專利名稱：以氨為原料回收煙氣中SO₂的塔狀組合式脫硫反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種脫硫反應(yīng)器。
技術(shù)背景煙氣脫硫的方法很多，根據(jù)采用的脫硫原料的種類的不同，可以分為不同的方法。以氨為原料，回收法回收煙氣中的S02，是一種典型的回收法，許多專利公開了所說的回收法和脫硫反應(yīng)器，如中國專利ZL99113403.6、ZL02133906.2、和ZL02266994.9， 和美國專利USP5362458, USP6221325， USP6187278等，工業(yè)生產(chǎn)的實際表明，上述專 利公開的方法和脫硫反應(yīng)器，雖然能夠達(dá)到較高的脫硫效果，但是，還存在投資高，能 耗大，防腐蝕問題難以解決的缺陷。因此，開發(fā)研究新的以氨為原料，回收法回收煙氣 中的S02的脫硫反應(yīng)器，成為有關(guān)領(lǐng)域十分關(guān)注的課題。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型需要解決的技術(shù)問題是公開一種以氨為原料回收煙氣中S02的塔狀組 合式脫硫反應(yīng)器，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。本實用新型的以氨為原料回收煙氣中S02的塔狀組合式脫硫反應(yīng)器，包括 殼體；設(shè)置在殼體內(nèi)上部的煙氣降溫及S02吸收耦合區(qū)；所說的煙氣降溫及S02吸收耦 合區(qū)包括與設(shè)置在殼體上部的循環(huán)吸收液和氨入口相連通的吸收液噴淋霧化構(gòu)件； 設(shè)置在煙氣降溫及S02吸收耦合區(qū)下方的亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)； 設(shè)置在煙氣降溫及S02吸收耦合區(qū)和亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)之間的煙氣出卩；設(shè)置在亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)中一側(cè)的由直板和折板構(gòu)成的分隔板，所說的 折板與殼體內(nèi)壁密封固定連接，直板插入亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)中，直板與殼體內(nèi)壁之間為清夜區(qū)；直板下部為稠液區(qū)；設(shè)置在直板下部稠液區(qū)、殼體上的硫銨料槳出口； 設(shè)置在亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)中部的空氣入口； 設(shè)置在清夜區(qū)處的循環(huán)吸收液出口 ；設(shè)置在亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)、折板上部的母液入口；
設(shè)置在殼體頂部的煙氣入口；
設(shè)置在煙氣降溫及S02吸收耦合區(qū)上部的循環(huán)吸收液入口；
設(shè)置在煙氣降溫及S02吸收耦合區(qū)下部的補充工藝水入口；
本實用新型的獨特之處在于熱煙氣的增濕降溫與S02吸收兩個功能耦合在一個區(qū) 域內(nèi)，提高了設(shè)備的利用效率，可以節(jié)省投資，亞硫銨氧化和硫銨結(jié)晶兩個功能耦合在 脫硫反應(yīng)器的下部區(qū)域內(nèi)，氧化和結(jié)晶同時進(jìn)行，充分利用氧化反應(yīng)器需要的停留時間， 也為硫銨結(jié)晶提供足夠的停留時間，并確保能夠得到大顆粒的硫銨晶體，不僅節(jié)省投資， 也節(jié)約能耗。
由于以上四個功能的有機結(jié)合，最終形成了一個組合式脫硫反應(yīng)器。此外，該脫硫 反應(yīng)器還有一個的特點高溫?zé)釤煔鈴姆磻?yīng)器頂部進(jìn)入，與吸收液在反應(yīng)器中并流接觸， 不存在常規(guī)脫硫反應(yīng)器中存在的速度極限和嚴(yán)重的液沫夾帶問題。本實用新型對于整個 脫硫系統(tǒng)，脫硫原料(進(jìn)料)是氨、水和空氣，脫硫產(chǎn)品是固體硫銨，不產(chǎn)生任何形式的 新的廢水、廢渣和廢氣。總之，該發(fā)明變廢為寶，化害為利，不產(chǎn)生二次污染。


圖1為塔狀組合式脫硫反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
參見圖1，本實用新型的以氨為原料回收煙氣中so2的塔狀組合式脫硫反應(yīng)器包括
殼體l;
設(shè)置在殼體1內(nèi)上部的煙氣降溫及S02吸收耦合區(qū)2;
