动力波洗涤器运用于氨－酸法SO2尾气吸收工艺

摘要

本发明提出一种动力波洗涤器运用于氨－酸法SO2尾气吸收工艺。含SO2尾气接入动力波洗涤器的逆喷管，烟气自上而下流动，循环液由母液循环泵经上液管送入逆喷管，从喷头自下向上与气流方向逆向喷出，气液逆向碰撞形成泡沫区，尾气经母液吸收SO2后，由动力波洗涤器出口管排除，循环液由从母液产出管排出，气量可在50％～120％范围内波动，而泡沫区变化不大，故操作弹性大，SO2吸收率可达到95％以上，采用了动力波洗涤器后可以取消混合分解、中和两个工序，简化工艺流程，节省投资。

说明书

技术领域

本发明涉及硫酸生产、有色金属冶炼、火力发电厂等行业产生的低浓度SO₂尾气吸收治理方法及设备，尤其是一种首次将动力波洗涤器运用于氨-酸法SO₂尾气吸收工艺。

背景技术

氨-酸法SO₂尾气吸收工艺是利用(NH₄)₂SO₃-NH₄HSO₃-(NH₄)₂SO₄混合溶液为吸收母液，吸收烟气中SO₂，并回收低浓度SO₂，其工艺过程分为四个步骤：吸收、吸收剂再生、分解和中和。主要化学反应如下：

1、吸收剂进行SO₂吸收的化学反应式如下：

2、吸收了SO₂后的溶液通过加氨使溶液中的主要吸收剂(NH₄)₂SO₃得以再生，化学反应式如下：

        

3、吸收后制得的母液用过量浓硫酸进行分解，化学反应式如下：

      

      

4、酸性的分解液用氨中和，化学反应式如下：

       

氨-酸法SO₂尾气吸收工艺采用的循环母液主要为(NH₄)₂SO₃-NH₃HSO₃-(NH₄)₂SO₄的混合溶液，溶液成分为：总亚盐浓度约450g/l，S/C＝0.85，碱度3～10滴度，比重1.2，PH值5～6。此种条件下的溶液由于含盐量高，加之硫酸尾气不含水分，在操作波动，比重增大时较容易形成结晶，且溶液具有一定的腐蚀性。

氨-酸法SO₂尾气吸收工艺是通过循环母液中的主要吸收剂亚硫酸铵与烟气中的SO₂进行反应生成亚硫酸氢铵而将SO₂从烟气中分离的一种脱硫方法，由于处理的烟气含SO₂浓度低，因此吸收效果的好坏决定于烟气与吸收剂之间的接触面积的大小及接触表面更新速度。

目前氨-酸法SO₂尾气吸收采用的吸收设备多为泡沫塔，该设备效率高，但设备结构复杂、投资大、生产过程中易形成结晶堵塞塔板筛孔，使用存在一定局限。动力波洗涤器是二十世纪九十年代后期出现的一种新型气液传质设备，其结构简单，投资低、不易堵塞，操作弹性大，是一种高效的气液传质设备。

发明内容

本发明提出一种动力波洗涤器应用于氨-酸法SO₂尾气吸收工艺，是将动力波洗涤器本身具有的特点与氨-酸法SO₂尾气吸收工艺的特点相结合，将动力波洗涤器首次应用于氨-酸法SO₂尾气吸收工艺作为SO₂尾气吸收设备，在生产实践中取得了满意的效果并获得成功，本方法投资低、操作简单，能有效可靠地保证SO₂尾气达标排放。

