浆泵打入料浆分布器，料浆分布器经转台式真空过滤机予以过滤分离，磷石膏废渣被送入堆场，所生产的湿法磷酸贮存在稀磷酸大贮槽，本发明具有投入资金小，用途多，运行成本低，对环境污染小的特点。
Description
技术领域
本发明涉及肥料级磷酸技术领域，特别涉及一种用氨法脱硫溶液和硫酸生产肥料级磷酸的系统及方法。
背景技术
在采用湿式氨法脱硫的过程中，需要用5％～8％氨水对燃煤锅炉所产生的烟气进行脱硫处理，使净化后的烟气实现达标排放，即达到GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》；而用氨水洗涤和吸收下来的脱硫溶液则主要经过脱泥除灰后生产硫酸铵产品。由于氨法脱硫溶液的主要成份是硫酸铵，其质量浓度为45％～55％(NH4)2SO4，pH值为5～6，显弱酸性，具有较强的腐蚀性，因而设备故障率高，使用寿命短；当前工序除尘效果不佳时，进入烟气脱硫系统的粉尘含量高，机泵和管道堵塞严重，停车较为频繁。另外，氨法脱硫技术不是很成熟，主要表现在制备好的脱硫溶液在产品加工工序无法结晶析出，也就生产不出硫酸铵产品。一旦脱硫溶液不能及时生产和置换，在烟气脱硫装置内循环时间越长，其密度就越高，脱硫的效果就越差，如此恶性循环，可能导致所排放的废气指标超标。
目前，国内外普遍采用氨法脱硫装置的脱硫溶液生产硫酸铵产品，但设备腐蚀、工艺堵塞和脱硫溶液难以结晶析出的三大问题依然未得到彻底解决，从而制约氨法脱硫技术的进一步发展。
综上所述，现有技术中对氨法烟气脱硫溶液进行处理和加工的手段相对单一，用途少之又少，还存在三大技术问题，而使项目建设一次性投入高，生产运行成本大，生产技术要求苛刻，且可能导致废气超标排放，污染环境。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用氨法脱硫溶液和硫酸生产肥料级磷酸的系统及方法，解决了现有技术生产硫酸铵产品过程中的设备腐蚀、工艺堵塞和脱硫溶液难结晶三大问题，具有投入资金小，用途多，运行成本低，对环境污染小的特点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种用氨法脱硫溶液和硫酸生产肥料级磷酸的系统，包括预洗涤塔1，预洗涤塔1的液体排出口连接脱硫溶液贮槽3的液体入口，脱硫溶液贮槽3内的液体通过管道输送至磷酸装置区的脱硫溶液缓冲槽5，脱硫溶液缓冲槽5中的液体通过管道运送至磷酸装置萃取槽7，所述的磷酸装置萃取槽7上还连接一路向其输送磷矿和淡磷酸的管道，磷酸装置萃取槽7中的液体通过料浆泵8打入料浆分布器9，料浆分布器9经转台式真空过滤机10予以过滤分离，磷石膏废渣被送入堆场，所生产的湿法磷酸贮存在稀磷酸大贮槽。
所述的脱硫溶液缓冲槽5高于脱硫溶液贮槽3与磷酸装置萃取槽7。
所述的预洗涤塔1与脱硫溶液贮槽3之间设置有卧式螺旋沉降离心机2，卧式螺旋沉降离心机2将预洗涤塔1中排出的脱硫溶液进行除灰除泥。
所述的脱硫溶液贮槽3通过高扬程转料泵4将液体泵送至脱硫溶液缓冲槽5。
所述的脱硫溶液缓冲槽5通过低扬程转料泵6泵送至磷酸装置萃取槽7。
所述的低扬程转料泵6的出口管道处安装有涡阶流量计。
所述的管道外侧设置有蒸汽夹套，蒸汽夹套外侧设置有岩棉，管道每隔200m设置有疏水器。
所述的脱硫溶液贮槽3输出的管道上设置有蒸汽吹扫和加水热洗设施。
