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氨法脫硫在硫磺制酸尾氣處理中的應(yīng)用

文檔作者：汪家銘文檔來(lái)源：川化集團(tuán)有限責(zé)任公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年04月26日
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Aug．2010·40·化肥設(shè)計(jì)Chemical Fertilizer Design第48卷第4期2010年8月氨法脫硫在硫磺制酸尾氣處理中的應(yīng)用汪家銘(川化集團(tuán)有限責(zé)任公司，lⅡtltI成都610301)摘要：簡(jiǎn)述了氨法脫硫技術(shù)的工藝原理、工藝流程和主要設(shè)備；介紹了其在川化集團(tuán)30萬(wàn)t／a硫磺制酸裝置尾氣處理中的應(yīng)用情況。結(jié)果表明，硫磺制酸裝置排放尾氣中的SO：體積分?jǐn)?shù)下降到10 X 10一，優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)(≤lOO×10“)和GB6297—1996(大氣污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(≤336×10‘6)。關(guān)鍵詞：硫磺制酸裝置；尾氣；氨法脫硫；應(yīng)用中圖分類號(hào)：TQll3．264 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1004—8901(2010)04一0040一03Application of Ammonia Method De-sulfur in Tail Gas Treatment for Acid Making from SulfurWANG Jia—rain(Siehuan Chemical Engineering Group Corporation，Chendong S／chuan 610310 China)Abstract：Author hasbriefly described theprocess principle，process flow，main equipment of de—sulfur technology by ammonia method；has introduced its application situation in tail gas treatment from acid making unit of sulfur with a capacity of 300000 t／a in Sichuan Chemical Engineering-GroupCorporation．Result indicates that the S02 volume fraction in the tailgasexhausted from acid making unit of sulfur is reduced to 10×10一，i．e．betterthan designindex(≤100×10-6)，and also betterthanII刪e standard(一<336×10-6)specifiedinGB6297—1996(Comprehensive discharge standard for atmospheric pollution)Key words：acid making unit of sulfur；tail gas；de一6uhr by ammonia method；upphcation川化集團(tuán)有限責(zé)任公司30萬(wàn)t／a硫磺制酸項(xiàng)目于2008年7月31日一次投料開(kāi)車成功，生產(chǎn)出合格的硫酸產(chǎn)品。項(xiàng)目建設(shè)之初，該公司綜合分析了制酸生產(chǎn)裝置尾氣的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、副產(chǎn)品銷路及環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)效益等因素，選擇了適合該裝置的三級(jí)氨法脫硫吸收工藝來(lái)處理硫磺制酸尾氣。該工藝吸收液的氨源可以利用公司其他裝置產(chǎn)生的廢氨水，通過(guò)回收低濃度SO：尾氣，既可降低運(yùn)行成本，又能實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，并可副產(chǎn)固體亞硫酸銨2萬(wàn)t／a，減少sO：排放，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和節(jié)能減排。筆者簡(jiǎn)要介紹氨法脫硫技術(shù)在川化硫磺制酸裝置尾氣處理中的應(yīng)用情況。