一种氨法脱硫控制吸收过程气溶胶产生的方法技术

本发明专利技术公开了一种氨法脱硫控制吸收过程气溶胶产生的方法，用含有亚硫酸铵的吸收循环液脱除烟气中的二氧化硫，以控制氨法脱硫吸收过程中产生气溶胶。通过分级溶液成分控制和反应条件控制，实现高效脱硫除尘，在高效脱硫的同时控制吸收过程氨逃逸、气溶胶的产生，初步降温净化后的烟气依次与吸收循环液、细微颗粒物洗涤循环液接触，控制各级溶液成分及反应温度，实现吸收、氧化、浓缩的协同控制，在保证吸收过程吸收效率、控制氨逃逸、气溶胶的同时降低能耗，实现装置长周期稳定运行。

An ammonia process for controlling aerosol generation during absorption process

The invention discloses a method for controlling the generation of aerosol in the absorption process by ammonia desulfurization. The absorption circulating liquid containing ammonium sulfite is used to remove sulfur dioxide from flue gas to control the generation of aerosol in the absorption process of ammonia desulfurization. High efficiency desulfurization and dust removal can be achieved by controlling the composition of fractional solution and reaction conditions. Ammonia escape and aerosol production in absorption process can be controlled simultaneously with high efficiency desulfurization. The flue gas after preliminary cooling and purification contacts with absorption circulating liquid and fine particle washing circulating liquid sequentially, and the composition and reaction temperature of solution at all levels can be controlled. Now the coordinated control of absorption, oxidation and concentration can ensure the absorption efficiency of absorption process, control ammonia escape and aerosol, reduce energy consumption, and achieve long-term stable operation of the plant.

