CN217247939U - 一种烟气脱硫耦合过硫酸铵产品的生产装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种烟气脱硫耦合过硫酸铵产品的生产装置；包括分别与脱硫塔相连的锅炉烟气管道和氨水储罐，锅炉烟气管道设置在脱硫塔的下部，氨水储罐设置在脱硫塔的上部，脱硫塔的顶部设有烟囱，所述脱硫塔的底部与脱硫液槽相连，脱硫液槽的第一出口与脱硫塔中部的脱硫液回流口相连，脱硫液槽的第二出口与脱硫液净化氧化部相连，脱硫液净化氧化部与过硫酸铵合成部相连；具有结构简单、设计合理、方便操控、在实现烟气达标排放的同时副产价值高的过硫酸铵，不仅实现了资源化回收利用还能够提高环保积极性的特点。

Description

一种烟气脱硫耦合过硫酸铵产品的生产装置

技术领域

本实用新型涉及烟气脱硫技术领域，特别涉及一种烟气脱硫耦合过硫酸铵产品的生产装置。

背景技术

氨法烟气脱硫就是使用氨水吸收烟气中的SO₂生成亚硫酸盐，亚硫酸盐经空气氧化得到硫酸盐的工艺过程，整体表现为烟气中SO₂达标排放并得到硫酸铵产品。氨法脱硫工艺由于其原料(氨水)易得、流程简单、绿色环保等特点被电厂、锅炉厂、化工厂广泛采用。由于产品硫酸铵便宜、原料氨水昂贵，氨法脱硫工艺很容易“入不敷出”，只能作为环保项目使用。综上所述，由于原料的价格和产品的价格倒挂造成企业对于环保脱硫的积极性不高，严重的影响了脱硫项目的大规模推广使用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种烟气脱硫耦合过硫酸铵产品的生产装置，具有在实现烟气达标排放的同时副产价值高的过硫酸铵，不仅实现了资源化回收利用还能够提高环保积极性的效果。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种烟气脱硫耦合过硫酸铵产品的生产装置，包括分别与脱硫塔相连的锅炉烟气管道和氨水储罐，锅炉烟气管道设置在脱硫塔的下部，氨水储罐设置在脱硫塔的上部，脱硫塔的顶部设有烟囱，所述脱硫塔的底部与脱硫液槽相连，脱硫液槽的第一出口与脱硫塔中部的脱硫液回流口相连，脱硫液槽的第二出口与脱硫液净化氧化部相连，脱硫液净化氧化部与过硫酸铵合成部相连。

