CN108344288A - 利用硫酸尾气进行磷铵产品干燥的方法 - Google Patents

利用硫酸尾气进行磷铵产品干燥的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用硫酸尾气进行磷铵产品干燥的方法。利用所述硫酸尾气在干燥塔内与所述磷铵产品混合，然后把混合气体通入洗涤塔中，并通入洗涤液，然后通入氧气槽中，利用硫酸尾气进行磷铵产品干燥的方法通过运行实践，不但可以减少工厂尾气排放点量，而且可以利用硫酸尾气具有的绝干特性，减少磷铵产品生产的蒸汽消耗，降低洗涤费用，并可有效的控制硫酸尾气达标排放，达到了硫酸生产进一步节能、减排、降耗的目的，具有广泛推广的现实意义。

Description

利用硫酸尾气进行磷铵产品干燥的方法
技术领域
本发明涉及硫酸尾气处理技术领域，特别的，涉及一种利用硫酸尾气进行磷铵产品干燥的方法。
背景技术
硫酸尾气是硫酸生产过程中所产生的主要污染物。而尾气达标排放己是硫酸生产的环保要求的重中之重。随着治理的措施不断提高与完善，硫酸生产所产生的尾气排放得以有效控制，硫酸尾气中的硫化物能够转化，但是这部分硫酸尾气水分含量极低，温度约在70摄氏度，尾气中的能量没有得到有效利用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中存在的上述问题，现提供一种利用硫酸尾气进行磷铵产品干燥的方法，合理利用硫酸尾气中的能量，降低生产效果。
本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种利用硫酸尾气进行磷铵产品干燥的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S100、对硫酸尾气再加热：硫酸二吸塔出口的硫酸尾气，加热至100-120℃，输送至干燥塔底部；
S200、磷铵料浆与所述硫酸尾气混合：来自磷铵装置的磷铵料浆，输送至所述干燥塔顶部，所述磷铵料浆与所述硫酸尾气在干燥塔中混合；
S300、所述硫酸尾气在洗涤塔中进行吸收和洗涤：将经过步骤S200后的所述硫酸尾气通入一级洗涤塔中，同时向所述一级洗涤塔中通入水和氨气，充分混合，生成(NH4)2S03，将所述(NH4)2S03通入增氧槽中，将经过所述一级洗涤塔处理后的硫酸尾气通入二级洗涤塔，向所述二级洗涤塔中通入所述水和氨气，充分混合，生成(NH4)2S03，将所述(NH4)2S03通入所述增氧槽中；
S400、向所述增氧槽中通入空气，所述(NH4)2S03与所述空气中的氧气反应生成(NH4)2S04。
进一步地，步骤S100中的所述硫酸尾气经干燥风机，送至空气换热器加热。
进一步地，步骤S100中在输送所述硫酸尾气的管道中加入抑制剂。
进一步地，步骤S100中输送所述硫酸尾气的管道外部设置有保温层。
进一步地，步骤S300中的所述二级洗涤塔的气体出口压力为0.8-1.05KMPa。
进一步地，所述硫酸尾气中含有二氧化硫和三氧化硫。
进一步地，所述磷铵料浆中包括磷酸一铵和磷酸二铵。
进一步地，输送所述硫酸尾气的管道内采用玻璃鳞片树脂涂层进行防腐处理。