本发明还提供了利用所述系统的肥料级磷酸生产方法，由烟气脱硫装置洗涤吸收工序预洗涤塔1排出的脱硫溶液，或经后加工工序卧式螺旋沉降离心机2除灰除泥后的脱硫溶液，贮存在新增的脱硫溶液贮槽3内，经高扬程转料泵4输送至磷酸装置区的脱硫溶液缓冲槽5中，再由专用低扬程转料泵6定量送入磷酸装置萃取槽7中，脱硫溶液和硫酸从二区加入，磷矿和淡磷酸从一区加入，所制备的合格萃取料浆从陈化槽由料浆泵8打入料浆分布器9，经转台式真空过滤机10予以过滤分离，磷石膏废渣被送入堆场，所生产的湿法磷酸贮存在稀磷酸大贮槽，以备磷酸铵装置后工序使用。
本发明的有益效果：
本发明具有投入资金小，用途多，运行成本低，对环境污染小的特点。
附图说明
图1为本发明系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示：脱硫溶液贮槽3和高扬程转料泵4。硫溶液贮槽3内设置搅拌设施，主体材质为316L，有效容积40～60m3；高扬程转料泵4为卧式耐酸离心泵，主体材质为2605N，H＝200m，Q＝60m3/h。
在磷酸装置区设置一个脱硫溶液缓冲槽5(带搅拌设施，有效容积20～30m3)和低扬程转料泵6(材质2605N，H＝25m，Q＝20m3/h)，以连续、稳定地供给脱硫溶液生产。
脱硫溶液输送管道按照实际长度确定，本实施例中长约2000m，材质为316L
按需要配备316L球阀DN50mm及其它管件。要求尽量缩短输送距离，减少弯头设置和法兰连接，避免忽高忽低的U型走向，以减小管道阻力。
在磷酸装置低扬程转料泵6出口管道上，安装1台涡阶流量计，用于脱硫溶液的计量。传感器通道DN50mm，材质为316L，磷酸装置萃取槽7或转台式真空过滤机10进料均共用此流量计。
设备和管道均应保温，脱硫溶液输送总管和支管先用蒸汽夹套保温，再用岩棉二次保温。蒸汽套管为普通钢管
并在每200m管段处增加疏水器，以保证保温效果。
脱硫溶液管道上应设置蒸汽吹扫和加水热洗设施，以防管道积料堵塞。
硫酸管道材质为钢衬PTFE(聚四氟乙烯)，规格Ф109×4.5mm，略加改造后可用于试运行。因PTFE管道无法外加蒸汽夹套保温和用蒸汽吹扫，故可在夏季临时借用。
湿法磷酸的主要原料之一是浓硫酸，而氨法脱硫溶液呈酸性，其主要成分是游离硫酸和NH4 +。硫酸和游离硫酸可共同用于萃取磷酸，这是用氨法脱硫溶液联产湿法磷酸的前提。
在湿法磷酸生产中，硫酸与磷矿的反应分为两步，首先磷矿颗粒与淡磷酸反应并生成磷酸一钙，再与硫酸进一步反应生成磷酸和二水硫酸钙(磷石膏)，这是最典型的二水法磷酸的生产机理。将氨法脱硫溶液和硫酸一起加入萃取槽中，氨法脱硫溶液也是在第2步与磷酸一钙发生反应，在大量磷酸和硫酸共存的环境中，生成磷石膏和磷酸一铵。
氨法脱硫溶液来自烟气脱硫装置的预洗涤塔1，密度为1210～1250kg/m3，含水质量分数为50％～55％，pH为5～6，其中夹带质量分数2％～3％的烟尘灰泥。将脱硫溶液加入萃取槽参与反应后，含有灰泥的萃取料浆经转台式真空过滤机10分离后，磷石膏和灰泥一起被排入堆场，含游离NH4 +的稀磷酸则进入后工序生产磷酸一铵或磷酸二铵产品。即采用“先反应再过滤”的方法生产肥料级磷酸，并利用过滤机除去脱硫溶液中的灰泥。
也可以采用“先过滤再反应”的方法生产肥料级磷酸，即将氨法脱硫溶液直接作为洗涤水加在转台式真空过滤机10的滤饼上，过滤后的滤渣和灰泥排入堆场，过滤后的脱硫溶液和淡磷酸一起返回磷酸装置萃取槽7，以避免灰泥对萃取和过滤生产的影响。