通过采用上述技术方案，所述脱硫液净化氧化部包括与脱硫液槽的第二出口相连的粉尘过滤器，粉尘过滤器的净化脱硫液出口与预氧化槽与氧化槽相连；

预氧化槽的气相进口与空气管道相连；

氧化槽的液相进口与母液单元相连。

通过采用上述技术方案，所述过硫酸铵合成部包括分别与氧化槽液相出口相连的阴极液配制槽的进液口和阳极液配制槽的进液口，

阴极液配制槽的进液口还与硫酸槽相连；

阳极液配制槽的母液进口与母液单元中的过硫酸铵母液部相连；

阴极液配制槽和阳极液配制槽分别与电解槽中的电解槽阳极室和电解槽阴极室相连，电解槽阳极室和电解槽阴极室之间设有隔膜，

电解槽阳极室的出液口通过冷却结晶器与结晶分离器相连，结晶分离器的固体出口与过硫酸铵储罐相连。

通过采用上述技术方案，所述电解槽阴极室的气相出口通过氢气增压装置和氢气提纯装置与氢气管网相连。

通过采用上述技术方案，所述电解槽阴极室的液相出口与阴极液配制槽的液相回流口相连。

通过采用上述技术方案，所述所述粉尘过滤器的排污口与排污储槽相连。

本实用新型的进一步设置为：所述脱硫液净化氧化部与硫酸铵生产部相连；

硫酸铵生产部包括与氧化槽液相出口相连的硫铵结晶器，硫铵结晶器的出口与硫铵分离器相连，硫铵分离器的固相出口与硫酸铵产品储罐相连。

本实用新型的进一步设置为：所述母液单元包括结晶分离器液相出口的过硫酸铵母液部，以及硫铵分离器液相出口的硫酸铵母液部；

过硫酸铵母液部和或硫酸铵母液部分别通过管道与氧化槽的液相进口相连。

通过采用上述技术方案，所述过硫酸铵母液部和氧化槽的液相进口之间的管道上设有三通，三通的第三端与阳极液配制槽的母液进口相连。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过设置脱硫液回流口、脱硫液净化氧化部以及过硫酸铵合成部能够在实现烟气达标排放的同时生产过硫酸铵，以达到提高产品附加值的目的，同时在上述过程中还能够副产氢气，从而达到丰富产品降低企业生产成本以及实现脱硫项目大规模推广应用的目的。

2、本实用新型是在原有的脱硫项目基础上进行的改进，同时增设有硫酸铵生产部用于调节脱硫液进入阴极液配制槽和阳极液配制槽的量，即当脱硫液适量时可全部进入阴极液配制槽和阳极液配制槽中，当脱硫液的量过大时可通过进入硫酸铵生产部中以达到便于调节的目的，上述设置结构简单、设计合理、方便操控，且能够实现过硫酸铵的连续产出的特点。

3、本实用新型中通过氨水储罐中的氨水以及脱硫液回流口中的脱硫液对烟气进行多次脱硫，以实现烟气的达标排放；并且通过设置粉尘过滤器对脱硫液进行过滤净化，以保证后续工序稳定运行。

4、本实用新型中设置预氧化槽与氧化槽，能够实现对氨水吸收烟气中的二氧化硫得到亚硫酸铵进行两级氧化，通过上述两级氧化能够对硫酸根完全氧化，以达到提高产品收率的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图。

图中，1、锅炉烟气管道；2、氨水储罐；3、脱硫塔；4、烟囱；5、脱硫液槽；6、粉尘过滤器；7、排污储槽；8、氧化槽；9、硫酸槽；10、电解槽阳极室；11、隔膜；12、电解槽阴极室；13、电解槽；14、冷却结晶器；15、结晶分离器；16、过硫酸铵储罐；17、氢气增压装置；18、氢气提纯装置；19、氢气管网；20、阴极液配制槽；21、阳极液配制槽；22、硫铵结晶器；23、硫铵分离器；24、硫酸铵产品储罐；25、空气管道；26、预氧化槽。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1，一种烟气脱硫耦合过硫酸铵产品的生产装置，包括分别与脱硫塔3相连的锅炉烟气管道1和氨水储罐2，锅炉烟气管道1设置在脱硫塔3的下部，氨水储罐2设置在脱硫塔3的上部，脱硫塔3的顶部设有烟囱4，所述脱硫塔3的底部与脱硫液槽5相连，脱硫液槽5的第一出口与脱硫塔3中部的脱硫液回流口相连，脱硫液槽5的第二出口与脱硫液净化氧化部相连，脱硫液净化氧化部与过硫酸铵合成部相连。本实用新型是以原有的脱硫塔为基础，通过在脱硫塔3中部的脱硫液回流口中回流脱硫液实现对烟气的两次逆流接触，对烟气进行脱硫处理；同时通过设置脱硫液净化氧化部对脱硫液进行净化和氧化处理，该净化处理包括物理过滤、沉淀静置等形式，为了实现连续生产优选的采用物理过滤的方式；本实用新型中所述的过硫酸铵合成部主要包括了用于将硫酸铵溶液制备成为过硫酸铵的相关装置，该装置包括但不限于本实用新型后续给出的相关装置。

进一步地，所述脱硫液净化氧化部包括与脱硫液槽5的第二出口相连的粉尘过滤器6，粉尘过滤器6的净化脱硫液出口与预氧化槽26与氧化槽8相连；预氧化槽26的气相进口与空气管道25相连；氧化槽8的液相进口与母液单元相连。本实用新型的脱硫液净化氧化部中优选的采用粉尘过滤器6对杂质进行过滤处理，以保证后续工序的顺利进行。进一步地通过设置预氧化槽26和氧化槽8对脱硫液中的亚硫酸铵进行氧化，通过两级氧化能够实现对硫酸根完全氧化；本实用新型中所述的母液单元为过硫酸铵母液和或硫酸铵母液，其可以采用外置的形式，或***内供给的形式进行补给。

