專利名稱：具有指形空氣分布器的硫銨生產(chǎn)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種生產(chǎn)硫銨的設(shè)備，具體涉及設(shè)備的氧化結(jié)晶段。
技術(shù)背景以煤或石油為燃料的鍋爐或火力發(fā)電廠排放大量煙氣。這些煙氣含有SOx、 NOx、 HC1 和HF等有害物質(zhì)，其中SOx是形成酸雨的主要物質(zhì)。隨燃燒煤種的不同，S02含量通常在 300 — 5000ppmv(1000—15000mg/Nm、之間。但是，煙氣量十分巨大，以燃煤鍋爐而論，蒸汽 規(guī)模從35T/h到2500T/h，發(fā)電機(jī)組容量6MW到IOOOMW，煙氣量由5萬Nm3/h到250萬 Nm3， S02排放量1000噸/年到100,000 B屯/年。由于S02是酸性氣體，采用堿性水溶液脫吸煙 氣中的SOx，即煙氣脫硫(FGD)是有效的方法，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。合成氨是堿性物質(zhì)，作為脫硫劑，可以生產(chǎn)高肥效的硫酸銨化肥。這種方法稱為氨法脫 硫技術(shù)。中國是一個(gè)人口、糧食和化肥大國，化肥的產(chǎn)量折合為合成氨，相當(dāng)于3500萬噸/年。 以FGD技術(shù)可以解決2000萬噸S02/年計(jì)算，需要提供合成氨1000萬噸/年，占全國合成氨 總需求量不到30%，同時(shí)可生產(chǎn)4000萬噸硫酸銨，產(chǎn)值近300億元。另外，碳銨或尿素僅含 氮營養(yǎng)，而硫銨中同時(shí)含氮和硫營養(yǎng)。因此，硫銨是比碳銨和尿素更好的化肥，在中國具有 巨大的市場(chǎng)前景。但是，我國，乃至世界范圍內(nèi)，硫酸銨的產(chǎn)量都很低，基本上都是副產(chǎn)品， 幾乎沒有專門生產(chǎn)硫酸銨化肥的工廠。因此，發(fā)展以煙氣脫硫?yàn)榛A(chǔ)的硫銨化肥產(chǎn)業(yè)，對(duì)于 促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。氨法脫硫技術(shù)對(duì)應(yīng)的三個(gè)步驟如下(1) S02吸收，表現(xiàn)為水溶液中的酸堿反應(yīng)，首先生成亞硫酸銨，反應(yīng)如下 S02+H20+2NH3=(NH4)2S03 (亞硫酸銨)(2) 亞硫酸銨氧化為硫酸銨，化學(xué)反應(yīng)也在水溶液中發(fā)生，反應(yīng)如下 (NH4)2S03+l/202= (NH4)2S04 (硫酸銨)(3) 硫酸銨結(jié)晶，水溶液中的硫酸銨濃度超過溶解度后，會(huì)結(jié)晶析出固體硫酸銨 顆粒。結(jié)晶通常也被看作為一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，艮P-(NH4)2S04(L，液體硫酸銨)=(NH4)2S04 (S,固體硫酸銨)。 由于氨易溶于水，其第一個(gè)步驟是很容易實(shí)現(xiàn)的，吸收效率很高，可達(dá)到99%以上。但 是，由于銨鹽系統(tǒng)特有的一些性質(zhì)，第二步的亞硫酸銨氧化為硫酸銨，和第三歩的硫酸銨結(jié) 晶表現(xiàn)了很多特殊性，致使目前的工業(yè)化技術(shù)很復(fù)雜，設(shè)備龐大，能耗高，很不經(jīng)濟(jì)，難以 得到有效的推廣。亞硫酸銨氧化和其他亞硫酸鹽相比明顯不同，在于，隨著溶液中硫酸銨濃度的不斷積累， 硫酸銨對(duì)亞硫酸銨的氧化產(chǎn)生強(qiáng)大的阻尼作用，即隨著硫銨濃度的增加，亞硫酸銨的氧化速 度急劇降低，現(xiàn)有技術(shù)已經(jīng)從硫酸銨會(huì)顯著阻礙02在水溶液中的溶解這個(gè)角度，闡述了這一 獨(dú)特性質(zhì)。當(dāng)鹽濃度小于0.5mol/L(約5X(wt))時(shí)，亞硫銨氧化速率隨其濃度增加而增加，而 當(dāng)超過這個(gè)極限值時(shí)，氧化速率隨濃度增加而降低。亞硫酸銨的氧化雖然表面上看與S02的吸收沒有關(guān)系，但是，如果亞硫酸銨氧化不充分，就會(huì)反過來抑制S02的吸收。