氨吸收法脫硫
用氨作為SO2的吸收劑與其他堿類相比,主要優點是脫硫費用低,氨可留在成品內,以氮肥的形式提供使用。但氨易揮發,使吸收劑的消耗量增加。在氨吸收法中,根據吸收液再生方式不同分為氨—酸法、氨—亞硫酸法和氨—硫氨法等,這里主要介紹氨—酸法。
氨—酸法20世紀30年代用于生產,具有工藝成熟,設備簡單,操作方便,可副產化肥等優點。目前中國化工系統廣泛應用此法處理硫酸尾氣。
1 反應原理
氨—酸法分為吸收、分解及中和三個主要工序。
①吸收
2NH3+SO2+H20—(NH4)2SO3
(NH4)2 SO3十S02 + H20一2NH4HSO3
由于尾氣中含有O2和CO2,在吸收過程中還會發生下列副反應。
2(NH4)2SO3十O2=2(NH4)2SO4
2NH4HSO3十O2 =2NH4HSO4
2NH3+H2O+CO2=(NH4)2CO3
在吸收過程中所生成的酸式鹽N H4HSO3對S02不具有吸收能力。隨著吸收過程的進行,吸收液中的NH4-HSO3數量增多,吸收液吸收能力下降,此時需向吸收液中補充氨,使部分NH4-HSO3轉變為(NH4)2SO4,以保持吸收液的吸收能力。
NH4HSO3十NH4—(NH4)2S03
②分解
含有亞硫酸氫餒和硫酸按的循環吸收液,當其達到一定濃度時,可自循環系統中導出一部分,送到分解塔中用濃硫酸進行分解,得到二氧化硫氣體和硫酸錢溶液。反應如下:
2NH4HSO3+H2SO4—(NH4)2SO4+2S02+2H20
(NH4)2SO4+H2SO4—(NH4)2S04+S02+H2O
提高硫酸濃度可加速反應的進行,因此一般采用93%一98%的硫酸進行分解。為了提高分解效率,硫酸用量應達到理論量的1.15倍。
③中和
分解后的過量的酸,需用氨進行中和,中和后得到的硫酸餒送去生產硫按肥料。
2 工藝流程
含有SO2的硫酸尾氣講入吸收塔的下部,與循環吸收液逆流接觸口吸收了SO2后的吸收液進人循環槽中,并在此補充氨和水,以維持循環液的堿度,使吸收液部分再生,并保持(NH4 )2SO3/NH4HSO3比值穩定,吸收后的尾氣經除沫器后放空口當循環吸收液中NH,4HSO3含量達到一定值時,引出一部分送至高位槽,并將高位槽的吸收液和硫酸高位槽中的硫酸一并送人混合槽,在混合槽內經折流板的作用均勻混合后,再送人分解塔。在混合槽內,母液與硫酸作用可分解出100%SO2氣體,送至液體SO2工序。在分解塔內,母液在硫酸作用下繼續分解并放出SO2氣體,由底部通人空氣將SO2氣體吹出,可得7%左右的SO2氣體,送人硫酸生產系統。經分解塔分解后的母液呈酸性,由分解塔底進人中和槽后,需連續通人氨以中和過量的硫酸,可得硫鐵溶液。若送至蒸發結晶工序,可制造固體硫銨。該系統屬于一段氨吸收法,其特點是設備數量少,操作簡單,不消耗蒸汽,但分解液酸度高,氨和酸的耗量大,SO2的吸收率一般僅為90%左右。
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為了提高SO2的吸收率和硫酸鐵母液的濃度,減少氨和硫酸的消耗,可以采用兩段氨吸收法。第一段采用較高濃度、較低堿度的循環液,使引出的吸收液中含有較多的NH4HSO3,從而降低分解時的酸耗,并提供較濃的硫酸鐵母液副產品;第二段采用較低濃度、較高堿度的循環吸收液,以保證較高的吸收效率。
氨一酸法的吸收設備可采用空塔、填料塔和泡沫塔,因泡沫塔氣液傳質良好,故一般采用較多。

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