专利名称：一种烟气氨法脱硫并副产亚硫酸铵的方法
技术领域：
本发明涉及一种烟气氨法脱硫并副产亚硫酸铵的方法，属于烟道气脱硫及肥料生产技术领域。
背景技术：
目前脱硫的方法按脱硫的副产品的处置方式可分为抛弃法和回收法两类。抛弃法主要有湿法、干法、半干法。湿法脱硫是用石灰石和石灰浆液在吸收塔内吸收烟气中的SO2，生成物为亚硫酸钙及硫酸钙，它的脱硫效率为75％～95％。由于吸收剂和生成物都是固体，在脱硫设备和管道内易发生结垢和堵塞，而且生成物又没什么用途只能废弃，有时还会造成二次污染。干法脱硫是把吸收剂碳酸钙或氢氧化钙粉末直接喷入炉膛，在高温的作用下吸收剂生成具有活性的氧化钙粒子，这些粒子的表面与烟气中的SO2反应生成亚硫酸钙及硫酸钙。由于吸收剂与烟气的接触时间较短，因此脱硫效率较低只有50％左右。半干法脱硫是把氢氧化钙浆液在喷雾干燥塔内雾化成细液滴与烟气接触时吸收SO2，同时烟气的热量使水分蒸发干燥，在反应器出口处，形成固体颗粒，其中包括反应产物和未反应的原料物。它的脱硫效率也不高只有70％。回收法主要有Wellman-Lord法(又称亚钠循环法)，活性炭法、氨法脱硫。Wellman-Lord法脱硫是把亚硫酸钠溶液作为吸收剂，在吸收塔内与烟气逆向接触和SO2反应生成亚硫酸氢钠，通过在解析槽中加热亚硫酸氢钠溶液将SO2释放出来得到SO2产品，这种方法脱硫率虽然可达95％，但它的投资和运行的费用都较高。活性炭法脱硫由吸收、解吸、硫回收三部分组成。在吸收塔内当烟气流过活性炭时，水蒸气、SO2被吸附，在催化剂和氧气的作用下反应生成硫酸附着在活性炭颗粒上，这时活性炭颗粒被送至解吸塔中加热升温到400℃解吸出SO3和SO2，SO3和SO2，又被送到硫回收部分转化为硫或硫酸。它的脱硫效率可达98％但其工艺复杂、技术难度大、活性炭消耗大。氨法脱硫(其流程见图1)是用氨水在吸收塔内与烟气逆向接触，烟气中的SO2与氨水反应生成亚硫酸铵从塔底流出，再经干燥得到亚硫酸铵成品。被净化的烟气从塔顶排向大气，它的脱硫效率可高达95％～99％，脱硫产物亚硫酸铵可直接当肥料使用，不产生废水和其它废物。
通过对以上各种脱硫方法的介绍，可以看出氨法脱硫具有比较明显的优越性，但是现行的氨法脱硫都普遍存在脱硫效率与氨损失相互矛盾的问题。即当脱硫效率较高时，净化尾气中氨含量也较高，容易造成氨污染，氨的损失加大，脱硫成本提高。当氨损失小时，脱硫效率又较低，达不到脱硫的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种烟气氨法脱硫并副产亚硫酸铵的方法，使其在拥有较高脱硫效率的同时，净化尾气中氨含量也较低，氨的损失极小，降低脱硫成本，适用于净化大流量的烟道气，特别是大中型燃煤锅炉的烟气脱硫。
为实现上述目的，本发明提出的烟气氨法脱硫并副产亚硫酸铵的方法是烟气首先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℃，随后烟气进入干燥塔，干燥塔的结构与旋风分离器相同，只是在其下部设置了一个雾化喷嘴，由喷嘴喷出雾化了的溶液，该溶液由氨水和(NH4)2SO3组成，溶液中氨的重量百分比浓度(以下同)控制在8％～17％(最好是10％～15％)，其流量控制满足NH3和SO2的摩尔比达到2.0～2.2；在该塔内雾化了的溶液与烟气接触，同时进行脱硫、干燥及分离的过程，反应生成的(NH4)2SO3以及溶液本身的(NH4)2SO3被干燥成固体粉末，甩向塔壁后落入收集槽得到(NH4)2SO3产品；反应后的烟气又进入喷淋吸收塔，它的结构与旋风分离器相似，只是在下部设置了向上的喷头，使(NH4)2SO3溶液由塔底以喷淋的形式喷出，该溶液的重量百分比浓度(以下同)控制在4％～12％(最好是5％～10％)，塔内烟气中残余的氨、SO2和(NH4)2SO3溶液充分反应，吸收了SO2、氨的液滴被甩向塔壁得以分离。
烟气进入喷淋吸收塔的目的是进一步吸收SO2。如果(NH4)2SO3溶液浓度过高粘度太大，不利于溶液输送。如果过低则吸收效果不好，不利于进一步脱硫。喷淋吸收塔的其下部可以没有圆锥段，塔内烟气中残余的氨、SO2和(NH4)2SO3溶液，继续进行着充分彻底的反应，从喷淋吸收塔出来的烟气中氨和SO2的含量已经很低了，脱硫效果非常理想，而且氨的损失也很小。由于喷淋吸收塔有和旋风分离器相同的分离功能，直径8微米以上的液滴被甩向塔壁得以分离，所以出来的气体中根本不会产生雾沫夹带。通过对现有氨法脱硫的改进，基本达到了氨的损失很小而且还能很好脱硫的目的。烟气净化后SO2的含量低于70ppm，NH3含量低于40ppm。
本发明依据氨法脱硫的基本原理，并在现有氨法脱硫的基础之上加以改进，提出将氨法脱硫分为两步，首先在干燥塔中将氨水和(NH4)2SO3雾化并与烟气接触达到脱硫、干燥、及分离的目的，随后烟气又进入喷淋吸收塔与喷淋的(NH4)2SO3溶液接触，将残余的SO2和NH3脱除到较低的浓度，达到氨的损失很小而且还能很好脱硫的目的，具体流程见图2。
