本實(shí)用新型涉及一種飽和器法氨廢氣處理裝置，屬于工業(yè)廢氣處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

從事阻燃劑、農(nóng)藥、化學(xué)中間體生產(chǎn)的中型化工企業(yè)，其中生產(chǎn)工藝過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量含氨廢氣，一般產(chǎn)生量在12000 Nm3/h~20000 Nm3/h，且該種含氨廢氣表現(xiàn)出濃度不穩(wěn)定狀態(tài)，如不加以處理排放，勢(shì)必造成環(huán)境污染。為了處理含氨廢氣，現(xiàn)有技術(shù)大多采用了硫酸吸收塔對(duì)其進(jìn)行吸收制備硫酸銨，但由于含氨量大，硫酸銨結(jié)晶速度較快，非常容易結(jié)塊，人工出料難度較大，勞動(dòng)強(qiáng)度非常大。

中國(guó)專利CN102580499A公開(kāi)了一種含氨廢氣處理方法，包括含氨廢氣冷凝工序、含氨廢氣母液一級(jí)吸收工序、含氨廢氣母液三級(jí)噴淋工序，在所述含氨廢氣冷凝工序中，首先將含氨廢氣進(jìn)行冷凝，在隨后的含氨廢氣母液一級(jí)吸收工序中，將冷凝后的含氨廢氣通過(guò)濃硫酸與硫酸氨組成的母液進(jìn)行一級(jí)吸收，在接下來(lái)的含氨廢氣母液三級(jí)噴淋工序中，經(jīng)一級(jí)吸收后的含氨廢氣通過(guò)濃硫酸與硫酸氨組成的母液進(jìn)行三級(jí)噴淋，最后，含氨廢氣達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)除沫裝置上的排風(fēng)機(jī)將氣體排入大氣。但是該方法主要運(yùn)用于聚磷酸銨(APP)生產(chǎn)過(guò)程中的尾氣回收，其含氨量小。而對(duì)于含氨量大的尾氣，該種工藝很難達(dá)到處理要求。

CN105271305A公開(kāi)了一種剩余氨水蒸氨所得氨水的處理方法，本實(shí)用新型通過(guò)將剩余氨水蒸氨得到的氨水送去飽和器生產(chǎn)硫酸銨鹽，同時(shí)對(duì)氨水中氨類物質(zhì)的加入方式進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，將一部分原有氨水中的氨類物質(zhì)通過(guò)化學(xué)方法轉(zhuǎn)移到焦?fàn)t煤氣中，將一部分原有氨水中的氨類物質(zhì)通過(guò)物理方法以實(shí)現(xiàn)氨水更加均勻地混入母液中，從而保證了飽和器的正常生產(chǎn)，解決了目前剩余氨水蒸氨所得氨水無(wú)地處理、大量積攢的問(wèn)題，回收了氨水中的氨元素，減少了資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。

CN104649298A中公開(kāi)了一種一種硫酸銨的生產(chǎn)方法，操作步驟包括：A、焦?fàn)t煤氣及氨氣在飽和器噴淋區(qū)與硫酸溶液反應(yīng)得到產(chǎn)物a；B、氨水被導(dǎo)入溢流槽與硫酸溶液反應(yīng)得到產(chǎn)物b，產(chǎn)物b通過(guò)小母液循環(huán)泵被輸送至飽和器內(nèi)，在飽和器噴淋區(qū)與所噴淋的硫酸溶液反應(yīng)得到產(chǎn)物c；C、產(chǎn)物a與產(chǎn)物c進(jìn)入飽和器的結(jié)晶區(qū)，產(chǎn)物a與產(chǎn)物c中的硫酸銨逐漸結(jié)晶析出；D、含有硫酸銨的結(jié)晶液從結(jié)晶液出口通過(guò)結(jié)晶泵被輸送至結(jié)晶高位槽內(nèi)；E、將結(jié)晶高位槽中的結(jié)晶液輸送至離心機(jī)進(jìn)行分離，分離得到的沉淀物輸送至干燥器進(jìn)行干燥即得硫酸銨。本實(shí)用新型以磷酸洗氨工段所生產(chǎn)的氨水為原料生產(chǎn)硫酸銨產(chǎn)品，解決了磷酸洗氨工序所生產(chǎn)氨水的量過(guò)剩的問(wèn)題。

