本文介紹了氨法脫硫工藝的發(fā)展以及應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)其工藝原理、工藝流程以及技術(shù)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行論述。氨法脫硫技術(shù)在應(yīng)用的過程中存在氨逃逸、氣溶膠、亞硫酸銨氧化慢等典型問題，針對(duì)這些問題進(jìn)行總結(jié)與分析。本文提出了一種催化劑的加入可以有效解決上述問題，并提出了催化劑加入在整個(gè)反應(yīng)過程中的反應(yīng)原理。


關(guān)鍵詞：氨法脫硫；氨逃逸；有機(jī)催化劑

二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)是主要的大氣污染物，是影響大氣質(zhì)量的主要因素，同時(shí)空氣中的SO2和NOx也是霧霾產(chǎn)生的重要原因之一，所以脫除煙氣中的SO2和NOx刻不容緩[1]。為了控制二氧化硫的排放量，煙氣脫硫脫硝技術(shù)發(fā)展迅速，氨法脫硫工藝因其脫硫速度快、效率高、脫硫產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)價(jià)值高等優(yōu)點(diǎn)成為主要的脫硫技術(shù)[2~3]。

氨法脫硫技術(shù)普遍存在脫硫劑消耗大、氨逃逸嚴(yán)重、氣溶膠難以消除、亞硫酸銨氧化慢等問題[4]，這些問題制約了氨法脫硫技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。有機(jī)催化劑的加入有效的解決了上述問題，并提出了催化脫硫的反應(yīng)機(jī)理。

1氨法脫硫工藝原理及存在的問題

1.1工藝原理

氨法脫硫是氣液兩相之間相互傳質(zhì)傳熱并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程[5]，主要反映原理如下：


在整個(gè)脫硫反應(yīng)中，(NH4)2SO3對(duì)SO2的吸收起主要作用，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，(NH4)2SO3濃度會(huì)逐漸下降，NH4HSO3濃度逐漸上升。為了保持脫硫循環(huán)液的吸收能力，需要向漿液池中注入氨水使NH4HSO3轉(zhuǎn)化為(NH4)2SO3，為了避免生成的(NH4)2SO3重新分解成SO2，(NH4)2SO3被氧化風(fēng)機(jī)鼓入的氧化空氣強(qiáng)制氧化成為(NH4)2SO4。

1.2氨逃逸

這里所述的氨逃逸專指氣態(tài)氨隨煙氣排出脫硫裝置的現(xiàn)象。在氨法脫硫工程中，通常造成氨逃逸的主要原因是脫硫循環(huán)液中游離氨含量高。氨是極易揮發(fā)的物質(zhì)，常溫常壓下氨是氣體。所以在氨法脫硫的工程中需要將氨的濃度和溫度降到盡量低。脫硫所需要的氨是由脫除煙氣中的二氧化硫的量所決定的，所以為了使吸收液中氨的濃度降低，只能加大吸收液的循環(huán)量，同時(shí)，吸收液溫度降低。

另外，亞硫酸銨氧化率低也是造成氨逃逸嚴(yán)重的另一個(gè)原因。脫硫生成的亞硫酸銨是不穩(wěn)定的化合物，如果不及時(shí)氧化成穩(wěn)定的硫酸銨，容易分解成二氧化硫和氨，造成排放煙氣中二氧化硫升高同時(shí)氨逃逸加劇。

1.3氣溶膠

在氨法脫硫方法中，所謂氣溶膠是指氣態(tài)酸性氧化物在一定條件下與氣態(tài)氨反應(yīng)，生成相應(yīng)的極細(xì)的銨鹽固體微粒，如同煙塵漂浮在氣體中。根據(jù)生成氣溶膠氧化物的酸性程度，可以分為弱酸性氣溶膠和強(qiáng)酸性氣溶膠，主要是亞硫酸銨和硫酸銨。

氨法脫硫的工程越來越多，規(guī)模越來越大，人們注意到所謂的“白煙”問題，主要是氣溶膠的原因。在氣態(tài)氨和水存在的條件下與煙氣中的二氧化硫和三氧化硫反應(yīng)生成了硫酸銨和亞硫酸銨固體微粒，不容易除去。

石灰石-石膏法脫硫工程中也出現(xiàn)了氣溶膠問題，尤其是安裝了脫硝裝置的工程，會(huì)出現(xiàn)“藍(lán)煙”、“黃煙”現(xiàn)象。不過這種氣溶膠是硫酸酸霧，與硫酸銨氣溶膠有區(qū)別。