【技术实现步骤摘要】
一种氨法脱硫控制吸收过程气溶胶产生的方法
本专利技术属于环保
，具体涉及一种氨法脱硫控制吸收过程中气溶胶产生的方法。
技术介绍
世界各国都不同程度排放二氧化硫，中国二氧化硫排放量巨大，对环境和社会造成了巨大影响，2014年二氧化硫排放总量1974万吨，2015年二氧化硫排放总量1859.1万吨，居世界第一，造成了巨大经济损失，严重影响中国生态环境和人民健康。目前比较成熟的脱硫技术达上百种，其中湿法脱硫工艺应用最广，占世界脱硫总装机容量的85％左右。常见的湿法烟气脱硫技术有石灰石―石膏法、双碱法、碳酸钠法、氨法、氧化镁法等。氨法脱硫是采用氨作为吸收剂的一种湿法脱硫工艺，该法可利用SO2生产硫酸铵化肥，是一种低能耗、高附加值、实现资源循环利用的绿色烟气治理方案。而化工行业在生产过程中有大量废氨水产生，因此化工行业锅炉尾气采用氨法脱硫有其独特的优势。氨法脱硫过程主要分吸收、氧化、浓缩(结晶)三个过程，首先用亚硫酸铵吸收二氧化硫得到亚硫酸铵与亚硫酸氢铵混合溶液，加氨中和后又得到亚硫酸铵：(NH4)2SO3+H2O+SO2＝2NH4HSO3(NH4)XH(2-x)SO3+(2-x)NH3＝(NH4)2SO3对溶液通入氧化空气将亚硫酸铵氧化，得到硫酸铵：(NH4)2SO3+1/2O2＝(NH4)2SO4硫酸铵溶液经浓缩、结晶、固液分离、干燥即得最终产品硫酸铵。吸收、氧化、浓缩三个过程看似简单，实际上相互影响，长期以来，为保证吸收效率，吸收液亚硫酸铵及游离氨含量高而硫酸铵含量低，虽然利于吸收，但不利于氧化及浓缩，吸收液pH值～7，由此导致吸收过程中氨逃逸、气溶胶严重。为确保吸收效率，长期以来通过工艺水冷却、设置再热器、稀硫酸铵溶液降温等措施控制吸收温度在40℃以下，虽然利于吸收，却不利于氧化、浓缩，较低温度下，高浓度的亚硫酸铵不能快速完全被直接氧化成硫酸铵，而是在较低浓度下氧化后通过蒸发浓缩工艺获得产物，其蒸发量大，能耗大且流程长，设备多、占地大，运行费用高，装置的经济性较差。且一般锅炉烟气的水含量都在7％以上，而硫回收尾气、焚烧烟气等工业尾气的水含量甚至超过25％，如果刻意追求吸收效率而降低吸收温度到40℃以下，不仅能耗高，而且烟气中的水会冷凝，导致系统水过剩，必须以废水的形式排出，也不利于除雾器冲洗和塔壁冲洗。对于干法硫酸尾气，由于水含量低、二氧化硫浓度低，将其吸收温度控制在30-50℃即可。烟气氨法脱硫工艺存在以下技术难题：1、氨逃逸及气溶胶与基于石灰石为原料的石灰石-石膏法不同，由于氨易于挥发，吸收液存在游离氨时，在气相中同时存在氨、SO2和SO3，因此，容易形成亚硫酸铵和硫铵雾，并以此雾为核心，烟气中的饱和水蒸汽凝结在这些雾上，形成浓密的白雾，一方面造成氨损失，另一方面造成二次污染。这也是氨法过去长期未能很好解决的第一个关键技术难题。截至目前氨法脱硫未能有效推广，主要原因是以前的研究重点在于如何捕集吸收过程中产生的气溶胶，而没有从源头上抑制或减少吸收过程中气溶胶的产生，导致系统投资大、运行成本高、操作不稳定。2、亚硫酸铵氧化亚硫酸铵氧化和其他亚硫酸盐相比明显不同，一定浓度下，NH4+对氧化过程有阻尼作用。文献[ChemicalEngineeringScience，2000]阐述了这一独特性质，NH4+显著阻碍O2在水溶液中的溶解。当盐浓度小于0.5mol/L(约5％(wt))时，亚硫酸铵氧化速率随其浓度增加而增加，而当超过这个极限值时，氧化速率随浓度增加而降低。此外，当总铵盐浓度3-4mol/L，而亚硫酸铵浓度小于0.15mol/L时，溶液的氧化反应为0级快速反应，即氧化速率与亚硫酸铵含量无关。亚硫酸铵氧化反应实际上在吸收过程中也会发生，只不过由于烟气中O2含量低，温度低，反应速度慢，但在不断循环的条件下，氧化率一般为40-70％，但将氧化率进一步提高到95％以上，以满足后处理加工要求，仍有较大的难度，现有技术普遍使用氧化槽/氧化段/喷射氧化器，在过量、加压氧化空气条件下，将亚硫酸铵充分氧化，部分技术商选择往吸收液加入催化剂促进氧化，但这样会影响产品品质。这也是氨法与钙法显著不同的第二个技术困难。3、尾气夹带氨的回收与其他碱性物质不同的是，氨易挥发。传统的逆流接触式吸收塔，不论是喷淋塔、填料塔还是板式塔，为保证脱硫效率及最终排放指标，在位于吸收区顶部的接触点，溶液的pH值最高，气体相中SO2浓度最低，氨在气相中的浓度将最高。这意味着氨随尾气溢出脱硫塔的量将很大。这既会造成氨的浪费损失，又会造成新的污染。