上述根據(jù)硫酸銨的生產(chǎn)原理，采用飽和器吸收氨氣生成硫酸銨的方法，也限制了氨氣濃度不能過(guò)高，且廢氣溫度不能超過(guò)60℃。另外，現(xiàn)有的飽和器（以尺寸為Φ4800×4000mm為例），由反應(yīng)室、母液分配室、噴嘴與中央管、結(jié)晶室等部分組成。器體外殼由板材（Q235）焊接而成，內(nèi)壁砌襯耐酸樹(shù)脂（規(guī)格為乙烯基901樹(shù)脂）。母液分配室采用904L材質(zhì)焊接而成。但母液分配室不銹鋼904L與樹(shù)脂粘結(jié)強(qiáng)度不好，在接口處容易脫殼。酸性液體進(jìn)入后腐蝕碳鋼與不銹鋼的接縫處，導(dǎo)致樹(shù)脂與碳鋼整體脫層破裂。另外，內(nèi)襯磨樹(shù)脂受沖刷磨損嚴(yán)重，極易腐蝕殼體，安全風(fēng)險(xiǎn)比較大。每次大修進(jìn)行一些局部修補(bǔ)，內(nèi)襯整體更換，由于中央管也是由板材（Q235）焊接而成，內(nèi)外表面均襯乙烯基901樹(shù)脂玻璃鋼，5個(gè)月進(jìn)行一次大修，重新襯玻璃鋼。可見(jiàn)其防腐效果并不理想，不但費(fèi)時(shí)，而且維修費(fèi)用也高。如果整體采用904L的不銹鋼板制作，雖然使用壽命延長(zhǎng)了，但總體成本要比現(xiàn)在高三倍以上。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)合理、成本低、運(yùn)行平穩(wěn)、使用壽命長(zhǎng)的飽和器法氨廢氣處理裝置。

本實(shí)用新型解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：一種飽和器法氨廢氣處理裝置，它包括硫銨飽和器、冷卻裝置、結(jié)晶泵、結(jié)晶槽；所述冷卻裝置設(shè)置于硫銨飽和器的氨廢氣進(jìn)氣管線上；所述硫銨飽和器以碳鋼作為基體材料，以乙烯基玻璃鋼進(jìn)行防腐襯里，在沖刷處，玻璃鋼表面采用金剛砂做表面處理；

所述硫銨飽和器內(nèi)部不設(shè)置母液分配室，硫銨飽和器外采用管道分配器，管道分配器內(nèi)襯PO內(nèi)襯。

進(jìn)一步的，它還包括硫酸高位槽、母液貯罐和母液噴淋泵，所述母液貯罐、母液噴淋泵、硫酸高位槽依次串聯(lián)設(shè)置，并與硫銨飽和器的母液噴淋口連通；

在硫銨飽和器下段結(jié)晶室上部設(shè)置母液回流出口，硫銨飽和器上段噴淋室設(shè)置母液回流入口，二者之間設(shè)置回流管線，回流管線上設(shè)置循環(huán)泵；

在硫銨飽和器下段結(jié)晶室上設(shè)置硫銨出口，通過(guò)硫銨出料管線與結(jié)晶泵、結(jié)晶槽和離心機(jī)串聯(lián)設(shè)置。

進(jìn)一步的，在沖刷部分內(nèi)掛904L板。

采用該飽和器法氨廢氣處理裝置處理氨廢氣的工藝：來(lái)自生產(chǎn)工藝中的含氨廢氣經(jīng)過(guò)冷卻裝置，將溫度控制在45-65℃，然后進(jìn)入硫銨飽和器上段的噴淋室，在此廢氣分成兩股沿飽和器內(nèi)壁與內(nèi)除酸器外壁的環(huán)行空間流動(dòng)，并與循環(huán)母液逆向噴灑，與母液充分接觸，使其中的氨被母液中的硫酸所吸收，生成硫酸銨結(jié)晶；然后廢氣合并成一股，沿切線方向進(jìn)入飽和器內(nèi)的除酸器，分離廢氣中夾帶的酸霧后達(dá)標(biāo)排出。