进一步地，所述过硫酸铵合成部包括分别与氧化槽8液相出口相连的阴极液配制槽20的进液口和阳极液配制槽21的进液口，阴极液配制槽20的进液口还与硫酸槽9相连；阳极液配制槽21的母液进口与母液单元中的过硫酸铵母液部相连；阴极液配制槽20和阳极液配制槽21分别与电解槽13中的电解槽阳极室10和电解槽阴极室12相连，电解槽阳极室10和电解槽阴极室12之间设有隔膜11，电解槽阳极室10的出液口通过冷却结晶器14与结晶分离器15相连，结晶分离器15的固体出口与过硫酸铵储罐16相连。硫酸铵合成部中的核心部件为电解槽13，电解槽13包括电解槽阳极室10和电解槽阴极室12，以及设置在其两者之间的隔膜11，通过氧化反应得到过硫酸铵溶液，过硫酸铵溶液通过冷却结晶器14与结晶分离器15制的过硫酸铵。

进一步地，所述电解槽阴极室12的气相出口通过氢气增压装置17和氢气提纯装置18与氢气管网19相连。上述在制的过硫酸铵的同时能够实现副产氢气，并通过压缩提纯的形式送入氢气管网19工用户使用。

进一步地，所述电解槽阴极室12的液相出口与阴极液配制槽20的液相回流口相连。上述方式能够实现对电解槽阴极室12中的液相进行回收再利用的目的。

进一步地，所述粉尘过滤器6的排污口与排污储槽7相连。本实用新型中的排污储槽7用于收集杂质和粉尘等。

进一步地，所述脱硫液净化氧化部与硫酸铵生产部相连；硫酸铵生产部包括与氧化槽8液相出口相连的硫铵结晶器22，硫铵结晶器22的出口与硫铵分离器23相连，硫铵分离器23的固相出口与硫酸铵产品储罐24相连。本实用新型中所述的硫酸铵生产部主要用于调节净化氧化后的脱硫液的量，当量合适时可以不开启硫酸铵生产部的相关设备，当量过大时通过硫酸铵生产部接受部分脱硫液用于制备硫酸铵。

进一步地，所述母液单元包括结晶分离器15液相出口的过硫酸铵母液部，以及硫铵分离器23液相出口的硫酸铵母液部；过硫酸铵母液部和或硫酸铵母液部分别通过管道与氧化槽8的液相进口相连。

进一步地，所述过硫酸铵母液部和氧化槽8的液相进口之间的管道上设有三通，三通的第三端与阳极液配制槽21的母液进口相连。

本实用新型的工作原理为：锅炉烟气通过锅炉烟气管道1进入脱硫塔3和来自塔顶的氨水储罐2内的氨水逆流接触脱除其中的二氧化硫，净化后的烟气通过烟囱4进行放空；所述脱硫塔3底部的脱硫液进入脱硫液槽5内，脱硫液槽5内的脱硫液一部分通过脱硫液回流口返回脱硫塔3循环吸收烟气中的二氧化硫，剩余部分脱硫液进入粉尘过滤器6过滤除去细小粉尘颗粒，过滤后的杂质进入排污储槽7进行收集后集中外排，过滤净化后的脱硫液进入预氧化槽26被来自空气管道25的空气中的氧气实现预氧化，预氧化后进入氧化槽8被含过硫酸铵母液氧化得到硫酸铵；氧化槽8分别向阳极液配制槽21、阴极液配制槽20和硫铵结晶器22提供硫酸铵溶液，所述硫铵结晶器22内硫酸铵结晶并进入硫铵分离器23分离，分离得到的硫酸铵晶体作为硫酸铵产品进入硫酸铵产品储罐24，分离得到的含硫酸铵母液返回氧化槽8内。所述电接槽13包括电解槽阳极室10、电解槽阴极室12和隔膜11，所述电解槽阳极室10和电解槽阴极室12通过隔膜11分开。所述阳极配制槽21内溶液进入电解槽13的电解槽阳极室10发生氧化反应得到过硫酸铵溶液，所述过硫酸铵溶液在冷却结晶器14冷却结晶，并在结晶分离器15固液分离，分离得到过硫酸铵晶体作为过硫酸铵产品进入过硫酸铵储罐16中，分离得到含过硫酸铵母液部分返回进入氧化槽8，部分返回阳极液配制槽21内；所述阴极液配制槽20接收来自硫酸槽9的硫酸和来自氧化槽8的硫酸铵溶液得到阴极液，所述阴极液进入电解槽阴极室12发生还原反应后返回阴极液配制槽20，所述电解槽阴极室12副产氢气经氢气增压装置17加压，氢气提纯装置18净化进入氢气管网19供下游氢气用户使用。

