专利名称：一种从烟道气中脱除二氧化硫并制得硫酸铵的方法
技术领域：
本发明属锅炉尾气处理技术领域。本发明涉及一种除去烟气中的二氧化硫的方法，更具体地说，是一种首先利用吸收塔吸收烟气中的二氧化硫，然后利用辐照装置来处理吸收产物得到硫酸铵，从而实现烟气净化并得到化肥的方法。
CN1225035A公开了一种电子束幅照处理气体的方法和设备。该方法工艺流程如下从锅炉出来的高温烟气，先用换热器冷却烟气，再在冷却塔中对高温烟气喷水，将烟气降温增湿，在幅照室内用电子束对氨、水、空气混合后的烟气进行照射，烟气中的硫氧化物和/或氮氧化物在电子束的照射下和氨、水、氧发生复杂的化学反应，生成硫酸铵和/或硝酸铵，系统出口处用一集尘器收集生成的反应物，净化后的烟气就可以直接排放。CN1332029A涉及一种半干法的烟气净化方法。该方法的工艺流程是来自工厂的高温烟气除尘后，经过喷雾干燥装置喷淋，降温增湿，收集100微米以上的大颗粒副产品，将剩余的100微米以下的小颗粒收集在集尘器中，将加热的氨气与烟气混合后进入辐照室，在直线脉冲加速器产生的电子束辐照下进行反应，在湿式静电除尘器中用溶液进行喷淋溶解硫酸铵和/或硝酸铵。
上述方法分别存在各种问题，如设备复杂、运行功耗高、成本高和容易产生逸氨等。
利用氨作为吸收剂去除烟气中的二氧化硫的方法被称为氨法，这种方法相关的专利如下。DE-C3733319公开了一种用氨水溶液作为吸收流体用气体洗涤的方法从烟气中除去二氧化硫的方法。该方法可以得到一种不太纯净的可被用做化肥的硫酸铵产品。
CN1211465A公开了一种从烟道气中除去二氧化硫的方法，该方法中烟气在洗涤器的洗涤区中用吸收液体逆流处理。所使用的吸收液体是由氨水、亚硫酸铵和硫酸铵溶液的混合物组成的。
上述方法分别存在着各种问题，如设备复杂、运行成本高等。
本发明的目的在于提供一种从烟道气中去除二氧化硫，并得到以硫酸铵为主要成分的化肥的方法。
本发明的方法是使烟道气通过亚硫酸铵溶液，亚硫酸铵与烟道气中的二氧化硫和水发生反应生成亚硫酸氢铵溶液，再向亚硫酸氢铵溶液中加氨，反应生成亚硫酸铵溶液，再在含氧气体中用电子束辐照亚硫酸铵，使之生成硫酸铵。
本发明的具体实现过程如下来自烟道的烟气经降温后从吸收塔底部进入，烟气在塔中向上流动，通过塔中的填料和/或塔板时和吸收溶液接触，发生气液传质，烟气中的二氧化硫进入吸收溶液，从而得到了净化。净化了的烟气经过换热器升温后排入大气。所述吸收溶液的主要成分是亚硫酸铵，还含有一定量的亚硫酸氢铵、硫酸铵和硫酸氢铵，亚硫酸铵的质量浓度在10-40％之间，PH值在6.0-8.5之间，具有极强的吸收二氧化硫的能力。吸收溶液吸收烟气中的二氧化硫后沉降在塔的底部，其中的亚硫酸铵转变成为亚硫酸氢铵，溶液的质量浓度增加到20-45％，PH值下降到3.8-5.0，吸收二氧化硫的能力降低。这时向该溶液中加入氨水和/或氨气，调整溶液的PH值，使之回到中性或者是弱碱性，然后引出一部分溶液输送到氧化装置前的溶液槽，余下的另一部分溶液被输送到另一溶液槽中并加入工艺水，降低浓度到10-40％，作为新的吸收溶液。
从吸收塔引出的高浓度亚硫酸铵溶液被一个泵升高压力后沿着管道进入辐照室内的喷嘴，从喷嘴喷出，形成粒径在20-200微米的雾滴。同时向辐照室内喷入含氧气体，气体和液体的质量比在3/100-60/100，气体的体积含氧量在21-100％。辐照室内的液体雾滴和含氧气体混合后以0.5-100m/s的速度运动，通过有高能电子照射的区域。液体雾滴和气体受到照射后继续运动，在辐照室的一端气体和液体分离，气体排入大气，液体被收集到溶液槽中。液体可以被辐照一次或者多次；经过一定次数的辐照后，液体中的主要成分由亚硫酸铵转变成为硫酸铵。然后以硫酸铵为主要成分的溶液排出辐照装置，或者直接用于农业，或者经过浓缩结晶后作为化肥。
