CN1919419A - 氨硫法工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种氨脱硫工艺，流程如下：含SO2的工业废气在废气处理装置中与碱性脱除剂反应，生成的富液被送入加热装置内；在加热装置内加热分解富液，将释放出来的气态混合物输送到气体分离装置进行冷却，然后进行气液分离，二氧化硫被抽走，分离得到的液体返回到加热装置内；把加热装置底部出来的贫液排入贫液罐内，大部分贫液被输送至废气处理装置内，作为脱硫剂循环使用。本工艺特别适合应用于SO2含量大的工业废气，极大地减少了碱性脱除剂的使用量，降低了碱性脱除剂的购买费用，从而降低了运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及工业生产中的废气处理方法，具体地说是一种氨硫法工艺。
背景技术
我国清洁资源稀少，能源资源以煤炭为主，占一次能源消费总量的75％。燃煤排放的二氧化硫连续多年超过2000万吨，居世界首位，我国己成为世界上第三大酸雨区和大气环境污染最严重的国家之一。现有的脱硫工艺有湿法、干法和半干法等上百种，其中半干式氨法脱硫是经济效益最好的方法之一。目前，半干式氨法脱硫有以下形式：
第一种是简易氨法，它主要是利用气相条件下的H2O、NH3与SO2间的快速反应进行脱硫，其终止物与灰尘混合后当成肥泥用于种花草。严格地讲简易氨法是一种不能回收硫、氮的氨法。
优点是：脱硫效率高，设备投资省、占地面积小、耗水电费用低、没有二次污染等。
缺点是：脱硫终止物没有附加值，没能减少用户的运行费用。
第二种是氨回收法，它主要也是利用气相条件下的H2O、NH3与SO2间的快速反应进行脱硫，区别是将终止物氧化成稳定的硫酸铵，再结晶、干燥成固体硫酸铵后直接销售或再加工成复混化肥销售。
优点是：能够抵消一部分的运行费用，减少了用户的一部分负担。
缺点是：硫酸铵的附加价值不高，复混化肥的附加价值比较高，但需要组织大量的人力、物力、财力去储存、销售；同时硫酸铵和复混化肥的销售量受季节、地区等影响较大，需要较大的库存面积和较大的资金周转；需要花费许多流动资金购买大量的氨水和其他元素的化肥。其额外投资的费用和脱硫设备的运行费用远高于硫酸铵的销售利润，与复混化肥的销售利润抵消一部分。
第三种是氨酸法，它是利用气相条件下的H2O、NH3与SO2间的快速反应得到的亚硫酸铵与烟气中的SO2反应生成亚硫酸氢铵，再用硫酸(硝酸或磷酸)分解出SO2和硫酸铵(硝酸铵或磷酸铵)。SO2气体作为化工原料销售，硫酸铵(硝酸铵或磷酸铵)作为化肥销售。
优点是：SO2气体作为化工原料的中间产品，其销售不成问题。少量的硫酸铵或硝酸铵或磷酸铵销售还是可以接受的，其能够抵消一部分的运行费用，减少用户的一部分负担。
缺点是：需要大量的流动资金购买大量的氨水和强酸才能产出SO2气体，脱硫终止物的成本受原料的影响很大，且强酸的危险性较大，一般用户都不能接受。一旦资金链断开就会影响整个系统的运行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种新的脱硫工艺，其将一副产品作为脱硫剂循环使用，大大降低辅助原材料的购买费用，从而降低运行费用；从脱硫终止物中分离得到的SO2作为副产品销售，使本发明能产生较大的赢利。
为此，本发明采用如下的技术方案：氨硫法工艺，其特征在于流程如下：含SO2的工业废气在废气处理装置中与碱性脱除剂反应，生成的富液被送入加热装置内；在加热装置内加热分解富液，将释放出来的气态混合物输送到气体分离装置进行冷却，然后进行气液分离，二氧化硫被抽走，分离得到的液体返回到加热装置内；把加热装置底部出来的贫液排入贫液罐内，大部分贫液被输送至废气处理装置内，作为脱硫剂循环使用。
