氨法脱硫蒸发结晶与饱和结晶的综合比较

氨法脱硫蒸发结晶与饱和结晶的综合比较目前，国内氨法脱硫工艺针对副产物硫酸铵结晶方式的不同，可分为塔内饱和结晶工艺和塔外蒸发结晶工艺。塔外蒸发结晶:采用该工艺的项目主要有：天津碱厂、河南亚能电力、云南解化集团、呼伦贝尔金新化工、山东潍坊钢铁等。塔外蒸发结晶工艺具有脱硫系统更可靠、硫铵结晶外观好等优点，但其投资大、能耗高、运行不经济。塔内饱和结晶:该工艺有效减少了系统的能耗，降低了装置的运行成本。采用该工艺的项目主要有：扬子石化、湖北化肥、重庆中梁山、云南解化三期、山东明水、鲁西化工、华鲁恒升、山东众泰、四川泸天化、广西田东、重庆龙桥、宁波久丰等。上述装置都取得了长周期的稳定运行，各项运行指标也达到了国际先进水平。该工艺还具有较高的灵活性——吸收系统既可实现塔内结晶，也可满足塔外蒸发结晶的要求，只需在硫铵制备系统配置相应的蒸发装置即可。可根据蒸汽供应情况，灵活调节。上述两种工艺的主要特点如下：A、塔外蒸发结晶工艺的特点1）脱硫工序可靠性增加。脱硫循环系统无结晶，脱硫塔及吸收液循环系统的磨损减小，提高了脱硫部分的可靠性。2）硫铵产品外观较好蒸发结晶的产品粒径达0.2mm左右，比饱和结晶颗粒（0.05-0.15mm）大,产品颗粒感较强，外观好。B、塔内饱和结晶工艺的特点1）蒸汽、电、循环水耗量降低塔内饱和结晶工艺利用烟气的热量进行浓缩结晶，不需消耗额外的蒸汽，每吨产品比蒸发结晶工艺可节省蒸汽1.1t/t（硫铵溶液按40%计）。蒸发结晶工艺多一套蒸发设备，整个系统的电耗和循环水耗量都有所增加。2）操作温度低塔内饱和结晶工艺，硫铵系统的操作温度50〜60°C，蒸发结晶工艺的操作温度为100〜130C。操作温度低可降低物料对系统的腐蚀降低。氨法脱硫副产的硫铵溶液温度越高腐蚀力越强，如蒸发结晶的换热管就是最容易损坏的部位。3）投资省塔内饱和结晶工艺较塔外蒸发结晶工艺省去了蒸发结晶系统，投资相对节省。4）系统总体更可靠塔内饱和结晶工艺流程短，设备少故障点少，系统可靠性提高，运行维护相对简单。5）操作更方便一方面蒸发结晶系统存在结垢的问题，须定期进行全系统清洗；另一方面蒸发系统影响因素较多，控制调节要求严格，对操作人员要求高。6）运行成本低塔内饱和结晶工艺的水、电、汽消耗相对较少，检修维护量也较小，因此总体的运行成本较低。氨法脱硫技术作为新兴的脱硫技术，逐步得到了广泛的应用。氨法脱硫的副产品是硫酸铵，作为含氮含硫的肥料，具有广阔的市场需求。这也是氨法脱硫技术得到推广应用的重要优势。如何将回收的硫酸铵溶液进行浓缩结晶是氨法脱硫技术的重要环节。为彻底解决二氧化硫排空污染大气的问题，日前，河北金万泰化肥有限公司采用氨法脱硫新工艺，使烟气中二氧化硫与氨水反应，脱硫率大于95%，将二氧化硫的排放降到最低程度。宜昌分公司原有2台240吨/小时高压煤粉锅炉，随着企业生产工艺的转化，去年又投资新建了1台220吨/小时高压煤粉锅炉，3台高压煤粉锅炉一年的二氧化硫排放量达到1万吨。按照建设环保企业的要求，该公司要将其二氧化硫的年排放总量削减到1950吨以内。该公司在进行广泛调查论证的基础上，选择了氨法脱硫工艺。氨法脱硫是目前比较先进的工艺，采用氨水作为脱硫吸收剂，使烟气中二氧化硫与氨水反应，脱硫率大于95%，烟气排放的二氧化硫不超过200毫克/每标准立方米，而且无废渣，不产生新的污染源。宜昌分公司采用本企业废氨水作为脱硫吸收剂，使烟气中二氧化硫与氨水反应，实现脱硫并在氧化反应中生成化学肥料硫酸铵。这套装置上马后，既治理了烟气中的二氧化硫，减轻了大气污染，又将废氨水变废为宝。1影响因素分析2.1杂质的对结晶的影响由于氨法脱硫采用W10%废氨水，氨水中含有大量的未知的阴阳离子。氨水经过与烟气反应，与系统设备接触后，可能会带有铁、铝、铜、铅、砷、氯等离子。这些离子吸附在硫酸铵晶体的表面，遮盖了结晶表面的活性区域，使晶体生长缓慢。金属离子对硫酸铵晶体的生长有较大的影响，尤其是铁离子影响最大。硫酸铵溶液的杂质还可导致一定的时间内三效蒸发器内晶体体积大量积累，而离心机无法对细小的晶体颗粒进行分类，造成溶液的过饱和度升高。在运行过程中，主要表现在三效蒸发器内细小晶体大量堆积，液位不停地升高，晶体却无法分离。2.2pH值对结晶的影响溶液PH值对结晶的影响主要表现在两个方面：一是对结晶形状的影响，二是破坏结晶的正常生长条件。在一定条件下，随着溶液pH值的升高，溶液的介稳区减小，硫酸铵晶形由多面体颗粒变成细长的六角棱柱形，甚至针形。同时，母液黏度增大，硫酸铵分子扩散阻力增加，阻碍晶体的正常生长。当pH值为5-6时，硫酸铵晶体可生长为较大的圆形晶体。当溶液的PH值突然降低时，溶液中的细小晶体出现消失的现象，破坏了晶体正常的生长条件。2.3蒸发温度和真空度对结晶的影响三效蒸发器采用强制逆循环蒸发器，当温度越高，真空度越大时，蒸发器的蒸发量越大，可使得溶液过饱和度增加，从而成核速率增加，同时，加快增长晶体，有利于较大颗粒的形成。溶液中过早的出现的大颗粒的晶体，一方面，容易造成管道、泵叶轮堵塞，另一方面，颗粒的碰撞，使二次成核量增大，晶体增长速率减慢，晶体颗粒减小，不利于较大颗粒晶体形成。较低的温度和真空度，蒸发量较少，溶液过饱和度增加的慢，生产效率低。3控制措施首先要控制氨水质量，防止氨水中含有大量的杂质影响硫酸铵溶液的回收。同时，做好系统内设备的内衬防腐。由于脱硫系统中的溶液有较强的腐蚀性，与管道设备接触后，可携带大量的金属离子。可采用衬塑管道或玻璃钢材质管道，避免溶液与金属材质接触。在原有的工艺设计中，没有对硫酸铵溶液pH值的检测，仅仅有对溶液浓度的检测。对合格的硫酸铵溶液增加pH值检测。必要时，通过调节浓缩周期，控制硫酸铵pH值。合理控制温度和真空度。在三效蒸发器运行时，真空度一般较为稳定，主要控制温度，避免温度过高或过低。理论上，硫酸铵最佳的结晶温度为70°C左右。通过调节蒸汽阀，将二效分离器的温度控制在70C。由于溶液中含有