TWI743385B - 一種氨法脫硫溶液的氧化方法及裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及一種用於在氧化塔中對氨法脫硫吸收液進行氧化處理的方法和裝置，其中，吸收液從氨法脫硫吸收塔輸送到氧化塔，氧化液從氧化塔輸送到氨法脫硫吸收塔，由此實現吸收液的多級循環；並且在氧化塔中的氧化過程中，使用加壓空氣作為氧化空氣，並且採用多級空氣分佈，對吸收液進行強制氧化，以降低投資和運行成本，控制氨法脫硫過程中氣溶膠的產生。
Description
本發明屬於環保技術領域，具體涉及一種用於對氨法脫硫溶液進行氧化處理的方法和裝置。本發明還涉及這種裝置的運行方法。
世界各國都不同程度排放二氧化硫，中國二氧化硫排放量大，對環境和社會造成一定影響。排放的二氧化硫除了造成經濟損失之外，還嚴重影響生態環境和人民健康。
目前比較成熟的脫硫技術達上百種，其中，濕法脫硫製程應用最廣，占世界脫硫總裝機容量的85%左右。常見的濕法煙氣脫硫技術有石灰石―石膏法、雙鹼法、碳酸鈉法、氨法、氧化鎂法等。氨法脫硫是採用氨作為吸收劑的一種濕法脫硫製程，該法可利用SO2
生產硫酸銨化肥，是一種低能耗、高附加值、實現資源循環利用的綠色煙氣治理方案。化工行業在生產過程中有大量可利用的氨水產生，因此化工行業鍋爐尾氣採用氨法脫硫有其獨特的優勢。
氨法脫硫過程主要分吸收、氧化、濃縮（結晶）三個過程，首先用亞硫酸銨吸收二氧化硫得到亞硫酸銨與亞硫酸氫銨混合溶液，其中的亞硫酸氫銨在加氨中和之後又得到亞硫酸銨。二氧化硫的吸收和加氨中和過程可以通過以下化學式簡化地表達： (NH4
)2
SO3
+ H2
O + SO2
= 2NH4
HSO3
(NH4
)X
H(2-x)SO3
+ (2-x)NH3
= (NH4
)2
SO3
在氧化過程中，對溶液通入氧化空氣，將亞硫酸（氫）銨氧化，得到硫酸（氫）銨： (NH4
)2
SO3
+ 1/2O2
= (NH4
)2
SO4
硫酸銨溶液經濃縮、結晶、固液分離、乾燥即得最終產品硫酸銨。
氨法脫硫使用氨作為吸收劑，吸收廢氣中的二氧化硫後產生亞硫酸氫銨和亞硫酸銨溶液，該溶液是易分解和不穩定的，因此需要將其氧化成硫酸氫銨和硫酸銨溶液。氨法脫硫主要步驟之一就是將脫硫吸收液中的亞硫酸（氫）銨氧化成硫酸（氫）銨。如果氧化不徹底，會影響煙氣中的SO2
回收率，容易產生氣溶膠。
亞硫酸銨氧化是氨法脫硫的主要步驟之一，亞硫酸銨氧化和其他亞硫酸鹽相比明顯不同，一定濃度下，NH4 +
對氧化過程有阻尼作用。文獻Chemical Engineering Science，2000，Volume 55, Issue 23, December 2000, Pages 5637-5641, Pergamon Press, Oxford, England, 2000闡述了這一獨特性質，NH4 +
顯著阻礙O2
在水溶液中的溶解。當鹽濃度小於0.5mol/L即約5(重量)%時，亞硫酸銨氧化速率隨其濃度增加而增加，而當超過這個極限值時，氧化速率隨濃度增加而降低。
亞硫酸銨的氧化過程即是亞硫酸銨與氧氣結合產生硫酸銨的過程，低濃度的亞硫酸銨較容易氧化，具有較高的氧化速率，但在亞硫酸銨或硫酸銨濃度較高的溶液中，亞硫酸銨的氧化速率較低，受漿液溫度、O/S比、氣液接觸面積、pH值、鹽濃度、氧氣溶解速率等多種因素影響。
溶液中氧氣的溶解速率越高，對亞硫酸銨的氧化越有利。氧氣在水中的溶解度很小，在標準狀態下，每100cm3
的水可溶解3.08cm3
氧氣，在50℃時可溶解2.08cm3
氧氣。在含有高濃度的硫酸銨鹽溶液中，溶液的黏度遠大於水，氧氣的溶解度和溶解速率更低。如何提高氧氣在含有硫酸銨鹽溶液中的利用率、降低氧化空氣用量和壓力是亞硫酸銨氧化的一個難題。
亞硫酸銨氧化反應實際上在吸收過程中也會產生，只不過由於煙氣中O2
含量低，溫度低，反應速度慢，在不斷循環的條件下，氧化率一般為40-70%。這種氧化率是不足夠的，需要將氧化率進一步提高到90%以上，以滿足後處理加工要求。這存在較大的難度。在先前技術中普遍使用氧化槽/氧化段/噴射氧化器，部分技術商選擇往吸收液中加入催化劑來促進氧化，但這樣會影響產品的質量。