动力波洗涤器结构简单，可用玻璃钢等耐腐蚀材料制作，制作无特别的精度要求，由于材料耐腐蚀，实际操作中，母液PH值大范围波动也不存在腐蚀，而1Cr18Ni9Ti等不锈钢材质在PH值小于3后会产生腐蚀，导致最终产品变色。高效逆喷洗涤器喷头采用大开孔形式，不会因结晶发生堵塞，对象硫酸尾气这类干燥气体具有特别的适应性，在循环泵出故障情况下不用采取任何措施，不会发生结晶堵塞分液孔等问题。动力波洗涤器由于其独特的气液逆向碰撞原理，能够形成稳定的泡沫区，气液接触充分，气液表面更新速度快，特别有利于传质过程。对SO₂吸收率可达到95％以上。具有较大的操作弹性，气量可在50％～120％范围内波动，而泡沫区变化不大，故操作弹性大，易操作，容易实现自控操作。同时由于动力波洗涤器逆管内气液接触充分，气液表面更新快，使得亚硫酸盐的氧化、分解速度加快，通过控制合理的工艺指标，可以实现在保证吸收率的条件下把氨-酸法工艺中的混合分解、中和工序取消，将吸收母液直接进行蒸发、结晶、干燥后制取硫酸铵，减少了工序及设备，简化了工艺。

本明在低浓度SO₂尾气吸收制取硫酸铵的工艺中可以直接取代泡沫塔作为吸收设备。

附图说明：图1 动力波洗涤器运用流程示意图。

          图2 动力波洗涤器结构示意图。

具体实施方式：

如图1：对于硫酸尾气SO₂不达标的制酸系统，将硫酸工序最后一个SO₃吸收塔1出来的含SO₂尾气接入动力波洗涤器2的逆喷管3中。烟气自上而下流动，经母液吸收SO₂后，由动力波洗涤器出口管排除，经尾气排空烟囱3排入大气。

动力波洗涤器的工作过程由图2说明：含SO₂烟气由动力波洗涤器进口自上向下进入动力波洗涤器逆喷管4，循环液由母液循环泵8经上液管6送入逆喷管，从喷头5自下向上与气流方向逆向喷出，气液逆向碰撞形成泡沫区，泡沫区内气液表面不断剧烈更新，泡沫区随着气量的波动上下移动，气体穿过泡沫区后，气相中SO₂被液相中的亚硫酸铵吸收，尾气经捕沫后由动力波洗涤器出口排出。循环液由逆喷管落下后在洗涤器筒体9下部的贮槽中，液体循环进行吸收过程，达到工艺要求后经由循环泵出口从母液产出管7排出，液位下降后通过补充水维持液位稳定，氨水由加氨管10加入，加水管11、加氨管10、硫酸铵母液产出管7上均装有自动调节阀，可通过控制PH值、液位、比重实现过程的自动控制。冲洗水管12用于对捕沫装置13进行定期冲洗。

图2中：4、逆喷管，5、喷头，6、上液管，7、硫酸铵母液产出管，8、母液循环泵，9、筒体，10、加氨管，11、加水管，12、冲洗水，13、捕沫装置，14、出气管。

在需要进行低浓度SO₂尾气吸收或采用氨法吸收SO₂方法制取硫酸铵的地方，可以依据各自工艺条件确定动力波洗涤器的大小，一般液气比为0.005m³/Nm³_气体，逆喷管气速为20m/s，喷头压力15～20kPa，每个动力波洗涤器可设一级或两级喷头，如进气SO₂浓度在1.5～2％时，为保证尾气达标排放，可采取两台动力波洗涤器串联分两段吸收的方法。循环母液工艺控制指标：一段吸收时：母液比重：1.2～1.24，母液PH值：4～6，母液碱度：5～8滴度，总亚盐含量：10～40g/L；

两段吸收时，一段母液比重：1.2～1.24，PH值：4～6，碱度：5～8滴度，总亚盐含量：10～40g/L，二段母液比重：1.1～1.15，母液PH值：5～6，母液碱度：1～3滴度，总亚盐含量：10～20g/L。

申请人在自己所属的硫酸二系列尾吸工序首先使用了动力波洗涤器作为尾气SO₂吸收设备，通过生产实践检验，SO₂吸收率可达到95％，操作简便，设备维护费用低，投资低于不锈钢制的泡沫塔。由于动力波洗涤器气液逆向接触，气体流速大，气液搅动剧烈、接触充分，母液中的亚硫酸盐可以被空气中的氧直接氧化，如尾吸工序的副产品为硫酸铵时，可以减少后续的亚盐混合分解、中和工序，母液可直接蒸发结晶制取硫酸铵，达到简化工艺，节约投资的目的。