因此，與其他脫硫方法，比如以石灰石為原料的鈣法和以氧化 鎂為原料的鎂法不同的是，氨法的氧化過程與S02吸收過程同等重要。在鈣法和鎂法中，S02 的吸收效率幾乎與亞硫酸鹽(亞硫酸鈣和亞硫酸鎂)的氧化過程無關(guān)。之所以在這兩種方法， 尤其是石灰石-石膏法中要強(qiáng)調(diào)氧化，是因?yàn)橐乐姑摿蛩Y(jié)垢堵塞，以及希望將其轉(zhuǎn)化為石 膏后，脫硫副產(chǎn)品能得到利用。這也正是早期的鈣法沒有氧化部分的原因。為此，國內(nèi)外工業(yè)界發(fā)展了一種多功能的以氨為原料的煙氣脫硫裝置，將亞硫銨氧化和 硫銨結(jié)晶分開進(jìn)行，確保了氧化段(在吸收塔底部)的硫酸銨濃度控制在較低的水平，提高氧 化速度。在氧化段(位于底部)和吸收段之間巧妙地設(shè)置了濃縮段。該技術(shù)盡管較好地利用了 亞硫酸銨氧化的特點(diǎn)，但是脫硫塔略現(xiàn)復(fù)雜，造價(jià)較高，另外，流程亦較長。其主要原因在于，現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是以亞硫酸銨氧化過程的本征反應(yīng)動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)的。 顯然，要提高亞硫酸鹽的氧化效果，必須強(qiáng)化和提高氧氣的傳質(zhì)速率。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問題是公開一種具有指形空氣分布器的硫銨生產(chǎn)設(shè)備，以克 服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷。本實(shí)用新型的具有指形空氣分布器的硫銨生產(chǎn)設(shè)備，包括塔體；設(shè)置在所說的塔體上部的洗滌吸收段；設(shè)置在洗滌吸收段下方的與洗滌吸收段連成一體的氧化結(jié)晶段； 所說的洗滌吸收段為現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型不再贅述； 所說的氧化結(jié)晶段包括設(shè)置在氧化結(jié)晶段上部塔體上的吸收液溢流出口 ，用于控制結(jié)晶段的液位； 設(shè)置在溢流出口下方的塔體上的氧化空氣入口 ； 設(shè)置在氧化空氣入口下方的塔體上的吸收循環(huán)液出口； 設(shè)置在氧化空氣入口上方的塔體上的硫銨脫水的漿液回流入口 ； 設(shè)置在吸收循環(huán)液出口下方的塔體上的硫酸銨漿料出口 ； 設(shè)置在溢流出口與塔底之間的攪拌裝置；其特征在于，還包括與氧化空氣入口相連接的設(shè)置在塔體內(nèi)的進(jìn)氣總管和與進(jìn)氣總管相 連通的帶有分布孔的支管。本實(shí)用新型對(duì)應(yīng)于空氣量較大的情況，特別適合于燃用高硫煤的鍋爐煙氣脫硫裝置，高 硫煤一般是指含硫量大于2.0%的煤。為一種先分布后分散的布?xì)夥绞?。本?shí)用新型是這樣運(yùn)行的含有S02的煙氣在洗滌吸收段與吸收液接觸，生成亞硫酸銨，進(jìn)入氨法脫硫的脫硫塔下 部的氧化結(jié)晶段，空氣從氧化空氣入口進(jìn)入塔體內(nèi)，通過進(jìn)氣總管后，由帶有分布孔的支管 上的分布孔排出，與亞硫酸銨接觸，被氧化為硫酸銨，并形成結(jié)晶，含有硫酸銨結(jié)晶的料漿 從硫酸銨漿料出口送往后續(xù)的脫水工段，制備產(chǎn)品，吸收液從吸收循環(huán)液出口流出，再次循 環(huán)使用。本實(shí)用新型的具有指形空氣分布器的硫銨生產(chǎn)設(shè)備，充分考慮到氧化劑，即氧氣的傳質(zhì) 過程是限制整個(gè)氧化過程的關(guān)鍵因素，因此，對(duì)空氣的進(jìn)入形式作了優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過氧化空 氣分布構(gòu)件，對(duì)空氣進(jìn)行分散和均勻分布，提高了氧氣的傳質(zhì)速率，大大提高了亞硫酸鹽的氧化效果，從而提高了設(shè)備的效率。

