本發(fā)明涉及一種煙氣中二氧化硫脫除技術(shù),具體是一種提高氨法脫硫副產(chǎn)硫酸銨品質(zhì)的裝置及方法,屬于環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
隨著國(guó)家工業(yè)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展,對(duì)石油、煤電行業(yè)的需求增大,而粗放式經(jīng)濟(jì)發(fā)展也帶來(lái)了一定的環(huán)境問(wèn)題,大氣污染就是其中之一。由于近些年國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)和人民群眾的環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng),國(guó)家大力倡導(dǎo)綠色經(jīng)濟(jì)和循環(huán)經(jīng)濟(jì),先后制定了嚴(yán)苛的環(huán)境保護(hù)政策。大氣污染治理中嚴(yán)格控制各行業(yè)排放煙氣中二氧化硫含量成為重中之重。
目前國(guó)內(nèi)多家大容量火電廠、焦化廠等都響應(yīng)政策號(hào)召,配備了脫硫裝置,其中濕法脫硫工藝作為煙氣脫硫的主導(dǎo)工藝被廣泛采用。近年來(lái),通過(guò)工藝不斷完善和改進(jìn),氨法脫硫工藝逐步得到推廣。該工藝最大的特點(diǎn)就是脫硫效率高,并且能夠副產(chǎn)重要化肥產(chǎn)品硫酸銨,變廢為寶。
氨法煙氣脫硫工藝中,脫硫劑是氨或者氨水,其脫硫原理是堿性脫硫劑與酸性二氧化硫氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成硫酸銨的過(guò)程。現(xiàn)有脫硫工藝是將其分解為兩步來(lái)進(jìn)行,分別是吸收和氧化。
吸收反應(yīng):NH3+H2O+SO2→(NH4)2SO3 (1)
(NH4)2SO3+SO2+H2O→NH4HSO3 (2)
NH4HSO3+NH3→(NH4)2SO3 (3)
氧化反應(yīng):(NH4)2SO3+NH3→(NH4)2SO4 (4)
吸收和氧化后的產(chǎn)物硫酸銨,再通過(guò)濃縮、蒸發(fā)結(jié)晶、分離、干燥、包裝等過(guò)程最終獲得可售硫酸銨產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)了環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的雙增效。硫酸銨作為一種重要的工業(yè)產(chǎn)品,隨著廣泛的應(yīng)用,對(duì)其產(chǎn)品質(zhì)量要求越來(lái)越高。但現(xiàn)階段由于反應(yīng)產(chǎn)物硫酸銨溶液中含有進(jìn)塔煙氣帶有的煙塵、油、重金屬離子等,這些通常來(lái)自于煅燒工藝和煉焦工藝產(chǎn)生的廢煙氣,導(dǎo)致最終的硫酸銨產(chǎn)品質(zhì)量(顏色、粒度、純度)較差,無(wú)法滿(mǎn)足產(chǎn)品出售標(biāo)準(zhǔn)。另外,現(xiàn)階段普遍采用的結(jié)晶系統(tǒng),也因?yàn)檠b置自身性能限制,無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)高品質(zhì)副產(chǎn)硫酸銨的要求,且利用率無(wú)法進(jìn)一步提高。因此,有必要開(kāi)發(fā)一套在保持高效率煙氣脫硫基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)脫硫液凈化,副產(chǎn)硫酸銨產(chǎn)品質(zhì)量提高的工藝。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種在保證高效率煙氣脫硫的同時(shí)還能提高副產(chǎn)質(zhì)量的提高氨法脫硫副產(chǎn)硫酸銨品質(zhì)的裝置及方法。