專利名稱：低濃度so的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低濃度SO2煙氣吸收氧化后直接制備K2SO4的方法及其裝置，屬化學工程與環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氨法吸收SO2是一種成熟技術(shù)(國內(nèi)大連化工廠、南京化工廠等廠硫酸尾氣吸收均有應(yīng)用)，利用氨法回收硫酸生產(chǎn)尾氣中低濃度SO2，使煙氣達標排放，同時獲得亞鹽產(chǎn)品，根據(jù)需要控制不同工藝條件可生產(chǎn)(NH4)2SO3或NH4HSO3。
有不少硫酸廠進一步利用氨酸法，在氨法吸收的基礎(chǔ)上用過量硫酸將亞鹽分解，亞鹽轉(zhuǎn)化為(NH4)2SO4，解吸出高濃度SO2返回制酸系統(tǒng)，過量酸用氨中和，(NH4)2SO4作為產(chǎn)品。
現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)要求處理的氣體含塵量低以免設(shè)備堵塞。生產(chǎn)的亞鹽(NH4)2SO3、NH4HSO3使用范圍局限，用量較少，且因吸收中伴有一定的氧化作用，產(chǎn)品純度不易控制。利用氨一酸法生產(chǎn)硫酸銨，需要消耗大量的硫酸分解亞鹽，并用氨中和過量硫酸，從而得到(NH4)2SO4及高濃度SO2。該工藝需要解決大量SO2的回收利用問題，因此一般多用于具有硫酸生產(chǎn)的工廠或SO2裝瓶出售，使該方法的應(yīng)用具有較大的局限性。
現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中一般使用填料塔、篩板泡沫塔作為吸收裝置，該吸收裝置耗用材料多，價格貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種利用湍流逆噴旋液塔氨法吸收SO2，并在催化劑的作用下，煙氣中的氧將水溶液中亞鹽直接氧化為(NH4)2SO4，并直接應(yīng)用(NH4)2SO4水溶液與KCL復分解生產(chǎn)K2SO4產(chǎn)品的一體化工藝技術(shù)及裝置。
本方法的工藝包括氨法吸收工藝和用吸收氧化后產(chǎn)生的(NH4)2SO4(450～550g/L)在不蒸發(fā)的狀態(tài)下與粉狀固體KCl或飽和KCl溶液在60～90℃溫度下攪拌反應(yīng)和結(jié)晶后制備成K2SO4的工藝。本方法的吸收和氧化過程經(jīng)兩塔內(nèi)并行，在吸收和氧化過程中除分別向兩塔母液槽中按氨法工藝加入NH3水外，還加入Fe+3或S2O3-2催化劑，催化劑的加入量為含固量的0.05-0.3％。SO2經(jīng)二段處理后的總吸收率≥99％，被吸收的SO2產(chǎn)生的亞鹽被氧化成(NH4)2SO4，占總鹽的≥98％。吸收及氧化過程中生成的(NH4)2SO4溶液與氯化鉀(KCl)溶液在反應(yīng)器(7)中進行復分解反應(yīng)，利用K2SO4及NH4Cl溶解度的差異，K2SO4在反應(yīng)器(7)中先結(jié)晶析出，析出的結(jié)晶經(jīng)離心過濾器(14)，固體結(jié)晶去干燥得硫酸鉀產(chǎn)品(主產(chǎn)品)，過濾后的溶液主要為氯化銨(NH4Cl)溶液，該溶液經(jīng)過蒸發(fā)器(8)和NH4Cl結(jié)晶器(9)，含晶體液體經(jīng)過離心過濾器(11)分離，NH4Cl固體結(jié)晶去干燥得NH4Cl產(chǎn)品(副產(chǎn)品)。過濾后的液體返回蒸發(fā)器(8)。本方法的工藝操作條件同現(xiàn)有技術(shù)。
