本發(fā)明屬于大氣污染治理領(lǐng)域，特別涉及一種硫酸鋁銨分解窯尾氣回收循環(huán)利用工藝。
背景技術(shù)：
藍寶石(sapphire)是一種三氧化二鋁(α和al2o3)的單晶，又稱為剛玉。人造藍寶石作為一種重要的人工合成晶體，已被廣泛地應(yīng)用于科學(xué)技術(shù)、國防與民用工業(yè)的許多領(lǐng)域。近兩年國內(nèi)已經(jīng)有40多家企業(yè)投資生產(chǎn)藍寶石晶體，中國的藍寶石企業(yè)會不斷壯大，而國外也有很多企業(yè)來中國建立生產(chǎn)藍寶石晶體，未來led的市場會涌向中國。藍寶石長晶對高純的三氧化二鋁的需求會越來越大，高純?nèi)趸X的市場前景非?？捎^。
目前，制備高純?nèi)趸X粉體的方法主要有膽堿化鋁水解法、硫酸鋁銨熱解法、碳酸鋁銨熱解法、異丙醇鋁水解法、高純鋁活化水解法等。
雖然硫酸鋁銨熱解法工藝較為簡單，技術(shù)較成熟，成本較低，但分解過程中產(chǎn)生的大量so3和nh3，若不進行有效的回收，將會對環(huán)境造成嚴重污染；目前國內(nèi)還沒有好的回收處理方法，這也是限制了硫酸鋁銨熱解法的技術(shù)發(fā)展和推廣的主要原因。隨著國家對環(huán)境保護要求的越來越嚴格，因為環(huán)境污染問題，該方法甚至有可能被逐漸淘汰的危險。
本發(fā)明工藝在此應(yīng)用背景下，解決了硫酸鋁銨熱解法生產(chǎn)高純?nèi)趸X可能對環(huán)境造成嚴重污染的問題，并還將回收的so3和nh3生產(chǎn)得到出高純的硫酸鋁銨，實現(xiàn)了硫酸鋁銨的循環(huán)利用。，將使硫酸鋁銨熱解法生產(chǎn)高純?nèi)趸X將有廣闊的市場前景。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種硫酸鋁銨分解窯尾氣回收循環(huán)利用工藝，具有脫硫和脫氨效率高，尾氣完全能達標排放的優(yōu)點，還可以進一步生產(chǎn)得到高純硫酸鋁銨，實現(xiàn)了資源的循環(huán)利用。
本發(fā)明硫酸鋁銨分解窯尾氣回收循環(huán)利用工藝，包括如下步驟：
a、將反應(yīng)裝置輥道窯產(chǎn)生的含有so3和nh3的尾氣先通入硫酸吸收塔吸收裝置，尾氣中的so3和nh3與循環(huán)吸收液進行反應(yīng)除去大部分的so3和nh3，然后進入氨吸收塔吸收裝置，除去未被吸收的so3后，達標排放；
其中，控制硫酸吸收裝置塔中循環(huán)吸收液包括硫酸和硫酸銨，溶劑為水，吸收液的硫酸濃度為65-70％；
控制氨吸收裝置中循環(huán)吸收液包括氨和硫酸銨，溶劑為水，吸收液的ph值為6.5-7.5；
b、當(dāng)步驟a得到的硫酸吸收裝置塔的中循環(huán)吸收液中硫酸濃度接近70％時，將部分循環(huán)吸收液移出硫酸吸收裝置，并同時補充部分水，以維持循環(huán)吸收液中的硫酸濃度在65-70％之間；當(dāng)氨吸收裝置中氨和硫酸銨循環(huán)吸收液pph值≤6.5時補充部分碳酸氫銨，維持氨吸收塔中循環(huán)吸收液的pph值6.5-7.5；同時將部分循環(huán)吸收液移出氨吸收塔吸收裝置；
c、連續(xù)向硫酸吸收裝置塔和氨吸收塔裝置中通入輥道窯產(chǎn)生的含有so3和nh3的尾氣，然后重復(fù)步驟a、b；
d、將步驟b中分別移出的循環(huán)吸收液在搪瓷反應(yīng)釜內(nèi)混合，并加入碳酸氫銨和氫氧化鋁進行中和反應(yīng)，得到硫酸鋁銨溶液；