進(jìn)一步的，所述的一種飽和器法氨廢氣處理工藝，在飽和器下段結(jié)晶室上部的母液，用母液循環(huán)泵連續(xù)抽出送至上段噴淋室進(jìn)行噴灑，吸收廢氣中的氨，并循環(huán)攪動(dòng)母液以改善硫酸銨的結(jié)晶過(guò)程。

所述的一種飽和器法氨廢氣處理工藝，飽和器母液中生產(chǎn)的硫酸銨結(jié)晶沿飽和器內(nèi)的中心管進(jìn)入下段的結(jié)晶室，用結(jié)晶泵將其連同一部分母液送至結(jié)晶槽，在此分離的硫酸銨結(jié)晶及少量母液排放到離心機(jī)內(nèi)進(jìn)行離心分離，濾除母液，并用熱水洗滌結(jié)晶；離心分離出的母液與結(jié)晶槽溢流出來(lái)的母液一同自流回飽和器；經(jīng)從離心機(jī)分離出的硫酸銨結(jié)晶，由螺旋輸送機(jī)送至振動(dòng)流化床干燥器，經(jīng)熱空氣干燥后稱量包裝送入成品庫(kù)。

所述的一種飽和器法氨廢氣處理工藝，母液中硫酸酸度由外購(gòu)來(lái)的硫酸和本公司廢硫酸調(diào)節(jié)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：

1）、整個(gè)飽和器我們?nèi)匀徊捎靡蕴间撟鳛榛w材料，以乙烯基玻璃鋼進(jìn)行防腐襯里。取消不銹鋼部分，將母液分配室取消，設(shè)計(jì)在外部，采用管道分配器，內(nèi)襯PO，加厚內(nèi)襯，這樣可以使用3年以上，更換方便。

2）、防止玻璃鋼沖刷磨損，采用金剛砂做表面處理，厚度在5mm，另外在沖刷部分內(nèi)掛904L板，厚度2mm。這樣，可以防止磨損，使用年限可以達(dá)到3年以上。

采用這種方法在飽和器運(yùn)轉(zhuǎn)3年后，其玻璃鋼防護(hù)層只是局部損壞，對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)男扪a(bǔ)后仍可繼續(xù)使用。

采用該工藝處理醫(yī)藥生產(chǎn)中排出的含氨廢氣、廢水，具有工藝合理、技術(shù)先進(jìn)，投資少，見(jiàn)效快的特點(diǎn)，徹底解決了廢氣、廢水的達(dá)標(biāo)排放問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1中飽和器法氨廢氣處理裝置示意圖。

圖2為圖1中硫銨飽和器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2中A部放大示意圖。

圖4為圖2中B部放大示意圖。

圖5為圖2中C部放大示意圖。

圖6為圖2中D部放大示意圖。

其中：

硫銨飽和器1、冷卻裝置2、結(jié)晶泵3、結(jié)晶槽4、循環(huán)泵5、硫酸高位槽6、母液貯罐7、母液噴淋泵8。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1所示，本實(shí)施例中的飽和器法氨廢氣處理裝置，它包括硫銨飽和器1、冷卻裝置2、結(jié)晶泵3、結(jié)晶槽4、循環(huán)泵5、硫酸高位槽6、母液貯罐7和母液噴淋泵8；

所述冷卻裝置2設(shè)置于硫銨飽和器1的氨廢氣進(jìn)氣管線上；所述母液貯罐7、母液噴淋泵8、硫酸高位槽6依次串聯(lián)設(shè)置，并與硫銨飽和器1的母液噴淋口連通；

在硫銨飽和器1下段結(jié)晶室上部設(shè)置母液回流出口，硫銨飽和器1上段噴淋室設(shè)置母液回流入口，二者之間設(shè)置回流管線，回流管線上設(shè)置循環(huán)泵5；