中國發明專利申請CN103212348A提出一種亞硫酸銨的氧化製程及裝置，該裝置包括底部帶有漿液排出泵的氧化槽，還包括：與該氧化槽頂部連通的加氨管道；設置在該氧化槽內且位於下部的氧化風管；設置在該氧化槽內且位於中部的若干層間隔佈置的多孔板。在此，將亞硫酸銨漿液送入漿液槽中，加氨水調節該亞硫酸銨漿液的pH值為6~8，再從氧化槽的頂部送入氧化槽中，該亞硫酸銨漿液從氧化槽的頂部緩慢流向氧化槽的底部；氧化空氣經氧化風管射流成小氣泡進入硫酸銨漿液中，再經多孔板破碎後與硫酸銨漿液接觸進行氧化反應；氧化反應結束後由漿液排出泵泵出。在此，多孔板設置為2～5層，每層間距為1～4m，多孔板的孔徑為2~20mm，孔心距為孔徑的2~5倍，亞硫酸銨漿液在氧化槽中的停留時間為10~60min，氧化空氣的風量滿足氧化過程中O/S比為2~5。該製程及裝置存在氧化空氣用量大、氧化時間長、氧化率難以保證、氧化pH高導致氨逃逸、產生氣溶膠等缺點。
中國發明專利申請CN1408464A提出一種煙氣中SO2
的脫出和回收方法及裝置，其中，控制亞硫酸銨的濃度在0.1~5(重量)%之間，最好在0.5~2.0(重量)%之間，以創造最有利於氧化的條件，降低氧化的能耗和投資。在此，產生的亞硫酸銨溶液與空氣進行氧化反應，得到硫酸銨溶液。壓縮空氣的壓力一般在0.05~0.2Mpa(表壓)，壓縮空氣的流量是亞硫酸銨氧化理論需要量的1～5倍，常見的是2~4倍，氧化反應停留時間一般在1～3小時之間，最好在2小時左右。在此條件下，氧化率可大於95%。硫酸銨溶液的濃度一般為5~20(重量)%。該製程存在氧化空氣用量大、氧化時間長、氧化率難以保證、後處理車間的空氣質量、氧化液濃度低、投資大、運行成本高等缺點。
中國實用新型專利CN206810043U提出一種氨法脫硫多級氧化槽，槽體上端設有回流液入口，底部設有外接循環泵的氧化液出口，槽體內部設有若干層氧化裝置，包括：空氣分佈器、氧化液均布器、曝氣裝置；曝氣裝置包括若干設置在槽板上，貫通槽板兩側的曝氣頭。曝氣頭分割氣泡，更新氣液接觸面，提高液傳質效率，加強氧化效果；氧化射流器具有自吸空氣功能，且降低一級氧化系統的空氣消耗量，還將硫銨回流液噴入到液面以下，增強漿液擾動，提高氧化效率。通過三級氧化系統實現分級氧化功能。但該製程未明確氧化條件，結構複雜，投資大。
因此，有必要選擇更合適的氧化製程及裝置，降低氧化系統的投資和運行成本，達到最佳的氧化效果，提高氨回收率，控制氣溶膠的產生。
在已知的先前技術中，未完全掌握氨法脫硫氧化技術的關鍵，難以或甚至不能實現氧化裝置低投資和低運行成本，難以或甚至不能達到最佳的氧化效果和保證氨回收率並控制氣溶膠的產生。
本發明的目的在於，提出一種用於對氨法脫硫溶液進行氧化處理的方法和裝置以及一種用於運行該裝置的方法。
為此，本發明提供一種氨法脫硫溶液氧化的方法，其特徵在於：在氧化過程中使用低成本的加壓空氣，採用多級空氣分佈，對吸收液進行強制氧化，實現多級循環，達到高效低成本氧化的目的。
本發明還提供一種用於對氨法脫硫吸收液進行氧化處理的方法，其特徵在於， 吸收液從氨法脫硫吸收塔輸送到氧化塔，已被氧化處理的吸收液或者說氧化液從氧化塔輸送到氨法脫硫吸收塔，由此實現吸收液的多級循環；並且 在氧化塔中的氧化過程中，使用加壓空氣作為氧化空氣，並且採用多級空氣分佈，對吸收液進行強制氧化，實現氧化空氣的多級循環，較佳以將完成對吸收液進行氧化的氧化空氣輸送到氨法脫硫吸收塔，用於對氨法脫硫吸收塔中的吸收液進行二次氧化。
按本發明方法的一種進一步方案，加壓空氣的壓力為0.05~0.3MPa，較佳為0.07~0.23MPa。只要不另外說明，則壓力為表壓力，或者說相對於環境的相對壓力。
按本發明方法的一種進一步方案，空氣分佈的級數為1~6級，較佳為2~5級，例如為3級、4級、5級。
按本發明方法的一種進一步方案，一個或多個空氣分佈級採用篩板，篩板開有小孔，單孔面積4~400mm2
，較佳9~225mm2
，例如為50、100mm2
、150mm2
、200mm2
。較佳篩板開孔率為1~15%，更佳為1.5~10%，例如為2%、3%、5%、8%或9%。特別佳多個空氣分佈級的篩板開孔率自下向上遞增。
按本發明方法的一種進一步方案，控制輸入的氧化空氣加入量，使得氧化空氣的加入量為吸收液中的亞硫酸（氫）銨氧化所需理論氧化劑量的1.2~20倍，較佳2~8倍，例如3倍、4倍、5倍或6倍。
按本發明方法的一種進一步方案，通過多級循環控制吸收液的成分，使得要被氧化處理的吸收液中的亞硫酸（氫）銨的含量為0.1~8(重量)%，較佳為0.2~5(重量)%，硫酸銨含量為2~38(重量)%。