一种烟气脱硫耦合过硫酸铵产品的生产装置的工艺包括如下步骤：

步骤一：锅炉烟气通过锅炉烟气管道1进入脱硫塔3和来自塔顶的氨水储罐2内的氨水2逆流接触脱除其中的二氧化硫，所述净化烟气进入烟囱4进行放空处理；

所述脱硫塔3内发生吸收反应的反应式为：SO₂+NH₃+H₂O＝NH₄HSO₃

SO₂+2NH₃+H₂O＝(NH₄)₂SO₃

SO₂+(NH₄)₂SO₃+H₂O＝2NH₄HSO₃

NH₃+NH₄HSO₃＝(NH₄)₂SO₃

所述净化烟气SO₂含量≤100mg/Nm³；

步骤二：所述脱硫塔3底部的脱硫液进入脱硫液槽5内，脱硫液槽5内的脱硫液一部分通过脱硫液回流口返回脱硫塔3循环吸收烟气中的二氧化硫，剩余部分脱硫液进入粉尘过滤器6过滤除去细小粉尘颗粒，所述粉尘过滤器6滤芯目数为5-200目，所述粉尘过滤6配套有压差检测装置，根据粉尘过滤器6进出口压差周期性排污；过滤后的杂质进入排污储槽7进行收集后集中外排；

步骤三：所述过滤净化后的脱硫液进入预氧化槽26被来自空气管道25的空气中的氧气实现预氧化，所述预氧化反应的反应式为：2SO₃ ^2-+O₂＝2SO₄ ^2-；

所述脱硫液进入氧化槽8被来自结晶分离器15的含过硫酸铵母液完全氧化得到硫酸铵；

所述氧化槽8发生完全氧化反应的反应式为：SO₃ ^2-+S₂O₈ ^2-+H₂O＝3SO₄ ^2-+2H⁺。

所述氧化槽8分别向阳极液配制槽21、阴极液配制槽20和硫铵结晶器22提供硫酸铵溶液。

步骤四：所述硫铵结晶器22内硫酸铵结晶并进入硫铵分离器23分离，分离得到的硫酸铵晶体作为硫酸铵产品24，分离得到的含硫酸铵母液返回氧化槽8；所述硫铵结晶器22的结晶型式为蒸发结晶或冷却结晶。

步骤五：所述阳极配制槽21内溶液进入电解槽13的电解槽阳极室10发生氧化反应2SO₄ ^2-→S₂O₈ ^2-+2e^-得到过硫酸铵溶液。

所述过硫酸铵溶液在冷却结晶器14冷却结晶，并在结晶分离器15固液分离，分离得到过硫酸铵晶体作为过硫酸铵产品进入过硫酸铵储罐16中，分离得到含过硫酸铵母液部分返回进入氧化槽8，部分返回阳极液配制槽21内；

步骤六：所述电接槽13包括电解槽阳极室10、电解槽阴极室12和隔膜11，所述电解槽阳极室10和电解槽阴极室12通过隔膜11分开；所述电解槽阳极室10还包括阳极，所述电解槽阴极室12还包括阴极；所述隔膜11型式可以为陶瓷膜或离子交换膜；