在硫銨飽和器下段結(jié)晶室上設(shè)置硫銨出口，通過(guò)硫銨出料管線與結(jié)晶泵3、結(jié)晶槽4、離心機(jī)串聯(lián)設(shè)置。

所述硫銨飽和器1以碳鋼作為基體材料，以乙烯基玻璃鋼進(jìn)行防腐襯里，在沖刷處，玻璃鋼表面采用金剛砂做表面處理，厚度在5mm，為了進(jìn)一步增加耐沖刷腐蝕性能，在沖刷部分內(nèi)掛904L板，厚度2mm；

所述硫銨飽和器1內(nèi)部不設(shè)置母液分配室，硫銨飽和器1外采用管道分配器，管道分配器內(nèi)襯PO內(nèi)襯。

采用這種方法在飽和器運(yùn)轉(zhuǎn)3年后，其玻璃鋼防護(hù)層只是局部損壞，對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)男扪a(bǔ)后仍可繼續(xù)使用。

一種飽和器法氨廢氣處理工藝，來(lái)自生產(chǎn)工藝中的含氨廢氣經(jīng)過(guò)冷卻裝置，將溫度控制在一定的范圍之內(nèi)（45-65℃），然后進(jìn)入硫銨飽和器上段的噴淋室，在此廢氣分成兩股沿飽和器內(nèi)壁與內(nèi)除酸器外壁的環(huán)行空間流動(dòng)，并與循環(huán)母液逆向噴灑，與母液充分接觸，使其中的氨被母液中的硫酸所吸收，在一定溫度下（請(qǐng)?zhí)峁囟确秶┥闪蛩徜@結(jié)晶，然后廢氣合并成一股，沿切線方向進(jìn)入硫銨飽和器內(nèi)的除酸器，分離廢氣中夾帶的酸霧后達(dá)標(biāo)排出；

在飽和器下段結(jié)晶室上部的母液，用母液循環(huán)泵連續(xù)抽出送至上段噴淋室進(jìn)行噴灑，吸收廢氣中的氨，并循環(huán)攪動(dòng)母液以改善硫酸銨的結(jié)晶過(guò)程；

飽和器母液中不斷有硫酸銨結(jié)晶生成，且沿飽和器內(nèi)的中心管進(jìn)入下段的結(jié)晶室，用結(jié)晶泵將其連同一部分母液送至結(jié)晶槽，在此分離的硫酸銨結(jié)晶及少量母液排放到離心機(jī)內(nèi)進(jìn)行離心分離，濾除母液，并用熱水洗滌結(jié)晶；離心分離出的母液與結(jié)晶槽溢流出來(lái)的母液一同自流回飽和器。

經(jīng)從離心機(jī)分離出的硫酸銨結(jié)晶，由螺旋輸送機(jī)送至振動(dòng)流化床干燥器，經(jīng)熱空氣干燥后稱量包裝送入成品庫(kù)。

外購(gòu)來(lái)的硫酸先卸至硫酸儲(chǔ)槽，本公司廢硫酸存放于稀硫酸儲(chǔ)槽，由硫酸泵送至硫酸高位槽，經(jīng)控制自流入飽和器的滿流槽和母液循環(huán)泵入口，調(diào)節(jié)送往飽和器內(nèi)溶液的酸度。

