CN1583566A - 低浓度so2烟气吸收氧化后直接制备k2so4的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及低浓度SO2烟气吸收氧化后直接制备K2SO4的方法及其装置,属化学工程与环境保护技术领域。本方法的工艺包括氨法吸收工艺及亚盐氧化和用吸收氧化后产生的(NH4) 2SO4溶液直接与KCl溶液经反应和结晶后制备成K2SO4的工艺。本方法的吸收和氧化过程分二段在两座塔内并行,分塔控制,向塔内加入NH3水及Fe+3或S2O3 -2催化剂,催化剂的加入量为含固量的0.05-0.3%。本方法的装置包括吸收氧化塔(4)及吸收氧化塔(5),沉降槽(3),母液槽(2),反应器(7),溶解槽(6),离心过滤器(14)和(11),蒸发器(8),结晶器(9)及溶液输送泵。本工艺流程简单,还可除尘,原材料消耗及能耗低,生产成本低;主产品K2SO4为无氯钾肥,有良好的经济和社会效益、能有效地保护环境。本发明的设备结构简单、制造成本低。
Description
技术领域:
本发明涉及低浓度SO2烟气吸收氧化后直接制备K2SO4的方法及其装置,属化学工程与环境保护技术领域。
背景技术:
氨法吸收SO2是一种成熟技术(国内大连化工厂、南京化工厂等厂硫酸尾气吸收均有应用),利用氨法回收硫酸生产尾气中低浓度SO2,使烟气达标排放,同时获得亚盐产品,根据需要控制不同工艺条件可生产(NH4)2SO3或NH4HSO3。
有不少硫酸厂进一步利用氨酸法,在氨法吸收的基础上用过量硫酸将亚盐分解,亚盐转化为(NH4)2SO4,解吸出高浓度SO2返回制酸系统,过量酸用氨中和,(NH4)2SO4作为产品。
现有生产技术要求处理的气体含尘量低以免设备堵塞。生产的亚盐(NH4)2SO3、NH4HSO3使用范围局限,用量较少,且因吸收中伴有一定的氧化作用,产品纯度不易控制。利用氨一酸法生产硫酸铵,需要消耗大量的硫酸分解亚盐,并用氨中和过量硫酸,从而得到(NH4)2SO4及高浓度SO2。该工艺需要解决大量SO2的回收利用问题,因此一般多用于具有硫酸生产的工厂或SO2装瓶出售,使该方法的应用具有较大的局限性。
现有生产技术中一般使用填料塔、筛板泡沫塔作为吸收装置,该吸收装置耗用材料多,价格贵。
发明内容:
本发明目的在于提供一种利用湍流逆喷旋液塔氨法吸收SO2,并在催化剂的作用下,烟气中的氧将水溶液中亚盐直接氧化为(NH4)2SO4,并直接应用(NH4)2SO4水溶液与KCL复分解生产K2SO4产品的一体化工艺技术及装置。
本方法的工艺包括氨法吸收工艺和用吸收氧化后产生的(NH4)2SO4(450~550g/L)在不蒸发的状态下与粉状固体KCl或饱和KCl溶液在60~90℃温度下搅拌反应和结晶后制备成K2SO4的工艺。本方法的吸收和氧化过程经两塔内并行,在吸收和氧化过程中除分别向两塔母液槽中按氨法工艺加入NH3水外,还加入Fe+3或S2O3 -2催化剂,催化剂的加入量为含固量的0.05-0.3%。SO2经二段处理后的总吸收率≥99%,被吸收的SO2产生的亚盐被氧化成(NH4)2SO4,占总盐的≥98%。吸收及氧化过程中生成的(NH4)2SO4溶液与氯化钾(KCl)溶液在反应器(7)中进行复分解反应,利用K2SO4及NH4Cl溶解度的差异,K2SO4在反应器(7)中先结晶析出,析出的结晶经离心过滤器(14),固体结晶去干燥得硫酸钾产品(主产品),过滤后的溶液主要为氯化铵(NH4Cl)溶液,该溶液经过蒸发器(8)和NH4Cl结晶器(9),含晶体液体经过离心过滤器(11)分离,NH4Cl固体结晶去干燥得NH4Cl产品(副产品)。过滤后的液体返回蒸发器(8)。本方法的工艺操作条件同现有技术。
本方法采用的装置包括吸收氧化设备,斜管沉降槽(3),一段循环母液槽(2),溶液输送泵(1)、(15),(16),与输送泵(15)的管道连接的(NH4)2SO4与KCl复分解反应器(7),分别与复分解反应器(7)连接的KCl溶解槽(6)和K2SO4离心过滤器(14),与输送泵(13)的管道连接的NH4Cl溶液蒸发器(8),与输送泵(12)的管道连接的NH4Cl结晶器(9),分别与NH4Cl结晶器(9)和输送泵(10)的管道连接的NH4Cl离心过滤器(11)。吸收氧化设备为一段湍流逆喷旋液吸收氧化塔(4)及二段湍流逆喷旋液吸收氧化塔(5)。其中;一段湍流逆喷旋液吸收氧化塔(4)由塔体、置于塔体上部且一端插入塔内的逆喷反应管、置于逆喷反应管内的旋液喷头、置于塔内并设在逆喷反应管下方的旋液喷头、置于塔体上部的排出管组成。二段湍流逆喷旋液塔(5)由塔体上部和下部构成,塔体上部结构同一段湍流逆喷旋液吸收氧化塔(4),塔体下部为母液槽。本方法采用的装置除吸收氧化设备外,其余结构均为公知结构。
本发明与现有技术相比,具有如下优点:
1、工艺流程简单,生产中原材料消耗及能耗低,生产成本低;生产的产品K2SO4为市场急需(近年部分国外进口)的无氯钾肥,具有良好的经济效益和社会效益、同时能有效地保护环境。