氨法脱硫溶液经脱硫加工工序卧式螺旋沉降离心机2除去灰泥后也可直接用于生产肥料级磷酸，其效果基本类似于脱硫溶液“先过滤再反应”生产肥料级磷酸。
在萃取磷酸过程中，其中的NH4 +有利于改善磷石膏结晶，提高磷酸料浆的过滤速率；且随着NH4 +浓度的增大，磷石膏的结晶状态和过滤效率均相应好转和提高。
氨法脱硫溶液中的灰泥就是锅炉烟尘中的灰分，其主要成分为SiO2。磷矿中酸不溶物的主要成分也是SiO2，使用高品位的云南磷矿中酸不溶物质量分数高达15％～21％，是硫酸铵母液中灰分含量的5～10倍。尽管二者无可比性，但足以说明硫酸铵母液中的灰泥对萃取磷酸生产影响不大。
所生产的肥料级磷酸主要用作生产磷复肥产品，其中的游离NH4 +并不影响最终产品的质量。
Claims (8)
1.一种用氨法脱硫溶液和硫酸生产肥料级磷酸的系统，其特征在于，包括预洗涤塔(1)，预洗涤塔(1)的液体排出口连接脱硫溶液贮槽(3)的液体入口，脱硫溶液贮槽(3)内的液体通过管道输送至磷酸装置区的脱硫溶液缓冲槽(5)，脱硫溶液缓冲槽(5)中的液体通过管道运送至磷酸装置萃取槽(7)，所述的磷酸装置萃取槽(7)上还连接一路向其输送磷矿和淡磷酸的管道，磷酸装置萃取槽(7)中的液体通过料浆泵(8)打入料浆分布器(9)，料浆分布器(9)经转台式真空过滤机(10)予以过滤分离，磷石膏废渣被送入堆场，所生产的湿法磷酸贮存在稀磷酸大贮槽；
所述的脱硫溶液缓冲槽(5)高于脱硫溶液贮槽(3)与磷酸装置萃取槽(7)。
2.根据权利要求1所述的一种用氨法脱硫溶液和硫酸生产肥料级磷酸的系统，其特征在于，所述的预洗涤塔(1)与脱硫溶液贮槽(3)之间设置有卧式螺旋沉降离心机(2)，卧式螺旋沉降离心机(2)将预洗涤塔(1)中排出的脱硫溶液进行除灰除泥。
3.根据权利要求1所述的一种用氨法脱硫溶液和硫酸生产肥料级磷酸的系统，其特征在于，所述的脱硫溶液贮槽(3)通过高扬程转料泵(4)将液体泵送至脱硫溶液缓冲槽(5)。
4.根据权利要求1所述的一种用氨法脱硫溶液和硫酸生产肥料级磷酸的系统，其特征在于，所述的脱硫溶液缓冲槽(5)通过低扬程转料泵(6)泵送至磷酸装置萃取槽(7)。
5.根据权利要求4所述的一种用氨法脱硫溶液和硫酸生产肥料级磷酸的系统，其特征在于，所述的低扬程转料泵(6)的出口管道处安装有涡阶流量计。
6.根据权利要求4所述的一种用氨法脱硫溶液和硫酸生产肥料级磷酸的系统，其特征在于，所述的管道外侧设置有蒸汽夹套，蒸汽夹套外侧设置有岩棉，管道每隔200m设置有疏水器。
7.根据权利要求1所述的一种用氨法脱硫溶液和硫酸生产肥料级磷酸的系统，其特征在于，所述的脱硫溶液贮槽(3)输出的管道上设置有蒸汽吹扫和加水热洗设施。
8.基于权利要求 1所述用氨法脱硫溶液和硫酸生产肥料级磷酸的系统的生产方法，由烟气脱硫装置洗涤吸收工序预洗涤塔(1)排出的脱硫溶液，或经后加工工序卧式螺旋沉降离心机(2)除灰除泥后的脱硫溶液，贮存在新增的脱硫溶液贮槽(3)内，经高扬程转料泵(4)输送至磷酸装置区的脱硫溶液缓冲槽(5)中，再由专用低扬程转料泵(6)定量送入磷酸装置萃取槽(7)中，脱硫溶液和硫酸从二区加入，磷矿和淡磷酸从一区加入，所制备的合格萃取料浆从陈化槽由料浆泵(8)打入料浆分布器(9)，经转台式真空过滤机(10)予以过滤分离，磷石膏废渣被送入堆场，所生产的湿法磷酸贮存在稀磷酸大贮槽，以备磷酸铵装置后工序使用。
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