贫液的一部分被输送到通有压缩空气的氧化塔内氧化，把氧化塔内出来的物料输送到结晶干燥装置内变成固体物料。所述的工业废气为燃烧煤、油、煤气或天然气时产生的废气或工业生产过程中挥发的废气，其有害成分包括SO2和NOx、SO2和CO2或SO2、NOx和CO2。本发明特别适合SO2含量大的工业废气。
氨硫法工艺的基本原理是：工业废气中的有害成分如SO2(NOx、CO2)极易与碱性物质(如氨水、氢氧化钠)发生化学反应，形成亚硫酸(硝酸、碳酸氢)盐，亚硫酸盐再与SO2反应形成酸式盐即亚硫酸氢盐。酸式盐(如NH4HSO3、NaHSO3)不稳定，受热易分解。分解的化学反应式如下：
本发明利用酸式盐的遇热不稳定性，在加热装置内将其分解成SO2气体和(NH4)2SO3液体，通过蒸发加热形式使脱硫终止物中的SO2气体分离出来，该气体可以直接用管道输送到化工厂作为生产原料，也可以经脱水、压缩、冷却处理后装罐销售；一部分(NH4)2SO3液体作为脱硫剂再加入废气处理装置中循环使用，这样在很大程度上减少了氨水的使用量，降低了购买氨水的成本，降低了运行成本，另一部分(NH4)2SO3液体进行氧化、结晶、烘干后变成(NH4)2SO4销售，其利润可以使运行成本得到进一步降低。
本发明的工业废气在废气处理装置中反应后，NOx、CO2与碱性脱除剂发生化学反应，形成硝酸盐及碳酸氢盐，然后进入加热装置中，硝酸盐稳定不会受热分解，进入结晶干燥装置变成硝酸盐固体；碳酸氢盐进入加热装置中会受热分解出CO2，但CO2冷凝后仍会生成碳酸氢盐，然后经结晶干燥变成碳酸氢盐固体。
所述的氨硫法工艺，气体分离装置内装有换热管，生成的富液先流经换热管，然后再被送入加热装置内；加热装置内释放出来的气态混合物输送至位于换热管外的气体分离装置内，其与换热管内的富液进行换热，得到的液体进入加热装置内。换热管的富液被上升的气态混合物预热，以较高温度(一般为60～80℃)进入加热装置内，降低了能耗；气态混合物SO2和CO2被换热管内的富液冷凝(一般为20～40℃)后，气态物质SO2被抽走，CO2气体生成液态碳酸氢盐，然后被送入加热装置内。
所述的氨硫法工艺，碱性脱除剂是指在废气处理装置里用于脱除废气中有害成分的碱性物质，其为氨水或氢氧化物，与SO2、NOx或CO2都能反应，有效脱除了工业废气中的多种有害成分。
所述的氨硫法工艺，加热装置是指将液体加热、加压后使其分解的设备，其为蒸发塔或蒸馏塔/釜，其内的温度为80～120℃，压力为在上述条件下将亚硫酸氢盐分解成亚硫酸盐和SO2，硝酸盐不分解，碳酸氢盐分解出CO2。
所述的氨硫法工艺，气体分离装置为加压后直接冷却的分离装置或采用精馏方法的分离装置。
所述的氨硫法工艺，富液的主要成分为亚硫酸氢铵，所述贫液的主要成分为亚硫酸铵。
所述的氨硫法工艺，碱性脱除剂连续加入废气处理装置中，以保证反应效率和脱除有害物质的效果，贫液中的亚硫酸盐作为脱硫剂循环使用只针对脱硫，而对NOx或CO2的脱除不起作用；用贫液作为脱硫剂相对碱性脱除剂来说，反应效率要低一些。
本发明前期投入的资金少，一旦资金链断开，基本不影响整个系统的运行；将加热装置排出的贫液主要作为脱硫剂加入废气处理装置中循环使用，特别适合应用于SO2含量大的工业废气，极大地减少了碱性脱除剂的使用量，降低了碱性脱除剂的购买费用，从而降低了运行成本；另将小部分的贫液进行氧化、结晶、烘干成硫酸盐、硝酸盐、碳酸氢盐销售，其产生的利润进一步降低了运行成本；得到的纯SO2可以直接用管道输送到化工厂作为生产原料，也可以经脱水、压缩、冷却处理后装罐销售，用户可在几年内收回设备投资且以后每年都有可观的经济效益。