按本發明方法的一種進一步方案，控制氧化塔的容積，使得吸收液在氧化塔中的氧化時間為5~90min，較佳為10~70min，例如為20min、30min、40min、50min、60min、80min。
按本發明方法的一種進一步方案，將已被氧化處理的吸收液中的亞硫酸銨和亞硫酸銨氫銨的氧化率控制在90~99.9%或者更高。
按本發明方法的一種進一步方案，通過氧化強化設備強化吸收液在氧化塔中的氧化。
本發明還提出一種氨法脫硫溶液氧化的裝置，其特徵在於，包括氧化空氣系統、氧化系統，氧化系統包括氧化塔（罐），該氧化塔包括塔體，在塔體內形成氧化室，在塔體上設有吸收液入口、氧化液出口、氧化空氣入口和氧化空氣出口。
本發明還提出一種用於對氨法脫硫吸收液進行氧化處理的裝置，其包括氧化空氣系統和氧化塔，該氧化塔包括塔體，在塔體內形成氧化室，在塔體上設有用於輸入要被氧化處理的吸收液的吸收液入口、用於輸出已被氧化處理的吸收液的氧化液出口、氧化空氣入口和氧化空氣出口，該氧化空氣系統與氧化空氣入口連接，該氧化空氣出口連接至氨法脫硫吸收塔，其中， 該裝置構造成，使得吸收液從氨法脫硫吸收塔輸送到氧化塔，使得已被氧化處理的吸收液或者說氧化液從氧化塔輸送到氨法脫硫吸收塔，由此實現吸收液的多級循環；並且 該氧化空氣系統構造成，使得在氧化塔中的氧化過程中，使用加壓空氣作為氧化空氣，並且採用多級空氣分佈，對吸收液進行強制氧化，實現氧化空氣的多級循環，較佳以將完成對吸收液進行氧化的氧化空氣輸送到氨法脫硫吸收塔，用於對氨法脫硫吸收塔中的吸收液進行二次氧化。
按本發明的裝置的一種進一步方案，在氧化塔內設有1層、2層、3層或更多層氣液分散強化器。較佳氣液分散強化器的形式為規整填料、散堆填料、開孔板、氣帽和曝氣頭之中的任一種或任意多種的組合。
按本發明的裝置的一種進一步方案，該裝置還包括氧化強化設備，較佳該氧化強化設備是音波產生設備、超音波產生設備、紅外線產生設備、紫外線產生設備和電子束產生設備之中的任一種或者任意多種的組合。
按本發明的裝置的一種進一步方案，在氨法脫硫吸收塔的洗滌降溫段設置空氣分佈器，該空氣分佈器包括母管、支管，在支管上開有小孔，單孔面積為25~625mm2
，較佳為64~400mm2
，例如為50mm2
、100mm2
、150mm2
、200mm2
、250mm2
、300mm2
、350mm2
、400mm2
、450mm2
、500mm2
。
本發明還提出一種用於運行本發明的裝置的方法，其特徵在於，該方法包括以下製程步驟： 1) 將來自氨法脫硫吸收塔的要被氧化處理的吸收液輸送到氧化塔中； 2) 由氧化空氣系統提供加壓的氧化空氣到氧化塔中，其中，氧化空氣與吸收液接觸，將吸收液中的亞硫酸銨和亞硫酸氫銨氧化為硫酸銨和硫酸氫銨； 3) 將已被氧化處理的吸收液加氨後，一部分輸送到氨法脫硫吸收塔的洗滌降溫段進行噴淋，對洗滌降溫段進行沖洗，另一部分輸送到氨法脫硫吸收塔吸收段； 4) 將反應後的氧化空氣輸送到氨法脫硫吸收塔的洗滌降溫段和/或吸收段，其中，在輸送到氨法脫硫吸收塔的洗滌降溫段的情況下，在攪拌洗滌降溫液的同時，對洗滌降溫液進行二次氧化。
按本發明的另一個方面，提出一種氨法脫硫溶液氧化的裝置，其中，該裝置包括氧化空氣系統、氧化罐以及在氧化罐中的氣液分散強化器，該氧化罐包括吸收液入口、氧化液出口、氧化空氣入口和氧化空氣出口。
按本發明的裝置的一種進一步方案，該氣液分散強化器包括1個、2個、3個或更多個篩板層，該篩板層分別包括篩板；和/或該氣液分散強化器的形式為規整填料、散堆填料、開孔板、氣帽和曝氣頭之中的任一種或任意多種的組合。
按本發明的裝置的一種進一步方案，該裝置還包括與氧化罐耦合的氧化強化設備；較佳該氧化強化設備是音波產生設備、尤其是超音波產生設備，較佳超音波產生設備構造成用於發射超音波頻率為50~100kHz的超音波。
按本發明的裝置的一種進一步方案，超音波頻率為60~85kHz，並且超音波產生設備構造成用於提供12~40W/L、較佳18~24W/L的聲強。
按本發明的裝置的一種進一步方案，該氧化強化設備包括紅外線產生設備和/或紫外線產生設備和/或電子束產生設備。
按本發明的裝置的一種進一步方案，該裝置還包括：煙氣脫硫塔洗滌降溫段和設置在洗滌降溫段中的空氣分佈器，該空氣分佈器包括母管、支管，在支管上開有小孔，較佳單孔面積為25~625mm2
，更佳為64~400mm2
。