e、將步驟d所述的硫酸鋁銨溶液按照常規(guī)方法進行濃縮、冷卻結(jié)晶、重結(jié)晶、過濾可得到高純固體硫酸鋁銨；。
進一步的，實現(xiàn)循環(huán)利用，還可以進行如下步驟f的操作：
f、將步驟e所述的硫酸鋁銨返回輥道窯反應(yīng)裝置內(nèi)進行分解，得到高純的三氧化二鋁粉料，實現(xiàn)硫酸鋁銨的循環(huán)使用。
上述技術(shù)方案中，所述反應(yīng)裝置為輥道窯；所述硫酸吸收裝置為硫酸吸收塔；所述氨吸收裝置為氨吸收塔。
上述技術(shù)方案中，步驟d是在反應(yīng)釜中進行中和反應(yīng)；優(yōu)選的所述反應(yīng)釜為搪瓷反應(yīng)釜。
上述技術(shù)方案中，步驟b所述移出部分吸收液，一次移出的量為循環(huán)吸收液的20％左右。
本發(fā)明硫酸鋁銨分解窯尾氣回收循環(huán)利用工藝，將輥道窯內(nèi)硫酸鋁銨分解的產(chǎn)生的含so3和nh3的尾氣在硫酸吸收塔中進行脫硫和脫氨反應(yīng)，在氨吸收塔中進行進一步的脫硫反應(yīng)，并將循環(huán)吸收液用碳酸氫銨氨和氫氧化鋁進行中和得到硫酸鋁銨，生產(chǎn)高純度的出硫酸鋁銨產(chǎn)品，并實現(xiàn)硫酸鋁銨的循環(huán)利用。
在硫酸吸收塔中，so3氣體與循環(huán)吸收液中的水發(fā)生反應(yīng)生成硫酸，nh3與硫酸反應(yīng)生成硫酸銨，水和硫酸溶液是主要吸收劑；在氨吸收塔中，nh3與so3氣體及水反應(yīng)生成硫酸銨，nh3是主要吸收劑。主要反應(yīng)如下：
1、硫酸吸收塔內(nèi)的主要反應(yīng)：
so3+2nh3+h2o＝(nh4)2so4
so3+h2o＝h2so4
2、氨吸收塔內(nèi)的主要反應(yīng)：
so3+2nh4hco3＝(nh4)2so4+2co2+h2o
3、在搪瓷反應(yīng)釜內(nèi)的主要反應(yīng)：
(nh4)2so4+h2so4+al2o3+24h2o＝al2(so4)3.(nh4)2so4。24h2o
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明硫酸鋁銨分解窯尾氣回收循環(huán)利用工藝，解決了長期以來硫酸鋁銨分解制高純?nèi)趸X技術(shù)中的環(huán)境污染問題，回收率高，可得到高純度的硫酸鋁銨產(chǎn)品，實現(xiàn)了硫酸鋁銨的循環(huán)利用。而且對so3脫出率達到99％以上，對nh3脫出率可達到99.95％以上，排放尾氣中so3的濃度≤35mg/nm3，nh3的濃度≤8mg/nm3，完全能達到國家規(guī)定的排放標準，對環(huán)境友好，生成的產(chǎn)品利用價值高。
附圖說明
圖1硫酸鋁銨分解尾氣回收循環(huán)利用工藝流程圖。
具體實施方式
以下通過實施例形式的具體實施方式，對本發(fā)明的上述內(nèi)容再作進一步的詳細說明，說明但不限制本發(fā)明。
實施例1
硫酸鋁銨分解尾氣回收循環(huán)利用工藝，流程圖如圖1所示，包括以下步驟：
a、將輥道窯預(yù)熱到1000℃后，再將硫酸鋁銨按500kg/h的速度加入輥道窯內(nèi)，此時硫酸鋁銨分解產(chǎn)生含h2o、so3和nh3尾氣，低溫區(qū)分解時產(chǎn)生的含h2o尾氣直接通入水吸收塔，冷卻成液體水。高溫區(qū)分解時產(chǎn)生的含so3和nh3尾氣先通入硫酸吸收塔，用含硫酸65-66％的循環(huán)吸收液作為吸收劑，尾氣中的大部份so3和nh3被脫除；然后氣體進入氨吸收塔與循環(huán)的氨吸收液進行反應(yīng)，脫除未被吸收的so3。硫酸吸收塔中得到含硫酸和硫酸銨循環(huán)吸收液，通過加水控制硫酸循環(huán)吸收液的硫酸濃度為65-66％；氨吸收塔得到氨和硫酸銨循環(huán)吸收液，控制氨循環(huán)吸收液的ph值6.5-7.5；尾氣so3脫出率為99％，nh3脫出率99.95％，排放尾氣中so3的濃度≤35mg/nm3，nh3的濃度≤8mg/nm3，符合國家規(guī)定的排放標準。