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方式
如图1所示的氨硫法工艺，其所用的设备由废气处理装置1、气体分离装置2、加热装置3、贫液罐4、氧化塔5、结晶干燥装置6组成，气体分离装置2内装有换热管7。含SO2、NOx和CO2的工业废气通过管道进入废气处理装置1，同时加入碱性脱除剂氨水，净化后的气体从废气处理装置排放出去，得到富液的成分为亚硫酸铵、亚硫酸氢铵、硝酸铵及碳酸氢铵，主要成分是亚硫酸氢铵。富液被送入气体分离装置2的换热管内，与上升的气态混合物(即SO2和CO2等气体)进行热量交换，富液经过预热后再进入加热装置3。控制加热装置在80～120℃的温度、常压力范围内，使富液中的亚硫酸氢铵和碳酸氢铵发生分解反应，从而释放出SO2和CO2气体，该气体流经换热管处，被冷却，SO2被抽走，用管道输送给用户或脱水、冷却、压缩后罐装外运，CO2气体仍变成液态碳酸氢铵，气体分离装置主要是将SO2与CO2等其它气体分离。气体分离装置2产生的液体返回到加热装置3中。加热装置3底部出来的贫液，其成分为亚硫酸铵、硫酸铵、硝酸铵及碳酸氢铵，主要成分是亚硫酸铵，贫液输送到贫液罐4后，大部分作为脱硫剂输送到废气处理装置1内循环使用，小部分输送到氧化塔5进行氧化，氧化后的液体输送到结晶干燥装置6中变成固体硫酸铵、硝酸铵及碳酸氢铵。
本发明的保护范围并不限于上述实施例。
Claims (9)
1、氨硫法工艺，其特征在于流程如下：含SO2的工业废气在废气处理装置中与氨水反应，生成的富液被送入加热装置内；在加热装置内加热分解富液，将释放出来的气态混合物输送到气体分离装置进行冷却，然后进行气液分离，二氧化硫被抽走，分离得到的液体返回到加热装置内；把加热装置底部出来的贫液排入贫液罐内，贫液被输送至废气处理装置内，作为脱硫剂循环使用。
2、根据权利要求1所述的氨硫法工艺，其特征在于贫液的一部分被输送到通有压缩空气的氧化塔内氧化，把氧化塔内出来的物料输送到结晶干燥装置内变成固体物料。
3、根据权利要求2所述的氨硫法工艺，其特征在于所述工业废气为燃烧煤、油、煤气或天然气时产生的废气或工业生产过程中挥发的废气，其有害成分包括SO2和NOx、SO2和CO2或SO2、NOx和CO2。
4、根据权利要求2或3所述的氨硫法工艺，其特征在于气体分离装置内装有换热管，生成的富液先流经换热管，然后再被送入加热装置内；加热装置内释放出来的气态混合物输送至位于换热管外的气体分离装置内，其与换热管内的富液进行换热，冷凝后得到的液体再返回到加热装置内。
5、根据权利要求4所述的氨硫法工艺，其特征在于所述的碱性脱除剂是指在废气处理装置里用于脱除废气中有害成分的碱性物质，其为氨水。
6、根据权利要求5所述的氨硫法工艺，其特征在于所述的加热装置是指将液体加热、加压后使其分解的设备，其为蒸发塔或蒸馏塔/釜，其内的温度为80～120℃。
7、根据权利要求5所述的氨硫法工艺，其特征在于所述的气体分离装置为加压后直接冷凝的分离装置或采用精馏方法的分离装置。
8、根据权利要求5所述的氨硫法工艺，其特征在于所述富液的主要成分为亚硫酸氢铵，所述贫液的主要成分为亚硫酸铵。
9、根据权利要求5所述的氨硫法工艺，其特征在于所述的碱性脱除剂连续加入废气处理装置中。
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