按本發明的裝置的一種進一步方案，該裝置包括氧化空氣系統和氧化塔，該氧化塔包括：氧化塔體；在氧化塔體內形成的氧化室，該氧化室構造成用於提供多級空氣分佈，該多級空氣分佈對吸收液進行強制氧化；在氧化塔體上的用於從氨法脫硫吸收塔輸入吸收液的入口；在氧化塔體上的用於將氧化處理的吸收液提供至氨法脫硫吸收塔的出口；在氧化塔體上的氧化空氣入口和在氧化塔體上的氧化空氣出口；其中，氧化空氣系統構造成用於輸送加壓的空氣到氧化空氣入口中；並且其中，該氧化空氣出口構造成用於輸送氧化空氣到氨法脫硫吸收塔中。
按本發明的另一個方面，提出一種用於運行按本發明的裝置的方法，其中，該方法包括： 將來自氨法脫硫吸收塔的吸收液輸送到氧化罐中； 由氧化空氣系統提供氧化空氣到氧化罐中； 使得氧化空氣與吸收液接觸，以便將吸收液中的亞硫酸銨和亞硫酸氫銨氧化為硫酸銨和硫酸氫銨； 將吸收液的第一部分從吸收液出口輸送到氨法脫硫吸收塔的洗滌降溫段； 在洗滌降溫段中利用該第一部分沖洗煙氣； 將吸收液的第二部分從吸收液出口輸送到氨法脫硫吸收塔的吸收段； 將空氣從氧化空氣出口輸送到洗滌降溫段，以便對洗滌降溫液進行二次氧化；並且 攪拌洗滌降溫液。
按本發明的另一個方面，提出一種用於運行按本發明的裝置的方法，其中，該方法包括： 將來自氨法脫硫吸收塔的吸收液輸送到氧化罐中； 由氧化空氣系統提供氧化空氣到氧化罐中； 使得氧化空氣與吸收液接觸，以便將吸收液中的亞硫酸銨和亞硫酸氫銨氧化為硫酸銨和硫酸氫銨； 將吸收液的第一部分從吸收液出口輸送到氨法脫硫吸收塔的洗滌降溫段； 在洗滌降溫段中利用該第一部分沖洗煙氣； 將吸收液的第二部分從吸收液出口輸送到氨法脫硫吸收塔的吸收段； 將空氣從氧化空氣出口輸送到氨法脫硫吸收塔的吸收段，以便對吸收液進行二次氧化。
按本發明的方法的一種進一步方案，該方法還包括：將空氣從氧化空氣出口輸送到氨法脫硫吸收塔的吸收段，以便對吸收液進行二次氧化。
按本發明的方法的一種進一步方案，該方法還包括：將空氣從氧化空氣出口輸送到洗滌降溫段，以便對洗滌降溫液進行二次氧化。
按本發明的方法的一種進一步方案，該方法還包括：在吸收液離開吸收液出口之後並且在吸收液進入脫硫吸收塔之前，給吸收液補充氨。
按本發明的另一個方面，提出一種用於運行按本發明的裝置的方法，其中，該方法包括： 將來自氨法脫硫吸收塔的吸收液輸送到氧化罐中； 由氧化空氣系統提供氧化空氣到氧化罐中； 使得氧化空氣與吸收液接觸，以便將吸收液中的亞硫酸銨和亞硫酸氫銨氧化為硫酸銨和硫酸氫銨； 將吸收液的第一部分從吸收液出口輸送到氨法脫硫吸收塔的洗滌降溫段； 在洗滌降溫段中利用該第一部分沖洗煙氣； 將吸收液的第二部分從吸收液出口輸送到氨法脫硫吸收塔的吸收段； 將空氣從氧化空氣出口輸送到洗滌降溫段，以便對洗滌降溫液進行二次氧化；並且 攪拌洗滌降溫液。
按本發明的另一個方面，提出一種用於運行按本發明的裝置的方法，其中，該方法包括： 將來自氨法脫硫吸收塔的吸收液輸送到氧化罐中； 由氧化空氣系統提供氧化空氣到氧化罐中； 使得氧化空氣與吸收液接觸，以便將吸收液中的亞硫酸銨和亞硫酸氫銨氧化為硫酸銨和硫酸氫銨； 將吸收液的第一部分從吸收液出口輸送到氨法脫硫吸收塔的洗滌降溫段； 在洗滌降溫段中利用該第一部分沖洗煙氣； 將吸收液的第二部分從吸收液出口輸送到氨法脫硫吸收塔的吸收段； 將空氣從氧化空氣出口輸送到氨法脫硫吸收塔的吸收段，以便對吸收液進行二次氧化。
按本發明的方法的一種進一步方案，該方法還包括：將空氣從氧化空氣出口輸送到氨法脫硫吸收塔的吸收段，以便對吸收液進行二次氧化。
按本發明的方法的一種進一步方案，該方法還包括：將空氣從氧化空氣出口輸送到洗滌降溫段，以便對洗滌降溫液進行二次氧化。
按本發明的方法的一種進一步方案，其中，該方法還包括：在吸收液離開吸收液出口之後並且在吸收液進入脫硫吸收塔之前，給吸收液補充氨。
按本發明的另一個方面，提出一種含氨脫硫溶液氧化的方法，其中，該方法包括： 在罐中的空氣分佈級上朝溶液擴散空氣；並且然後 向煙氣脫硫塔的多個不同區段提供溶液。
按本發明的方法的一種進一步方案，該提供包括：在塔的洗滌降溫段中噴淋溶液；和/或該提供包括：在塔的吸收段中噴淋溶液。
按本發明的方法的一種進一步方案，該方法還包括：從塔的吸收段的出口接收溶液。
按本發明的方法的一種進一步方案，在該提供之前，該方法還包括：向溶液補充氨。
按本發明的方法的一種進一步方案，其中，該方法還包括：提供表壓力為0.05~0.3MPa、較佳為0.07~0.23MPa的空氣，用於該擴散。
按本發明的方法的一種進一步方案，其中，該擴散包括：在1~6個空氣分佈級中分佈空氣。