本方法采用的裝置包括吸收氧化設(shè)備，斜管沉降槽(3)，一段循環(huán)母液槽(2)，溶液輸送泵(1)、(15)，(16)，與輸送泵(15)的管道連接的(NH4)2SO4與KCl復分解反應(yīng)器(7)，分別與復分解反應(yīng)器(7)連接的KCl溶解槽(6)和K2SO4離心過濾器(14)，與輸送泵(13)的管道連接的NH4Cl溶液蒸發(fā)器(8)，與輸送泵(12)的管道連接的NH4Cl結(jié)晶器(9)，分別與NH4Cl結(jié)晶器(9)和輸送泵(10)的管道連接的NH4Cl離心過濾器(11)。吸收氧化設(shè)備為一段湍流逆噴旋液吸收氧化塔(4)及二段湍流逆噴旋液吸收氧化塔(5)。其中；一段湍流逆噴旋液吸收氧化塔(4)由塔體、置于塔體上部且一端插入塔內(nèi)的逆噴反應(yīng)管、置于逆噴反應(yīng)管內(nèi)的旋液噴頭、置于塔內(nèi)并設(shè)在逆噴反應(yīng)管下方的旋液噴頭、置于塔體上部的排出管組成。二段湍流逆噴旋液塔(5)由塔體上部和下部構(gòu)成，塔體上部結(jié)構(gòu)同一段湍流逆噴旋液吸收氧化塔(4)，塔體下部為母液槽。本方法采用的裝置除吸收氧化設(shè)備外，其余結(jié)構(gòu)均為公知結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點1、工藝流程簡單，生產(chǎn)中原材料消耗及能耗低，生產(chǎn)成本低；生產(chǎn)的產(chǎn)品K2SO4為市場急需(近年部分國外進口)的無氯鉀肥，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益、同時能有效地保護環(huán)境。
2、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、耗用材料少，制造成本低。
3、本發(fā)明的工藝流程適用于≤200mg/Nm3的含塵氣體，還可進一步濕法除塵，氣體量及SO2波動大的非穩(wěn)態(tài)煙氣；可廣泛適用于燃煤含硫煙氣，治煉低濃度SO2煙氣無制酸裝置的場合。


附圖為本發(fā)明的工藝流程示意圖及吸收氧化設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式實施例1(本實施例的工藝操作條件同現(xiàn)有技術(shù)，裝置為權(quán)利要求2所述)將低于100℃的含塵≤200mg/Nm3、SO2＜2.5％煙氣進入一段湍流逆噴旋液吸收氧化塔(4)的逆噴反應(yīng)管，吸收母液為(NH4)2SO3、NH4HSO3、(NH4)2SO4的溶液，母液密度為1.2～1.24g/cm3，堿度為1.5～2.0tt°。SO2煙氣在一段湍流逆噴旋液吸收氧化塔(4)中與反向噴射旋轉(zhuǎn)的液體碰撞，形成湍動的泡沫區(qū)，氣一液膜狀傳質(zhì)表面更新快，SO2被化學吸收為亞鹽同時由于氣流中氧存在，催化劑的催化作用轉(zhuǎn)化為(NH4)2SO4，SO2經(jīng)一段湍流逆噴旋液吸收氧化塔(4)后的吸收率＞80％，被吸收的SO2產(chǎn)生的亞鹽被氧化成(NH4)2SO4，占總鹽的98％，吸收母液中還夾帶了煙氣帶入的粉塵，吸收母液從塔底進入斜管沉降槽(3)，將煙塵沉降并排出，清液進入母液循環(huán)槽(2)，此時向一段循環(huán)母液槽(2)中加入NH3水和Fe+3催化劑，催化劑的加入量為含固量的0.05％，加氨調(diào)整亞鹽濃度后，經(jīng)泵(1)返回一段作吸收母液。一段吸收后的煙氣進入二段湍流逆噴旋液吸收氧化塔(5)，此時直接向塔下部的母液貯槽內(nèi)加入NH3水和S2O3-2催化劑，S2O3-2催化劑的加入量為含固量的0.15％，使母液密度為1.05～1.10g/1，堿度為2～3tt°，SO2經(jīng)二段湍流逆噴旋液吸收氧化塔(5)后的吸收率＞95％，二段母液經(jīng)泵(16)循環(huán)，兩段總吸收率≥99％。