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種提高氨法脫硫副產(chǎn)硫酸銨品質(zhì)的裝置,其包括脫硫塔和硫酸銨結(jié)晶系統(tǒng),脫硫塔中自上而下設(shè)有除霧器、洗滌液噴淋層、吸收液噴淋層,所述脫硫塔中位于吸收液噴淋層與脫硫塔塔底之間設(shè)有預(yù)濃縮噴淋層,所述預(yù)濃縮噴淋層和吸收液噴淋層之間設(shè)有集水板,集水板上設(shè)有風(fēng)帽,所述脫硫塔塔底上設(shè)有通入到預(yù)濃縮噴淋層的濃縮液循環(huán)管道,濃縮液循環(huán)管道設(shè)有濃縮液循環(huán)泵,所述脫硫塔外設(shè)有與吸收液噴淋層連接的氧化循環(huán)槽,氧化循環(huán)槽底部與脫硫塔塔底連通,所述脫硫塔上位于集水板上方位置處設(shè)有通入到氧化循環(huán)槽中的溢流管,所述脫硫塔外還設(shè)有通入到脫硫塔塔底的料液凈化槽,料液凈化槽上通過(guò)管道依次連接有料液過(guò)濾器和硫酸銨儲(chǔ)罐,硫酸銨儲(chǔ)罐與結(jié)晶系統(tǒng)連接,所述結(jié)晶系統(tǒng)包括結(jié)晶器、壓縮機(jī)和換熱器,所述換熱器上設(shè)有與硫酸銨儲(chǔ)罐連接的料液進(jìn)口、與結(jié)晶器料液進(jìn)口連接的料液出口以及冷凝水出口、與壓縮機(jī)連接的蒸汽進(jìn)口,所述結(jié)晶器頂部設(shè)有與壓縮機(jī)連接的蒸汽出口,所述結(jié)晶器的出料口上依次連接有離心機(jī)和干燥器。
所述脫硫塔外還設(shè)有用于向脫硫塔塔底、氧化循環(huán)槽、料液凈化槽提供壓縮空氣的氧化風(fēng)機(jī),氧化循環(huán)槽內(nèi)設(shè)有布?xì)庋b置。
所述氧化循環(huán)槽上連接有氨吸收液補(bǔ)充管路。
所述結(jié)晶器和換熱器料液進(jìn)口之間連接有料液循環(huán)管路,所述離心機(jī)上還連接有通入到硫酸銨儲(chǔ)罐中的母液回收管路,所述換熱器上的冷凝水出口上連接有洗滌液補(bǔ)充罐或者冷凝水出口與洗滌液噴淋層連接。
所述洗滌液噴淋層采用波紋規(guī)整填料,填料的材質(zhì)為增強(qiáng)PP或UPVC;所述除霧器采用規(guī)流除霧器。
所述料液凈化槽中設(shè)有鼓泡裝置和攪拌器,所述料液過(guò)濾器采用陶瓷膜過(guò)濾器,所述結(jié)晶器采用DTB型結(jié)晶器,DTB型結(jié)晶器中央有一導(dǎo)流筒,導(dǎo)流筒周?chē)袌A筒形擋板,導(dǎo)流筒下部有螺旋槳式攪拌器,所述干燥機(jī)采用振動(dòng)流化床。
一種提高氨法脫硫副產(chǎn)硫酸銨品質(zhì)的方法,其包括以下步驟:(1)吸收液與煙氣在脫硫塔進(jìn)行反應(yīng)后,進(jìn)入到脫硫塔外的氧化循環(huán)槽中;(2)氧化循環(huán)槽中的料液通入到脫硫塔塔底,再通過(guò)濃縮液循環(huán)管道進(jìn)入脫硫塔內(nèi)的預(yù)濃縮噴淋層吸收煙氣的熱量,從而料液在脫硫塔塔底濃縮;(3)當(dāng)脫硫塔塔底料液中硫酸銨為飽和不析出狀態(tài)時(shí),料液由脫硫塔塔底進(jìn)入料液凈化槽,向料液凈化槽中加入稀氨水去除料液中的重金屬離子鐵、錳、鈣,向料液凈化槽中鼓泡和攪拌,使料液中含有的煙塵、油、懸浮顆?;旌暇奂?;(4)再將料液凈化槽中的料液打入過(guò)濾器過(guò)濾,過(guò)濾后的濾渣進(jìn)入渣場(chǎng),潔凈濾液進(jìn)入硫酸銨儲(chǔ)罐;(5)再將硫酸銨儲(chǔ)罐中的潔凈料液打入結(jié)晶系統(tǒng),首先潔凈料液進(jìn)入到換熱器中,結(jié)晶系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)利用外源蒸汽的熱量進(jìn)入換熱器與潔凈料液換熱,換熱后結(jié)晶料液溫度升高進(jìn)入結(jié)晶器結(jié)晶,料液在結(jié)晶器中結(jié)晶時(shí)產(chǎn)生蒸汽的蒸汽進(jìn)入壓縮機(jī)升溫升壓,使蒸汽焓值提高,此時(shí)關(guān)閉外源蒸汽,將焓值提高后的蒸汽通入換熱器;(6)料液在結(jié)晶器中結(jié)晶,再開(kāi)始連續(xù)出料,結(jié)晶器中漿料經(jīng)離心機(jī)分離形成濕固料,濕固料再進(jìn)入干燥器中干燥,再經(jīng)過(guò)降溫得到副產(chǎn)硫酸銨產(chǎn)品。