b、將步驟a得到的硫酸吸收塔中的循環(huán)吸收液中硫酸濃度高于66％時，將部分循環(huán)吸收液移出硫酸吸收塔至貯槽；同時補充部分水，維持循環(huán)吸收液中的硫酸濃度在65-66％；氨和硫酸銨循環(huán)吸收液ph值≤6.5時補充碳酸氫銨，維持循環(huán)吸收液的ph值6.5-7.5；同時將部分循環(huán)吸收液移出氨吸收塔至貯槽；
c、連續(xù)將輥道窯內(nèi)分解的氣體通入硫酸吸收塔和氨吸收塔中，然后重復(fù)步驟a、b；
d、將步驟b中移出的硫酸循環(huán)吸收液和氨循環(huán)吸收液按比例經(jīng)計量后加入反應(yīng)釜內(nèi)混合后并再加入20kg/h碳酸氫銨和86kg/h氫氧化鋁，加熱至105℃時進行中和反應(yīng)2.5小時，得到硫酸鋁銨溶液，將所述的硫酸鋁銨溶液進行濃縮、冷卻結(jié)晶、真空過離得到約485kg/h固體硫酸鋁銨；
e、將步驟d得到的固體硫酸鋁銨返回輥道窯循環(huán)使用。
實施例2
硫酸鋁銨分解尾氣回收循環(huán)利用工藝，流程圖如圖1所示，包括以下步驟：
a、將輥道窯預(yù)熱到1000℃后，再將硫酸鋁銨按1000kg/h的速度加入輥道窯內(nèi)，此時硫酸鋁銨分解產(chǎn)生含h2o、so3和nh3尾氣，低溫區(qū)分解時產(chǎn)生的含h2o尾氣直接通入水吸收塔，冷卻成液體水。高溫區(qū)分解時產(chǎn)生的含so3和nh3尾氣先通入硫酸吸收塔，用含硫酸68-70％的循環(huán)吸收液作為吸收劑，尾氣中的大部份so3和nh3被脫除；然后氣體進入氨吸收塔與循環(huán)的氨吸收液進行反應(yīng)，脫除未被吸收的so3。硫酸吸收塔中得到含硫酸和硫酸銨循環(huán)吸收液，通過加水控制硫酸循環(huán)吸收液的硫酸濃度為68-70％；氨吸收塔得到氨和硫酸銨循環(huán)吸收液，控制氨循環(huán)吸收液的ph值6.5-7.5；尾氣so3脫出率為99.5％，nh3脫出率99.99％，排放尾氣中so3的濃度≤35mg/nm3，nh3的濃度≤8mg/nm3，符合國家規(guī)定的排放標準。
b、將步驟a得到的硫酸吸收塔中的循環(huán)吸收液中硫酸濃度高于70％時，將部分循環(huán)吸收液移出硫酸吸收塔至貯槽；同時補充部分水，維持循環(huán)吸收液中的硫酸濃度在68-70％；氨和硫酸銨循環(huán)吸收液ph值≤6.5時補充碳酸氫銨，維持循環(huán)吸收液的ph值6.5-7.5；同時將部分循環(huán)吸收液移出氨吸收塔至貯槽；
c、連續(xù)將輥道窯內(nèi)分解的氣體通入硫酸吸收塔和氨吸收塔中，然后重復(fù)步驟a、b；
d、將步驟b中分別移出的硫酸循環(huán)吸收液和氨循環(huán)吸收液按比例經(jīng)計量后加入反應(yīng)釜內(nèi)混合后并再加入40kg/h碳酸氫銨和172kg/h氫氧化鋁，加熱至110℃時進行中和反應(yīng)2小時，得到硫酸鋁銨溶液，將所述的硫酸鋁銨溶液進行濃縮、冷卻結(jié)晶、真空過離得到約980kg/h固體硫酸鋁銨；
e、將步驟d得到的固體硫酸鋁銨返回輥道窯循環(huán)使用。