进一步地，将步骤S400中的所述(NH4)2S04通入去磷铵浓缩系统，所述二级洗涤塔中的尾气经管道洗涤器后进入除沫塔除沫后排空。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种利用硫酸尾气进行磷铵产品干燥的方法通过利用硫酸尾气干燥磷铵产品，硫酸尾气所具有的特性资源得以综合利用，并取得了良好的环境效益和经济效应，实现了硫酸尾气的进一步综合治理和利用，降低生产成本，达到节能减排的目的。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的利用硫酸尾气进行磷铵产品干燥的方法地工艺流程图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
硫酸二吸塔出口的硫酸尾气，温度大概在70℃，水分含量极低，硫酸尾气中含一定量的S02和S03。
当物料表面水蒸汽的分压小于干燥介质的水蒸汽分压时，为物料的吸湿；当物料表面水蒸汽的分压大于干燥介质的水蒸汽分压时，为物料的解湿。也就是说，水分在空气中扩散蒸发的推动力取决于空气的实际含湿量与相应温度下空气的饱和含湿量之差。
空气在不同温度下的饱和水蒸汽量是不一样的。
表1.不同温度下饱和湿空气含水量
水的蒸发量跟空气的湿度有关，空气湿度越大蒸发量越小，带走的热量越少，即:干湿球温度差异越小；空气湿度越小，而水蒸发量越大，带走的水量也越大，干湿球温差也就越大。磷铵料浆生产过程，磷铵料浆在加热器中加热浓缩，其沸点也随压力增大而升高，当料浆温度高于该压力下的沸点时，料浆通过压力式喷雾后，形成极细的雾状细粒，同时闪蒸出二次蒸汽，以完成液固分离。
硫酸尾气逆流与磷铵雾粒接触均匀混合，通过物理作用吸附气体中的水分子，进行能量交换，使空气增湿饱和一定量的水分后移出干燥塔，完成成品脱水过程，磷铵颗粒在重力作用下落入干燥塔底部，载湿硫酸尾气进入磷铵干燥洗涤系统。
本发明中利用NH3来处理硫酸尾气中残存S02和S03，利用硫酸尾气进行磷铵产品干燥的方法涉及两个阶段：
第一阶段:当硫酸尾气经磷铵干燥风机，由风帽孔高速进入干燥塔流化床与粉状磷铵产品逆流接触，其利用干、湿球温度之差，在干燥塔流化段，自粉状磷铵产品内部扩散出的水分自下而上，进入喷雾段。
磷铵产品一般可分为磷酸一铵和磷酸二铵，而由于其控制条件不同磷酸一铵中一般均含有10％左右的磷酸二铵，根据磷酸二铵的化学性质，磷酸二铵在98℃开始分解，130℃以上逐步分解失去NH3和H20。而分解出的NH3与上升至此的尾气中的S02和S03发生下列反应:
SO2+H2O＝H2SO3
二氧化硫与气体中的水分结合，形成亚硫酸，若在氧气的存在条件下，SO2进一步被氧化生成H2SO4。
2H2SO3+O2＝2H2SO4
SO3+H2O＝H2SO4
NH3+H2O+SO2＝NH4HSO3
如在氨气不足时：NH3+H2SO4＝NH4HSO4；
如在氨气过量时：2NH3+H2SO4＝(NH4)2SO4；
第二阶段：干燥尾气在第一阶段被吸收处理后，进入洗涤塔进行进一步脱硫，在脱硫过程中，将发生如下反应:
NH3+H2O+SO2＝NH4HSO3
2NH3+H2O+SO2＝(NH4)2SO3
(NH4)2SO3+SO2+H2O＝2NH4HSO3
NH4HSO3+NH3＝(NH4)2SO3
2(NH4)2SO3+O2＝2(NH4)2SO4
在吸收过程中所生成的酸式盐NH4HSO3对SO2不具有吸收能力。随着吸收过程的进行，吸收液中的NH4HSO3(亚硫酸氢铵)数量增多，吸收液吸收能力将逐步下降，此时需向吸收液中补充氨，使NH4HSO3转变为(NH4)2SO3，以保持吸收液的能力。因此氨法吸收正常运行后是利用(NH4)2SO3—NH4HSO3不断循环的过程来吸收废气中的SO2的。补充的氨并不是直接用来吸收尾气中SO2的，只是保持吸收液中NH4HSO3-(NH4)2SO3的一定浓度比例。实际采取氨法在对含硫尾气脱硫过程中，pH值是最易直接获得的数据，pH值是(NH4)2SO3－NH4HSO3水溶液组成的单值函数。控制吸收液的pH值，就可获得稳定的吸收组分，也就决定吸收液对SO2的吸收效率以及相应的NH3消耗。