圖1為具有指形空氣分布器的硫銨生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為進(jìn)氣總管、帶有分布孔的支管的示意圖。 圖3為支管的橫截面示意圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1和圖2，本實(shí)用新型的具有指形空氣分布器的硫銨生產(chǎn)設(shè)備，包括 塔體l;設(shè)置在所說的塔體1上部的洗滌吸收段20;設(shè)置在洗滌吸收段20下方的與洗滌吸收段20連成一體的氧化結(jié)晶段30; 所說的洗漆吸收段20包括 設(shè)置在塔體1頂部的第一煙氣通道口 2;設(shè)置在第一煙氣通道口 2下方的塔體1上的循環(huán)液入口 3;設(shè)置所說的第一煙氣通道口 2下方的、與循環(huán)液入口 3相連通的循環(huán)液分布器31; 設(shè)置在所說的循環(huán)液分布器3下方的塔體1上的第二煙氣通道口 4;所說的氧化結(jié)晶段30包括設(shè)置在氧化結(jié)晶段30上部的塔體1上的吸收液溢流出口 5,用于控制結(jié)晶段的液位； 設(shè)置在吸收液溢流出口 5下方的塔體1上的氧化空氣入口 6; 設(shè)置在氧化空氣入口 6下方的塔體1上的吸收循環(huán)液出口 7; 設(shè)置在氧化空氣入口上方的塔體上的硫銨脫水的漿液回流入口； 設(shè)置在吸收循環(huán)液出口 7下方的塔體1上的硫酸銨漿料出口 8; 設(shè)置在吸收液溢流出口 5與塔底之間的攪拌裝置9;其特征在于，還包括與氧化空氣入口 6相連接的設(shè)置在塔體1內(nèi)的進(jìn)氣總管601和與進(jìn) 氣總管601相連通的帶有分布孔603的支管604;分布孔603的孔徑為3-30mm，支管604的內(nèi)徑為20-200mm，支管604的數(shù)量為6 60 根，分布孔603的分布密度，基于氧化結(jié)晶段30橫截面積的面積為10-100個(gè)孔/m2。分布孔603的開孔方向見圖3 ，其中，開孔方向向上的分布孔603所占比例為60% 100 % ， 開孔方向向下的分布孔603所占比例為0 40%，開口向上為主氣孔，開口向下為副氣孔；所說的氧化空氣入口 6可設(shè)置在攪拌裝置9的上方，也可設(shè)置在攪拌裝置9的下方；所說的攪拌裝置9包括攪拌軸901和固定在攪拌軸901端部的攪拌槳葉902，所說的攪 拌軸901穿過所說的塔體l的塔壁，與動(dòng)力機(jī)構(gòu)，如電機(jī)相連接，攪拌軸901與塔體1之間 設(shè)有密封構(gòu)件；進(jìn)一歩，最底層的攪拌裝置9，主要起固體懸浮的作用，其與塔體1底部的距離為l-2m， 最底層攪拌裝置9上方的攪拌裝置9與最底層攪拌裝置9之間的距離，以及其它各層攪拌裝 置9之間的距離均為攪拌槳葉902直徑的3-6倍。
權(quán)利要求1. 一種具有指形空氣分布器的硫銨生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所說的硫銨生產(chǎn)設(shè)備包括與氧化空氣入口(6)相連接的，設(shè)置在塔體(1)內(nèi)部的，與氧化空氣入口(6)相連接的進(jìn)氣總管(601)；與進(jìn)氣總管(601)相連通的帶有分布孔(603)的空氣分布支管(604)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有指形空氣分布器的硫銨生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所說的分 布孔(603)孔徑為3 30mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有指形空氣分布器的硫鈸生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所說的支 管(604)內(nèi)徑為20 200mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或者3所述的具有指形空氣分布器的硫銨生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所 說的支管(604)的數(shù)量為6 60根。