氨法脱硫液硫酸铵蒸发结晶过程的问题及解决方案

氨法脱硫液硫酸铵蒸发结晶过程的问题及解决方案

引言：氨法脱硫作为一种高效的烟气处理技术，广泛应用于燃煤锅炉的烟气脱硫领域。通过回收氨水作为吸收剂，氨法脱硫能够有效去除烟气中的二氧化硫（SO?），生成亚硫酸铵，并进一步氧化、蒸发浓缩和结晶生产出硫酸铵产品。然而，在实际操作过程中，该工艺面临着一些挑战，如蒸发结晶室泡沫问题以及硫酸铵晶粒细小导致的分离困难。本文将详细探讨这些问题的成因及其相应的解决措施。

 

一、氨法脱硫工艺流程简介

河北某热动力厂采用氨法脱硫技术，以回收氨水为吸收剂，吸收锅炉烟气中的二氧化硫。具体工艺流程如下：

1. 吸收阶段：锅炉烟气进入吸收塔，与回收氨水接触反应，初步生成亚硫酸铵溶液。

2. 氧化阶段：亚硫酸铵溶液通过空气氧化，转化为硫酸铵溶液。

3. 蒸发浓缩阶段：硫酸铵溶液经过多效蒸发器进行浓缩，形成高浓度的硫酸铵饱和溶液。

4. 结晶阶段：浓缩后的硫酸铵溶液在结晶器中冷却结晶，生成硫酸铵晶体。

5. 分离阶段：结晶后的混合物通过离心分离机分离出固体硫酸铵产品，母液返回系统继续循环使用。

二、蒸发结晶过程中泡沫问题及解决措施

1.泡沫产生的原因

在硫酸铵多效蒸发浓缩结晶过程中，蒸发结晶室内会产生大量的泡沫。这些泡沫会随着二次蒸汽进入下一效换热器壳程或冷凝器，严重影响蒸发冷凝水的品质。主要原因包括：

?COD含量较高：脱硫吸收剂——回收氨水中含有较高的化学需氧量（COD），这会导致溶液表面张力增加，容易产生泡沫。

?有机物和杂质：氨水中的有机物和其他杂质在蒸发过程中挥发或分解，形成大量泡沫。

2. 解决措施

博特公司针对泡沫问题采取了以下措施：

?旋液分离器：安装旋液分离器，利用其较强的泡沫捕收效果，有效地将泡沫从料液中分离出来，减少泡沫对后续工序的影响。实践证明，旋液分离器的效果显著，基本不需要额外添加消泡剂。

?消泡剂：当旋液分离器无法完全消除泡沫时，适量添加消泡剂可以进一步抑制泡沫的产生。消泡剂的选择应根据具体的工艺条件和溶液特性进行优化。

此外，还可以考虑以下改进措施：

?预处理：在进入蒸发浓缩前，对回收氨水进行预处理，降低其中的COD含量，减少泡沫生成的可能性。

?优化操作参数：调整蒸发温度、压力等操作参数，避免过高的蒸发强度导致泡沫过多。

三、硫酸铵晶粒细小及分离困难问题及解决措施

1.晶粒细小的原因

硫酸铵溶液结晶后，晶粒细小且呈粘糊粥状，难以与料液有效分离，导致离心机出现拉稀跑料现象，影响产品质量和含水率。具体原因包括：

?粉尘累积：在氨水吸收烟气脱硫过程中，系统带入了大量烟气粉尘。当粉尘在硫酸铵溶液中累积到一定量时，会阻碍晶体的生长，使其变为细小晶体并形成糊状黏稠物。

?水不溶物含量增加：硫酸铵溶液中水不溶物含量增加，也会加剧细小晶体和料液形成糊状粘稠物的现象，进一步影响结晶效果。

2. 解决措施

针对硫酸铵晶粒细小和分离困难的问题，可采取以下措施：

?提高除尘效率：通过改进锅炉烟气除尘系统，提高除尘效率，降低烟气中粉尘含量。例如，采用高效布袋除尘器或静电除尘器，确保进入系统的烟气粉尘含量尽可能低。

?排放部分料液：定期排放部分料液，减少溶液中累积的粉尘和水不溶物，防止其对结晶过程的不利影响。

?活性炭吸附净化：使用活性炭吸附板框压滤设备对部分料液进行净化处理，去除其中的有机物和杂质，改善溶液质量，促进晶体的正常生长。

?优化结晶条件：通过实验研究确定最佳的结晶温度、搅拌速度等操作参数，确保硫酸铵晶体能够在合适的条件下长大，提高晶体的质量和分离效果。

四、优化建议与应用实例

1. 优化操作参数

?蒸发温度和压力：合理控制蒸发温度和压力，避免过高的蒸发强度导致泡沫过多。同时，适当的温度和压力有利于晶体的正常生长。

?搅拌速度：优化结晶器内的搅拌速度，既能保证物料的均匀混合，又能防止过度搅拌破坏晶体结构。

?料液流速：调整料液流速，确保液体能够均匀分布于换热管内壁，减少局部过热现象，提高结晶效率。

2. 改进设备设计

?旋液分离器设计：优化旋液分离器的结构和性能，确保其能够高效捕集泡沫，减少泡沫对后续工序的影响。

?离心分离机选型：选择适合处理粘稠物料的离心分离机，如卧式螺旋沉降离心机，确保硫酸铵晶体能够与料液有效分离。

?活性炭吸附装置：引入活性炭吸附板框压滤设备，对部分料液进行净化处理，去除有机物和杂质，改善溶液质量。

3. 实际应用案例

某化工企业在生产硫酸铵过程中，通过提高锅炉烟气除尘效率、定期排放部分料液、使用活性炭吸附板框压滤设备等措施，成功解决了硫酸铵晶粒细小和分离困难的问题。改进后的工艺不仅提高了硫酸铵产品的质量和产量，还降低了能耗和环境污染，取得了显著的经济效益和社会效益。

五、结论

氨法脱硫液硫酸铵蒸发结晶过程中，蒸发结晶室泡沫问题和硫酸铵晶粒细小导致的分离困难是影响产品质量和环保装置正常运行的重要因素。通过对泡沫产生的原因分析，采用旋液分离器和消泡剂等措施可以有效解决泡沫问题；通过提高除尘效率、排放部分料液、活性炭吸附净化等方法，可以改善硫酸铵晶粒的生长条件，提高其与料液的分离效果。