步驟(1)、(2)、(3)在運(yùn)行時(shí),向氧化循環(huán)槽、脫硫塔塔底和料液凈化槽底部底部鼓入壓縮空氣,使料液發(fā)生強(qiáng)制氧化反應(yīng);在步驟(5)中,將換熱器中蒸汽換熱形成的冷凝水收集到洗滌液補(bǔ)充罐中或者將冷凝水直接通入到脫硫塔噴淋層中。
將氧化循環(huán)槽內(nèi)料液pH控制在4-6.5,氧化率維持在98%以上;脫硫反應(yīng)進(jìn)行時(shí),將6-8%的氨吸收液加入氧化循環(huán)槽上部;當(dāng)氧化循環(huán)槽中硫酸銨含量達(dá)到25-35%時(shí),將氧化循環(huán)槽中料液通入脫硫塔塔底;將脫硫塔塔底料液的溫度控制在55-65℃,當(dāng)脫硫塔塔底料液中硫酸銨濃縮到30-40%時(shí),再通過(guò)泵將料液打入料液凈化槽。
所述結(jié)晶器內(nèi)部操作溫度為70℃,結(jié)晶器中晶種選用粒徑為65-85um的晶體,晶種加入量為0.15-0.25%;當(dāng)結(jié)晶器內(nèi)料液濃度達(dá)到45-55%時(shí),再開(kāi)始連續(xù)出料,經(jīng)過(guò)離心機(jī)分離的濕固料的含水率為3-5%;經(jīng)過(guò)干燥器干燥后的固料含水率小于1%、晶體粒徑為1-3mm。
本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明脫硫塔采用單塔形式,流程簡(jiǎn)單,操作方便,電耗和設(shè)備維護(hù)費(fèi)用少,脫硫率達(dá)95%,硫酸銨回收率達(dá)99%,避免雙塔形式存在的流程復(fù)雜、指標(biāo)不易控制等問(wèn)題。在脫硫塔塔底部分,利用進(jìn)塔煙氣(溫度100-160℃)的熱量濃縮硫酸銨料液,脫硫塔通過(guò)自動(dòng)工藝水沖洗,除霧器沖洗,保持塔內(nèi)預(yù)濃縮段溫度在55℃-65℃,避免長(zhǎng)時(shí)間超溫運(yùn)行,減少設(shè)備運(yùn)行壽命。
進(jìn)塔煙氣通過(guò)濃縮硫酸銨料液噴淋降溫至45-60℃,濕度增加至接近飽和濕度。該溫度有利于吸收段高效率吸收二氧化硫。通過(guò)預(yù)濃縮噴淋層的噴淋液液可有效去除進(jìn)塔煙氣夾帶煙塵含量,使煙塵轉(zhuǎn)移至預(yù)濃縮段硫酸銨料液中。煙氣入口靠近脫硫塔處為干濕交界面,易發(fā)生腐蝕現(xiàn)象,此部分煙道可內(nèi)襯玻璃鱗片,提高耐腐蝕性能。
集水板將吸收液噴淋層和預(yù)濃縮噴淋層隔開(kāi),降溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)集水板上的風(fēng)帽進(jìn)入吸收段,與吸收段噴淋系統(tǒng)噴出的吸收液進(jìn)行逆向的傳質(zhì)傳熱過(guò)程,煙氣在脫硫同時(shí)進(jìn)一步降低溫度。與煙氣中二氧化硫反應(yīng)后的吸收液由集水板進(jìn)行收集,并通過(guò)溢流管路,進(jìn)入塔外的氧化循環(huán)槽。
采用塔外氧化方式的優(yōu)點(diǎn)是能夠方便地對(duì)氧化槽內(nèi)硫酸銨料液濃度進(jìn)行控制,可將氧化槽內(nèi)硫酸銨料液濃度控制在25-35%。考慮對(duì)氨逃逸的控制,保持氧化槽內(nèi)料液pH為4-6.5,氧化率維持在98%以上。塔外氧化避免了氧化系統(tǒng)耦合在脫硫塔內(nèi)而產(chǎn)生不必要的影響,降低脫硫塔效率。
