CN102658016B - 一种烟气氨法脱硫并副产高纯度亚硫酸氢铵的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟气氨法脱硫并副产高纯度亚硫酸氢铵的方法，首先将富含硫的固体物质进行燃烧，产生富含高浓度二氧化硫气体的烟气；烟气进入旋风分离器进行除尘，除尘后的烟气进入换热器进行降温；随后烟气进入洗涤净化塔进行洗涤；烟气分别进入一级吸收塔、二级吸收塔、三级吸收塔进行吸收，反应生成的高浓度的亚硫酸氢铵溶液从一级吸收塔的底槽中取出作为成品进行包装；随后烟气进入水洗塔水洗后排出。本发明具有高度净化SO2及其它有害酸性气体、有效提高氨吸收剂利用率等特点，并可获得高浓度亚硫酸氢铵溶液，具有良好的特殊工业用途和前景。
Description
技术领域
本发明涉及利用富硫物质燃烧产生的气体制备亚硫酸氢铵技术领域， 特别涉及一种烟气氨法脱硫并副产高纯度亚硫酸氢铵的方法。
背景技术
亚硫酸氢铵（NH4HSO3）溶液是一种重要的工业原料，是制取液态二氧化硫、保险粉和吊白块的原料，在制药工业中用作还原剂。常用的制作方法是用氨水吸收制酸尾气，得到亚硫酸氢铵溶液。其化学反应公式是：
2NH3+SO2+H2O→(NH4)2SO3 (1) ；
(NH4)2SO3+SO2+H2O→2NH4HSO3 (2) 。
排放的尾气含有二氧化硫，硫酸生产的尾气和含硫原矿烧结的废气中也含有二氧化硫，这些含硫气体通常用氨水来吸收，亚硫酸铵是其脱硫的副产品。由于这些气体中二氧化硫含量通常较低，因此通常会发生反应（1），反应（2）进行的不完全。如果气体中杂质较多，或者SO2气体浓度不够，其生产出来的产品纯度不够，影响了其工业用途。
公开号为CN201609633U的专利公开了一种副产亚硫酸氢铵及亚硫酸铵的氨法烟气脱硫装置，包括两级脱硫塔，具体为一级脱硫塔和二级脱硫塔，一级脱硫塔和二级脱硫塔内的料液均通过循环喷淋以吸收烟气中的酸性气体，一级脱硫塔底部设有浆液池，浆液池中主要为亚硫酸氢铵料液。从该专利说明书第15段可以看出，该方法脱硫的气体是工厂尾气自烟气，通常烟气中二氧化硫浓度较低。煤矸石、含硫矿物等燃烧时，烟气中SO2含量通常较低， 通常在300-5000ppm，因此二级的脱硫装置就可满足吸收，而且排出烟气能够达到环保要求。但是，该装置不适用于燃烧副硫物质产生的高浓度二氧化硫气体。燃烧副硫物质产生的二氧化硫气体浓度很高。例如硫磺燃烧，如果燃烧充分，无剩余的O2，则燃烧气体中SO2气体占气体总体积的比例可以达到21%，实际燃烧中必然存在过量空气，即便如此，产生的SO2气体的体积比也会达到10%到15%；如果燃烧的是硫铁矿，产生的SO2气体的体积比也会达到7%；活性炭法脱硫中形成富含硫的活性炭，其含硫量也非常高，燃烧后产生的气体中SO2含量也非常高。燃烧副硫物质产生的高浓度二氧化硫气体通过一级吸收塔后，残余气体的二氧化硫浓度仍然很高，二级吸收塔吸收后，排放的二氧化硫气体浓度很难达到排放要求，如果加大二级吸收塔的氨的浓度，二氧化硫虽然可以吸收完全，但可能存在氨逃逸。
发明内容
本发明的目的在于提供一种对副硫物质燃烧产生的富含高浓度二氧化硫的烟气进行氨法脱硫并生产高纯度亚硫酸氢铵溶液的方法，使其在拥有较高脱硫效率的同时，净化尾气中的氨，损失减小，降低生产成本。
为实现上述目的，本发明提出技术方案是：一种烟气氨法脱硫并副产高纯度亚硫酸氢铵的方法，其特征在于：将富含硫的固体物质进行燃烧，产生富含高浓度二氧化硫气体的烟气；烟气进入旋风分离器进行除尘，除尘后的烟气进入换热器，将温度降至60～70℃；烟气进入洗涤净化塔，洗涤净化塔结构与旋风分离器类似，只是在上部设置了喷头，由喷头喷出雾化了的水，对烟气中的固体物质进行洗涤；随后烟气进入一级吸收塔，一级吸收塔内部自上而下至少包括喷头、数个净化室和底槽，塔外部设有循环泵，将底槽中的溶液通过管路不断输送到喷头中，所述净化室的底板带有若干小孔，由喷头喷出雾化了的溶液，该溶液由氨水和(NH4)2SO3组成，溶液的PH值控制在5～6，反应生成的高浓度的亚硫酸氢铵溶液落入一级吸收塔的底槽，当浓度达到要求后从底槽中取出作为成品进行包装；随后烟气进入二级吸收塔，二级吸收塔的结构与一级吸收塔相同，由喷头喷出雾化了的溶液，该溶液由氨水和(NH4)2SO3组成，溶液的PH值控制在6～7；随后烟气进入三级吸收塔，三级吸收塔的结构与一级吸收塔相同，由喷头喷出雾化了的溶液，该溶液由氨水和(NH4)2SO3组成，溶液的PH值控制在6～7；三级吸收塔排出的烟气经水洗塔水洗后排出，水洗塔结构与洗涤净化塔结构相同。