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有指形空氣分布器的硫銨生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，開孔方向 向上或者向側(cè)上的所述分布孔(603)所占比例為60% 100%，開孔方向向下或者向側(cè)下的 所述分布孔(603)所占比例為0 40%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5的任一項(xiàng)所述的具有指形空氣分布器的硫銨生產(chǎn)設(shè)備，其特征在 于，所說的硫銨生產(chǎn)設(shè)備還包括設(shè)置在塔體(1)上部的洗滌吸收段(20);設(shè)置在洗滌吸收段(20)下方的與洗滌吸收段(20)連成一體的氧化結(jié)晶段(30)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有指形空氣分布器的硫銨生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所說的氧 化結(jié)晶段(30)包括設(shè)置在氧化結(jié)晶段(30)上部的塔體(1)上的吸收液溢流出口 (5); 設(shè)置在吸收液溢流出口 (5)下方的塔體(1)上的氧化空氣入口 (6);設(shè)置在氧化空氣入口 (6)下方的塔體(1)上的吸收循環(huán)液出口 (7); 設(shè)置在氧化空氣入口上方的塔體上的硫銨脫水的漿液回流入口； 設(shè)置在吸收循環(huán)液出口 (7)下方的塔體(1)上的硫酸銨漿料出口 (8); 設(shè)置在吸收液溢流出口 (5)與塔底之間的1 6層攪拌裝置(9)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或者7所述的具有指形空氣分布器的硫銨生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，相 對(duì)于氧化結(jié)晶段(30)的橫截面積，分布孔(603)的分布密度為10-100個(gè)孔/m2。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有指形空氣分布器的硫銨生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于，所說的氧 化空氣入口 (6)設(shè)置在攪拌裝置(9)的上方或者上側(cè)方。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1 6任一項(xiàng)所述的具有指形空氣分布器的硫銨生產(chǎn)設(shè)備，其特征在于， 所說的氧化空氣入口 (6)設(shè)置在攪拌裝置(9)的下方或者下側(cè)方。
專利摘要本實(shí)用新型涉及生產(chǎn)硫銨的設(shè)備，尤其涉及一種具有指形空氣分布器的硫銨生產(chǎn)設(shè)備，包括塔體，設(shè)置在塔體上部的洗滌吸收段，設(shè)置在洗滌吸收段下方的與其連成一體的氧化結(jié)晶段，所說的氧化結(jié)晶段包括設(shè)置在氧化結(jié)晶段上部的吸收液溢流出口，設(shè)置在吸收液溢流出口下方氧化空氣入口，設(shè)置在氧化空氣入口下方的吸收循環(huán)液出口，設(shè)置在氧化空氣入口上方的硫銨脫水的漿液回流入口，設(shè)置在吸收循環(huán)液出口下方的硫酸銨漿料出口，設(shè)置在吸收液溢流出口與塔底之間的攪拌裝置、與氧化空氣入口相連接的進(jìn)氣總管和與進(jìn)氣總管相連通的帶有分布孔的支管。本實(shí)用新型的設(shè)備，提高了氧氣的傳質(zhì)速率和氧化效果和設(shè)備的效率。
文檔編號(hào)C01C1/242GK201092538SQ200720151260
公開日2008年7月30日 申請(qǐng)日期2007年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月11日
發(fā)明者婁愛娟 申請(qǐng)人:婁愛娟