利用氨的水溶性特點(diǎn),通過(guò)洗滌液噴淋層降低煙氣中氨逃逸量,同時(shí)也減少煙氣夾帶硫酸銨氣溶膠含量。也可以利用硫酸銨和亞硫酸銨混合液對(duì)除霧器前煙氣進(jìn)行噴淋,吸收部分的氨氣和氣溶膠。最終出口凈煙氣溫度為45-55℃。洗滌液噴淋層和除霧層的具體使用級(jí)數(shù)根據(jù)實(shí)際煙氣中氨逃逸量和硫酸銨氣溶膠含量而定。脫硫塔內(nèi)洗滌液噴淋層采用波紋規(guī)整填料,除霧器采用規(guī)流除霧器,填料為PP或UPVC具有耐腐蝕的特點(diǎn),洗滌液噴淋層具有自潔功能,通過(guò)填料球相對(duì)運(yùn)動(dòng),互相碰撞摩擦,剝落粘附于填料球表面的灰塵。
氧化循環(huán)槽上設(shè)有氨吸收液加入管路,氨水加入濃度控制在質(zhì)量分?jǐn)?shù)6-8%,加入氨水可促進(jìn)氧化過(guò)程,同時(shí)也有效抑制亞硫酸氫銨分解和氨逃逸。氧化循環(huán)槽內(nèi)亞硫酸銨被氧化風(fēng)機(jī)提供的空氣強(qiáng)制氧化,反應(yīng)生成硫酸銨。氧化過(guò)程可以通過(guò)添加CoSO4作為催化劑,提升氧化效率。氧化反應(yīng)停留時(shí)間控制在1-2h。氧化循環(huán)槽中的布?xì)庋b置盡量使液槽內(nèi)不存在死端,可設(shè)置多孔板,開(kāi)孔率60-80%。氧化循環(huán)槽與脫硫塔塔底預(yù)濃縮段相通,當(dāng)硫酸銨料液濃度達(dá)到一定值后進(jìn)入到脫硫塔塔底進(jìn)行料液濃縮。氧化循環(huán)槽中含有硫酸銨,未氧化的亞硫酸銨和氨水的混合料液作為吸收噴淋液通過(guò)循環(huán)泵打入脫硫塔吸收段。通過(guò)濃縮循環(huán)泵將脫硫塔塔底的硫酸銨料液打入預(yù)濃縮液噴淋器中噴淋,硫酸銨料液吸收煙氣余熱不斷提高硫酸銨料液濃度,使料液中硫酸銨濃度控制在接近飽和但未析出狀態(tài),硫酸銨濃度約30-40%。既有效利用了進(jìn)塔煙氣余熱,又可以提高進(jìn)蒸發(fā)結(jié)晶工段料液濃度,減少能量消耗。
也可用氧化風(fēng)機(jī)向脫硫塔塔底鼓入壓縮空氣,一方面可以提高亞硫酸銨氧化率,另一方面可以通過(guò)壓縮空氣攪動(dòng)料液,使得料液中所含煙塵顆粒完全分散,不沉積,再由泵打入料液凈化槽。通過(guò)該工序,可以定期排出預(yù)濃縮段料液中不斷富集的煙塵顆粒,降低了含塵料液對(duì)泵和管路的磨損,同時(shí)也降低了噴淋系統(tǒng)噴頭和管路因煙塵聚集而堵塞的危險(xiǎn)。
料液凈化槽中料液溫度為50-60℃,通過(guò)向料液投加適量氨水,可將料液中含有的重金屬離子如鐵、錳、鈣等轉(zhuǎn)化為沉淀去除,這樣將金屬離子對(duì)硫酸銨結(jié)晶介穩(wěn)區(qū)寬度的影響降至最低,保證產(chǎn)品質(zhì)量。料液凈化槽中設(shè)有鼓泡裝置,一方面可提高亞硫酸銨氧化率,另一方面通過(guò)鼓泡進(jìn)氣,產(chǎn)生大量微小氣泡與料液中懸浮物(包括煙塵和重金屬沉淀物)及油污結(jié)合聚集,有利于過(guò)濾操作。儲(chǔ)罐側(cè)壁設(shè)有攪拌裝置,實(shí)現(xiàn)快速混合、反應(yīng)功能。
過(guò)濾裝置采用陶瓷膜過(guò)濾器,因?yàn)槠渚哂休^好的熱穩(wěn)定性能和耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕性能,具有良好的抗微生物侵蝕能力和自潔凈能力,具有良好的除油能力可達(dá)80-95%,對(duì)于粒徑大于0.5um懸浮物有較高去除率可達(dá)98%??紤]到料液中含有的煙塵粒度大都為幾微米,粒度較細(xì),且料液溫度在50-60℃,達(dá)不到板框式壓濾機(jī)等脫水設(shè)備使用要求,選擇陶瓷膜過(guò)濾器更加適合。通過(guò)過(guò)濾工序最大限度保證進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶工段料液清潔程度,使生產(chǎn)出的硫酸銨結(jié)晶顆粒大而均勻且白。