1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)硫磺制酸裝置采用“兩轉(zhuǎn)兩吸”工藝流程生產(chǎn)工業(yè)硫酸，剩余的尾氣中低含量的so：和sO，進(jìn)入三級(jí)氨法尾氣脫硫吸收裝置進(jìn)行處理。含硫尾氣處理前的溫度為65℃，壓力為3．922 kPa，SO，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 850 159 mg／m3，硫酸霧質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3 333 mg／m3。S02流量424 m3／h，02流量3 113 m3／h，N，流量61 939 m’／h，總流量65 477 m3／h。氨法尾氣處理裝置入一段復(fù)噴吸收器的溶液成分(NH。)：SO，40 g／L，NH4HS03 520 s／L，(NH4)2S04 32 g／L。一、二、三級(jí)循環(huán)吸收液的密度分別是1．29～1．31 g／era3、1．17—1．19 s／cm3、1．02—1．05 g／era3，堿度分別為0．375—0．5 mol／L、0．25～0．375 mol／L、0．025～O．125 mol／L。2工藝流程從硫磺制酸裝置二次吸收塔頂出來(lái)的含硫尾氣依次進(jìn)入一、二、三段氨法脫硫復(fù)噴復(fù)擋裝置。首先進(jìn)入氨法尾氣脫硫裝置的一級(jí)復(fù)噴吸收器，含硫尾氣溫度≤65℃，在吸收器內(nèi)與呈噴霧狀的(NH4)2SO，一NH。HSO。溶液逆流充分接觸，大部分SO：被吸收脫除。然后再經(jīng)一級(jí)復(fù)擋除沫器除沫，氣液分離后尾氣進(jìn)入二級(jí)復(fù)噴吸收器，進(jìn)一步用(NH。)：SO，一NH。HSO，溶液脫除SO：，隨后進(jìn)入二級(jí)復(fù)擋除沫器除沫，氣液分離后，尾氣進(jìn)入三級(jí)復(fù)噴吸收器進(jìn)行最后一次脫硫，吸收后尾氣中的SO：含作者簡(jiǎn)介：汪家銘(1949年一)，男，江蘇蘇州人，1985年畢業(yè)于四JlI廣播電視大學(xué)機(jī)械專業(yè)，工程師，長(zhǎng)期從事化肥生產(chǎn)裝置的技術(shù)管理以及化工科技情報(bào)等工作。萬(wàn)方數(shù)據(jù)第4期 汪家銘 氨法脫硫在硫磺制酸尾氣處理中的應(yīng)用 ·41·量降至很低，已能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，再經(jīng)三級(jí)復(fù)擋除沫器除沫，氣液分離后尾氣sO：濃度≤0．0l％，酸度≤40 mg／m3，經(jīng)平行煙道從煙囪排人大氣。一、二、三級(jí)復(fù)噴吸收器內(nèi)的吸收了SO：的母液分別自然流入一、二、三級(jí)復(fù)擋除沫器，母液在復(fù)擋除沫器內(nèi)形成液封，氣液得到分離，母液進(jìn)入一、二、三級(jí)循環(huán)槽。在循環(huán)槽內(nèi)，通過(guò)加入氨和水使母液得到再生，成為新的吸收液，同時(shí)維持吸收液的正常的密度和堿度，保證其再次使用時(shí)具有良好的吸收性能。加氨量為380．71 kg／h，加水量為2 642．5 kg／h。各段的吸收液再由母液泵分別送入各級(jí)復(fù)噴吸收器，用于循環(huán)吸收脫除尾氣中的SO：。3段吸收液以各自的堿度單獨(dú)循環(huán)，分別在各循環(huán)槽中補(bǔ)充氨氣和水并進(jìn)行串液。3個(gè)循環(huán)槽都通過(guò)加水和控制串液量來(lái)保持正常的液位，當(dāng)一級(jí)循環(huán)槽母液的密度達(dá)到1．30—1．32 g／L和堿度達(dá)到一定指標(biāo)時(shí)，由一級(jí)母液泵引出部分母液送到亞硫酸銨制造工段中和槽內(nèi)，用氨氣中和(NH。)：HSO，后即得到大量(NH。)：SO，結(jié)晶。通過(guò)蛇管冷卻器來(lái)控制結(jié)晶溫度，從中和槽底部引出含(NH。)：SO，·H：0晶體的懸浮液送入離心機(jī)，通過(guò)離心分離、干燥制得工業(yè)亞硫酸銨或硫酸銨，母液返回吸收系統(tǒng)。2J。為了保證較高的SO：吸收率和兼顧生產(chǎn)出合格的固體亞硫酸銨產(chǎn)品，一級(jí)循環(huán)液保持較高的濃度和堿度，同時(shí)為了減少氨的損失，三級(jí)循環(huán)液控制在較低的堿度。一般情況下，尾氣中sO：濃度越高，母液中的亞硫酸鹽的濃度也越高。硫磺制酸及氨法脫硫工藝流程見(jiàn)圖1。二次吸收塔H二次轉(zhuǎn)化H一次吸收塔卜_磊H勰I I贏H耥補(bǔ)充水和焚硫爐 工醴坦監(jiān)三級(jí)復(fù)捎除沫器丙主塑墮H童：生坌塞盟H王堡鳘卜叫魚(yú)鱉墊卜一亞硫酸銨圖1硫磺制酸及氨法脫硫工藝流程3 主要設(shè)備氨法吸收脫硫裝置的主要設(shè)備見(jiàn)表l。