一種氨基排煙凈化方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氨基排煙凈化方法和裝置，尤其涉及以氨為原料從煙氣中回收硫氧化物生產(chǎn)硫銨化肥的凈化方法和裝置，屬于電力、冶金、環(huán)保和化工技術領域，尤其適合排煙凈化領域。
【背景技術】
[0002]煙道氣中含有的酸性氣態(tài)有害物質，尤其其中的302是形成酸雨的主要來源。眾所周知，一種解決酸雨污染的辦法就是排煙凈化?，F(xiàn)有的排煙凈化方法主要是以石灰石為原料的鈣基凈化，其凈化產(chǎn)品為硫酸鈣(或稱凈化石膏)，可作為建筑材料，包括石膏板和水泥添加劑，但是，由于中國的石膏資源較為豐富，包括天然石膏和其他工業(yè)領域的副產(chǎn)石膏，尤其是磷肥工業(yè)副產(chǎn)大量石膏，致使凈化石膏拋棄堆放，成為二次污染。
[0003]采用氨為原料，凈化產(chǎn)品為硫酸銨，是一種肥效很高的化肥，其單位氮肥效高于尿素，且其中的硫元素也是農(nóng)作物生長必要的營養(yǎng)元素。但是，目前很少有專門生產(chǎn)硫酸銨的企業(yè)，硫酸銨大多是副產(chǎn)品，生產(chǎn)規(guī)模小，使得硫酸銨僅僅是一個小規(guī)模的氮肥產(chǎn)品。因此，采用氨為原料進行排煙凈化，或稱氨基排煙凈化，可以實現(xiàn)硫酸銨的大規(guī)模生產(chǎn)，發(fā)揮其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用。
[0004]但是，現(xiàn)有的氨基凈化技術總是存在這樣或那樣的缺陷，使其難以在工業(yè)中很好地推廣應用?，F(xiàn)有的技術主要可分為兩類，一類是組合式技術，比如美國專利USP6139807(2000)，它在凈化塔前設置了一個預洗滌段，兩部分使用的循環(huán)噴淋液體的濃度具有顯著差別，洗滌段為含有固體硫酸銨的硫銨漿液，凈化部分中使用的是未飽和的硫酸銨稀溶液，這樣做的優(yōu)點是促進亞硫酸銨的氧化，因為氨基凈化技術的氧化比鈣基凈化技術更重要，氧化效率差將導致凈化效率差。另一類是一體化技術，其特征是采用一個凈化塔，二氧化硫吸收和吸收液的濃縮(煙氣降溫增濕)耦合在凈化塔的上段，亞硫酸銨的氧化和硫酸銨的結晶耦合在凈化塔的下段，比如美國專利USP6221325 (2001)和USP6187278 (2001)，其凈化塔的循環(huán)液體都采用了含有硫酸銨結晶固體的泥漿狀硫酸銨漿液，其公開的優(yōu)點是可以克服氨的逃逸損失，因為硫酸銨漿液的PH值更低，更有力于吸收液pH值的控制。
[0005]國內也有一些氨法凈化技術的專利。專利CN1178735C公開了一種組合式氨法凈化塔，包括氧化段，濃縮段，吸收段，水洗段和除霧段，其作用與美國專利USP6139807相當，但是吸收段的氣液比為2000-5000，即相當于0.2?0.5升液體/Nm3煙氣，過低，導致氨逃逸損失很大。CN2790569Y和CN1648049A提出了帶有氨回收段的組合式凈化塔，試圖解決氨的逃逸損失問題，且吸收段的氣液比200-2000，即相當于0.5?5升液體/Nm3煙氣，實際上也并沒有解決氨逃逸損失的問題。
[0006]而且，現(xiàn)有的氨基凈化技術的一個共同面臨的實際難題就是氣溶膠。氣溶膠是煙氣中存在的粒子直徑小于I微米，甚至小于0.1微米，稱為亞微米的超細微粒，其在煙氣中的總濃度可能很低，但是其可以造成排煙的煙羽濃密，且拖尾很長，甚至幾公里以外，嚴重影響了排煙的視覺美觀，嚴重者造成了新的二次污染。如果不很好地解決這個問題，將很大程度上限制氨基排煙凈化技術的實際應用的推廣。
[0007]氣溶膠產(chǎn)生的機理有兩個方面。一是在凈化塔中，氣相中的氨與煙氣中的二氧化硫按下述反應形成亞硫酸氫銨固體:
[0008]NH3 (g)+SO2 (g)+H20(g)=NH4HS03 (S)(I)
[0009]該反應生成的亞硫酸氫銨是弱酸弱堿鹽，易于分解，上述反應是可逆反應，只有在一定條件下才會發(fā)生。即使生成了，當條件變化后，其也會分解掉。一般而言，在溫度較低，且氨和二氧化硫濃度較高時才會發(fā)生，解決此類氣溶膠的方法就是提高溫度和降低氨含量。