由進(jìn)料泵將經(jīng)過(guò)陶瓷膜過(guò)濾器過(guò)濾的硫酸銨濾液打入蒸發(fā)結(jié)晶工段。采用DTB型結(jié)晶器,與國(guó)內(nèi)目前普遍采用的罐式結(jié)晶器(稠厚器)相比,可以生產(chǎn)出純度高,顆粒大的硫酸銨產(chǎn)品,粒徑可達(dá)到1-3mm,從而提高產(chǎn)品附加值。DTB型結(jié)晶器屬于典型內(nèi)循環(huán)式結(jié)晶器,被廣泛用于連續(xù)結(jié)晶工藝,可實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)結(jié)晶、真空冷卻結(jié)晶、直接接觸冷卻法結(jié)晶等多種結(jié)晶操作,可消除過(guò)量細(xì)晶,晶體停留時(shí)間長(zhǎng),結(jié)晶器底部設(shè)有淘洗部件,這些都保證了析出硫酸銨晶體粒度均勻而穩(wěn)定,強(qiáng)化了結(jié)晶器生產(chǎn)能力,提高產(chǎn)品品質(zhì)。
DTB型結(jié)晶器中央有一導(dǎo)流筒,導(dǎo)流筒周?chē)菆A筒形擋板,導(dǎo)流筒下部有螺旋槳式攪拌器。在攪拌器推動(dòng)下,結(jié)晶料液從導(dǎo)流筒向上流動(dòng),然后經(jīng)導(dǎo)流筒和圓筒形擋板間環(huán)形通道折返至沉降區(qū),如此循環(huán)形成均勻的混合環(huán)境,實(shí)現(xiàn)循環(huán)濃縮和連續(xù)結(jié)晶生產(chǎn)。通過(guò)向結(jié)晶器中添加表面沒(méi)有損傷和缺陷,純度較高的晶體作為晶種,可大幅度提升產(chǎn)品質(zhì)量。晶種可選用粒徑65-85um,晶種加入量為0.15-0.25%。
結(jié)晶系統(tǒng)使用了蒸汽機(jī)械再壓縮(MVR)技術(shù),它是一種高效節(jié)能環(huán)保技術(shù)。主要通過(guò)重新利用二次蒸汽能量,達(dá)到減少外界蒸汽能量的輸入。具體的是將二次蒸汽經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮后溫度、壓力上升,熱焓值增加,從而作為新的熱源,實(shí)現(xiàn)潛熱的循環(huán)利用。雖然初期投入增加,但是很快可通過(guò)節(jié)省運(yùn)行成本而收回初期投入。
MVR技術(shù)與結(jié)晶器結(jié)合具有的操作優(yōu)勢(shì)是,可以通過(guò)調(diào)節(jié)蒸汽壓縮機(jī)的抽氣能力和壓縮比,控制結(jié)晶系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度,對(duì)結(jié)晶器內(nèi)晶體的生成和成長(zhǎng)創(chuàng)造有利的條件。結(jié)晶器內(nèi)控制蒸發(fā)溫度在70℃左右,實(shí)驗(yàn)表明在該溫度下生成的硫酸銨產(chǎn)品品質(zhì)最好。溫度較低會(huì)使得料液過(guò)飽和度增加,成核速率增加,晶體粒度減小且分布不均。溫度過(guò)高會(huì)使得料液分子碰撞形成晶核幾率增大,導(dǎo)致細(xì)小晶體數(shù)量增多。
進(jìn)入結(jié)晶系統(tǒng)中的硫酸銨料液溫度為40-50℃,結(jié)晶器內(nèi)控制蒸發(fā)溫度在70℃左右,當(dāng)蒸發(fā)料液濃度達(dá)到45-55%,可實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)料,連續(xù)出料。出料漿液通過(guò)離心機(jī)分離后進(jìn)行干燥,冷卻打包后成為可售硫酸銨產(chǎn)品。離心機(jī)頂部溢流母液被送回至料液凈化槽繼續(xù)進(jìn)行結(jié)晶操作。經(jīng)離心機(jī)甩干后硫酸銨含水率為3-5%,經(jīng)干燥機(jī)干燥出料含水率小于1%,顆粒硫酸銨溫度約為60℃,該溫度不適合硫酸銨包裝處理,采用常溫自然空氣進(jìn)行熱交換冷卻至40℃以下再進(jìn)行包裝處理。干燥機(jī)選用振動(dòng)流化床,它包括振動(dòng)流化床主機(jī),熱風(fēng)送風(fēng)裝置以及收塵袋裝置等設(shè)備。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明提高氨法脫硫副產(chǎn)硫酸銨品質(zhì)的裝置的一種實(shí)施例的示意圖。
