[实用新型]具有指形空气分布器的硫铵生产设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种生产硫铵的设备，具体涉及设备的氧化结晶段。

背景技术

以煤或石油为燃料的锅炉或火力发电厂排放大量烟气。这些烟气含有SOx、NOx、HCl和HF等有害物质，其中SOx是形成酸雨的主要物质。随燃烧煤种的不同，SO₂含量通常在300-5000ppmv(1000-15000mg/Nm³)之间。但是，烟气量十分巨大，以燃煤锅炉而论，蒸汽规模从35T/h到2500T/h，发电机组容量6MW到1000MW，烟气量由5万Nm³/h到250万Nm³，SO₂排放量1000吨/年到100,000吨/年。由于SO₂是酸性气体，采用碱性水溶液脱吸烟气中的SOx，即烟气脱硫(FGD)是有效的方法，具有广泛的应用价值。

合成氨是碱性物质，作为脱硫剂，可以生产高肥效的硫酸铵化肥。这种方法称为氨法脱硫技术。

中国是一个人口、粮食和化肥大国，化肥的产量折合为合成氨，相当于3500万吨/年。以FGD技术可以解决2000万吨SO₂/年计算，需要提供合成氨1000万吨/年，占全国合成氨总需求量不到30％，同时可生产4000万吨硫酸铵，产值近300亿元。另外，碳铵或尿素仅含氮营养，而硫铵中同时含氮和硫营养。因此，硫铵是比碳铵和尿素更好的化肥，在中国具有巨大的市场前景。但是，我国，乃至世界范围内，硫酸铵的产量都很低，基本上都是副产品，几乎没有专门生产硫酸铵化肥的工厂。因此，发展以烟气脱硫为基础的硫铵化肥产业，对于促进我国农业的发展具有重要意义。

氨法脱硫技术对应的三个步骤如下：

(1)SO₂吸收，表现为水溶液中的酸碱反应，首先生成亚硫酸铵，反应如下：

SO₂+H₂O+2NH₃＝(NH₄)₂SO₃(亚硫酸铵)

(2)亚硫酸铵氧化为硫酸铵，化学反应也在水溶液中发生，反应如下：

(NH₄)₂SO₃+1/2O₂＝(NH₄)₂SO₄(硫酸铵)

(3)硫酸铵结晶，水溶液中的硫酸铵浓度超过溶解度后，会结晶析出固体硫酸铵颗粒。结晶通常也被看作为一个化学反应，即：

(NH₄)₂SO₄(L，液体硫酸铵)＝(NH₄)₂SO₄(S，固体硫酸铵)。

由于氨易溶于水，其第一个步骤是很容易实现的，吸收效率很高，可达到99％以上。但是，由于铵盐系统特有的一些性质，第二步的亚硫酸铵氧化为硫酸铵，和第三步的硫酸铵结晶表现了很多特殊性，致使目前的工业化技术很复杂，设备庞大，能耗高，很不经济，难以得到有效的推广。

亚硫酸铵氧化和其他亚硫酸盐相比明显不同，在于，随着溶液中硫酸铵浓度的不断积累，硫酸铵对亚硫酸铵的氧化产生强大的阻尼作用，即随着硫铵浓度的增加，亚硫酸铵的氧化速度急剧降低，现有技术已经从硫酸铵会显著阻碍O₂在水溶液中的溶解这个角度，阐述了这一独特性质。当盐浓度小于0.5mol/L(约5％(wt))时，亚硫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。

亚硫酸铵的氧化虽然表面上看与SO₂的吸收没有关系，但是，如果亚硫酸铵氧化不充分，就会反过来抑制SO₂的吸收。因此，与其他脱硫方法，比如以石灰石为原料的钙法和以氧化镁为原料的镁法不同的是，氨法的氧化过程与SO₂吸收过程同等重要。在钙法和镁法中，SO₂的吸收效率几乎与亚硫酸盐(亚硫酸钙和亚硫酸镁)的氧化过程无关。之所以在这两种方法，尤其是石灰石-石膏法中要强调氧化，是因为要防止脱硫塔结垢堵塞，以及希望将其转化为石膏后，脱硫副产品能得到利用。这也正是早期的钙法没有氧化部分的原因。