硫酸尾气中常含微量的S02、S03，而硫酸尾气出二级洗涤塔后，随着受热面的不断吸热，气温会逐渐降低，并与硫酸尾气中所含的水分结合生成硫酸，当硫酸尾气温度降至对应的露点温度以下时，在金属表面凝结成硫酸溶液而腐蚀金属，造成设备、管道的损坏，这就是通常所称的“低温露点腐蚀”。
据相关资料介绍，在烟气中水蒸汽和硫酸蒸汽的分压之和为0.051时，如果PH2S04＝0，即无硫酸蒸汽存在，烟气露点为33℃，但只要有极少量的硫酸蒸汽存在，烟气露点就会提高至100℃以上。
硫酸尾气含S02、S03是客观存在的，那么抑制低温露点腐蚀发生的关健就在于能否有效的将换热面壁的温度控制在露点温度以上或采取中和措施加以控制。
为了防止这种现象发生，采取了以下有效措施：(1)、防止设备漏气带入湿空气，而增加气体载湿量；(2)、输送硫酸尾气的管道外面设置有保温层，最大可能的降低热损失；(3).提高烟气温度；(4)、采用玻璃鳞片树脂涂层进行防腐处理；(5)、在输送硫酸尾气的管道中加入抑制剂控制硫酸的生成。
本发明利用制造硫酸的硫酸尾气对磷铵产品进行干燥，具体地，请参阅图1，本发明提供一种利用硫酸尾气进行磷铵产品干燥的方法，包括以下步骤：
S100、对硫酸尾气再加热：硫酸二吸塔出口的硫酸尾气，经干燥风机，送至空气换热器，用蒸汽将硫酸尾气加热至100-120℃，输送至干燥塔底部；
S200、磷铵料浆与硫酸尾气混合：来自磷铵装置加热器的磷铵料浆，在高压柱塞泵的作用下，输送至干燥塔顶部，所述磷铵料浆与所述硫酸尾气在干燥塔内混合，磷铵料浆雾化所形成的粉状磷铵固体颗粒，由磷铵自身重量自由下落，与硫酸尾气逆流相遇，固体颗粒内的水分不断从固体颗粒内部移出，进入硫酸尾气之中，部分硫酸尾气被分解后的磷铵料浆吸收，然后硫酸尾气输送至磷铵干燥洗涤系统；
S300、硫酸尾气在洗涤塔中进行吸收和洗涤：将经过步骤S200后的硫酸尾气通入一级洗涤塔中，同时向一级洗涤塔中通入水和氨气，充分混合，生成(NH4)2S03，将(NH4)2S03通入增氧槽中，将经过一级洗涤塔处理后的硫酸尾气通入二级洗涤塔，向所述二级洗涤塔中通入水和氨气，充分混合，生成(NH4)2S03，将(NH4)2S03通入增氧槽中；
S400、向所述增氧槽中通入空气，(NH4)2S03与空气中的氧气反应生成(NH4)2S04，将(NH4)2S04通入去磷铵浓缩系统，所述二级洗涤塔中的硫酸尾气经管道洗涤器后进入除沫塔除沫后排空。
为了完成气体输送，根据现场实际情况，计算硫酸尾气输送阻力，经核算，可以利用硫酸风机的余压将硫酸尾气输送至磷铵装置。
技术方案评估
主要设备选型
表2.主要设备选型
有益效果
装置投入运行后，取得良好的有益效果:
(1)节省硫酸尾气吸收费用：现有2套150kt/a(千吨/年)硫铁矿制酸，以尾气排放量45000m3/h·套，尾气排放由900mg/m3下降至至少250mg/m3，年需30％双氧水量约840t，以年生产期8000h，双氧水价格850元/t计，年节约双氧水费用约71万元/a。
(2)节省电量：以尾洗泵功率110×2kwh计，年可节约用量2400万kwh，其效益为98万元/a。
