氨基湿法脱硫脱硝吸收液资源化循环利用的实验研究

发布时间：2020-06-05 02:24

【摘要】：氨基湿法同时脱硫脱硝技术可高效脱除烟气中的硫氧化物和氮氧化物,最终将其转化为硫酸铵和硝酸铵,但该技术尚存在运行成本较高的问题,对其副产物进行资源化回收可在一定程度上降低运行成本。目前,工业上主要采用浓缩结晶制备硫酸铵和硝酸铵复合肥料对湿法脱硫脱硝吸收液进行资源化利用,但浓缩结晶存在工艺耗能高,所得混合盐产品价值较低等问题,使其竞争力大打折扣。因此,开发一种既能实现高效烟气污染物净化,又经济、无二次污染及副产品可资源化的技术方案成为烟气污染治理的发展方向。结合离子膜电解技术,本文提出了电解氨基脱硫脱硝吸收液制备过硫酸铵的新工艺,同时过硫酸盐具有强氧化性,可用于烟气中NO的氧化吸收,使得电解脱硫脱硝吸收液与烟气同时脱硫脱硝系统成为一个有机体系,实现高效脱硝与吸收液高附加值资源化循环利用的双重功效。同时,电解槽阴极产生的氢气可作为清洁能源加以综合利用。针对该资源化新工艺,本文对吸收液电解制备过硫酸铵和电解后吸收液真空蒸发结晶进行了实验研究与分析。本文在板框式隔膜流动电解槽中考察了硫酸铵浓度、硫氰酸铵浓度、硫酸浓度、电流密度、温度、流速、电解时间以及吸收液中杂质成分等工艺参数对电解制备过硫酸铵的影响特性。结果表明,吸收液中的尿素和氨水对电流效率有抑制作用,而SO_3~(2-)和NO_3~-对电流效率几乎没有影响。模拟氨基脱硫脱硝吸收液的电流效率仅为69.88%,远低于单一电解硫酸铵溶液86.98%的电流效率。对吸收液采取去除尿素、亚硫酸根氧化和吸收液pH调节(pH=2.2)预处理后,其电流效率达到85.12%。采用真空蒸发结晶的方式将过硫酸铵从电解液中分离,探究了蒸发结晶工艺参数的影响特性,并考察了电解母液中杂质对过硫酸铵结晶粒度分布的影响。过硫酸铵真空蒸发结晶实验表明:真空蒸发结晶可得到粒度分布均匀的高纯度过硫酸铵颗粒。尿素的存在使得过硫酸铵的粒度稍有降低;飞灰可作为晶核,抑制成核速率,有利于晶体粒度变大;铁离子的存在抑制了晶体的生长和成核速率,使得结晶粒度和纯度都明显降低;随着硝酸根含量的增大,过硫酸铵晶体粒度呈现出先降低后增大的趋势。研究发现,为获得高品质的过硫酸铵晶体,在对氨基湿法脱硫脱硝吸收液进行电解资源化循环利用前必须脱除重金属离子和尿素,并控制吸收液中飞灰的含量。对模拟吸收液电解后的阳极液进行蒸发结晶处理,所得晶体产品满足工业过硫酸铵国家标准的要求。此外,对本文提出的绿色烟气净化+资源化循环新工艺进行经济效益分析和成本校核表明,“氨基湿法同时脱硫脱硝+电解制备过硫酸铵”新系统与“石灰石-石膏脱硫+SCR脱硝工艺”相比,初投资和年运行费用相差不大,但本文提出的新工艺可产生更高附加值的过硫酸铵和氢气产品,使得系统的综合运行成本大幅降低,表明本文提出的新的烟气净化工艺路线具有良好的工业前景。
【图文】：

大气污染物,二氧化硫,控制力度,氮氧化物

第一章绪论景界上最大的能源消耗国，在我国的能源结构中煤炭始终占据中国环境状况公报》公布的数据显示[1]，2016 年全国一次能煤，其中煤炭消费量占比高达 62.0%，远高于 30%的世界煤的煤炭消费中，超过 80%的煤炭是通过直接燃烧的方式消耗，煤炭直接用于燃烧会产生二氧化硫（SO2）、氮氧化物（和粉尘颗粒物等污染物。大量的污染物排放会引发酸雨、光浮颗粒物升高等环境问题，威胁人类健康和生态环境质量。氧化硫和氮氧化物的排放量。从图中可以看出，，2016 年 SO55 和 1777 万吨，虽然近几年我国的二氧化硫和氮氧化物的排势，但是总体的排放量依然巨大，由此带来的环境和生态问

流程图,氨法烟气脱硫,结晶工艺,硫酸铵

第一章绪论式主要有浓缩结晶制备复合肥料[20]、副产环己酮肟、电渗析制备硫酸和氨水。1.3.1 吸收液浓缩结晶制备复合肥料硫酸铵结晶是氨法脱硫工艺中实现吸收液资源化的重要环节，主要通过氧化、蒸发浓缩、干燥获得硫酸铵产品，氨法烟气脱硫硫酸铵结晶工艺流程图如图 1-2 所示[6]。烟气脱硫后循环吸收液被氧化风机鼓入的空气氧化成硫酸铵；循环吸收液与烟气逆流换热浓缩结晶，得到硫酸铵浆液；浆液经旋流、离心、干燥、包装得到成品硫酸铵，母液进入循环吸收液系统[21,22]。付永强[23]分析比较了氨法脱硫吸收液中硫酸铵塔外蒸发结晶和塔内饱和结晶的技术特点和经济性，并指出硫酸铵塔外结晶的经济指标略优于塔内结晶。烟气经过脱硫脱硝吸收塔后，塔内可得到硫酸铵和硝酸铵的混合盐溶液。在原有的氨法脱硫的基础上，通过进一步的浓缩、结晶可得到硫酸铵和硝酸铵的混合产品，一方面可以充分回收硫、氮元素，增加混合盐产品的产量，另一方面由于含氮量提高，复合肥料的肥效有所提高，可进一步提升副产品的附加值，因而具有极大的应用可能[24]。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X701

【参考文献】