进一步，可以在水洗塔中增设网除沫器，进行除沫。
进一步，洗涤净化塔内对烟气进行水洗后产生的溶液进入脱气塔进行脱气，脱气塔为空塔结构，顶部设有气体出口；脱气完成的溶液进入洗涤循环池进行沉淀，将富含没有完全燃烧的生化硫等固体沉淀分离后再次进行燃烧，进行循环利用；脱气塔产生的气体被送入一级吸收塔。
进一步，三级吸收塔中的参与反应的溶液可以输送到二级吸收塔中进行反应，二级吸收塔中的参与反应的溶液可以输送到一级吸收塔进行反应。
本发明的有益效果是：经过旋风分离器对烟气进行了除尘，经过降温设备对气体进行降温；如果硫磺等副硫物质不能充分燃烧时，其中可能含有一定的生化硫等固体杂质，经洗涤净化塔对富硫气体进行水洗，可以将没有充分燃烧的生化硫等杂质洗出，在渣液回收槽中回收。洗涤净化塔水洗后产生的溶液含有一定SO2，可以在脱气塔内进行进一步脱气，回收其中的SO2。用三个吸收塔进行SO2的吸收，其中一级吸收塔主要用来对高浓度SO2气体的吸收和亚硫酸氢铵的浓缩，由于SO2气体浓度很高，而参与反应的氨水与亚硫酸铵溶液的浓度一般较低（纯氨水浓度是25%-33%），因此产生的亚硫酸氢铵溶液纯度很高。一般在一级吸收塔，经过不断循环，气体中大约有75%的SO2被吸收掉。二级吸收塔主要用来吸收SO2并为一级脱硫塔提供亚硫酸铵吸收液，此时，气体中SO2浓度显著降低，生成物中主要成分是亚硫酸铵。一般在二级吸收塔，经过不断循环，气体中大约有75%的SO2被吸收掉。三级吸收塔中二氧化硫浓度已经很低，此时吸收液中的氨浓度也很低，反应剩余的氨也很少；吸收后的气体再经过水洗，气体中SO2和氨气的排放量很低，气体中主要酸性污染物的脱除率可达到：SO2：≥98％；SO3：≥95％，完全能够达到排放要求。脱硫塔设有多层净化室，解决了现有技术中气体与循环液接触不充分，容易存在死角，脱硫效率低的问题。因此本发明具有高度净化SO2及其它有害酸性气体、有效提高氨吸收剂利用率等特点，并可获得高浓度亚硫酸氢铵溶液，具有良好的特殊工业用途和前景。
附图说明
图1是应用本发明的一种烟气氨法脱硫并副产高纯度亚硫酸氢铵的方法。
其中：1-焚硫炉；2-旋风分离塔；3-换热器；4-洗涤净化塔；5-一级吸收塔；6-二级吸收塔；7-三级吸收塔；8-水洗塔；9-循环泵；10-喷头； 11-净化室；12-底板；13-底槽；14-一级循环罐；15-二级循环管；16-三级循环管；17-水槽；18-氨水罐； 19-洗涤循环池；20-脱气塔。
具体实施方式
实验简介：在实验时烟气是由混和气组成的模拟烟气，实验流程与图1相同，但流程从一级吸收塔开始，并且模拟烟气预热到60℃后进入流程。
实施例1：模拟烟气组成：78％的N2、3％的O2 、15%的SO2、3%的CO2及水蒸气。烟气流量：1m3/min。一级吸收塔中参与循环的氨水与(NH4)2SO3溶液的PH值为5～6 ；二级吸收塔中参与循环的氨水与(NH4)2SO3溶液的PH值为6～7；三级吸收塔中参与循环的氨水与(NH4)2SO3溶液的PH值为6～7。结果如下：
| 烟气流量 (m3/min) | 净化后SO2含 量(ppm) | 净化后NH3含 量(ppm) | NH4HSO3 溶液浓度 |
| 1 | 58 | 32 | 75% |
实施例2：模拟烟气组成：78％的N2、3％的O2 、12%的SO2、7%的CO2及水蒸气。烟气流量：1m3/min。一级吸收塔中参与循环的氨水与(NH4)2SO3溶液的PH值为5～6；二级吸收塔中参与循环的氨水与(NH4)2SO3溶液的PH值为6～7；三级吸收塔中参与循环的氨水与(NH4)2SO3溶液的PH值为6～7。结果如下：