圖中,1-脫硫塔,2-預(yù)濃縮噴淋層,3-集水板,4-風(fēng)帽,5-吸收液噴淋層,6-洗滌液噴淋層,7-除霧器,8-溢流管,9-氧化循環(huán)槽,10-氧化循環(huán)泵,11-濃縮液循環(huán)泵,12-第一料液泵,13-料液凈化槽,14-第二料液泵,15-過(guò)濾器,16-硫酸銨儲(chǔ)罐,17-進(jìn)料泵,18-換熱器,19-結(jié)晶器料液進(jìn)口,20 -結(jié)晶器,21-蒸汽出口,22-壓縮機(jī),23-出料口,24-離心機(jī),25-干燥器。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明提高氨法脫硫副產(chǎn)硫酸銨品質(zhì)的裝置的實(shí)施例如圖1所示,其包括脫硫塔1和硫酸銨結(jié)晶系統(tǒng),脫硫塔1中自上而下設(shè)有除霧器7、洗滌液噴淋層6、吸收液噴淋層5,所述洗滌液噴淋層6采用波紋規(guī)整填料,填料的材質(zhì)為增強(qiáng)PP或UPVC;所述除霧器7采用規(guī)流除霧器。所述脫硫塔1中位于吸收液噴淋層5與脫硫塔塔底之間設(shè)有預(yù)濃縮噴淋層2,所述預(yù)濃縮噴淋層2和吸收液噴淋層5之間設(shè)有集水板3,集水板3上設(shè)有風(fēng)帽4,所述脫硫塔塔底上設(shè)有通入到預(yù)濃縮噴淋層2的濃縮液循環(huán)管道,濃縮液循環(huán)管道設(shè)有濃縮液循環(huán)泵11,所述脫硫塔外設(shè)有與吸收液噴淋層5連接的氧化循環(huán)槽9,氧化循環(huán)槽9底部與脫硫塔塔底連通,所述氧化循環(huán)槽9上連接有氨吸收液補(bǔ)充管路。所述脫硫塔1上位于集水板3上方位置處設(shè)有通入到氧化循環(huán)槽9中的溢流管8,所述脫硫塔1外還設(shè)有通入到脫硫塔塔底的料液凈化槽13,料液凈化槽13上通過(guò)管道依次連接有料液過(guò)濾器15和硫酸銨儲(chǔ)罐16,硫酸銨儲(chǔ)罐16與結(jié)晶系統(tǒng)連接,所述結(jié)晶系統(tǒng)包括結(jié)晶器20、壓縮機(jī)22和換熱器18,所述換熱器18上設(shè)有與硫酸銨儲(chǔ)罐連接的料液進(jìn)口、與結(jié)晶器料液進(jìn)口19連接的料液出口以及冷凝水出口、與壓縮機(jī)22連接的蒸汽進(jìn)口,所述結(jié)晶器20頂部設(shè)有與壓縮機(jī)22連接的蒸汽出口21,所述結(jié)晶器20的出料口23上依次連接有離心機(jī)24和干燥器25。所述結(jié)晶器20和換熱器18料液進(jìn)口之間連接有料液循環(huán)管路,所述離心機(jī)上還連接有通入到硫酸銨儲(chǔ)罐中的母液回收管路,所述換熱器18上的冷凝水出口上連接有洗滌液補(bǔ)充罐或者冷凝水出口與洗滌液噴淋層連接。
所述脫硫塔1外還設(shè)有用于向脫硫塔塔底、氧化循環(huán)槽9、料液凈化槽13提供壓縮空氣的氧化風(fēng)機(jī)(圖中未顯示),氧化循環(huán)槽9內(nèi)設(shè)有布?xì)庋b置(圖中未顯示)。所述料液凈化槽13中設(shè)有鼓泡裝置(圖中未顯示)和攪拌器(圖中未顯示),所述料液過(guò)濾器15采用陶瓷膜過(guò)濾器,所述結(jié)晶器20采用DTB型結(jié)晶器,DTB型結(jié)晶器中央有一導(dǎo)流筒,導(dǎo)流筒周?chē)袌A筒形擋板,導(dǎo)流筒下部有螺旋槳式攪拌器,所述干燥機(jī)25采用振動(dòng)流化床。DTB型結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)在現(xiàn)有技術(shù)中已公開(kāi),故省去DTB型結(jié)晶器的示意圖。