按本發明的方法的一種進一步方案，該擴散包括：在空氣分佈級中使得空氣通過篩板，並且篩板開有小孔，單孔面積為4~400mm2
，較佳為9~225mm2
，較佳篩板開孔率為1~15%，更佳為1.5~10%。
按本發明的方法的一種進一步方案，該空氣分佈級包含於多個空氣分佈級之中，各空氣分佈級垂直地佈置，各空氣分佈級分別包括具有相應開孔率的篩板，並且各級的開孔率自下向上遞增。
按本發明的方法的一種進一步方案，該方法還包括：使得空氣以不低於溶液中的亞硫酸銨和亞硫酸氫銨氧化所需的理論氧化劑量流入該罐中，較佳空氣量為該理論氧化劑量的1.2~20倍，更佳2~8倍。
按本發明的方法的一種進一步方案，該方法還包括： 使得溶液經過該塔循環； 在溶液經過該塔循環之後將溶液輸送到該罐中；並且 控制循環，使得通過該輸送，該溶液具有0.1~8(重量)%、尤其是0.2~5(重量)%的亞硫酸銨和亞硫酸氫銨並且具有2~38(重量)%的硫酸銨。
按本發明的方法的一種進一步方案，該方法還包括：選擇該罐的容積，使得溶液在氧化罐中的氧化時間為5~90min，較佳10~70min。
按本發明的方法的一種進一步方案，該方法還包括： 在溶液包含亞硫酸銨和亞硫酸氫銨的第一亞硫酸鹽含量的情況下將溶液輸送到該罐中； 在溶液包含亞硫酸銨和亞硫酸氫銨的第二亞硫酸鹽含量的情況下將溶液從該罐中取出； 其中，第一亞硫酸鹽質量含量大於第二亞硫酸鹽質量含量，且第一亞硫酸鹽質量含量≤第二亞硫酸鹽質量含量+10%）特別是≤第二亞硫酸鹽質量含量+0.1%。例如當第二亞硫酸鹽質量含量為1.0%時，第一亞硫酸鹽質量含量≤11.0%，特別是≤1.1%。
按本發明的方法的一種進一步方案，該方法還包括：通過氧化強化設備強化溶液的氧化。
按本發明的另一個方面，提供一種氨法脫硫吸收液氧化的方法，其中，該方法包括： 在脫硫吸收塔中吸收液與煙氣反應； 在該反應之後，將吸收液輸送到氧化塔中； 在該輸送之後，在氧化塔中氧化吸收液；並且 在該氧化之後，將氧化液返回到脫硫吸收塔中。
按本發明的方法的一種進一步方案，該氧化包括：將加壓空氣、吸收液在多級分佈器中進行分佈。
在此需要指出的是，在本申請中記載的各技術特徵可以任意組合，只要這種組合是技術上可行的。所有這些組合都是在本申請中記載的技術內容。
在如第1圖所示的用於對氨法脫硫吸收液進行氧化處理的裝置中，在氧化過程中可以使用低成本的加壓空氣作為氧化空氣，並且採用多級空氣分佈，對吸收液進行強制氧化，實現吸收液和氧化空氣的多級循環，達到高效低成本氧化的目的。
如第1圖所示的裝置包括氧化空氣系統13和氧化塔1，該氧化塔1包括塔體，在塔體內形成氧化室，在塔體上設有氧化室吸收液入口4、氧化液出口10、氧化空氣入口9和氧化空氣出口5。
在氧化塔1內設有4層氣液分散強化器2。氣液分散強化器2的形式為2層開孔板+2層曝氣頭。
如第1圖所示的裝置還包括氧化強化設備3，該氧化強化設備是超音波產生設備。超音波頻率為60~85kHz，聲強為20W/L。
加壓空氣的壓力可以為0.06~0.18MPa（表壓力）。
在氧化塔中，空氣分佈的級數為4級。
空氣分佈級採用篩板，篩板開有小孔，單孔面積121~196mm2
。自下向上，四層篩板開孔率分別為2.1%、2.3%、2.3%、2.5%。
氧化空氣加入量調節為吸收液中的亞硫酸（氫）銨氧化所需理論氧化劑量的4倍。
吸收液中的亞硫酸（氫）銨含量調節為0.5~2.5(重量)%，硫酸（氫）銨含量調節為19~25(重量)%。
吸收液在氧化塔的停留時間為30~42min。
按一種有利的實施方式，已被氧化處理的吸收液或者說氧化液在進入氨法脫硫吸收塔之前通過靜態混合器補充氨或含氨吸收液。與此不同，在CN103212348A中在進入氧化塔之前給漿液加氨，這帶來一系列與之相關的技術缺陷，低pH有利於亞硫酸銨的氧化，高pH下氧化成本高，氧化率難以保證，且高pH漿液在氧化過程中由於空氣的氣提作用容易產生氨逃逸和氣溶膠。
在第1圖中還示出氨法脫硫吸收塔6，其包括洗滌降溫段11和吸收段12。洗滌降溫段11設有洗滌噴淋裝置7。吸收段12設有吸收噴淋裝置8。
該裝置在運行時可以包括以下的具體製程步驟： 1) 吸收液進入氧化塔1。 2) 氧化空氣系統13提供的氧化空氣進入氧化塔1，與吸收液接觸，將吸收液中的亞硫酸（氫）銨氧化為硫酸（氫）銨。 3) 已被氧化處理的吸收液（或者說氧化液）一部分進入氨法脫硫吸收塔6的洗滌降溫段11的洗滌噴淋裝置7，與煙氣逆流接觸，在使得煙氣降溫的同時，氧化液得到濃縮，並對洗滌降溫段進行沖洗，另一部分進入氨法脫硫吸收塔6的吸收段12的吸收噴淋裝置8。 4) 反應後的氧化空氣通過氧化空氣出口5送入氨法脫硫吸收塔6的洗滌降溫段11，在攪拌洗滌降溫液的同時，可對洗滌降溫液進行二次氧化。