二段的吸收母液用泵(16)輸出至一段貯槽(2)補充和調(diào)節(jié)一段吸收母液用。一段塔排出的450g/L的(NH4)2SO4水溶液經(jīng)泵(15)輸至復分解反應(yīng)器(7)與粉狀固體在60℃溫度下攪拌反應(yīng)并形成K2SO4結(jié)晶，結(jié)晶母液經(jīng)過離心過濾機(14)，濕硫酸鉀去干燥得產(chǎn)品。離心機液體經(jīng)泵(13)進入NH4Cl液蒸發(fā)器(8)，再經(jīng)泵(12)進入NH4Cl結(jié)晶機(9)降溫結(jié)晶，晶液進離心機(11)過濾，固體濕NH4Cl去干燥得產(chǎn)品，濾液經(jīng)泵(10)返回蒸發(fā)器(8)。
實施例2基本同實施例1。不同之處為一段Fe+3催化劑的加入量為含固量的0.1％；二段S2O3-2催化劑加入量為含固量的0.2％；一段塔排出的500g/L的(NH4)2SO4水溶液經(jīng)泵(15)輸至復分解反應(yīng)器(7)飽和KCl溶液在75℃溫度下攪拌反應(yīng)并形成K2SO4結(jié)晶。
實施例3基本同實施例1。不同之處為一段Fe+3催化劑的加入量為含固量的0.15％；二段S2O3-2催化劑加入量為含固量的0.3％；一段塔排出的550g/L的(NH4)2SO4水溶液經(jīng)泵(15)輸至復分解反應(yīng)器(7)與粉狀固體在90℃溫度下攪拌反應(yīng)并形成K2SO4結(jié)晶。
權(quán)利要求
1.一種低濃度SO2煙氣吸收氧化后直接制備K2SO4的方法，采用氨法吸收及亞鹽氧化工藝，其特征在于1.1本方法的工藝還包括用吸收氧化后產(chǎn)生的450～550g/L的(NH4)2SO4溶液在不蒸發(fā)的狀態(tài)下與粉狀固體KCl或飽和KCl溶液在60～90℃溫度下攪拌反應(yīng)和結(jié)晶后制備成K2SO4的工藝；1.2本方法的吸收和氧化過程在兩座塔內(nèi)并行，且分別控制，在吸收和氧化過程中除分別向兩塔的母液槽中按氨法工藝加入NH3水外，還加入Fe+3或S2O3-2催化劑，催化劑的加入量為含固量的0.05-0.3％。
2.權(quán)利要求1所述方法采用的裝置包括吸收氧化設(shè)備，斜管沉降槽(3)，一段循環(huán)母液槽(2)，溶液輸送泵(1)、(15)，(16)，其特征在于它還包括與輸送泵(15)的管道連接的(NH4)2SO4與KCl復分解反應(yīng)器(7)，分別與復分解反應(yīng)器(7)連接的KCl溶解槽(6)和K2SO4離心過濾機(14)，與輸送泵(13)的管道連接的NH4Cl溶液蒸發(fā)器(8)，與輸送泵(12)的管道連接的NH4Cl結(jié)晶器(9)，分別與NH4Cl結(jié)晶器(9)和輸送泵(10)的管道連接的NH4Cl離心過濾器(11)；吸收氧化設(shè)備分別為一段湍流逆噴旋液吸收氧化塔(4)及二段湍流逆噴旋液吸收氧化塔(5)；其中；2.1一段湍流逆噴旋液吸收氧化塔(4)由塔體、置于塔體上部且一端插入塔內(nèi)的逆噴反應(yīng)管、置于逆噴反應(yīng)管內(nèi)的旋液噴頭、置于塔內(nèi)并設(shè)在逆噴反應(yīng)管下方的旋液噴頭、置于塔體上部的排出管組成；2.2二段湍流逆噴旋液吸收氧化塔(5)由塔體上部和下部構(gòu)成，塔體上部結(jié)構(gòu)同一段湍流逆噴旋液吸收氧化塔(4)，塔體下部為母液槽。
全文摘要
本發(fā)明涉及低濃度SO
文檔編號C01D5/00GK1583566SQ20041002264
公開日2005年2月23日 申請日期2004年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月24日
發(fā)明者曾子平, 劉應(yīng)隆 申請人:云南亞太環(huán)境工程設(shè)計研究有限公司