氨法脱硫的原理是用一定浓度的氨水与烟气中的SO2反应，达到脱硫与生产(NH4)2SO3的目的。其反应方程如下2NH3+SO2+H2O→(NH4)2SO3(1)(NH4)2SO3+SO2+H2O→2NH4HSO3(2)NH4HSO3+NH3→(NH4)2SO3(3)2(NH4)2SO3+O2→2(NH4)2SO4(4)反应(4)的发生是因为烟气中含有少量的O2造成的，由于烟气中氧的浓度较低生成的(NH4)2SO4很少，对脱硫效果影响不大，可以不予考虑。对于反应(1)、(2)、(3)当NH3和SO2的摩尔比在1.0和2.0之间时就会有部分NH4HSO3生成，使脱硫效率降低。当氨水的浓度在10％～15％，且NH3和SO2的摩尔比在2.0～2.2时溶液中几乎不生成NH4HSO3这时脱硫效率提高有利于SO2的吸收。
图(1)现有技术烟气氨法脱硫工艺；图(2)是应用本发明的一种烟气氨法脱硫并副产亚硫酸铵的方法；图中1—除尘器；2—水洗塔；3—吸收塔；4—换热器；5—旋风分离塔；6—干燥塔；7—喷淋吸收塔；8—氨水槽；9—稀释槽。
具体实施例方式
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2相同，但流程从干燥塔开始，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、18％的CO2、2％的O2、1000ppm的SO2及水蒸气。模拟烟气流量1m3/min，氨水流量15ml/min，(NH4)2SO3溶液的循环量200ml/min，氨水浓度10％，进入喷淋吸收塔的(NH4)2SO3溶液浓度(以下同)10％。
实验结果
实施例2模拟烟气组成78％的N2、18％的CO2、2％的O2、2000ppm的SO2及水蒸气。
模拟烟气流量1m3/min，氨水流量30ml/min，(NH4)2SO3溶液的循环量300ml/min，氨水浓度10％，(NH4)2SO3溶液浓度10％。
实验结果
实施例3模拟烟气组成78％的N2、18％的CO2、2％的O2、1000ppm的SO2及水蒸气。
模拟烟气流量1m3/min，氨水流量10ml/min，(NH4)2SO3溶液的循环量200ml/min，氨水浓度15％，(NH4)2SO3溶液浓度10％。
实验结果
实施例4模拟烟气组成78％的N2、18％的CO2、2％的O2、2000ppm的SO2及水蒸气。
模拟烟气流量1m3/min，氨水流量20ml/min，(NH4)2SO3溶液的循环量300ml/min，氨水浓度15％，(NH4)2SO3溶液浓度10％。
实验结果
实施例5模拟烟气组成78％的N2、18％的CO2、2％的O2、1000ppm的SO2及水蒸气。
模拟烟气流量1m3/min，氨水流量15ml/min，(NH4)2SO3溶液的循环量200ml/min，氨水浓度10％，(NH4)2SO3溶液浓度5％。
实验结果
实施例6模拟烟气组成78％的N2、18％的CO2、2％的O2、2000ppm的SO2及水蒸气。模拟烟气流量1m3/min，氨水流量30ml/min，(NH4)2SO3溶液的循环量300ml/min，氨水浓度10％，(NH4)2SO3溶液浓度5％。
实验结果
权利要求
1.一种烟气氨法脱硫并副产亚硫酸铵的方法，其特征在于烟气首先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℃，随后烟气进入干燥塔，干燥塔的结构与旋风分离器相同，只是在其下部设置了一个雾化喷嘴，由喷嘴喷出雾化了的溶液，该溶液由氨水和(NH4)2SO3组成，溶液中氨的重量百分比浓度控制在8％～17％，其流量控制满足NH3和SO2的摩尔比达到2.0～2.2；在该塔内雾化了的溶液与烟气接触，同时进行脱硫、干燥及分离的过程，反应生成的(NH4)2SO3以及溶液本身的(NH4)2SO3被干燥成固体粉末，甩向塔壁后落入收集槽得到(NH4)2SO3产品；反应后的烟气又进入喷淋吸收塔，它的结构与旋风分离器相似，只是在下部设置了向上的喷头，使(NH4)2SO3溶液由塔底以喷淋的形式喷出，该溶液的重量百分比浓度控制在4％～12％，塔内烟气中残余的氨、SO2和(NH4)2SO3溶液充分反应，吸收了SO2、氨的液滴被甩向塔壁得以分离。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于干燥塔中喷出的氨水的浓度为10％～15％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于喷淋吸收塔中喷出的(NH4)2SO3溶液的浓度为5％～10％。
全文摘要
本发明提供一种烟气氨法脱硫并副产亚硫酸铵的方法，烟气首先进入旋风分离器和换热器达到除尘和降温的目的。在随后的脱硫过程中，本发明提出将氨法脱硫分为两步，首先在干燥塔中将氨水、(NH
文档编号B01D53/58GK1970447SQ200510123488
公开日2007年5月30日 申请日期2005年11月23日 优先权日2005年11月23日
发明者刘军, 齐国庆, 韩燕 申请人:中国石油天然气股份有限公司