吸收液中的亞硫酸（氫）銨氧化率根據製程需要可以控制在96.5~99.5%或者更高。
在氨法脫硫吸收塔的洗滌降溫段也可以設置空氣分佈器，該空氣分佈器包括母管、支管，在支管上開有小孔，孔徑10~20mm。
在氧化塔內有多層氣液分散強化器（例如形式為篩板），對氧化空氣和吸收液（氧化液）有均布作用，實現多級氧化（多級循環），同時，吸收液（氧化液）在氨法脫硫吸收塔與氧化塔之間還有循環。在氧化塔內通過氣液分散強化器實現氧化空氣的多次分佈，從而實現氧化空氣的多次均勻分佈，並使其與吸收液多次逆流接觸，有利於氧化。
以下說明本發明的另一實施例。
在氧化過程中使用低成本的加壓空氣，採用多級空氣分佈，對吸收液進行強制氧化，實現多級循環，達到高效低成本氧化的目的。
加壓空氣壓力為0.105MPa。
空氣分佈的級數為3級。
空氣分佈級採用篩板，篩板開有小孔，單孔面積16~64mm2
。自下向上，三層篩板開孔率分別為5.2%、5.3%、5.5%。
氧化空氣加入量為吸收液中的亞硫酸（氫）銨氧化所需理論氧化劑量的5.2倍。
吸收液中的亞硫酸（氫）銨含量為0.3~1(重量)%，硫酸銨含量為20~23(重量)%。
氧化時間為52min。
該裝置包括氧化空氣系統13和氧化塔1，該氧化塔1包括塔體，在塔體內形成氧化室，在塔體上設有吸收液入口4、氧化液出口10、氧化空氣入口9和氧化空氣出口5。
在氧化室內設有3層氣液分散強化器2。氣液分散強化器2的形式為2層開孔板+1層規整填料。
該裝置還包括氧化強化設備，該氧化強化設備是紫外線產生設備。
該吸收液入口4和氧化液出口10分別設置有旋塞閥，該閥門的過流部分的材質為316襯氟塑膠。
具體製程步驟可以包括： 1) 吸收液進入氧化塔1。 2) 氧化空氣系統13提供的氧化空氣進入氧化塔的氧化空氣入口9，與吸收液接觸，將吸收液中的亞硫酸（氫）銨氧化為硫酸（氫）銨。 3) 已被氧化處理的吸收液（或者說氧化液）一部分進入氨法脫硫吸收塔6的洗滌降溫段11的洗滌噴淋裝置7，與煙氣逆流接觸，在使得煙氣降溫的同時，氧化液得到濃縮，並對塔壁及支撐梁進行沖洗；另一部分補充氨後進入氨法脫硫吸收塔6的吸收段12的吸收噴淋裝置8。 4) 反應後的氧化空氣通過氧化空氣出口5送入氨法脫硫吸收塔6的吸收段12。
吸收液中的亞硫酸（氫）銨氧化率97.5~99%。
在氨法脫硫吸收塔6的洗滌降溫段11設置攪拌器。
處理的鍋爐煙氣量為500000Nm3
/h(標態、濕基、實際氧)，SO2
濃度1750mg/Nm3
，氧化塔直徑為5.6m，高度10.5m，進入氧化塔的氧化液流量為650m3
/h。
最後要指出的是，本發明的上述各個實施例僅僅用於理解本發明，而不對本發明的保護範圍構成限制。對於本領域技術人員來說，在上述實施例的基礎上可以做出修改，所有這些修改都不脫離本發明的保護範圍。
1‧‧‧氧化塔2‧‧‧氣液分散強化器3‧‧‧氧化強化設備4‧‧‧氧化室吸收液入口5‧‧‧氧化空氣出口6‧‧‧氨法脫硫吸收塔7‧‧‧洗滌噴淋裝置8‧‧‧吸收噴淋裝置9‧‧‧氧化空氣入口10‧‧‧氧化液出口11‧‧‧洗滌降溫段12‧‧‧吸收段13‧‧‧氧化空氣系統
下面借助實施例參照附圖更詳細地闡述本發明，但本發明不限制於所說明的和所描述的實施例。示意性的附圖簡要說明如下： 第1圖為按本發明的實施例的用於對氨法脫硫吸收液進行氧化處理的裝置的示意圖。
1‧‧‧氧化塔
2‧‧‧氣液分散強化器
3‧‧‧氧化強化設備
4‧‧‧氧化室吸收液入口
5‧‧‧氧化空氣出口
6‧‧‧氨法脫硫吸收塔
7‧‧‧洗滌噴淋裝置
8‧‧‧吸收噴淋裝置
9‧‧‧氧化空氣入口
10‧‧‧氧化液出口
11‧‧‧洗滌降溫段
12‧‧‧吸收段
13‧‧‧氧化空氣系統
Claims (49)
- 一種氨法脫硫溶液氧化的方法，其特徵在於：在氧化過程中使用低成本的加壓空氣，採用多級空氣分佈，對吸收液進行強制氧化，實現多級循環，達到高效低成本氧化的目的，其中，一個或多個空氣分佈級採用篩板，篩板開有小孔，單孔面積為4~400mm2，篩板開孔率為1~15%。
