年产2.4万吨硫酸铵项目项目摘要.doc

江汉大学年产2.4万吨硫酸铵项目-项目摘要

江汉大学

PAGE2

江汉大学年产2.4万吨硫酸铵项目-项目摘要

江汉大学

PAGE5

江汉大学年产2.4万吨硫酸铵项目-项目摘要

江汉大学

PAGE1

项目简介

我们处理的烟气来自于火电厂燃烧石油焦发电产生的含硫烟气。石油焦来自于减压渣油经焦化装置在500~550℃下裂解焦化而生成的黑色固体焦炭；石油焦按硫分的高低可分为高硫焦、中硫焦、低硫焦，由于环保政策的日益严格，高硫石油焦的用途受到很大的限制，我国未来石油焦市场将面临着低硫石油焦紧俏而高硫石油焦严重过剩的局面。

我们的项目利用的主要是石油焦中的高硫低品质焦的燃烧后烟气，相较于单纯燃烧煤发电，以石油焦为主要燃料发电具有一定的优点：石油焦中的灰分和水分含量低，减少了燃料和灰渣的运输和处理费用；石油焦热值高，燃烧成本比燃煤低30~40%等。但石油焦燃烧往往对环境的污染较大，其燃烧发电产生的大气污染物易对环境产生较大影响，尤其是排放二氧化硫比较严重。二氧化硫是引起雾霾和酸雨的原因之一，对人体健康和环境都造成了严重危害。燃烧石油焦产生的气体主要包括水蒸汽、SO2、N2、O2、CO2等，烟尘包括燃料的灰分、煤粒、油滴以及高温裂解产物等。因此燃烧后的烟气对环境的污染是多种毒物的复合污染。其中，气中SO2与CO2相互作用的危害很大，如若是采取一定措施，有效的将烟气里面的有害成分吸收掉，并转化为无毒无害甚至能有一定价值的再生产品，就一举两得了。

通过传统的氨—硫酸铵法脱硫，不仅可以除去烟气中的二氧化硫，而且其吸收氧化后的硫酸铵可作为化肥出售，具有一定经济价值。但传统的氨—硫酸铵法脱硫氨逃逸严重，二氧化硫脱除效率较低，硫酸铵品质较差。

我们的项目在传统氨法脱硫的基础上，对吸收塔和物料采出氧化循环方面进行了创新，在传统逆流吸收的基础上增加了侧线采出，在吸收塔和氧化反应器间建立了循环，不仅解决了传统工艺的氨逃逸问题，同时使得二氧化硫的脱除效率更高，工艺流程简洁，投资更小。因此从市场需求量以及工艺操作来看，本项目具有绝对的生产优势和应用前景。

工艺介绍

氨一硫酸铵法脱硫工艺是用氨吸收剂吸收烟气中的二氧化硫，吸收液经压缩空气氧化生成硫酸铵，再经加热蒸发结晶析出硫酸铵，过滤干燥后得产品。主要包括吸收、氧化和浓缩结晶过程。其机理是液相中伴随各种化学反应的化学吸收过程。

湿式氨—硫酸铵法吸收实际上是利用(NH4)2SO3·NH4HSO3不断循环的过程来吸收烟气中的SO2，补充的NH3并不是直接用来吸收SO2，只是调节吸收剂的PH值将亚硫酸氢根转化为亚硫酸根为吸收SO2提供吸收剂，保持吸收液中(NH4)2SO3的浓度比例相对稳定。

在氨—硫酸铵法中，吸收塔内主要发生以下三段反应：

吸收阶段：

SO2(g)SO2(aq)

SO2(aq)+H2OH2SO3

H2SO3H++HSO3-

HSO3-H++SO32-

反应阶段：

H2SO3+SO32-2HSO3-

NH3(aq)+H2ONH4++OH-

OH-+HSO3-H2O+SO32-

氧化阶段：

HSO3-+0.5O2HSO4-

HSO4-H++SO42-

SO32-+0.5O2SO42-

在一般的氨—硫酸铵法脱硫中，氧化方式分为塔内氧化和塔外氧化，而我们采用的工艺是将塔内和塔外氧化结合，烟气从底部进入吸收塔，与来自中段喷淋的工艺水反应，未反应的二氧化硫继续与塔上部由氧化循环槽回流至塔内喷淋的溶液发生反应，达到排放标准的烟气经除雾器除雾后由塔顶排出。喷淋后的吸收液一部分流至塔底，一部分经收集后侧线采出至氧化循环槽与通入循环槽的氨水和氧气反应，反应后的液体回流至吸收塔上部喷淋，未反应完的空气和逃逸的氨气由塔底通入吸收塔，与塔釜吸收液进一步进行氧化吸收反应，塔釜吸收液经浓缩后进入蒸发浓缩工段继续处理。

氧化后的吸收液经单级蒸发，形成过饱和溶液，硫酸铵从溶液中结晶析出，过滤干燥后得副产品硫酸铵。加热蒸发可利用烟气的余热，亦可用蒸汽。

在化工原理及化工分离理论知识的指导下，结合国内外硫酸铵烟气脱硫的调查资料，并且借助AspenPlus的物性数据与计算，我们对本项目进行了深入的分析与讨论，通过对各设备的反复模拟和计算，最终得到如2-1所示的流程示意图。

图2-1烟气脱硫制硫酸铵流程示意图

设备设计

反应器选型

由文献资料可知，塔外氧化循环槽内反应条件比较温和，反应设计温度为40℃，反应设计压力为常压，且反应停留时间需较长，反应速率较慢，故考虑选用釜式搅拌反应器。釜式搅拌反应器结构简单、加工方便、传质效率高、温度分布均匀、操作条件的可控范围较大，操作灵活性大。反