3．1復(fù)噴吸收器復(fù)噴吸收器采用管道式設(shè)計(jì)，使氣、液兩相得到充分接觸，傳質(zhì)效果好。尾氣脫硫在復(fù)噴吸收器內(nèi)實(shí)現(xiàn)吸收過(guò)程，氣相中的S0：和sO，進(jìn)入液相，生成亞硫酸鹽，母液中的亞硫酸鹽的總含量增高。母液通過(guò)雙向離心式噴頭向吸收器管內(nèi)噴射，然后隨著傾斜的管道順利流進(jìn)入復(fù)擋除沫器。由系統(tǒng)的物料衡算可知，進(jìn)入復(fù)噴吸收器的氣體流量為65 477 m3／h，而按理想氣體狀態(tài)方程實(shí)際工藝操作條件進(jìn)入復(fù)噴吸收器的氣體流量為80663．45 m3／h，取復(fù)噴吸收器內(nèi)氣體流速為12．5 m／s，工作壓力為0．004 MPa，計(jì)算得到復(fù)噴吸收器的內(nèi)徑為l 510 mm。選擇復(fù)噴吸收器的長(zhǎng)度為12 Ill，氣液比為435時(shí)，溶液的噴淋量為150．5 m3／h。3．2復(fù)擋除沫器復(fù)擋除沫器是一種高效低壓降除沫器，由進(jìn)氣管、器身、出氣口、擋板、中心圓筒、排液口等組成，其原理與旋風(fēng)除塵器相類似。除沫器內(nèi)設(shè)有若干不同高度的同心圓擋板，利用離心力作用實(shí)現(xiàn)氣液分離，母液在重力作用下流入下錐體的中和桶，尾氣從復(fù)擋除沫器頂部出氣口排出。多層擋板的設(shè)置縮短了液滴移動(dòng)的距離，提高了霧沫分離的效果。復(fù)擋除沫器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作容易、加工方便、阻力小、效率高、除霧效果好等特點(diǎn)，其主要設(shè)計(jì)工藝參數(shù)為：進(jìn)口氣速<24 m／s，中空器氣體流速2～3 m／s，出口氣速<15 m／s，氣體流動(dòng)的仰角13?！?7。(以150最佳)，下錐體角度<45。，擋板數(shù)量7塊，間距130—160 lnnl，直徑1110～2 880 rlllffl，高3 950 l／i／n。表1氨法吸收脫硫裝置的主要設(shè)備4應(yīng)用效果(1)在三級(jí)氨法脫硫吸收裝置中，通過(guò)加入氨水來(lái)控制不同的堿度，吸收尾氣中的SO：和SO，，對(duì)硫磺制酸尾氣中的SO：和SO，的吸收率可達(dá)99．7％卜一噴一一 一霉靴一一緞船工致一一■萬(wàn)方數(shù)據(jù)·42· 化肥設(shè)計(jì) 2010年第48卷以上?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，三級(jí)氨法尾氣吸收處理后，硫磺制酸裝置排放尾氣中的sO：濃度下降到10×10-6,以下(設(shè)計(jì)指標(biāo)≤100×10“’)，SO，濃度低于40 ms／m3，尾氣排放也同時(shí)達(dá)到了so：排放速率<25．8 ks／h、硫酸霧濃度<10 ms／m3以及排放速率<0．86 ks／h的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。(2)《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GBl6297—1996)中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的sO，最高允許排放質(zhì)量濃度為960 ms／m3(相當(dāng)于體積百分比濃度0．0336％，即336×10拍’)，硫酸霧排放濃度為45 ms／m3，排氣筒高度為80 m時(shí)sO：的排放速率為82．6 kg／h，硫酸霧排放速率為3．8 kg／h。因此，經(jīng)過(guò)氨法處理后的排放尾氣中的sO：濃度、sO：排放速率、硫酸霧排放濃度等均低于GB6297—1996大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的要求，每年減少sO：排放344 t。(3)硫磺制酸裝置產(chǎn)生的工藝尾氣三級(jí)氨法脫硫處理流程簡(jiǎn)單、能耗低、吸收效果好、脫硫效率高，能夠適應(yīng)日趨嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。循環(huán)母液可用于生產(chǎn)亞硫酸銨作為造紙制漿處理劑和肥料進(jìn)行銷售，每年可為企業(yè)增加186萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)效益。此外，川化集團(tuán)有限責(zé)任公司本身就是合成氨生產(chǎn)企業(yè)，氨的來(lái)源較廣泛，尾氣用廢氨水回收，運(yùn)行成本較低。由于采用了成熟可靠的氨法脫硫工藝處理硫磺制酸尾氣，排放的污染物很少，有利于改善和提升現(xiàn)有制酸工藝，降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量。