用本方法可以用很小的能量付出，获得很高的脱硫效率，并得到作为化肥原料的硫酸铵。
降温后的烟气从斜孔板吸收塔4底部进入塔中，烟气在塔中向上流动，通过塔中塔板时和向下流动的吸收液接触，烟气的温度降低到60℃，体积含湿量增加到15％，同时烟气中的80％以上的二氧化硫通过传质进入吸收液，烟气中的二氧化硫达到了排放标转，实现了烟气的净化。
注入塔中的吸收液主要成分为亚硫酸铵，质量浓度15％，注入量为166千克/小时；亚硫酸铵溶液吸收二氧化硫后，主要成分转变成为亚硫酸氢铵，并沉降到塔低部，向其中注入质量氨气，调节PH值到8以上，每小时注入的氨气量为7.5千克/小时。经过调整PH值后的溶液，亚硫酸铵的质量浓度达到了30％，一部分溶液引出输送到辐照氧化装置前的中间亚盐溶液槽5，输送量为83千克/小时，另外一部分溶液输送到中间铵盐溶液槽6。向中间铵盐溶液槽6中注入工业水，使的该中的溶液浓度保持在15％，作为新的吸收液浓度30％的亚硫酸铵溶液被一个泵升高压力后沿着管道进入辐照室8内的两相喷嘴，从喷嘴喷出后形成平均粒径在40微米的雾滴。该喷嘴向辐照室内喷出液体的同时喷入空气，空气和溶液的质量比在25/100。溶液雾滴和空气沿水平方向以5.5m/s的速度通过一个电子照射区域。产生高能电子照射区域的是一台脉冲电子加速器9，该加速器发出能量0.6Mev的电子，电子的束流强度5mA，这些电子经过一个钛窗后进入辐照室8，在辐照室8内部形成一个辐照场。溶液的吸收剂量为100kGy。溶液雾滴和空气受到照射后继续运动，在辐照室8的一端空气和溶液分离，空气排入大气，溶液被收集到溶液槽中。溶液被辐照一次后主要成分由亚硫酸铵转变成为硫酸铵，排出辐照装置后经过浓缩结晶后作为化肥使用。
实施例2图2中锅炉房1，旋风除尘器2，烟气换热器3，筛板吸收塔4，中间亚盐溶液槽5，铵盐溶液槽6，空气压缩分离站7，辐照室8，高能直线电子加速器9、10，硫酸铵结晶装置11，引风机12，烟囱13将来自锅炉的160℃的高温烟气30×104标准立方米/小时经一台除尘器除尘后，含二氧化硫800ppm，引入是烟气换热器3中，使入口的高温烟气和出口的经过脱硫后50℃的低温烟气进行换热，入口烟气降温到100℃，出口烟气温度升高到90℃。
降温后的烟气从筛板吸收塔4底部进入塔中，烟气在塔中向上流动，通过塔中塔板时和向下流动的吸收液接触，烟气的温度降低到60℃，体积含湿量增加到15％，同时烟气中的75％以上的二氧化硫通过传质进入吸收液，烟气中的二氧化硫达到了排放标转，实现了烟气的净化。
注入塔中的吸收液主要成分为亚硫酸铵，质量浓度20％，注入量为4700千克/小时；亚硫酸铵溶液吸收二氧化硫后，主要成分转变称为亚硫酸氢铵，并沉降到塔低部，向其中注入30％的氨水，调节PH值到7.5以上，每小时注入的氨水为910千克。经过调整PH值后的溶液，亚硫酸铵的质量浓度达到了40％，每小时输送2400千克溶液到辐照氧化装置前的中间亚盐溶液槽5，另外一部分溶液输送到中间铵盐溶液槽6。向中间铵盐溶液槽6中注入工业水，使的该中的溶液浓度保持在20％，作为新的吸收液浓度40％的亚硫酸铵溶液被泵升高压力后沿着管道进入辐照室8内的两相喷嘴，从喷嘴喷出后形成平均粒径在30微米的雾滴。该喷嘴向辐照室8内喷出液体的同时喷入富氧压缩空气，空气和溶液的质量比在15/100，富氧空气中氧的体积含量在40％。溶液雾滴和空气沿水平方向以7.5m/s的速度通过一个电子照射区域。产生高能电子照射区域的是直线电子加速器9、10，他们能发出能量2.1Mev的电子，每台加速器发出的电子的束流强度20mA，这些电子进入辐照室8后，在辐照室8内部形成一个辐照场。溶液的吸收剂量为120kGy。溶液雾滴和空气受到照射后继续运动，在辐照室的一端空气和溶液分离，空气排入大气，溶液被收集到溶液槽中。溶液被辐照一次后主要成分由亚硫酸铵转变成为硫酸铵，排出辐照装置后经过浓缩结晶后作为化肥使用。