2、设备结构简单、耗用材料少,制造成本低。
3、本发明的工艺流程适用于≤200mg/Nm3的含尘气体,还可进一步湿法除尘,气体量及SO2波动大的非稳态烟气;可广泛适用于燃煤含硫烟气,治炼低浓度SO2烟气无制酸装置的场合。
附图说明:
附图为本发明的工艺流程示意图及吸收氧化设备的结构示意图。
具体实施方式:
实施例1:(本实施例的工艺操作条件同现有技术,装置为权利要求2所述)
将低于100℃的含尘≤200mg/Nm3、SO2<2.5%烟气进入一段湍流逆喷旋液吸收氧化塔(4)的逆喷反应管,吸收母液为(NH4)2SO3、NH4HSO3、(NH4)2SO4的溶液,母液密度为1.2~1.24g/cm3,碱度为1.5~2.0tt°。SO2烟气在一段湍流逆喷旋液吸收氧化塔(4)中与反向喷射旋转的液体碰撞,形成湍动的泡沫区,气一液膜状传质表面更新快,SO2被化学吸收为亚盐同时由于气流中氧存在,催化剂的催化作用转化为(NH4)2SO4,SO2经一段湍流逆喷旋液吸收氧化塔(4)后的吸收率>80%,被吸收的SO2产生的亚盐被氧化成(NH4)2SO4,占总盐的98%,吸收母液中还夹带了烟气带入的粉尘,吸收母液从塔底进入斜管沉降槽(3),将烟尘沉降并排出,清液进入母液循环槽(2),此时向一段循环母液槽(2)中加入NH3水和Fe+3催化剂,催化剂的加入量为含固量的0.05%,加氨调整亚盐浓度后,经泵(1)返回一段作吸收母液。一段吸收后的烟气进入二段湍流逆喷旋液吸收氧化塔(5),此时直接向塔下部的母液贮槽内加入NH3水和S2O3 -2催化剂,S2O3 -2催化剂的加入量为含固量的0.15%,使母液密度为1.05~1.10g/1,碱度为2~3tt°,SO2经二段湍流逆喷旋液吸收氧化塔(5)后的吸收率>95%,二段母液经泵(16)循环,两段总吸收率≥99%。二段的吸收母液用泵(16)输出至一段贮槽(2)补充和调节一段吸收母液用。一段塔排出的450g/L的(NH4)2SO4水溶液经泵(15)输至复分解反应器(7)与粉状固体在60℃温度下搅拌反应并形成K2SO4结晶,结晶母液经过离心过滤机(14),湿硫酸钾去干燥得产品。离心机液体经泵(13)进入NH4Cl液蒸发器(8),再经泵(12)进入NH4Cl结晶机(9)降温结晶,晶液进离心机(11)过滤,固体湿NH4Cl去干燥得产品,滤液经泵(10)返回蒸发器(8)。
实施例2:
基本同实施例1。不同之处为:一段Fe+3催化剂的加入量为含固量的0.1%;二段S2O3 -2催化剂加入量为含固量的0.2%;一段塔排出的500g/L的(NH4)2SO4水溶液经泵(15)输至复分解反应器(7)饱和KCl溶液在75℃温度下搅拌反应并形成K2SO4结晶。
实施例3:
基本同实施例1。不同之处为:一段Fe+3催化剂的加入量为含固量的0.15%;二段S2O3 -2催化剂加入量为含固量的0.3%;一段塔排出的550g/L的(NH4)2SO4水溶液经泵(15)输至复分解反应器(7)与粉状固体在90℃温度下搅拌反应并形成K2SO4结晶。
Claims (2)
1、一种低浓度SO2烟气吸收氧化后直接制备K2SO4的方法,采用氨法吸收及亚盐氧化工艺,其特征在于:
1.1本方法的工艺还包括用吸收氧化后产生的450~550g/L的(NH4)2SO4溶液在不蒸发的状态下与粉状固体KCl或饱和KCl溶液在60~90℃温度下搅拌反应和结晶后制备成K2SO4的工艺;
1.2本方法的吸收和氧化过程在两座塔内并行,且分别控制,在吸收和氧化过程中除分别向两塔的母液槽中按氨法工艺加入NH3水外,还加入Fe+3或S2O3 -2催化剂,催化剂的加入量为含固量的0.05-0.3%。
2、权利要求1所述方法采用的装置包括吸收氧化设备,斜管沉降槽(3),一段循环母液槽(2),溶液输送泵(1)、(15),(16),其特征在于它还包括与输送泵(15)的管道连接的(NH4)2SO4与KCl复分解反应器(7),分别与复分解反应器(7)连接的KCl溶解槽(6)和K2SO4离心过滤机(14),与输送泵(13)的管道连接的NH4Cl溶液蒸发器(8),与输送泵(12)的管道连接的NH4Cl结晶器(9),分别与NH4Cl结晶器(9)和输送泵(10)的管道连接的NH4Cl离心过滤器(11);吸收氧化设备分别为一段湍流逆喷旋液吸收氧化塔(4)及二段湍流逆喷旋液吸收氧化塔(5);其中;
2.1一段湍流逆喷旋液吸收氧化塔(4)由塔体、置于塔体上部且一端插入塔内的逆喷反应管、置于逆喷反应管内的旋液喷头、置于塔内并设在逆喷反应管下方的旋液喷头、置于塔体上部的排出管组成;
2.2二段湍流逆喷旋液吸收氧化塔(5)由塔体上部和下部构成,塔体上部结构同一段湍流逆喷旋液吸收氧化塔(4),塔体下部为母液槽。
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