(3)磷酸一铵生产节约蒸汽：经统计磷酸一铵使用硫酸尾气进行成品干燥后，蒸汽消耗由原700kg/t·成品下降至550kg/t·成品，以220kt/a磷酸一铵计，年可节约蒸汽3.3万吨，年可增加发电量454万kwh，其效益为:363万元/a。
(4)硫酸二吸塔排气筒的二氧化硫排放量减少：装置投入之前，硫酸二吸塔排气筒的二氧化硫排放量为400mg/Hm3，装置投入之后，硫酸二吸塔排气筒的二氧化硫排放量为0mg/Hm3。
实施例1
本发明的利用硫酸尾气进行磷铵产品干燥的方法如下：
S100、对硫酸尾气再加热：硫酸二吸塔出口的硫酸尾气，经干燥风机，送至空气换热器，用蒸汽加热至100℃，输送至干燥塔底部；
S200、磷铵料浆与所述硫酸尾气混合：来自磷铵装置加热器的浓缩料浆，在高压柱塞泵的作用下，输送至所述干燥塔顶部，磷铵浓缩料浆与干燥高温的硫酸尾气在干燥塔中混合，磷铵料浆雾化所形成的粉状磷铵固体颗粒，由磷铵自身重量自由下落，与硫酸尾气逆流相遇，固体颗粒内的水分不断从固体颗粒内部移出，进入硫酸尾气之中，部分硫酸尾气被分解后的磷铵料浆吸收，然后将硫酸尾气输送至磷铵干燥洗涤系统；
S300、硫酸尾气在洗涤塔中进行吸收和洗涤：将经过步骤S200的硫酸尾气通入一级洗涤塔中，同时向一级洗涤塔中通入水和氨气，充分混合，生成(NH4)2S03，(NH4)2S03通入增氧槽中，将经过一级洗涤塔处理后的硫酸尾气通入二级洗涤塔，向所述二级洗涤塔中通入水和氨气，充分混合，生成(NH4)2S03，将(NH4)2S03通入增氧槽中；
S400、向增氧槽中通入空气，(NH4)2S03与空气中的氧气反应生成(NH4)2S04，将(NH4)2S04通入去磷铵浓缩系统，二级洗涤塔中的硫酸尾气进入除沫塔除沫后排空。
实施例2
本发明的利用硫酸尾气进行磷铵产品干燥的方法如下：
S100、对硫酸尾气再加热：硫酸二吸塔出口的硫酸尾气，经干燥风机，送至空气换热器，用蒸汽加热至110℃，输送至干燥塔底部；
S200、磷铵料浆与硫酸尾气混合：来自磷铵装置加热器的浓缩料浆，在高压柱塞泵的作用下，输送至干燥塔顶部，磷铵浓缩料浆与干燥高温的硫酸尾气在干燥塔中混合，磷铵料浆雾化所形成的粉状磷铵固体颗粒，由磷铵自身重量自由下落，与硫酸尾气逆流相遇，固体颗粒内的水分不断从固体颗粒内部移出，进入硫酸尾气之中，部分硫酸尾气被分解后的磷铵料浆吸收，然后将硫酸尾气输送至磷铵干燥洗涤系统；
S300、硫酸尾气在洗涤塔中进行吸收和洗涤：将经过步骤S200后的硫酸尾气通入一级洗涤塔中，同时向一级洗涤塔中通入水和氨气，充分混合，生成(NH4)2S03，(NH4)2S03通入增氧槽中，将经过一级洗涤塔处理后的硫酸尾气通入二级洗涤塔，向二级洗涤塔中通入水和氨气，充分混合，生成(NH4)2S03，将(NH4)2S03通入增氧槽中；
S400、向所述增氧槽中通入空气，(NH4)2S03与空气中的氧气反应生成(NH4)2S04，将(NH4)2S04通入去磷铵浓缩系统，二级洗涤塔中的硫酸尾气进入除沫塔除沫后排空。
实施例3
本发明的利用硫酸尾气进行磷铵产品干燥的方法如下：
S100、对硫酸尾气再加热：硫酸二吸塔出口的硫酸尾气，经干燥风机，送至空气换热器，用蒸汽加热至120℃，输送至干燥塔底部；
S200、磷铵料浆与硫酸尾气混合：来自磷铵装置加热器的浓缩料浆，在高压柱塞泵的作用下，输送至干燥塔顶部，磷铵浓缩料浆与干燥高温的硫酸尾气在干燥塔中混合，磷铵料浆雾化所形成的粉状磷铵固体颗粒，由磷铵自身重量自由下落，与硫酸尾气逆流相遇，固体颗粒内的水分不断从固体颗粒内部移出，进入硫酸尾气之中，部分硫酸尾气被分解后的磷铵料浆吸收，然后将硫酸尾气输送至磷铵干燥洗涤系统；