所說的煙氣降溫及S02吸收耦合區(qū)2包括與設(shè)置在殼體1上部的循環(huán)吸收液和氨 入口 101相連通的吸收液噴淋霧化構(gòu)件，所說的吸收液噴淋霧化構(gòu)件優(yōu)選噴嘴13;所說 的噴嘴13優(yōu)選螺旋噴嘴，即在噴嘴13內(nèi)設(shè)有螺紋，噴嘴13內(nèi)徑為10—100mm，噴嘴 13的數(shù)量可根據(jù)需要處理的吸收液的量決定，每個噴嘴液體噴淋量為10—100m3/h，噴 嘴材質(zhì)為耐磨耐腐蝕材料，包括SiSiC，陶瓷、聚胺酯、聚四氟和超高分子量聚乙烯等， 其中優(yōu)選SiSiC、陶瓷和聚胺酯。噴嘴的數(shù)量按每個噴嘴液體噴淋量10—100m3/11，噴嘴 內(nèi)徑10—100mm確定。吸收液的噴淋密度在10_200m3/m2/h，優(yōu)選在20 —80 m3/m2/h 之間；
設(shè)置在煙氣降溫及S02吸收耦合區(qū)2下方的亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)3;
設(shè)置在煙氣降溫及S02吸收耦合區(qū)2和亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)3之間的煙 氣出口 103;設(shè)置在亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)3中一側(cè)的由直板301和折板302構(gòu)成的分隔 板，所說的折板302與殼體1內(nèi)壁密封固定連接，直板301插入亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶 耦合區(qū)3中，直板301與殼體1內(nèi)壁之間為清夜區(qū)303;直板301下部為稠液區(qū)304， 清夜區(qū)303和稠液區(qū)304起著結(jié)晶體的篩分作用，使大顆粒集中在稠液區(qū)304，細(xì)顆粒 集中在清夜區(qū)303，硫銨出料取自稠液區(qū)；設(shè)置在直板301下部稠液區(qū)304、殼體1上的硫銨料漿出口 104;設(shè)置在亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)3中部的空氣入口 105;設(shè)置在清夜區(qū)303處的循環(huán)吸收液出口 106;設(shè)置在亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)3、折板302上部的母液入口 107; 設(shè)置在殼體1頂部的煙氣入口 105;設(shè)置在煙氣降溫及S02吸收耦合區(qū)2下部的補充工藝水入口 102，工藝補充水入口 也可設(shè)置在煙氣降溫及S02吸收耦合區(qū)2上部；本實用新型也可以在煙氣降溫及S02吸收耦合區(qū)2的吸收液噴淋霧化構(gòu)件下方設(shè)置 傳質(zhì)構(gòu)件，所說的傳質(zhì)構(gòu)件選自填料，包括格柵填料、散堆填料或波紋填料；本實用新型可以不裝填料，完全依靠噴霧產(chǎn)生的液滴的外表面積進(jìn)行氣一液傳質(zhì)。 在沒有填料情況下，當(dāng)噴淋密度為20m3/m2/h，對應(yīng)于填料面積20m2/m3。對于80m2/m3 規(guī)格的填料，對應(yīng)于無填料的噴淋密度是80m3/m2/h。對于常規(guī)脫硫反應(yīng)器，相當(dāng)于液/ 氣比為6 — 7升/m3。而常規(guī)的液氣比在10_15，對應(yīng)于標(biāo)準(zhǔn)填料的面積在140 — 200m2/m3。因此，不裝填料時，其噴淋密度較大，吸收液循環(huán)系統(tǒng)，包括泵、噴嘴、管 路和閥門的投資，以及循環(huán)功耗都較大。裝填料后，噴淋密度可以顯著降低，吸收液循 環(huán)系統(tǒng)的投資和能耗較低，但需要增加填料的投資。但是，總的講，采用填料的優(yōu)點更 多一些。優(yōu)選的，在亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)3設(shè)有與空氣入口 105相連接的空氣分布 器，對進(jìn)入反應(yīng)器的空氣進(jìn)行分布；優(yōu)選的，亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)3的上部設(shè)有開孔的篩板或柵板，篩板或柵 板的數(shù)量為3 5塊，將反應(yīng)器分為3—5級，含亞硫銨的液體從上往下，空氣從下往上， 形成逆流，形成多級鼓泡氧化反應(yīng)器，在達(dá)到同樣的90%氧化效率的情況下，氧化反應(yīng) 器體積，可以減少50_80%。在發(fā)生氧化的同時，硫銨結(jié)晶也將發(fā)生。結(jié)晶本身也相當(dāng)于一個化學(xué)反應(yīng)，因此，