本實(shí)施例運(yùn)行過(guò)程如圖1所示,100-160℃的原煙氣從脫硫塔1下部煙氣進(jìn)口進(jìn)入,通過(guò)與預(yù)濃縮液噴淋器2中噴出的硫酸銨料液進(jìn)行熱交換,使煙氣溫度降至45℃-60℃。煙氣向上通過(guò)集水板3上的風(fēng)帽4進(jìn)入脫硫塔吸收段,與吸收液噴淋層5噴出的吸收液進(jìn)行傳質(zhì)傳熱,溫度進(jìn)一步下降,且煙氣中含有的二氧化硫被吸收液吸收,發(fā)生的反應(yīng)是(1)-(3)。煙氣繼續(xù)向上分別通過(guò)洗滌液噴淋層6和除霧器7,除去氨逃逸量和氣溶膠,最后潔凈煙氣通過(guò)脫硫塔1上部煙氣出口排出,排出煙氣溫度為45-55℃,所含二氧化硫(小于50 mg/m3)、煙塵(小于10 mg/m3)、氨(小于10 mg/m3)等污染物含量均滿(mǎn)足環(huán)保要求限值。吸收液與煙氣接觸反應(yīng)后通過(guò)溢流管8進(jìn)入氧化循環(huán)槽9,通過(guò)向氧化循環(huán)槽9內(nèi)底部鼓入壓縮空氣,吸收液發(fā)生強(qiáng)制氧化反應(yīng),發(fā)生的反應(yīng)是(4),將不穩(wěn)定的亞硫酸銨氧化為性質(zhì)較為穩(wěn)定的硫酸銨。氧化循環(huán)槽內(nèi)料液pH控制在4-6.5,氧化率維持在98%以上。6-8%的氨吸收液從氧化循環(huán)槽9上部加入,利用氧化循環(huán)泵10將含有硫酸銨、亞硫酸銨和氨水混合吸收液打入吸收液噴淋層5。當(dāng)氧化循環(huán)槽9中硫酸銨含量達(dá)到一定濃度(25-35%)時(shí),通過(guò)管路流入脫硫塔1底部,料液通過(guò)濃縮循環(huán)泵11打入預(yù)濃縮液噴淋層2,利用煙氣熱量對(duì)料液進(jìn)行不斷的濃縮。由于煙氣中含有煙塵、油污等雜質(zhì),濃縮液中雜質(zhì)含量不斷富集,通過(guò)向脫硫塔1底部鼓入空氣,使得料液中煙塵、油污等雜質(zhì)懸浮不沉底,待料液中硫酸銨濃縮到一定濃度(30-40%)時(shí)通過(guò)第一料液泵12將料液打入料液凈化槽13,通過(guò)加入稀氨水去除料液中重金屬離子(鐵、錳、鈣等),通過(guò)向槽中鼓泡和攪拌,使得料液中含有的煙塵、油、懸浮顆?;旌暇奂偻ㄟ^(guò)第二料液泵14再將料液打入陶瓷膜過(guò)濾器15,過(guò)濾后的濾渣進(jìn)渣場(chǎng),潔凈濾液進(jìn)入硫酸銨儲(chǔ)罐16。利用進(jìn)料泵17將潔凈濾液由硫酸銨儲(chǔ)罐16打入結(jié)晶系統(tǒng),首先料液與結(jié)晶器中循環(huán)料液匯合后,通過(guò)結(jié)晶循環(huán)泵26打入DTB型結(jié)晶器20,料液進(jìn)入結(jié)晶器之前通過(guò)換熱器18進(jìn)行加熱,結(jié)晶系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)利用外源蒸汽的熱量進(jìn)入換熱器與潔凈料液換熱,換熱后結(jié)晶料液溫度升高進(jìn)入結(jié)晶器結(jié)晶,料液在結(jié)晶器中結(jié)晶時(shí)產(chǎn)生蒸汽的蒸汽從蒸汽出口21進(jìn)入壓縮機(jī)升溫升壓,使蒸汽焓值提高,此時(shí)關(guān)閉外源蒸汽,將焓值提高后的蒸汽通入換熱器;結(jié)晶系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)無(wú)需外供蒸汽,由壓縮機(jī)22加熱蒸汽。結(jié)晶器內(nèi)部操作溫度控制在70℃左右,可選用粒徑65-85um晶體作為晶種,晶種加入量0.15-0.25%。當(dāng)結(jié)晶器20內(nèi)料液達(dá)到一定濃度(45-55%)時(shí),開(kāi)始連續(xù)出料,結(jié)晶器20中的漿料由漿料出口23進(jìn)入離心機(jī)24,經(jīng)過(guò)離心機(jī)24分離,離心機(jī)24中的母液回流至硫酸銨儲(chǔ)罐16,濕固料(含水率3-5%)再通過(guò)振動(dòng)流化床干燥器進(jìn)一步干燥,得到含水率小于1%、晶體粒徑為1-3mm的硫酸銨產(chǎn)品,最后經(jīng)過(guò)降溫打包進(jìn)行外銷(xiāo)。