- 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，氧化液進入氨法脫硫吸收塔前補充氨。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的方法，其中，加壓空氣的壓力為0.05~0.3MPa。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的方法，其中，加壓空氣的壓力為0.07~0.23MPa。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的方法，其中，空氣分佈的級數為2~6級。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的方法，其中，空氣分佈的級數為2~5級。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的方法，其中，篩板的小孔的單孔面積為為9~225mm2。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的方法，其中，篩板開孔率為1.5~10%。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的方法，其中，多個空氣分佈級的篩板開孔率自下向上遞增。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的方法，其中，控制輸入的氧化空氣，使得氧化空氣的加入量為吸收液中的亞硫酸銨和亞硫酸氫銨氧化所需的理論氧化劑量的1.2~20倍。
- 如申請專利範圍第1項或至第2項所述的方法，其中，控制輸入的氧化空氣，使得氧化空氣的加入量為吸收液中的亞硫酸銨和亞硫酸氫銨氧化所需的理論氧化劑量的2~8倍。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的方法，其中，控制吸收液的循環，使得要被氧化處理的吸收液中的亞硫酸銨和亞硫酸氫銨的含量為0.1~8(重量)%，硫酸銨含量為2~38(重量)%。
- 如申請專利範圍第12項所述的方法，其中，控制吸收液的循環，使得要被氧化處理的吸收液中的亞硫酸銨和亞硫酸氫銨的含量為0.2~5(重量)%。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的方法，其中，控制氧化塔的容積，使得吸收液在氧化塔中的氧化時間為5~90min；和/或將已被氧化處理的吸收液中的亞硫酸銨和亞硫酸銨氫銨的氧化率控制在90~99.9%或者更高。
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的方法，其中，吸收液在氧化塔中的氧化時間為10~70min
- 如申請專利範圍第1項或第2項所述的方法，其中，通過氫代強化設備強化吸收液在氧化塔中的氧化。
- 一種氨法脫硫溶液氧化的裝置，其特徵在於，包括一氧化空氣系統、一氧化系統，氧化系統包括一氧化塔，該氧化塔包括一塔體，在塔體內 形成氧化室，在塔體上設有吸收液入口、氧化液出口、氧化空氣入口和氧化空氣出口，在氧化室中，多個空氣分佈級採用篩板，篩板開有小孔，單孔面積為4~400mm2，篩板開孔率為1~15%。
- 如申請專利範圍第17項所述的裝置，其中，該裝置還包括一氧化強化設備。
- 如申請專利範圍第18項所述的裝置，其中，該氧化強化設備是音波產生設備、超音波產生設備、紅外線產生設備、紫外線產生設備和電子束產生設備之中的任一種或者任意多種的組合。
- 如申請專利範圍第19項所述的裝置，其中，超音波產生設備的超音波頻率為50~100kHz，聲強為12~40W/L。
- 如申請專利範圍第20項所述的裝置，其中，超音波產生設備的超音波頻率為60~85kHz，聲強為18~24W/L。
- 如申請專利範圍第17項至第21項中任一項所述的裝置，其中，在氨法脫硫吸收塔的洗滌降溫段設置空氣分佈器，該空氣分佈器包括母管、支管，在支管上開有小孔，單孔面積為25~625mm2。
- 如申請專利範圍第22項所述的裝置，其中，在支管上開的小孔的單孔面積為64~400mm2。
- 如申請專利範圍第17項至第21項中任一項所述的裝置，其中，該氧化塔是氧化罐。
- 如申請專利範圍第17項至第21項中任一項所述的裝置，其中，該裝置還包括形式為規整填料、散堆填料、氣帽和曝氣頭之中的任一種或任意多種的組合的氣液分散強化器。
- 如申請專利範圍第24項所述的裝置，其中，該裝置還包括：煙氣脫硫塔洗滌降溫段和設置在洗滌降溫段中的空氣分佈器，該空氣分佈器包括母管、支管，在支管上開有小孔。
