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      噴射器在亞硫酸銨氧化中的應用

      2014-09-27 06:14:24袁鳳慧
      河南化工 2014年9期
      關鍵詞:氨法噴射器羅茨

      袁鳳慧

      (河南心連心化肥有限公司,河南新鄉(xiāng) 453731)

      0 前言

      大量燃煤形成煙氣,煤中硫燃燒形成的二氧化硫污染大氣,造成酸雨,是全球關注的幾大環(huán)保問題之一。氨法脫硫是一種綠色經(jīng)濟的煙氣脫硫(FGD)方法,利用氨水吸收SO2形成亞硫酸銨,雖含有豐富的氮、硫元素,但穩(wěn)定性差,需要經(jīng)過空氣氧化,形成穩(wěn)定的硫酸銨,才能被土地吸收利用;硫酸銨既可作為肥料單獨使用,也可作為復混肥的配合肥料,適合我國的國情[1]。因此,亞硫酸銨的氧化過程成了實現(xiàn)氨法煙氣脫硫副產(chǎn)物價值的關鍵[2]。

      目前氨法煙氣脫硫常采用強制氧化方式,使用氧化風機將空氣強行注入亞硫酸銨溶液內(nèi),將亞硫酸銨轉化成硫酸銨[3]。

      多數(shù)廠家都會采用塔內(nèi)強制氧化,即將空氣通入吸收塔底部,在吸收塔底部將亞硫酸銨氧化成硫酸銨,再排至干燥或離心系統(tǒng),這種氧化方法會造成煙氣中夾帶大量硫酸銨氣溶膠;而我廠煙氣脫硫采用塔外強制氧化工藝,從脫硫塔底部打出的亞硫酸銨液體,被氧化泵送至氧化罐。同時,羅茨風機將空氣送入氧化罐與亞硫酸銨液體混和,避免了氣溶膠的產(chǎn)生。但是,應用氧化風機強制氧化的工藝,氧氣利用率低,且接觸不完全,而運行羅茨風機的額定功率較大,會造成氧化風機投資及能耗巨大浪費。因此,尋找一種高效、節(jié)能的氧化方式或氧化設備就更加必要。

      1 噴射器在亞硫酸銨氧化中的應用

      1.1 噴射器的結構及原理

      圖1 噴射器結構圖

      噴射反應器具有設備操作簡單、反應時間短、傳質(zhì)效果好、轉化率高、生成物純度高等優(yōu)點,是一類高效的多相反應器。如圖1所示。當具有一定壓力的工作流體經(jīng)噴嘴(A)噴射時,形成高速流體,并在噴嘴周圍形成壓力降,從而使進行反應的氣體被吸入吸氣室(B),然后在混合室(C)內(nèi)充分混和形成湍流,同時進行反應,使各相間密切接觸,從而使反應更加充分。生成的產(chǎn)物由擴散室(D)使其流速逐漸降低,利用增加的靜壓力將產(chǎn)物送出去[4]。

      1.2 噴射器的應用

      河南心連心化肥有限公司原先采用兩臺LSR250羅茨風機(一開一備)向氧化罐送空氣,由于氧化風機強制氧化的氧化率低,而造成電能浪費;經(jīng)過改進研究,引進杭州某工業(yè)泵廠的RPP-80-500型噴射器,最大抽氣量可達500 m3/h,再配套100FP-32型離心泵,經(jīng)過長期使用,發(fā)現(xiàn)氧化效率明顯得到提高,電耗也明顯降低,取得了很好的效果。

      公司采用一套煙氣脫硫裝置配四組噴射器,如圖2所示,兩組噴射器用于氧化罐做初步氧化,另兩組用于氧化過后的母液罐繼續(xù)深度氧化,氧化效率達到99%以上。再配合氧化罐底部的孔板,不僅能增加氧氣和亞硫酸銨溶液的接觸時間和面積,還可以使溶液中的灰塵積在罐底,方便定期清理。

      圖2 煙氣脫硫裝置

      2 運行效果

      2.1 降低液體渾濁度,提高成品純度

      正常生產(chǎn)過程中,氧化罐上部的液面平穩(wěn),不像氧化風機送空氣時開水沸騰似的翻花,整個液面全為微小氣泡;氧化液顏色正常,無雜質(zhì),罐底的積灰淤泥穩(wěn)定沉于底部,不與溶液一起翻騰,有效提高了硫酸銨成品的純度。

      2.2 提高亞硫酸銨氧化效率

      改造前、后的氧化效率對比如表1所示。

      表1 改造前后的氧化效率對比表

      由于噴射器的混合效果好,亞硫酸根與氧氣接觸面積增加,經(jīng)過氧化后,溶液中亞硫酸根由原來的10~20 g/L降低到現(xiàn)在的5 g/L以下,氧化效率提高了10% ~20%。

      2.3 降低電耗成本

      應用RPP-80-500型噴射器后,由于減少了大功率設備,使得設備電能的消耗得到了明顯的減少。原先開一臺LSR250的羅茨風機,功率90 kW;現(xiàn)在噴射器只需要利用原來的亞硫酸銨輸送設備,不增加其他電力設備,年節(jié)電64.8×104kW·h(按電費0.55元/kW·h),節(jié)約電耗成本35.6萬元。

      [1]余媛媛,謝亨華.燃煤鍋爐煙氣脫硫技術及其應用現(xiàn)狀與對策[J].環(huán)境與開發(fā),2000,15(2):21-23.

      [2]郝吉明,王書肖,陸永琪.燃煤二氧化硫污染控制手冊[M].北京:化學工業(yè)出版社,2001.

      [3]崔建祥,趙 焰.氨法脫硫副產(chǎn)物亞硫酸銨的塔外氧化[J].電力環(huán)境保護,2009,25(3):21-22.

      [4]張曉玲,張頌培.噴射反應器的應用研究現(xiàn)狀[J].化工時刊,2010,24(6):58-62.

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