步骤七：所述阴极液配制槽20接收来自硫酸槽9的硫酸和来自氧化槽8的硫酸铵溶液得到阴极液。所述阴极液进入电解槽阴极室12发生还原反应，

其反应式为：2H⁺+2e^-→H₂↑，并返回阴极液配制槽20。

步骤八：所述电解槽阴极室12副产氢气经氢气增压装置17加压，氢气提纯装置18净化进入氢气管网19供下游氢气用户使用。

所述电解槽阴极室12副产氢气的量与过硫酸铵产品质量的比例为90-115Nm³：1t，所述氢气提纯装置18可以为膜分离或变压吸附装置。

本实用新型能够耦合烟气脱硫过程和过硫酸铵生产过程为一体，具有结构简单、设计合理、方便操控、在实现烟气达标排放的同时副产价值高的过硫酸铵，不仅实现了资源化回收利用还能够提高环保积极性的特点。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种烟气脱硫耦合过硫酸铵产品的生产装置，包括分别与脱硫塔(3)相连的锅炉烟气管道(1)和氨水储罐(2)，锅炉烟气管道(1)设置在脱硫塔(3)的下部，氨水储罐(2)设置在脱硫塔(3)的上部，脱硫塔(3)的顶部设有烟囱(4)，其特征在于：所述脱硫塔(3)的底部与脱硫液槽(5)相连，脱硫液槽(5)的第一出口与脱硫塔(3)中部的脱硫液回流口相连，脱硫液槽(5)的第二出口与脱硫液净化氧化部相连，脱硫液净化氧化部与过硫酸铵合成部相连。

2.根据权利要求1所述的一种烟气脱硫耦合过硫酸铵产品的生产装置，其特征在于：所述脱硫液净化氧化部包括与脱硫液槽(5)的第二出口相连的粉尘过滤器(6)，粉尘过滤器(6)的净化脱硫液出口与预氧化槽(26)与氧化槽(8)相连；

预氧化槽(26)的气相进口与空气管道(25)相连；

氧化槽(8)的液相进口与母液单元相连。

3.根据权利要求1所述的一种烟气脱硫耦合过硫酸铵产品的生产装置，其特征在于：所述过硫酸铵合成部包括分别与氧化槽(8)液相出口相连的阴极液配制槽(20)的进液口和阳极液配制槽(21)的进液口，

阴极液配制槽(20)的进液口还与硫酸槽(9)相连；

阳极液配制槽(21)的母液进口与母液单元中的过硫酸铵母液部相连；

阴极液配制槽(20)和阳极液配制槽(21)分别与电解槽(13)中的电解槽阳极室(10)和电解槽阴极室(12)相连，电解槽阳极室(10)和电解槽阴极室(12)之间设有隔膜(11)，

电解槽阳极室(10)的出液口通过冷却结晶器(14)与结晶分离器(15)相连，结晶分离器(15)的固体出口与过硫酸铵储罐(16)相连。

4.根据权利要求3所述的一种烟气脱硫耦合过硫酸铵产品的生产装置，其特征在于：所述电解槽阴极室(12)的气相出口通过氢气增压装置(17)和氢气提纯装置(18)与氢气管网(19)相连。

5.根据权利要求3所述的一种烟气脱硫耦合过硫酸铵产品的生产装置，其特征在于：所述电解槽阴极室(12)的液相出口与阴极液配制槽(20)的液相回流口相连。

6.根据权利要求2所述的一种烟气脱硫耦合过硫酸铵产品的生产装置，其特征在于：所述粉尘过滤器(6)的排污口与排污储槽(7)相连。

7.根据权利要求1所述的一种烟气脱硫耦合过硫酸铵产品的生产装置，其特征在于：所述脱硫液净化氧化部与硫酸铵生产部相连；

硫酸铵生产部包括与氧化槽(8)液相出口相连的硫铵结晶器(22)，硫铵结晶器(22)的出口与硫铵分离器(23)相连，硫铵分离器(23)的固相出口与硫酸铵产品储罐(24)相连。

8.根据权利要求2所述的一种烟气脱硫耦合过硫酸铵产品的生产装置，其特征在于：所述母液单元包括结晶分离器(15)液相出口的过硫酸铵母液部，以及硫铵分离器(23)液相出口的硫酸铵母液部；

过硫酸铵母液部和或硫酸铵母液部分别通过管道与氧化槽(8)的液相进口相连。

9.根据权利要求8所述的一种烟气脱硫耦合过硫酸铵产品的生产装置，其特征在于：所述过硫酸铵母液部和氧化槽(8)的液相进口之间的管道上设有三通，三通的第三端与阳极液配制槽(21)的母液进口相连。

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