- 一種用於運行如申請專利範圍第17項至第21項中任一項所述的裝置的方法，其中，該方法包括：將來自氨法脫硫吸收塔的吸收液輸送到氧化塔中；由氧化空氣系統提供氧化空氣到氧化塔中；使得氧化空氣與吸收液接觸，以便將吸收液中的亞硫酸銨和亞硫酸氫銨氧化為硫酸銨和硫酸氫銨；將吸收液的第一部分從吸收液出口輸送到氨法脫硫吸收塔的洗滌降溫段；在洗滌降溫段中利用該第一部分沖洗煙氣；將吸收液的第二部分從吸收液出口輸送到氨法脫硫吸收塔的吸收段；將空氣從氧化空氣出口輸送到氨法脫硫吸收塔的吸收段，以便對吸收液進行二次氧化。
- 如申請專利範圍第27項所述的方法，其中，該方法還包括：將空氣從氧化空氣出口輸送到洗滌降溫段，以便對洗滌降溫液進行二次氧化。
- 如申請專利範圍第27項或第28項所述的方法，其中，該方法還包括：在吸收液離開吸收液出口之後並且在吸收液進入脫硫吸收塔之前，給吸收液補充氨。
- 一種含氨脫硫溶液氧化的方法，其中，該方法包括：在一罐中的空氣分佈級上朝溶液擴散空氣，其中，多個空氣分佈級採用篩板，篩板開有小孔，單孔面積為4~400mm2，篩板開孔率為1~15%；並且然後 向煙氣脫硫塔的多個不同區段提供溶液。
- 如申請專利範圍第30項所述的方法，其中，該提供包括：在塔的洗滌降溫段中噴淋溶液；和/或該提供包括：在塔的吸收段中噴淋溶液。
- 如申請專利範圍第30項所述的方法，其中，該方法還包括：從塔的吸收段的出口接收溶液。
- 如申請專利範圍第30項所述的方法，其中，在該提供之前，該方法還包括：向溶液補充氨。
- 如申請專利範圍第30項至第33項中任一項所述的方法，其中，該方法還包括：提供表壓力為0.05~0.3MPa的空氣，用於該擴散。
- 如申請專利範圍第30項至第33項中任一項所述的方法，其中，該方法還包括：提供表壓力為0.07~0.23MPa的空氣，用於該擴散。
- 如申請專利範圍第30項至第33項中任一項所述的方法，其中，該擴散包括：在2~6個空氣分佈級中分佈空氣。
- 如申請專利範圍第30項至第33項中任一項所述的方法，其中，篩板的小孔的單孔面積為9~225mm2。
- 如申請專利範圍第30項至第33項中任一項所述的方法，其中，篩板開孔率為1.5~10%。
- 如申請專利範圍第30至第33項中任一項所述的方法，其中，該空氣分佈級包含於多個空氣分佈級之中，各空氣分佈級垂直地佈置，各空氣分佈級分別包括具有相應開孔率的篩板，並且各級的開孔率自下向上遞增。
- 如申請專利範圍第30項至第33項中任一項所述的方法，其中，該方法還包括：使得空氣以不低於溶液中的亞硫酸銨和亞硫酸氫銨氧化所需的理論氧化劑量流入該罐中。
- 如申請專利範圍第40項中任一項所述的方法，其中，空氣量為該理論氧化劑量的1.2~20倍。
- 如申請專利範圍第40項中任一項所述的方法，其中，空氣量為該理論氧化劑量的2~8倍。
- 如申請專利範圍第30項至第33項中任一項所述的方法，其中，該方法還包括：使得一溶液經過該塔循環；在溶液經過該塔循環之後將溶液輸送到該罐中；並且控制循環，使得通過該輸送，該溶液具有0.1~8(重量)%的亞硫酸銨和亞硫酸氫銨並且具有2~38(重量)%的硫酸銨。
- 如申請專利範圍第43項所述的方法，其中，該方法還包括：控制循環，使得通過該輸送，該溶液具有0.2~5(重量)%的亞硫酸銨和亞硫酸氫銨。
- 如申請專利範圍第30項至第33項中任一項所述的方法，其中，該方法還包括：選擇該罐的容積，使得溶液在氧化罐中的氧化時間為5~90min。
- 如申請專利範圍第30項至第33項中任一項所述的方法，其中，該方法還包括：選擇該罐的容積，使得溶液在氧化罐中的氧化時間為10~70min。
- 如申請專利範圍第30項至第33項中任一項所述的方法，其中，該方法還包括： 在溶液包含亞硫酸銨和亞硫酸氫銨的第一亞硫酸鹽含量的情況下將溶液輸送到該罐中；在溶液包含亞硫酸銨和亞硫酸氫銨的第二亞硫酸鹽含量的情況下將溶液從該罐中取出；其中，第一亞硫酸鹽質量含量大於第二亞硫酸鹽質量含量，且第一亞硫酸鹽質量含量第二亞硫酸鹽質量含量+10%。
- 如申請專利範圍第47項所述的方法，其中，第一亞硫酸鹽質量含量第二亞硫酸鹽質量含量+0.1%。
- 如申請專利範圍第30項至第33項中任一項所述的方法，其中，該方法還包括：通過氧化強化設備強化溶液的氧化。
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