[發明專利]一種硫氧化物脫出系統和方法

無效

• 申請號: 200810039239.4
• 申請日: 2008-06-19
• 公開（公告）號: CN101462020A
• 公開（公告）日: 2009-06-24
• 發明（設計）人: 婁愛娟
• 申請（專利權）人: 婁愛娟
• 主分類號: B01D53/50
• 分類號: B01D53/50;B01D53/78;C01C1/246
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技術領域

本發明涉及一種以氨為原料，從煙氣中回收硫氧化物生產硫銨化肥的系統和方法，屬于電力、冶金、環保和化工的技術領域。

背景技術

以煤或石油為燃料的鍋爐或火力發電廠，以及以鐵礦石為原料的鋼鐵廠燒結機排放大量煙道氣。這些煙氣含有SOx、NOx、HCl和HF等有害物質，其中硫氧化物SOx，包括SO₂和SO₃，是形成酸雨的主要物質。隨燃燒煤種的不同，SO₂含量通常在300～5000ppmv(1000～15000mg/Nm³)之間。但是，煙氣量十分巨大，以燃煤鍋爐而論，蒸汽規模從35T/h到2500T/h，發電機組容量6MW到1000MW，煙氣量由5萬Nm³/h到250萬Nm³，SO₂排放量1000噸/年到100,000噸/年。由于SOx是酸性氣體，采用堿性水溶液脫吸煙氣中的SOx，即煙氣除硫，或稱煙氣脫硫(Flue?Gas?Desulfurization，FGD)是有效的煙氣凈化方法，具有廣泛的應用價值。

以氨為原料，煙氣脫硫的反應原理如下：

SO₂+H₂O+2NH₃+1/2O₂＝(NH₄)₂SO₄(硫酸銨，或稱硫銨)

具體包括三個步驟：

(1)SO₂吸收：

煙氣中的硫氧化物即SO₂被吸收液吸收并與吸收液中的氨反應變為亞硫銨，它包括亞硫酸二銨和亞硫酸氫一銨。

SO₂+xNH₃+H₂O＝x/2(NH₄)₂SO₃+(1-x/2)NH₄HSO₃

x可在1.0～2.0之間，由氣液平衡條件決定。

(2)亞硫銨氧化

亞硫酸銨溶液鼓空氣直接氧化，便可得到硫酸銨，簡稱硫銨。

(NH₄)₂SO₃+1/2O₂＝(NH₄)₂SO₄

(3)硫銨結晶：

硫銨在吸收液中的濃度超過其對應條件的溶解度，會結晶析出固體硫銨，

(NH₄)₂SO₄(L)＝(NH₄)₂SO₄(S)

很顯然，這是一個非常有價值的“綠色技術”，回收煙氣中的SO₂，以非常廉價的輔助原料，包括空氣和水，可以生產很有價值的硫銨，作為農用化肥。

中國是一個人口、糧食和化肥大國，化肥的產量折合為合成氨，相當于5000萬噸/年。以FGD技術可以解決2000萬噸SO₂/年計算，需要提供合成氨1000萬噸/年，占總需求量的五分之一，因此，具有豐富的原料供應。另外，碳銨或尿素僅含氮營養，而硫銨中同時含氮和硫營養。因此，硫銨是比碳銨和尿素更好的化肥，在中國具有巨大的市場前景。

但是，以氨為原料的脫硫方法卻長期沒有得到很好地發展，主要原因是由于氨是一個易揮發的化學品。按傳統化學吸收原理設計的吸收塔，或稱脫硫塔，難以克服氨的揮發和逃逸損失的問題。

現有技術的一個共同缺點是采用了氣-液逆流的硫氧化物脫出裝置，或稱脫硫塔，洗滌塔火凈化塔。在這種設備中，凈化煙氣離開氣-液接觸區(或稱吸收區，或稱洗滌區，或稱傳質區)時對應的吸收液中含游離氨(或稱自由氨)的濃度最高，意味著其表面氨分壓最高，經過傳質后，凈化煙氣中氨含量也將是最高的，即氨逃逸損失很高。