多級鼓泡反應(yīng)器結(jié)構(gòu)也有利于結(jié)晶反應(yīng)。增加反應(yīng)速度，提高結(jié)晶體粒度的均勻性。同 時在脫硫反應(yīng)器的最底部，為了防止晶體沉積在底部結(jié)塊，在亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦 合區(qū)3的下部設(shè)有攪拌裝置；優(yōu)選的，硫銨料漿出口 104與亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)3底部的距離為0.1 _ l.Om，吸收二氧化硫的循環(huán)吸收液取自清液區(qū)303，循環(huán)吸收液出口與硫銨料漿出口 104 的距離為3 — 10m,在這種結(jié)構(gòu)的反應(yīng)結(jié)晶器中，可以得到IOO微米一IOOO微米的結(jié)晶 體，非常有利于硫銨的分離、干燥、包裝和應(yīng)用。本實用新型的塔狀組合式脫硫反應(yīng)器，可用于以氨為原料的煙氣脫硫?qū)02濃度 為1000_10000mg/Nm3、溫度為100—18(TC的含S02鍋爐煙氣，從組合式脫硫反應(yīng)器1 頂部的煙氣入口 105進(jìn)入煙氣降溫及S02吸收耦合區(qū)2，與通過所說的吸收液噴淋霧化 構(gòu)件噴淋而下的含有氨的吸收液接觸，并流向下，煙氣降溫，同時其中的S02被吸收；煙氣離開煙氣降溫及S02吸收耦合區(qū)2后，從煙氣出口 103離開脫硫反應(yīng)器，通過 除沫構(gòu)件，經(jīng)過除沫后離開脫硫系統(tǒng)，排向煙囪。吸收液離開煙氣降溫及S02吸收耦合區(qū)2后，進(jìn)入亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)3， 與從空氣入口 105鼓入的空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成的亞硫銨被鼓入的空氣氧化為硫銨， 同時增加吸收液中的硫銨濃度，亞硫銨被氧化也促進(jìn)了 S02的吸收，使液相中的化學(xué)反 應(yīng)朝有利于S02吸收的方向進(jìn)行。隨著時間的進(jìn)行，硫酸銨濃度不斷增加，達(dá)到并超過 其飽和濃度。由于吸收液中含有粉煤灰，可以作為硫銨結(jié)晶的晶核，使硫酸銨能夠結(jié)晶 析出。在硫銨在吸收液中的濃度超過一定程度后，硫銨晶體可以穩(wěn)定增長。因此，脫硫 過程的開車過程就是硫酸銨在吸收液中積累，達(dá)到飽和濃度開始析出晶體，并最后長成大的晶體的過程。循環(huán)吸收液從清夜區(qū)303的循環(huán)吸收液出口 106取出，經(jīng)過循環(huán)泵輸送與新加入的 氨混合后進(jìn)入煙氣降溫及S02吸收耦合區(qū)2與新進(jìn)入的煙氣接觸，吸收煙氣中的S02， 得到新的亞硫酸銨，又進(jìn)入"氧化結(jié)晶區(qū)"，又被氧化為硫銨，并結(jié)晶析出，如此不斷循 環(huán)；硫銨料漿從硫銨料漿出口 104取出，輸送到硫銨分離裝置，采用常規(guī)的方法，分離 收集其中的固體顆粒，即為商品硫銨，分離后的母液通過亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū) 3上部的母液入口 107送回亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)3;工藝補充水由補充工藝水 入口 102進(jìn)入反應(yīng)器。
權(quán)利要求1.一種以氨為原料回收煙氣中SO2的塔狀組合式脫硫反應(yīng)器，包括殼體(1)，其特征在于，還包括設(shè)置在殼體(1)內(nèi)上部的煙氣降溫及SO2吸收耦合區(qū)(2)；所說的煙氣降溫及SO2吸收耦合區(qū)(2)包括與設(shè)置在殼體(1)上部的循環(huán)吸收液和氨入口(101)相連通的吸收液噴淋霧化構(gòu)件；設(shè)置在煙氣降溫及SO2吸收耦合區(qū)(2)下方的亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)(3)；設(shè)置在煙氣降溫及SO2吸收耦合區(qū)(2)和亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)(3)之間的煙氣出口(103)；設(shè)置在亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)(3)中一側(cè)的由直板(301)和折板(302)構(gòu)成的分隔板，所說的折板(302)與殼體(1)內(nèi)壁密封固定連接，直板(301)插入亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)(3)中，直板(301)與殼體(1)內(nèi)壁之間為清夜區(qū)(303)，直板(301)下部為稠液區(qū)(304)；設(shè)置在直板301下部稠液區(qū)(304