实施例3图3中锅炉房1，布袋除尘器2，水膜除尘器3，斜孔板吸收塔4，中间亚盐溶液槽5，烟气蒸汽再热器6，引风机7，烟囱8，铵盐溶液槽9，空气压缩站10，辐照室11，两台电子帘加速器12，13，硫酸铵结晶装置14将来自锅炉的120℃的高温烟气10×104标准立方米/小时经布袋除尘器2除尘后，再经过水膜除尘器3，含二氧化硫1200ppm，烟气温度降低到90℃，体积含湿量增加到10％。。降温增湿后的烟气从斜孔板吸收塔4底部进入塔中，烟气在塔中向上流动，通过塔中塔板时和向下流动的吸收液接触，烟气的温度降低到55℃，体积含湿量增加到20％，同时烟气中的85％以上的二氧化硫通过传质进入吸收液，烟气中的二氧化硫达到了排放标转，实现了烟气的净化。
注入塔中的吸收液主要成分为亚硫酸铵，质量浓度20％，注入量为2650千克/小时；亚硫酸铵溶液吸收二氧化硫后，主要成分转变称为亚硫酸氢铵，并沉降到塔低部，向其中注入33％的氨水，调节PH值到7.5以上，每小时注入的氨水为470千克。经过调整PH值后的溶液，亚硫酸铵的质量浓度达到了40％，每小时输送1300千克溶液到辐照氧化装置前的中间亚盐溶液槽5，另外一部分溶液输送到中间铵盐溶液槽9。向中间铵盐溶液槽9中注入工业水，使的该中的溶液浓度保持在20％，作为新的吸收液。
浓度40％的亚硫酸铵溶液被泵升高压力后沿着管道进入辐照室11内的两相喷嘴，从喷嘴喷出后形成平均粒径在45微米的雾滴。该喷嘴向辐照室11内喷出液体的同时喷入压缩空气，空气和溶液的质量比在30/100，空气中氧的体积含量在21％。溶液雾滴和空气沿水平方向以12m/s的速度通过一个高能电子照射区域。产生高能电子照射区域的是电子帘加速器12、13，他们发出能量0.45Mev的电子，每台加速器发出的电子的束流强度40mA，这些电子进入辐照室11后，在辐照室11内部形成一个辐照场。溶液的吸收剂量为80kGy。溶液雾滴和空气受到照射后继续运动，在辐照室11的一端空气和溶液分离，空气排入大气，溶液被收集到溶液槽中。溶液被辐照一次后主要成分由亚硫酸铵转变成为硫酸铵，排出辐照装置后经过浓缩结晶后作为化肥使用。
权利要求
1.一种从烟道气中脱除二氧化硫并制得硫酸铵的方法，其特征是使烟道气通过亚硫酸铵溶液，亚硫酸铵与烟道气中的二氧化硫和水发生反应生成亚硫酸氢铵溶液，再向亚硫酸氢铵溶液中加氨，反应生成亚硫酸铵溶液，再在含氧气体中用电子束辐照亚硫酸铵，使之生成硫酸铵。
全文摘要
一种从烟道气中脱除二氧化硫并制得硫酸铵的方法，属锅炉尾气处理技术领域，本方法是使烟道气通过亚硫酸铵溶液，亚硫酸铵与烟道气中的二氧化硫和水发生反应生成亚硫酸氢铵溶液，再向亚硫酸氢铵溶液中加氨，反应生成亚硫酸铵溶液，再在含氧气体中用电子束辐照亚硫酸铵，使之生成硫酸铵。用本方法可以用很小的能量付出，获得很高的脱硫效率，并得到作为化肥原料的硫酸铵。
文档编号C01C1/24GK1401414SQ0213091
公开日2003年3月12日 申请日期2002年9月13日 优先权日2002年9月13日
发明者徐光 , 张毅, 张明 申请人:清华大学