硫銨飽和器的工藝計(jì)算

外排廢氣含氨量0.5g/ Nm³

（一）設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)：

1、廢氣總量：20000Nm³/h

2、廢氣含氨量（按照最高濃度計(jì)算）：41g/ Nm³ 492Kg/h

3、飽和器后廢氣含氨量：小于0.5g/ Nm³

4、硫酸質(zhì)量濃度：90%

5、廢氣溫度：45-65℃

（二）氨平衡及硫酸用量：

1、帶入飽和器的氨量：

廢氣的含氨量492Kg/h

2、飽和器出口帶走的氨量：

20000 Nm³/h×0.5g/ Nm³=10 Kg/h

3、飽和器中被硫酸吸收的氨量：

492-10=482 Kg/h

4、硫酸銨產(chǎn)量：

482×=1871.29Kg/h

5、硫酸的消耗量：（廢硫酸濃度90﹪）

1871.29×70%÷90%=1454.67 Kg/h

6、硫酸銨年生產(chǎn)量：

1871.29×24×330=14820.6t/年（年檢修時(shí)間35天）

（三）水平衡及母液溫度的確定：

1、帶入飽和器的總水量：

1）廢氣帶入的水量：

20000×111.8/1000 =2236 Kg/h

式中：111.8——在50℃1 m³廢氣被水汽飽和后其中水汽的質(zhì)量，g

2）硫酸帶入的水量：

1454.67×（1-90%）=145.467 Kg/h

3）洗滌硫酸銨水量：取硫銨產(chǎn)量的8%，離心機(jī)后硫銨含水3%

1871.29 Kg/h×（%-3%）=93.56Kg/h

4）沖洗飽和器和除酸器帶入的水量：按120 Kg/h

總計(jì)：帶入飽和器的總水量：

2236+145.467+93.56+120=2595.027 Kg/h

2、飽和器出口廢氣中的水蒸氣分壓：

帶入飽和器中的總水量，均應(yīng)由廢氣帶走，則出飽和器1 Nm³廢氣應(yīng)帶走水量為：

2595.027/20000=0.1298 Kg/ Nm³或129.8g / Nm³

相應(yīng)的1 Nm³廢氣中水蒸氣的體積為：

129.8×22.4/（18×1000）=0.1615 Nm³

混合氣體中水氣占的體積：

0.1615/（1＋0.1615）=13.9%

取飽和器后出口廢氣表壓為2KPa，則水蒸氣分壓Pg為：

Pg=（101.33+2）×13.9%=14.36KPa

3、母液最低溫度的確定，根據(jù)平衡原理：

P₁=Pg

式中：

P₁--母液液面上的水蒸氣分壓

若使母液中水份蒸發(fā)形成推動(dòng)力，則P₁應(yīng)大于Pg,則：

P₁=KPg

K--平衡偏離系數(shù)一般取1.3-1.5，當(dāng)取1.5時(shí)則：

P₁=1.5Pg

P₁=1.5×14.36=21.544 KPg

當(dāng)母液酸度為4%時(shí)，查圖表得，母液溫度為70℃，當(dāng)母液酸度為6%時(shí)，母液最低溫度為75℃，取75℃。

（四）熱平衡及廢氣溫度的確定：

1、輸入熱量：Q_入

1）廢氣帶入的熱量Q₁

（1）干廢氣帶入的熱量：

20000 Nm³/h×2.25t=45000tKJ/h

式中：2.25—廢氣比熱容KJ/Nm3.K

t—廢氣溫度℃

（2）水蒸汽帶入的熱量：

2236（2491+1.834t）=5569876+4100.82tKJ/h

式中：

1.834—0-80℃間水蒸氣的比熱容KJ/(Kg.K)

2491--水在0℃時(shí)的蒸發(fā)熱KJ/Kg

（2）氨帶入的熱量：

492×2.106t=1036.15tKJ/h

式中：

2.106—氨的比熱容 KJ/(Kg.K)

廢氣帶入的總熱量Q₁為：

Q₁=45000t+5569876+4100.82t+1036.15t=5569876+50136.97tKJ/h

2)硫酸帶入的熱量Q₂

Q₂=1454.67Kg/h×1.882×20℃=54753.7788KJ/h

3)洗滌水帶入的熱量Q₃

Q₃=(120+93.56)×4.177×60℃=53522.4072 KJ/h

式中：4.177—60℃時(shí)水的比熱容，KJ/Kg.k

4）結(jié)晶回流母液帶入的熱量Q₄

取回流母液溫度45℃，母液量為硫銨產(chǎn)品的10倍，則

Q₄=1871.29×10×2.676×45=2253407.418KJ/h

式中：

2.676—母液比熱容KJ/(Kg.K)

5）循環(huán)母液帶入的熱量Q₅

取母液循環(huán)溫度為70℃，母液為硫銨產(chǎn)量的60倍，則：

Q₅=1871.29×60×2.67×70=20984646.06KJ/h

式中：

2.67—母液的比熱容KJ/(Kg.K)