)、殼體(1)上的硫銨料漿出口(104)；設(shè)置在亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)(3)中部的空氣入口(105)；設(shè)置在清夜區(qū)(303)處的循環(huán)吸收液出口(106)；設(shè)置在亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)(3)、折板(302)上部的母液入口(107)；設(shè)置在殼體(1)頂部的煙氣入口(105)；設(shè)置在煙氣降溫及SO2吸收耦合區(qū)(2)下部的補充工藝水入口(102)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的以氨為原料回收煙氣中S02的塔狀組合式脫硫反應(yīng)器， 其特征在于，在煙氣降溫及S02吸收耦合區(qū)(2)的吸收液噴淋霧化構(gòu)件下方設(shè)置傳質(zhì) 構(gòu)件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的以氨為原料回收煙氣中S02的塔狀組合式脫硫反應(yīng)器， 其特征在于，所說的傳質(zhì)構(gòu)件選自填料，包括格柵填料、散堆填料或波紋填料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的以氨為原料回收煙氣中S02的塔狀組合式脫硫反應(yīng)器，其 特征在于，在亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)(3)設(shè)有與空氣入口 (105)相連接的空氣 分布器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的以氨為原料回收煙氣中S02的塔狀組合式脫硫反應(yīng)器，其 特征在于，亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)(3)的上部設(shè)有開孔的篩板或柵板。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的以氨為原料回收煙氣中S02的塔狀組合式脫硫反應(yīng)器，其 特征在于，在亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)(3)的下部設(shè)有攪拌裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的以氨為原料回收煙氣中S02的塔狀組合式脫硫反應(yīng)器，其 特征在于，硫銨料漿出口 (104)與亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)(3)底部的距離為O.l 一1.0m，所說的循環(huán)吸收液出口與硫銨料漿出口 (104)的距離為3 — 10m。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的以氨為原料回收煙氣中S02的塔狀組合式脫硫反應(yīng)器，其 特征在于，所說的吸收液噴淋霧化構(gòu)件為噴嘴(13)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的以氨為原料回收煙氣中S02的塔狀組合式脫硫反應(yīng)器，其 特征在于，所說的噴嘴(13)為螺旋噴嘴。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的以氨為原料回收煙氣中S02的塔狀組合式脫硫反應(yīng)器， 其特征在于，噴嘴(13)內(nèi)徑為10—100mm。
專利摘要本實用新型涉及一種脫硫反應(yīng)器，公開了一種以氨為原料回收煙氣中SO₂的塔狀組合式脫硫反應(yīng)器，包括殼體(1)，其特征在于，還包括設(shè)置在殼體(1)內(nèi)上部的煙氣降溫及SO₂吸收耦合區(qū)(2)；設(shè)置在煙氣降溫及SO₂吸收耦合區(qū)(2)下方的亞硫銨氧化及硫銨結(jié)晶耦合區(qū)(3)。本實用新型的獨特之處在于，熱煙氣的增濕降溫與SO₂吸收兩個功能耦合在脫硫反應(yīng)器的上部區(qū)域內(nèi)，亞硫銨氧化和硫銨結(jié)晶兩個功能耦合在脫硫反應(yīng)器的下部區(qū)域內(nèi)，既提高了設(shè)備的利用效率，還可以節(jié)省投資和能耗。本實用新型對于整個脫硫系統(tǒng)，脫硫原料是氨、水和空氣，脫硫產(chǎn)品是固體硫銨，變廢為寶，化害為利，不產(chǎn)生二次污染。
文檔編號B01D53/78GK201006395SQ20072006702
公開日2008年1月16日 申請日期2007年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月5日
發(fā)明者婁愛娟 申請人:婁愛娟