上述的难题导致氨法在过去长期未能很好发展的一个重要原因，针对气溶胶及氨逃逸问题，国内外知名研究机构及工程技术公司均提出多种方案予以控制或消除，如湿电、多级水洗、多级除雾或其组合等，但这些方法不是从吸收过程中气溶胶、氨逃逸产生的源头出发加以解决，仅关注吸收过程中逃逸的氨及产生的气溶胶如何消除，使得塔的段数越来越多、系统更加复杂，不仅处理效果不好，而且投资运行成本大幅增加。氨法脱硫装置的吸收、氧化、浓缩相互影响，吸收要求溶液pH值高、亚硫酸铵含量高，氧化需要总铵盐浓度较低，亚硫酸铵含量低，浓缩要求硫酸铵含量高，控制氨逃逸、气溶胶则要求pH值低、溶液不含游离氨，由于不同过程对溶液的成分要求不同，非常需要更合理的控制气溶胶产生的技术，实现吸收、氧化、浓缩协同控制，在满足排放要求的同时降低投资，简化工艺流程，降低操作难度。申请号CN02136906.2的中国专利技术专利提出一种烟气中SO2的脱出和回收方法及装置，控制亚硫酸铵的浓度在0.1-5％(wt)之间，最好在0.5-2.0％之间，以创造最有利于氧化的条件，降低氧化的能耗和投资，确保高的脱硫效率，吸收液氨/硫比＝1.3-1.8(摩尔比)，吸收气/液比为2000-5000(体积比)，利用热烟气热量浓缩硫酸铵溶液，热烟气温度降低到50-55℃，硫酸铵浓度可增加到40-50％(wt)，送往硫铵结晶器，加工成商品硫铵化肥。氧化段设有纵分隔板，使未氧化的亚硫酸铵溶液与氧化的硫铵溶液尽量分开，不发生返混。该法存在1)吸收液浓度低，仅适用于低含硫烟气。2)未关注吸收过程中的氨逃逸及气溶胶产生的控制，需要设置再热器消除白烟。3)结晶受干燥风量及粉尘含量影响，结晶量少且不稳定等缺点。申请号CN201310634675.7的中国专利技术专利提出一种脱硫脱硝系统及其脱硫脱硝方法，所述吸收段包括按由下至上的顺序依次设置的一级循环液喷淋层一、一级循环液喷淋层二、填料吸收层和一级循环液喷淋层三，其中所述一级循环液喷淋层一为固定式加氨吸收层，用来高效吸收SO2，该固定式加氨吸收层为单独的加氨吸收循环系统，一级循环液喷淋层二和填料吸收层用来防止氨逃逸和吸收SO2，一级循环液喷淋层三用来防止氨逃逸。但该工艺未明确溶液组成，仅通过分层加氨控制氨逃逸、气溶胶的效果有限。申请号CN201510009642.2的中国专利技术专利提出了一种超声波脱硫除尘一体化超低排放方法，设置吸收液液滴洗涤系统对降温脱硫后烟气进行充分洗涤捕捉去除烟气中的吸收液的液滴，然后进行除雾；除雾后烟气再通过吸收液液滴洗涤、除雾；上述初步净化的烟气继续通过凝集或/与凝并使细微颗粒物粒径增大再由凝集或/与层除雾器脱除增大的细微颗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氨法脱硫控制吸收过程气溶胶产生的方法，其特征在于：用含有亚硫酸铵的吸收循环液脱除烟气中的二氧化硫，以控制氨法脱硫吸收过程中产生气溶胶。

【技术特征摘要】
1.一种氨法脱硫控制吸收过程气溶胶产生的方法，其特征在于：用含有亚硫酸铵的吸收循环液脱除烟气中的二氧化硫，以控制氨法脱硫吸收过程中产生气溶胶。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过分级溶液成分控制和反应条件控制，实现高效脱硫除尘，在高效脱硫除尘的同时控制氨逃逸、气溶胶的产生。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分级溶液成分控制包括亚硫酸铵、亚硫酸氢铵、硫酸铵或其组合的浓度梯度控制。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：初步降温净化后的烟气依次与吸收循环液、细微颗粒物洗涤循环液接触，实现吸收、氧化、浓缩的协同控制，吸收循环液根据需要设置1级或多级，其中至少1级含有亚硫酸铵与硫酸铵，细微颗粒物洗涤循环液根据需要设置1级或多级，其中至少1级含有亚硫酸铵与硫酸铵。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，细微颗粒物洗涤循环液pH值低于吸收循环液pH值，...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗静，祁丽昉，王金勇，
申请(专利权)人：江苏新世纪江南环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32