[0010]另一類氣溶膠是由煙氣中的強酸性物質，比如三氧化硫，氯化氫，氟化氫和二氧化氮等與氨氣在氣相中反應的結果:
[0011 ] NH3 (g) +SO3 (g) +H2O (g) — NH4HSO4 (S) (2)
[0012]2NH3 (g) +3N02 (g) +H2O (g) — 2NH4N03 (s) +NO (g) (3)
[0013]NH3 (g) +HCl (g) — NH4C1 (s)(4)
[0014]這類氣溶膠是強酸弱堿鹽，一般條件下是不會分解的。目前，氨法凈化過程中的氣溶膠主要是這類強酸性氣溶膠?，F(xiàn)有的氨法排煙凈化技術幾乎沒有針對該類氣溶膠的辦法，即使弱酸性氣溶膠，多數(shù)氨法凈化技術在實際應用中都很容易出現(xiàn)而難以解決。

【發(fā)明內容】

[0015]本發(fā)明需要解決的技術問題是公開一種新型的氨基排煙凈化方法，以解決現(xiàn)有技術中存在的嚴重的弱酸性和強酸性氣溶膠問題，同時還可以確保更有效地控制氨的逃逸損失，和更高的氨原料利用率。
[0016]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設計的氨基排煙凈化方法，以氨為凈化原料，凈化產(chǎn)品為硫酸銨，是消除氨基排煙凈化過程中出現(xiàn)的氣溶膠和氨逃逸的方法，包括以下步驟:
[0017]I)原煙氣進入洗滌塔降溫，除塵，并吸收二氧化氮、氯化氫和三氧化硫等強酸性氣體變?yōu)轭A洗滌煙氣，同時稀硫酸銨水溶液從凈化塔被稀液泵輸送到所述洗滌塔，得到被濃縮的硫酸銨稀漿液，儲存在洗滌循環(huán)槽中，且所述硫酸銨稀漿液中硫酸銨固體含量小于10% ；
[0018]2)所述預洗滌煙氣進入凈化塔上部的吸收段，煙氣中的弱酸性氣體二氧化硫被吸收變?yōu)閮艋療煔?，同時原料氨，氧化空氣和水也從位于凈化塔上的相應接口進入凈化塔，得到稀硫酸銨水溶液，儲存在凈化塔下部的氧化池中，且所述稀硫酸銨水溶液中硫酸銨含量在5?40%之間；
[0019]3)位于凈化塔下部氧化池中的稀硫酸銨水溶液經(jīng)過凈化循環(huán)泵輸送到凈化塔上部的吸收段，經(jīng)過凈化噴淋器噴灑后與煙氣接觸，再回流到所述氧化池中，構成凈化液流回路，且原煙氣中二氧化硫質量流量與凈化循環(huán)泵輸送稀硫酸銨水溶液的循環(huán)流量的關系在50 ?500 (克/h) / (m3/h)之間；
[0020]4)位于所述洗滌循環(huán)槽中的硫酸銨稀漿液經(jīng)過洗滌循環(huán)泵輸送到洗滌塔，經(jīng)過洗滌噴淋器噴灑后與煙氣接觸，再回流到所述洗滌循環(huán)槽中，構成洗滌液流回路，且所述洗滌循環(huán)泵輸送的稀漿液的循環(huán)流量與原煙氣流量的比例在1.0?10.0(升/h)/(NmVh)之間；
[0021]5)位于所述洗滌循環(huán)槽中的硫酸銨稀漿液經(jīng)過稀漿液泵輸送到漿液旋流器濃縮后得到硫酸銨濃漿液，儲存于養(yǎng)晶槽中，且濃漿液中硫酸銨固體含量在10?30%之間；
[0022]6 )所述濃漿液被輸送到后續(xù)的硫銨固體提取設備得到固體硫酸銨。
[0023]并且，所述凈化塔或者其氧化池中的稀硫酸銨水溶液，洗滌塔或者洗滌循環(huán)槽中的硫酸銨稀漿液，和養(yǎng)晶槽中的濃漿液的PH值分別在5.3?6.3，1.0?4.5和5.5?6.5范圍。
[0024]這樣，通過本發(fā)明的以上步驟的方法，煙氣首先在洗滌塔中被pH較低的洗滌液洗滌，PH 一般小于4.5，較優(yōu)地在1.0?4.5之間，最好在3.0?4.0之間，使得洗滌循環(huán)液不具有釋放氣體氨的能力，同時在恰當?shù)囊簹獗认拢话銥?.0?10.0升/Nm3之間，最好是在2.5?5.0之間，使得煙氣與洗滌液充分接觸，可以很高效地吸收原煙氣中的強酸性物質，包括三氧化硫、氯化氫和二氧化氮，其吸收或脫出效率在99%以上。而且，同時，溫度較高的原煙氣，一般在1