S300、硫酸尾气在洗涤塔中进行吸收和洗涤：将经过步骤S200后的硫酸尾气通入一级洗涤塔中，同时向一级洗涤塔中通入水和氨气，充分混合，生成(NH4)2S03，(NH4)2S03通入增氧槽中，将经过一级洗涤塔处理后的硫酸尾气通入二级洗涤塔，向二级洗涤塔中通入水和氨气，充分混合，生成(NH4)2S03，将(NH4)2S03通入增氧槽中；
S400、向增氧槽中通入空气，(NH4)2S03与空气中的氧气反应生成(NH4)2S04，将(NH4)2S04通入去磷铵浓缩系统，所述二级洗涤塔中的硫酸尾气进入除沫塔除沫后排空。
本发明通过利用硫酸尾气干燥磷铵产品，硫酸尾气所具有的特性资源得以综合利用，并取得了良好的环境效益和经济效应，实现了硫酸尾气的进一步综合治理和利用，变废为宝，且改造投入低，经济效益十分可观。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种利用硫酸尾气进行磷铵产品干燥的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S100、对硫酸尾气再加热：硫酸二吸塔出口的硫酸尾气，加热至100-120℃，输送至干燥塔底部；
S200、磷铵料浆与所述硫酸尾气混合：来自磷铵装置的磷铵料浆，输送至所述干燥塔顶部，所述磷铵料浆与所述硫酸尾气在干燥塔内混合；
S300、所述硫酸尾气在洗涤塔中进行吸收和洗涤：将经过步骤S200后的所述硫酸尾气通入一级洗涤塔中，同时向所述一级洗涤塔中通入水和氨气，充分混合，生成(NH4)2S03，将所述(NH4)2S03通入增氧槽中，将经过所述一级洗涤塔处理后硫酸尾气通入二级洗涤塔，向所述二级洗涤塔中通入所述水和氨气，充分混合，生成(NH4)2S03，将所述(NH4)2S03通入所述增氧槽中；
S400、向所述增氧槽中通入空气：所述(NH4)2S03与所述空气中的氧气反应生成(NH4)2S04。
2.如权利要求1所述的利用硫酸尾气进行磷铵产品干燥的方法，其特征在于：步骤S100中的所述硫酸尾气经干燥风机，送至空气换热器加热。
3.如权利要求1所述的利用硫酸尾气进行磷铵产品干燥的方法，其特征在于：步骤S100中在输送所述硫酸尾气的管道中加入抑制剂。
4.如权利要求1所述的利用硫酸尾气进行磷铵产品干燥的方法，其特征在于：步骤S100中输送所述硫酸尾气的管道外部设置有保温层。
5.如权利要求1所述的利用硫酸尾气进行磷铵产品干燥的方法，其特征在于：步骤S300中的所述二级洗涤塔的气体出口压力为0.8-1.05KMPa。
6.如权利要求1所述的利用硫酸尾气进行磷铵产品干燥的方法，其特征在于：所述硫酸尾气中含有二氧化硫和三氧化硫。
7.如权利要求1所述的利用硫酸尾气进行磷铵产品干燥的方法，其特征在于：所述磷铵料浆中包括磷酸一铵和磷酸二铵。
8.如权利要求1所述的利用硫酸尾气进行磷铵产品干燥的方法，其特征在于：输送所述硫酸尾气的管道内采用玻璃鳞片树脂涂层进行防腐处理。
9.如权利要求1所述的利用硫酸尾气进行磷铵产品干燥的方法，其特征在于：将所述步骤S400中的所述(NH4)2S04通入去磷铵浓缩系统，所述二级洗涤塔中的尾气经管道洗涤器后进入除沫塔除沫后排空。
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