[发明专利]一种亚硫酸铵的氧化工艺及装置

说明书

技术领域

本发明涉及资源与环境保护领域，具体涉及一种氨法脱硫中的亚硫酸铵的氧化工艺及装置。

背景技术

我国是世界上二氧化硫排放量最大的国家，二氧化硫污染已使我国超过1/3的国土面积上出现酸雨，成为世界上三大主酸雨区之一。二氧化硫污染已经成为全球关注的环保问题。目前，全世界投入商业应用的FGD工艺主要有：石灰石（石灰）-石膏法、烟气循环流化床法脱硫、喷雾干燥脱硫、炉内喷钙烟气增湿活化法脱硫、海水脱硫、氨法和电子束法等。

氨法脱硫工艺是一种绿色工艺，采用氨水或液氨作为吸收剂除去烟气中的二氧化硫并生成亚硫酸铵，亚硫酸铵也可作为化肥直接施用，但是产品的稳定性较差，难以输送，普遍不被接受；作为造纸厂生产原料，将产生废水，造成二次污染。而硫酸铵产品性能稳定，其中含有氮和硫两种营养元素，对植物生长有利，既能作为单独肥料，也能作为生产复合肥料的原料，故亚硫酸铵的氧化问题越来越受到人们的重视。如何高效经济地将亚硫酸铵转化为硫酸铵是氨法脱硫工艺实现工业化的关键。

亚硫酸铵的氧化过程即是亚硫酸铵与氧气结合生成硫酸铵的过程，低浓度的亚硫酸铵较容易氧化，具有较高的氧化速率，但在亚硫酸铵或硫酸铵浓度较高的溶液中，亚硫酸铵的氧化速率较低，受浆液温度、pH值、O/S比、气液接触面积、盐浓度、氧气溶解速率等多种因素影响。

溶液中氧气的溶液速率越高，对亚硫酸铵的氧化越有利。氧气在水中的溶解度很小，标准状态下，100cm³的水可溶解3.08cm³氧气，50℃时为2.08cm³。在含有高浓度的硫酸铵盐溶液中，溶液的粘度远大于水，氧气的溶解度和溶解速率更低。如何提高氧气在含有硫酸铵盐溶液中的溶解速率是氨法脱硫工艺中的一个难题。

脱硫后的浆液中含有硫酸铵、亚硫酸铵、亚硫酸氢铵，其中亚硫酸铵和亚硫酸氢铵均不稳定，如果pH值控制不当，会存在氨逃逸和二氧化硫逃逸，对环境产生二次污染，如何控制亚硫酸铵浆液氧化过程中的pH值，是氨法脱硫的又一个难题。

关于将亚硫酸铵直接氧化成硫酸铵，曾有人作过反应动力学研究，所研究的亚硫酸铵浓度低，一般在0.1mol/L以下，高浓度下并不理想，亚硫酸铵浓度对试验结果影响很大。

日本曾对亚硫酸盐的直接氧化过程进行了工艺开发与研究，其采用亚硫酸铵浓度也不高，硫酸铵和亚硫酸铵总盐浓度约为13%，不具备工业推广应用价值。

华东理工大学化工学院的李伟等，试验了初始亚硫酸根浓度0.3～0.5mol/L，硫酸铵浓度0～1.5mol/L。其实验结果表明，在高浓度下，氧化速率随亚硫酸根浓度的增加而降低，高浓度的亚硫酸铵不能被迅速完全直接氧化成硫酸铵。

发明内容

本发明提供了一种亚硫酸铵的氧化工艺及装置，能快速氧化高浓度硫酸铵溶液中亚硫酸铵，降低硫酸铵回收成本，氧化过程中不存在氨逃逸和二氧化硫逃逸。

一种亚硫酸铵的氧化装置，包括底部带有浆液排出泵的氧化槽，

还包括：

与所述氧化槽顶部连通的加氨管道；

设置在所述氧化槽内且位于下部的氧化风管；

设置在所述氧化槽内且位于中部的若干层间隔布置的多孔板。

作为优选，所述多孔板设置为2～5层，每层间距为1～4m，多孔板的孔径为2-20mm，孔心距为孔径的2-5倍。

作为优选，所述氧化风管距离氧化槽底部的距离为0.3-0.6m。

作为优选，氧化风管的下方设有若干个出气孔，所述出气孔的孔径为3-15mm，孔心间距为出气孔孔径的5-50倍。

作为优选，所述氧化槽顶部设有放空管，所述放空管上设有空气控制阀。

作为优选，所述氧化槽顶部设有压力表。

本发明还提供了一种利用所述的氧化装置进行亚硫酸铵氧化的工艺，包括如下步骤：

将亚硫酸铵浆液加氨水调节pH值为6～8，从氧化槽的顶部送入氧化槽中，所述亚硫酸铵浆液在浆液排出泵的抽力作用下从氧化槽的顶部向氧化槽的底部流动；

氧化空气经氧化风管射流成小气泡进入硫酸铵浆液中，再经多孔板破碎后与硫酸铵浆液接触进行氧化反应；

氧化反应结束后的浆液由浆液排出泵泵出。

作为优选，所述亚硫酸铵浆液在氧化槽中的停留时间为10-60min，流速为10-50m/h。

作为优选，所述氧化空气的风量满足氧化过程中O/S比为2-5。