6）化學(xué)反應(yīng)熱Q₆

（1）硫酸銨生成熱q₁

q₁=(1871.29/132)×195524=2771834.13605KJ/h

式中：

195524--硫酸銨生成熱,J/mol

（2）硫酸銨結(jié)晶熱q₂

q₂=(1871.29/132)×10886=154324.719241KJ/(Kg.K)

式中：

10886—硫酸銨結(jié)晶熱，J/mol

（3）硫酸稀釋熱（由90%稀釋到6%）

q₃=74776(-) J/mol

式中：n₁、n₂_分別為稀釋后和稀釋前水的摩爾數(shù)與酸的摩爾數(shù)之比。

n₁=（94÷18）÷（6÷98）=5.222÷0.06122=85.2962

n₂=（10÷18）÷（90÷98）=.5556÷0.918=0.6049

q₃=74776×【85.2962÷（1.7983+85.2962）－0.6049÷（1.7983+0.6049）】

=74776×(.979-.2517)

=74776×0.7273

=53484.58KJ/h

Q₆=2771834.13605+154324.719241+53484.58

=2980543.44KJ/h

總輸入熱量：

Q_入=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅+Q₆

=5569876+50136.97tKJ/h+54753.7788KJ/h+53522.4072 KJ/h

+2253407.418KJ/h+20984646.06KJ/h+2980543.44KJ/h

=31896749.104+50136.97tKJ/h

2、輸出熱量Q_出

1）廢氣帶出的熱量：Q¹1

（1）干廢氣帶出的熱量：

20000×2.25×70=3150000KJ/h

式中：

2.25—廢氣的比熱容KJ/Nm3.K

（2）水蒸氣帶出的熱量

1998.96（2491+1.834×70）

=4979409+256626.5

=5236035.5KJ/h

Q¹1=3150000+5236035.5=8386035.5 KJ/h

2)結(jié)晶母液帶出的熱量Q¹2

Q¹2=1871.29（1+10）×2.676×70

=3855830.4708 KJ/h

3）循環(huán)母液帶出的熱量Q¹3

Q¹3=1871.29×70×2.676×70=24537102.996 KJ/h

4）飽和器散失的熱量Q¹4

Q¹4=aF(t1-t2)

式中：

a--給熱系數(shù)，取20.9KJ/(m².h.k)

F--飽和器的面積（φ4000 F≈150 m²）

t1--飽和器壁溫度65℃

t2--大氣溫度35℃

Q¹4=20.9×150（65-35）=94050KJ/h

Q_出=8386035.5+3855830.4708+24537102.996+112860

=36873018.9668 KJ/h

根據(jù)熱平衡關(guān)系：

Q_入=Q_出

31896749.104+50136.97t=36891828.9668

廢氣進(jìn)口溫度：t=61.97℃。

實(shí)踐證明：

1.采用該工藝處理醫(yī)藥生產(chǎn)中排出的含氨廢氣、廢水，具有工藝合理、技術(shù)先進(jìn)，投資少，見(jiàn)效快的特點(diǎn)，徹底解決了廢氣、廢水的達(dá)標(biāo)排放問(wèn)題。

2.該項(xiàng)目取得了很好的社會(huì)效益和明顯的經(jīng)濟(jì)效益。項(xiàng)目投入產(chǎn)出比較高，硫酸銨回收量按20000噸/年計(jì)算，兩年即收回全部投資。

3.通過(guò)改進(jìn)后的飽和器，制作成本低，使用年限長(zhǎng)。

4.經(jīng)試運(yùn)行和各項(xiàng)工藝指標(biāo)的測(cè)試證明，該工藝、設(shè)備完全適合同行業(yè)處理生產(chǎn)中的廢氣、廢水問(wèn)題。我們認(rèn)為具有很好的推廣價(jià)值。

除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還包括有其他實(shí)施方式，凡采用等同變換或者等效替換方式形成的技術(shù)方案，均應(yīng)落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。