本發(fā)明提高氨法脫硫副產(chǎn)硫酸銨品質(zhì)的方法的實(shí)施例,包括以下步驟:(1)吸收液與煙氣在脫硫塔進(jìn)行反應(yīng)后,進(jìn)入到脫硫塔外的氧化循環(huán)槽中;脫硫反應(yīng)進(jìn)行時(shí),將6-8%的氨吸收液加入氧化循環(huán)槽上部;將氧化循環(huán)槽內(nèi)料液pH控制在4-6.5,氧化率維持在98%以上。
(2)氧化循環(huán)槽中的料液通入到脫硫塔塔底,再通過(guò)濃縮液循環(huán)管道進(jìn)入脫硫塔內(nèi)的預(yù)濃縮噴淋層吸收煙氣的熱量,從而料液在脫硫塔塔底濃縮。
(3)當(dāng)脫硫塔塔底料液中硫酸銨為飽和不析出狀態(tài)時(shí),料液由脫硫塔塔底進(jìn)入料液凈化槽,向料液凈化槽中加入稀氨水去除料液中的重金屬離子鐵、錳、鈣,向料液凈化槽中鼓泡和攪拌,使料液中含有的煙塵、油、懸浮顆?;旌暇奂?;
(4)再將料液凈化槽中的料液打入過(guò)濾器過(guò)濾,過(guò)濾后的濾渣進(jìn)入渣場(chǎng),潔凈濾液進(jìn)入硫酸銨儲(chǔ)罐;
(5)再將硫酸銨儲(chǔ)罐中的潔凈料液打入結(jié)晶系統(tǒng),首先潔凈料液進(jìn)入到換熱器中,結(jié)晶系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)利用外源蒸汽的熱量進(jìn)入換熱器與潔凈料液換熱,換熱后結(jié)晶料液溫度升高進(jìn)入結(jié)晶器結(jié)晶,料液在結(jié)晶器中結(jié)晶時(shí)產(chǎn)生蒸汽的蒸汽進(jìn)入壓縮機(jī)升溫升壓,使蒸汽焓值提高,此時(shí)關(guān)閉外源蒸汽,將焓值提高后的蒸汽通入換熱器;
(6)料液在結(jié)晶器中結(jié)晶,再開(kāi)始連續(xù)出料,結(jié)晶器中漿料經(jīng)離心機(jī)分離形成濕固料,濕固料再進(jìn)入干燥器中干燥,再經(jīng)過(guò)降溫得到副產(chǎn)硫酸銨產(chǎn)品。所述結(jié)晶器內(nèi)部操作溫度為70℃,結(jié)晶器中晶種選用粒徑為65-85um的晶體,晶種加入量為0.15-0.25%;當(dāng)結(jié)晶器內(nèi)料液濃度達(dá)到45-55%時(shí),再開(kāi)始連續(xù)出料,經(jīng)過(guò)離心機(jī)分離的濕固料的含水率為3-5%;經(jīng)過(guò)干燥器干燥后的固料含水率小于1%、晶體粒徑為1-3mm。
步驟(1)、(2)、(3)在運(yùn)行時(shí),向氧化循環(huán)槽、脫硫塔塔底和料液凈化槽底部底部鼓入壓縮空氣,使料液發(fā)生強(qiáng)制氧化反應(yīng)。
在步驟(2)中,當(dāng)氧化循環(huán)槽中硫酸銨含量達(dá)到25-35%時(shí),將氧化循環(huán)槽中料液通入脫硫塔塔底。
在步驟(3)中,將脫硫塔塔底料液的溫度控制在55-65℃,當(dāng)脫硫塔塔底料液中硫酸銨濃縮到30-40%時(shí),再通過(guò)泵將料液打入料液凈化槽。
在步驟(5)中,將換熱器中蒸汽換熱形成的冷凝水收集到洗滌液補(bǔ)充罐中或者將冷凝水直接通入到脫硫塔噴淋層中。
本發(fā)明未提及的部分與現(xiàn)有技術(shù)相同,或者可以利用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明不限于以上實(shí)施例,還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形,均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。