2催化劑介紹

含有亞砜的有機(jī)催化劑是北京長(zhǎng)信樂純環(huán)境有限責(zé)任公司生產(chǎn)的專利產(chǎn)品，該催化劑呈油狀，密度為0.87kg/m3，粘度為22.1cst，沸點(diǎn)為300℃，溶解度為0.06mg/L；

3應(yīng)對(duì)措施

從氨逃逸的形成機(jī)理來看，抑制氨逃逸和氣溶膠的的產(chǎn)生需要從機(jī)理上對(duì)其抑制，有機(jī)催化劑的加入后從反映機(jī)理上抑制了氨逃逸和氣溶膠，另外在工藝上的控制也能有效的抑制氨逃逸和氣溶膠的產(chǎn)生。

3.1有機(jī)催化脫硫反應(yīng)機(jī)理

有機(jī)催化劑催化氧化法則是利用有機(jī)催化劑中的有效分子片段亞砜與亞硫酸結(jié)合形成穩(wěn)定的共價(jià)化合物，有效的抑制了不穩(wěn)定的亞硫酸的逆向分解。由于煙氣中氧氣的存在，促進(jìn)亞硫酸被持續(xù)氧化成硫酸，催化劑隨即與亞硫酸分離，生成的硫酸在塔底與加入的堿性物質(zhì)如氨水等發(fā)生酸堿中和反應(yīng)而生成硫酸銨化肥，反應(yīng)機(jī)理如圖所示：

3.2選擇合理的液氣比

氨逃逸和氣溶膠的形成與液氣比關(guān)系密切，從抑制氣溶膠的角度考慮，選擇較大的液氣比可以將液相游離氨含量控制的很低，也使氣相氨的含量很低，這樣就抑制了氣溶膠的生成。美國(guó)Marsulex公司主張液氣比在10以上，這是經(jīng)過長(zhǎng)期研究的結(jié)論，應(yīng)該具有很高的參考價(jià)值。目前國(guó)內(nèi)氨法脫硫液氣比取5~10。

3.3氨水濃度

避免脫硫過程中生成氣溶膠的措施是將脫硫區(qū)域氣態(tài)氨含量降低，由氣液平衡得知，氨水的濃度降低可以有效的降低氣態(tài)氨的濃度。一般工業(yè)上氨濃度控制在10%~20%。

3.4設(shè)置氨回收段

在脫硫塔吸收段上方設(shè)置一個(gè)氨回收段，對(duì)于減少氨逃逸有一定效果。噴淋水會(huì)與上升的脫硫后煙氣逆向接觸，煙氣中的氨被噴淋水吸收。脫硫塔吸收段與氨回收段之間由橫斷塔體的隔板隔開，隔板上裝有升氣帽。噴淋水清洗后下落到隔板上方，經(jīng)管道流回噴淋罐。沖洗后的水可以作為脫硫塔補(bǔ)充水落入塔循環(huán)漿液，而噴淋水用新鮮水補(bǔ)充，以此降低氨濃度。

3.5脫硫塔進(jìn)口噴水

脫硫塔煙氣進(jìn)口區(qū)域或者進(jìn)口煙道布置水噴淋設(shè)施，三氧化硫等強(qiáng)酸性氧化物都是極易溶于水的，噴水可以使這些氧化物迅速溶于水，從而避免氣溶膠的產(chǎn)生。

3.6脫硫塔出口高效除塵除霧裝置

經(jīng)過脫硫的煙氣含有大量霧滴，霧滴由漿液液滴、凝結(jié)液滴和塵顆粒組成，當(dāng)這部分煙氣進(jìn)入高效除塵除霧器，高效除塵除霧器筒內(nèi)加設(shè)的氣旋板使脫硫氣旋轉(zhuǎn)起來，在氣旋器上方形成氣液兩相的劇烈旋轉(zhuǎn)及擾動(dòng)，從而使得煙氣中的小液滴、粉塵顆粒、氣溶膠等微小顆粒物相互碰撞團(tuán)聚凝聚成大液滴，其與氣旋筒壁碰撞，并被氣旋筒壁捕獲吸收，捕獲的液滴進(jìn)入多級(jí)氣旋設(shè)置的一個(gè)桶內(nèi)，脫硫后的煙氣可以達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)直排。

4結(jié)論

隨著環(huán)保壓力的加大，對(duì)二氧化硫、氮氧化物、煙塵等主要污染物排放要求日益嚴(yán)格，為實(shí)現(xiàn)污染物的達(dá)標(biāo)排放，脫硫脫硝除塵改造不可避免。氨法脫硫具有很強(qiáng)的適應(yīng)性及較高的脫硫效率，逐漸成為市場(chǎng)的主流。有機(jī)催化氨法脫硫可以解決氨逃逸、氣溶膠、氧化難等問題，有利于氨法脫硫技術(shù)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。