專利名稱：氨硫法工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)生產(chǎn)中的廢氣處理方法，具體地說(shuō)是一種氨硫法工藝。
背景技術(shù)：
我國(guó)清潔資源稀少，能源資源以煤炭為主，占一次能源消費(fèi)總量的75％。燃煤排放的二氧化硫連續(xù)多年超過(guò)2000萬(wàn)噸，居世界首位，我國(guó)己成為世界上第三大酸雨區(qū)和大氣環(huán)境污染最嚴(yán)重的國(guó)家之一?，F(xiàn)有的脫硫工藝有濕法、干法和半干法等上百種，其中半干式氨法脫硫是經(jīng)濟(jì)效益最好的方法之一。目前，半干式氨法脫硫有以下形式第一種是簡(jiǎn)易氨法，它主要是利用氣相條件下的H2O、NH3與SO2間的快速反應(yīng)進(jìn)行脫硫，其終止物與灰塵混合后當(dāng)成肥泥用于種花草。嚴(yán)格地講簡(jiǎn)易氨法是一種不能回收硫、氮的氨法。
優(yōu)點(diǎn)是脫硫效率高，設(shè)備投資省、占地面積小、耗水電費(fèi)用低、沒(méi)有二次污染等。
缺點(diǎn)是脫硫終止物沒(méi)有附加值，沒(méi)能減少用戶的運(yùn)行費(fèi)用。
第二種是氨回收法，它主要也是利用氣相條件下的H2O、NH3與SO2間的快速反應(yīng)進(jìn)行脫硫，區(qū)別是將終止物氧化成穩(wěn)定的硫酸銨，再結(jié)晶、干燥成固體硫酸銨后直接銷售或再加工成復(fù)混化肥銷售。
優(yōu)點(diǎn)是能夠抵消一部分的運(yùn)行費(fèi)用，減少了用戶的一部分負(fù)擔(dān)。
缺點(diǎn)是硫酸銨的附加價(jià)值不高，復(fù)混化肥的附加價(jià)值比較高，但需要組織大量的人力、物力、財(cái)力去儲(chǔ)存、銷售；同時(shí)硫酸銨和復(fù)混化肥的銷售量受季節(jié)、地區(qū)等影響較大，需要較大的庫(kù)存面積和較大的資金周轉(zhuǎn)；需要花費(fèi)許多流動(dòng)資金購(gòu)買大量的氨水和其他元素的化肥。其額外投資的費(fèi)用和脫硫設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用遠(yuǎn)高于硫酸銨的銷售利潤(rùn)，與復(fù)混化肥的銷售利潤(rùn)抵消一部分。
第三種是氨酸法，它是利用氣相條件下的H2O、NH3與SO2間的快速反應(yīng)得到的亞硫酸銨與煙氣中的SO2反應(yīng)生成亞硫酸氫銨，再用硫酸(硝酸或磷酸)分解出SO2和硫酸銨(硝酸銨或磷酸銨)。SO2氣體作為化工原料銷售，硫酸銨(硝酸銨或磷酸銨)作為化肥銷售。
優(yōu)點(diǎn)是SO2氣體作為化工原料的中間產(chǎn)品，其銷售不成問(wèn)題。少量的硫酸銨或硝酸銨或磷酸銨銷售還是可以接受的，其能夠抵消一部分的運(yùn)行費(fèi)用，減少用戶的一部分負(fù)擔(dān)。
缺點(diǎn)是需要大量的流動(dòng)資金購(gòu)買大量的氨水和強(qiáng)酸才能產(chǎn)出SO2氣體，脫硫終止物的成本受原料的影響很大，且強(qiáng)酸的危險(xiǎn)性較大，一般用戶都不能接受。一旦資金鏈斷開就會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種新的脫硫工藝，其將一副產(chǎn)品作為脫硫劑循環(huán)使用，大大降低輔助原材料的購(gòu)買費(fèi)用，從而降低運(yùn)行費(fèi)用；從脫硫終止物中分離得到的SO2作為副產(chǎn)品銷售，使本發(fā)明能產(chǎn)生較大的贏利。
為此，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案氨硫法工藝，其特征在于流程如下含SO2的工業(yè)廢氣在廢氣處理裝置中與堿性脫除劑反應(yīng)，生成的富液被送入加熱裝置內(nèi)；在加熱裝置內(nèi)加熱分解富液，將釋放出來(lái)的氣態(tài)混合物輸送到氣體分離裝置進(jìn)行冷卻，然后進(jìn)行氣液分離，二氧化硫被抽走，分離得到的液體返回到加熱裝置內(nèi)；把加熱裝置底部出來(lái)的貧液排入貧液罐內(nèi)，大部分貧液被輸送至廢氣處理裝置內(nèi)，作為脫硫劑循環(huán)使用。
貧液的一部分被輸送到通有壓縮空氣的氧化塔內(nèi)氧化，把氧化塔內(nèi)出來(lái)的物料輸送到結(jié)晶干燥裝置內(nèi)變成固體物料。所述的工業(yè)廢氣為燃燒煤、油、煤氣或天然氣時(shí)產(chǎn)生的廢氣或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中揮發(fā)的廢氣，其有害成分包括SO2和NOx、SO2和CO2或SO2、NOx和CO2。本發(fā)明特別適合SO2含量大的工業(yè)廢氣。