| 烟气流量 (m3/min) | 净化后SO2含 量(ppm) | 净化后NH3含 量(ppm) | NH4HSO3 溶液浓度 |
| 1 | 65 | 28 | 70% |
实施例3：将模拟烟气组成：78％的N2、8的O2％的 、8%的SO2、5%的CO2及水蒸气。烟气流量：1m3/min。一级吸收塔中参与循环的氨水与(NH4)2SO3溶液的PH值为5～6；二级吸收塔中参与循环的氨水与(NH4)2SO3溶液的PH值为6～7；三级吸收塔中参与循环的氨水与(NH4)2SO3溶液的PH值为5～6。结果如下：
| 烟气流量 (m3/min) | 净化后SO2含 量(ppm) | 净化后NH3含 量(ppm) | NH4HSO3 溶液浓度 |
| 1 | 58 | 62 | 72% |
实施例4：将模拟烟气组成：78％的N2、3%的O2％的 、10%的SO2、8%的CO2及水蒸气。烟气流量：1m3/min。一级吸收塔中参与循环的氨水与(NH4)2SO3溶液的PH值为5～6；二级吸收塔中参与循环的氨水与(NH4)2SO3溶液的PH值为6～7；三级吸收塔中参与循环的氨水与(NH4)2SO3溶液的PH值为6～7。结果如下：
| 烟气流量 (m3/min) | 净化后SO2含 量(ppm) | 净化后NH3含 量(ppm) | NH4HSO3 溶液浓度 |
| 1 | 62 | 27 | 73% |
实施例5：将模拟烟气组成：78％的N2、3%的O2％的 、12%的SO2、6%的CO2及水蒸气。烟气流量：1m3/min。一级吸收塔中参与循环的氨水与(NH4)2SO3溶液的PH值为5～6；二级吸收塔中参与循环的氨水与(NH4)2SO3溶液的PH值为6～7；三级吸收塔中参与循环的氨水与(NH4)2SO3溶液的PH值为6～7。结果如下：
| 烟气流量 (m3/min) | 净化后SO2含 量(ppm) | 净化后NH3含 量(ppm) | NH4HSO3 溶液浓度 |
| 1 | 65 | 26 | 72% |
Claims (2)
1.一种烟气氨法脱硫并副产高纯度亚硫酸氢铵的方法，其特征在于：将富含硫的固体物质进行燃烧，产生富含高浓度二氧化硫气体的烟气，所述高浓度二氧化硫气体中二氧化硫的浓度在7%以上；烟气进入旋风分离器进行除尘，除尘后的烟气进入换热器，将温度降至60～70℃；烟气进入洗涤净化塔，洗涤净化塔结构与旋风分离器类似，只是在上部设置了喷头，由喷头喷出雾化了的水，对烟气中的固体物质进行洗涤；随后烟气进入一级吸收塔，一级吸收塔内部自上而下至少包括喷头、数个净化室和底槽，塔外部设有循环泵，将底槽中的溶液通过管路不断输送到喷头中，所述净化室的底板带有若干小孔，由喷头喷出雾化了的溶液，该溶液由氨水和(NH4)2SO3组成，溶液的PH值控制在5～6，反应生成的高浓度的亚硫酸氢铵溶液落入一级吸收塔的底槽，当浓度达到要求后从底槽中取出作为成品进行包装；随后烟气进入二级吸收塔，二级吸收塔的结构与一级吸收塔相同，由喷头喷出雾化了的溶液，该溶液由氨水和(NH4)2SO3组成，溶液的PH值控制在6～7；随后烟气进入三级吸收塔，三级吸收塔的结构与一级吸收塔相同，由喷头喷出雾化了的溶液，该溶液由氨水和(NH4)2SO3组成，溶液的PH值控制在6～7；三级吸收塔排出的烟气经水洗塔水洗后排出，水洗塔结构与洗涤净化塔结构相同；
所述洗涤净化塔内对烟气进行水洗后产生的溶液进入脱气塔进行脱气，脱气塔为空塔结构，顶部设有气体出口；脱气完成的溶液进入洗涤循环池进行沉淀，将富含没有完全燃烧的生化硫等固体沉淀收集后再次燃烧，进行循环利用；脱气塔产生的气体被送入一级吸收塔。
2.如权利要求1所述的一种烟气氨法脱硫并副产高纯度亚硫酸氢铵的方法，其特征在于：三级吸收塔中的参与反应的溶液可以输送到二级吸收塔中进行反应，二级吸收塔中的参与反应的溶液可以输送到一级吸收塔进行反应。
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