5結(jié)語(yǔ)(1)由于歷史的原因，目前主流的脫硫技術(shù)仍為鈣法，但鈣法脫硫存在二次污染、投資較高、運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)等問(wèn)題。(2)當(dāng)前國(guó)內(nèi)氨法脫硫技術(shù)的發(fā)展，使氨法脫硫裝置的投資已能低于鈣法，隨著氨法脫硫技術(shù)正不斷趨于完善，其在相關(guān)領(lǐng)域?qū)⒕哂泻艽蟮膽?yīng)用潛力。(3)我國(guó)目前合成氨產(chǎn)量已突破5 000萬(wàn)t／a，供應(yīng)煙氣脫硫的吸收液資源非常豐富口】。此外，氨作為脫硫劑來(lái)自于化肥又回到化肥，不論對(duì)環(huán)境和國(guó)民經(jīng)濟(jì)都不會(huì)造成負(fù)面影響。由于其回收了硫元素，符合農(nóng)業(yè)部門(mén)對(duì)硫肥的13益增漲的需要。(4)氨法脫硫?qū)ξ誗O：后的吸收液采用不同的處理方法，可回收不同副產(chǎn)物，副產(chǎn)品的銷售收入能大幅度降低運(yùn)行成本。(5)氨法脫硫工藝沒(méi)有廢水、廢渣，副產(chǎn)品可作為農(nóng)用肥料。從實(shí)際運(yùn)行效果看，其脫硫率可滿足國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的要求。參考文獻(xiàn)：[1]葛郁真．兩段氨法回收硫酸尾氣s02副產(chǎn)固體亞硫酸銨[J】．磷肥與復(fù)肥，2004，(3)：50—52．[2]張復(fù)加，王誠(chéng)．氨法處理硫酸裝置尾氣生產(chǎn)亞銨的實(shí)踐[J]．硫酸工業(yè)，2006。(4)：47—49．[3]于建國(guó)，孫豐閣．應(yīng)在化肥企業(yè)大力推廣煙氣氨法脫硫工藝EJ]．現(xiàn)代化工，2006，25(8)：1—4．收稿日期：2009-03—12(上接第39頁(yè))4．6濾芯的清理當(dāng)陶瓷濾芯達(dá)到使用周期時(shí)，僅靠反吹不能有效降低壓差，可以進(jìn)行飛灰過(guò)濾器濾芯的清洗，其步驟是：①清水洗滌；②用毛刷清洗外表面；③換清水浸泡；④向管內(nèi)通水沖洗；⑤向管內(nèi)通壓縮空氣沖洗；⑥熱空氣中干燥；⑦妥善保存。4．7選用保安濾芯保安濾芯的功能是當(dāng)濾芯斷裂時(shí)含塵合成氣將以高速進(jìn)入到保安濾芯內(nèi)，粉塵顆粒將深入到保安濾芯材料內(nèi)部，并在短時(shí)間內(nèi)將保安濾芯徹底堵塞。保安濾芯采用深層過(guò)濾材料，反吹無(wú)法對(duì)其進(jìn)行清理再生。使用保安濾芯可以在過(guò)濾器濾芯損壞的情況下為下游設(shè)備提供保護(hù)，防止反吹時(shí)污染其他完好濾芯，可允許設(shè)備在少量濾芯斷裂的情況下繼續(xù)運(yùn)行，無(wú)需立即停車。鶴壁煤電股份有限公司60萬(wàn)t／a甲醇項(xiàng)目設(shè)計(jì)中選用了保安濾芯。濾芯尺寸：D。／Di×L=60／44×250 mm。由于保安濾芯的阻擋，可能會(huì)影響反吹，其實(shí)際運(yùn)行效果需裝置投運(yùn)后才能體現(xiàn)，目前已經(jīng)投入使用的裝置也可以通過(guò)改造加裝保安濾芯。5結(jié)語(yǔ)(1)通過(guò)幾年的運(yùn)行摸索和行業(yè)間的經(jīng)驗(yàn)交流，過(guò)濾器的運(yùn)行逐漸趨于穩(wěn)定，但由于陶瓷濾芯易碎不耐壓的特點(diǎn)，對(duì)操作要求很高，目前國(guó)內(nèi)有關(guān)單位也在嘗試研制金屬濾芯。(2)中國(guó)五環(huán)工程有限公司開(kāi)發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的五環(huán)爐，采用水激冷流程，摒棄了飛灰處理單元，降低了投資，具有廣闊的應(yīng)用前景。參考文獻(xiàn)：[1]宮徑德．殼牌煤氣化技術(shù)及其工程應(yīng)用[J]．化肥設(shè)計(jì)，2007，45(6)：8一12，18．[2]殼牌煤氣化用戶會(huì)議資料．SCGP·HPHT Fly Ash Filter Reliabilityimprovement Experience and Journey[R]．昆明，2009．[3]李耀剛，崔廣才．Shell煤氣化工藝優(yōu)化之商榷[J]．化肥設(shè)計(jì)，2009，49(1)：21．[4]李亞?wèn)|．Shell粉煤化裝置合成氣冷卻器積灰結(jié)垢的控制[J]．化肥設(shè)計(jì)，2010，48(2)，27．收稿日期：2010--05—17萬(wàn)

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