氨硫法工藝的基本原理是工業(yè)廢氣中的有害成分如SO2(NOx、CO2)極易與堿性物質(zhì)(如氨水、氫氧化鈉)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成亞硫酸(硝酸、碳酸氫)鹽，亞硫酸鹽再與SO2反應(yīng)形成酸式鹽即亞硫酸氫鹽。酸式鹽(如NH4HSO3、NaHSO3)不穩(wěn)定，受熱易分解。分解的化學(xué)反應(yīng)式如下。
本發(fā)明利用酸式鹽的遇熱不穩(wěn)定性，在加熱裝置內(nèi)將其分解成SO2氣體和(NH4)2SO3液體，通過(guò)蒸發(fā)加熱形式使脫硫終止物中的SO2氣體分離出來(lái)，該氣體可以直接用管道輸送到化工廠作為生產(chǎn)原料，也可以經(jīng)脫水、壓縮、冷卻處理后裝罐銷售；一部分(NH4)2SO3液體作為脫硫劑再加入廢氣處理裝置中循環(huán)使用，這樣在很大程度上減少了氨水的使用量，降低了購(gòu)買氨水的成本，降低了運(yùn)行成本，另一部分(NH4)2SO3液體進(jìn)行氧化、結(jié)晶、烘干后變成(NH4)2SO4銷售，其利潤(rùn)可以使運(yùn)行成本得到進(jìn)一步降低。
本發(fā)明的工業(yè)廢氣在廢氣處理裝置中反應(yīng)后，NOx、CO2與堿性脫除劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成硝酸鹽及碳酸氫鹽，然后進(jìn)入加熱裝置中，硝酸鹽穩(wěn)定不會(huì)受熱分解，進(jìn)入結(jié)晶干燥裝置變成硝酸鹽固體；碳酸氫鹽進(jìn)入加熱裝置中會(huì)受熱分解出CO2，但CO2冷凝后仍會(huì)生成碳酸氫鹽，然后經(jīng)結(jié)晶干燥變成碳酸氫鹽固體。
所述的氨硫法工藝，氣體分離裝置內(nèi)裝有換熱管，生成的富液先流經(jīng)換熱管，然后再被送入加熱裝置內(nèi)；加熱裝置內(nèi)釋放出來(lái)的氣態(tài)混合物輸送至位于換熱管外的氣體分離裝置內(nèi)，其與換熱管內(nèi)的富液進(jìn)行換熱，得到的液體進(jìn)入加熱裝置內(nèi)。換熱管的富液被上升的氣態(tài)混合物預(yù)熱，以較高溫度(一般為60～80℃)進(jìn)入加熱裝置內(nèi)，降低了能耗；氣態(tài)混合物SO2和CO2被換熱管內(nèi)的富液冷凝(一般為20～40℃)后，氣態(tài)物質(zhì)SO2被抽走，CO2氣體生成液態(tài)碳酸氫鹽，然后被送入加熱裝置內(nèi)。
所述的氨硫法工藝，堿性脫除劑是指在廢氣處理裝置里用于脫除廢氣中有害成分的堿性物質(zhì)，其為氨水或氫氧化物，與SO2、NOx或CO2都能反應(yīng)，有效脫除了工業(yè)廢氣中的多種有害成分。
所述的氨硫法工藝，加熱裝置是指將液體加熱、加壓后使其分解的設(shè)備，其為蒸發(fā)塔或蒸餾塔/釜，其內(nèi)的溫度為80～120℃，壓力為在上述條件下將亞硫酸氫鹽分解成亞硫酸鹽和SO2，硝酸鹽不分解，碳酸氫鹽分解出CO2。
所述的氨硫法工藝，氣體分離裝置為加壓后直接冷卻的分離裝置或采用精餾方法的分離裝置。
所述的氨硫法工藝，富液的主要成分為亞硫酸氫銨，所述貧液的主要成分為亞硫酸銨。
所述的氨硫法工藝，堿性脫除劑連續(xù)加入廢氣處理裝置中，以保證反應(yīng)效率和脫除有害物質(zhì)的效果，貧液中的亞硫酸鹽作為脫硫劑循環(huán)使用只針對(duì)脫硫，而對(duì)NOx或CO2的脫除不起作用；用貧液作為脫硫劑相對(duì)堿性脫除劑來(lái)說(shuō)，反應(yīng)效率要低一些。
本發(fā)明前期投入的資金少，一旦資金鏈斷開，基本不影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行；將加熱裝置排出的貧液主要作為脫硫劑加入廢氣處理裝置中循環(huán)使用，特別適合應(yīng)用于SO2含量大的工業(yè)廢氣，極大地減少了堿性脫除劑的使用量，降低了堿性脫除劑的購(gòu)買費(fèi)用，從而降低了運(yùn)行成本；另將小部分的貧液進(jìn)行氧化、結(jié)晶、烘干成硫酸鹽、硝酸鹽、碳酸氫鹽銷售，其產(chǎn)生的利潤(rùn)進(jìn)一步降低了運(yùn)行成本；得到的純SO2可以直接用管道輸送到化工廠作為生產(chǎn)原料，也可以經(jīng)脫水、壓縮、冷卻處理后裝罐銷售，用戶可在幾年內(nèi)收回設(shè)備投資且以后每年都有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。


圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示的氨硫法工藝，其所用的設(shè)備由廢氣處理裝置1、氣體分離裝置2、加熱裝置3、貧液罐4、氧化塔5、結(jié)晶干燥裝置6組成，氣體分離裝置2內(nèi)裝有換熱管7。含SO2、NOx和CO2的工業(yè)廢氣通過(guò)管道進(jìn)入廢氣處理裝置1，同時(shí)加入堿性脫除劑氨水，凈化后的氣體從廢氣處理裝置排放出去，得到富液的成分為亞硫酸銨、亞硫酸氫銨、硝酸銨及碳酸氫銨，主要成分是亞硫酸氫銨。富液被送入氣體分離裝置2的換熱管內(nèi)，與上升的氣態(tài)混合物(即SO2和CO2等氣體)進(jìn)行熱量交換，富液經(jīng)過(guò)預(yù)熱后再進(jìn)入加熱裝置3?？刂萍訜嵫b置在80～120℃的溫度、常壓力范圍內(nèi)，使富液中的亞硫酸氫銨和碳酸氫銨發(fā)生分解反應(yīng)，從而釋放出SO2和CO2氣體，該氣體流經(jīng)換熱管處，被冷卻，SO2被抽走，用管道輸送給用戶或脫水、冷卻、壓縮后罐裝外運(yùn)，CO2氣體仍變成液態(tài)碳酸氫銨，氣體分離裝置主要是將SO2與CO2等其它氣體分離。氣體分離裝置2產(chǎn)生的液體返回到加熱裝置3中。加熱裝置3底部出來(lái)的貧液，其成分為亞硫酸銨、硫酸銨、硝酸銨及碳酸氫銨，主要成分是亞硫酸銨，貧液輸送到貧液罐4后，大部分作為脫硫劑輸送到廢氣處理裝置1內(nèi)循環(huán)使用，小部分輸送到氧化塔5進(jìn)行氧化，氧化后的液體輸送到結(jié)晶干燥裝置6中變成固體硫酸銨、硝酸銨及碳酸氫銨。
本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于上述實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.氨硫法工藝，其特征在于流程如下含SO2的工業(yè)廢氣在廢氣處理裝置中與氨水反應(yīng)，生成的富液被送入加熱裝置內(nèi)；在加熱裝置內(nèi)加熱分解富液，將釋放出來(lái)的氣態(tài)混合物輸送到氣體分離裝置進(jìn)行冷卻，然后進(jìn)行氣液分離，二氧化硫被抽走，分離得到的液體返回到加熱裝置內(nèi)；把加熱裝置底部出來(lái)的貧液排入貧液罐內(nèi)，貧液被輸送至廢氣處理裝置內(nèi)，作為脫硫劑循環(huán)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氨硫法工藝，其特征在于貧液的一部分被輸送到通有壓縮空氣的氧化塔內(nèi)氧化，把氧化塔內(nèi)出來(lái)的物料輸送到結(jié)晶干燥裝置內(nèi)變成固體物料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氨硫法工藝，其特征在于所述工業(yè)廢氣為燃燒煤、油、煤氣或天然氣時(shí)產(chǎn)生的廢氣或工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中揮發(fā)的廢氣，其有害成分包括SO2和NOx、SO2和CO2或SO2、NOx和CO2。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的氨硫法工藝，其特征在于氣體分離裝置內(nèi)裝有換熱管，生成的富液先流經(jīng)換熱管，然后再被送入加熱裝置內(nèi)；加熱裝置內(nèi)釋放出來(lái)的氣態(tài)混合物輸送至位于換熱管外的氣體分離裝置內(nèi)，其與換熱管內(nèi)的富液進(jìn)行換熱，冷凝后得到的液體再返回到加熱裝置內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氨硫法工藝，其特征在于所述的堿性脫除劑是指在廢氣處理裝置里用于脫除廢氣中有害成分的堿性物質(zhì)，其為氨水。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氨硫法工藝，其特征在于所述的加熱裝置是指將液體加熱、加壓后使其分解的設(shè)備，其為蒸發(fā)塔或蒸餾塔/釜，其內(nèi)的溫度為80～120℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氨硫法工藝，其特征在于所述的氣體分離裝置為加壓后直接冷凝的分離裝置或采用精餾方法的分離裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氨硫法工藝，其特征在于所述富液的主要成分為亞硫酸氫銨，所述貧液的主要成分為亞硫酸銨。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氨硫法工藝，其特征在于所述的堿性脫除劑連續(xù)加入廢氣處理裝置中。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種氨脫硫工藝，流程如下含SO
文檔編號(hào)B01D53/50GK1919419SQ20061005291
公開日2007年2月28日 申請(qǐng)日期2006年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月11日
發(fā)明者李長(zhǎng)康 申請(qǐng)人:李長(zhǎng)康