[实用新型]一种废气二氧化硫吸收净化塔

说明书

技术领域

该实用新型属于清洁能源技术和洁净煤技术领域，主要应用于火力发电站、工业燃煤或燃油锅炉，以及冶金矿物烧结机废气的SO₂废气回收净化，也可属于化工和环保领域。

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废气。这些废气含有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，废气量十分巨大，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，废气量由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废气中的SOx，即废气脱硫(Flue Gas Desulfurization，FGD)是有效的方法，具有广泛的应用价值。

然而，现有的废气脱硫技术中，广泛采用的仍然还是以石灰石为原料的石灰石～石膏法(也称为钙法)，其脱硫副产品是石膏。由于石膏的用途很有限，脱硫副产的石膏以抛弃为主。因此，这类方法称为抛弃法。抛弃法具有明显的缺点：消耗新的自然资源；废气变废渣，带来新的污染；同时排放CO₂，为温室气体，而且投资大，能耗高。

合成氨是碱性物质，作为脱硫剂，其脱硫产物是硫酸铵，可以作为高肥效的农业化肥。这种方法称为氨法脱硫技术。这种方法回收废气中的二氧化硫，生产附加值较高的化肥。

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，发展以废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)。

但是，与其他碱性物质不同的是，氨易挥发。传统的逆流接触式吸收塔，不论是喷淋塔、填料塔还是板式塔，在位于塔顶部的接触点，吸收液中氨浓度最高，而气体相中SO₂浓度最低。因此，氨在气相中的浓度将最高。这意味着氨随尾气溢出脱硫塔的量将很大。这既会造成氨的浪费损失，又会造成新的污染。这个难题正是导致氨法脱硫技术在过去长期未能很好发展的一个重要原因。

发明内容

为克服现有技术存在的上述缺陷和不足，本实用新型从降低氨的挥发损失的角度，提出了一种新的废气二氧化硫回收方法和装置，分别如附图1和2所示。附图1为该实用新型的的二氧化硫吸收净化塔，附图2为整套工艺装置。

本实用新型的使用的新方法为一种逆流氨法废气净化设备的脱硫方法，该方法包括三个步骤，原废气的一阶氨法脱硫净化；半净化废气的二阶脱氨脱硫净化；对所述一阶、二阶净化产生的亚硫酸铵溶液实施氧化结晶。实现该方法的装置可以是一种圆柱形或方形的塔式设备，简称为二氧化硫吸收塔1；