[发明专利]一种从烟气中回收硫氧化物生产固体硫铵的方法

说明书

技术领域

本申请涉及一种从烟气中回收硫氧化物并生产固体硫铵的方法，尤其涉及烟气脱硫并生产硫铵化肥的方法，属于电力、冶金、环保和化工的技术领域。

背景技术

硫铵，或称硫酸铵，其分子式是(NH₄)₂SO₄，为一种既含有氮元素，又含有硫元素的双效农用化肥。尤其它是一种偏酸性，且不含氯元素的氮肥，特别适合水果、蔬菜、烟草、糖料、油料等经济性农作物，和草原、树木等的生长。硫铵的氮元素肥效是所有氮肥品种中最高的，比尿素还高20％。传统的生产硫铵的方法是以硫酸和合成氨为原料，硫酸以硫磺或硫铁矿为原料，且硫酸主要作为磷肥生产的原料。中国是一个粮食和化肥大国，但硫资源贫乏，每年需要从国外进口硫磺近1000万吨，致使很少有以硫铵化肥为目标产品的企业。

以煤或石油为燃料的锅炉或火力发电厂，以及以铁矿石为原料的钢铁厂烧结机排放大量烟道气。这些烟气含有SOx、NOx、HCl和HF等有害物质，其中硫氧化物SOx，主要包括SO₂，还有少量的SO₃，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)，HCl含量在10～100ppmv之间。但是，烟气量十分巨大，一台1000MW，烟气量达到250万Nm³。由于SOx是酸性气体，采用碱性水溶液脱吸烟气中的SOx，即烟气脱硫(Flue Gas Desulfurization，FGD)是有效的烟气净化方法，具有广泛的应用价值。

现有技术中，主要的脱硫技术路线有如下几种：

1.石灰石(石灰)-石膏湿法脱硫工艺

它是目前世界上技术最为成熟、应用最多的脱硫工艺，在美国、德国和日本，应用该工艺的机组容量约占电站脱硫装机总容量的80％以上，应用的单机容量已达100万千瓦。

它的缺点是占地面积大。没有预留脱硫场地的情况下，企业采用该工艺有较大难度。它的一次性建设投资比其它工艺要高很多。其副产品应用价值不大。

2.喷雾干燥法脱硫工艺

它以石灰为脱硫吸收剂，脱硫率可达85％以上。该工艺在美国及西欧一些国家应用范围比例约达8％。脱硫灰渣可用作制砖、筑路，但多为抛弃至灰场或回填废旧矿坑。

3.炉内喷钙加尾部烟气增湿活化脱硫工艺

它是在炉内喷钙脱硫工艺的基础上在锅炉尾部增设了增湿段，以提高脱硫效率。它以石灰石粉为吸收剂，脱硫率可达65-80％。

4.烟气循环流化床脱硫工艺

它由吸收剂制备、吸收塔、脱硫灰再循环、除尘器及控制系统等部分组成，采用干态的消石灰粉作为吸收剂，也可采用其它对二氧化硫有吸收反应能力的干粉或浆液作为吸收剂。其副产物呈干粉状，易逃逸产生二次污染，可作废矿井回填、道路建设材料等。

5.海水脱硫工艺

它利用海水做脱硫剂，适合在滨海地区建设，但是烟气脱硫后产生的重金属沉积和对海洋环境的损害不容忽视。

6.电子束法脱硫工艺

其中，烟气通过冷却塔流进反应器，在反应器进口处将一定的氨水、压缩空气和软水混合喷入，经电子束照射后，SO_X和NO_X在自由基作用下生成中间生成物硫酸硝酸。二者与共存的氨进行中和反应，生成副产品粉状微粒。该技术的推广极为缓慢。

7.氨水洗涤法脱硫工艺

它以氨水为吸收剂，副产品是硫酸铵化肥，脱硫效率高，建设成本低，占地小。和其他技术相比，项目推广的增长速度最快。

从现有技术的发展看，成熟的工业化技术主要是第1种(石灰石-石膏湿法脱硫工艺)，即以石灰石，即碳酸钙为原料的方法，吸收剂为超细石灰石(325目)配制的浆液，生成石膏，并释放出废气二氧化碳，其反应原理如下：

SO₂+H₂O+CaCO₃(石灰石)+1/2O₂＝CaSO_4·2H₂O↓(石膏)+CO₂↑(1)

石膏可以回收利用，比如加工成为水泥的添加剂，或者直接加工成为石膏板砌块，也由于其中的杂质含量高，包括烟尘含量导致不能满足质量标准，尤其是其中的氯离子含量过高，使得无法作为建筑原材料，因此，传统的石灰石方法都必须要配套建设一个除去氯离子的废水处理设备，无疑增加了设备投资和脱硫成本，而且还导致了废水排放。