烟气氨法脱硫脱碳技术研究进展

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烟气氨法脱硫脱碳技术研究进展
高峰，齐慧敏，方向晨
( 中国石 油 化 _丨:股份有限公司大连石油化J:研 究 院 . 大 连 丨 1 6 0 4 5 )
摘
要 ：介绍 了 湿 式 氨 法 脱 硫 技 术 和 氨 法 脱 碳 技 术对湿式氨法脱硫技术中存在的氨逃逸、气溶胶以及铵
2021-03-25 高 峰 （1988 - ) ，男，i l 宁省抚顺人，工程师，硕士，研究方向：石 油 化 工 技 术 研 发 E-mail: gaofeng.fshy@ ,
1242
当 代化工
2021年 5 月
烟气湿式氨法脱硫技术的核心是烟气中SO:的 烟气拖尾现象。湿式氨法脱硫T.艺中气溶胶的形成
通 过 调 整 液 气 比 、改变烟气温度以及调节循环
就是氨-亚硫酸铵法。在吸收塔底中通入氧化空气， 液 p H 值等方式可以达到减少气溶胶的目的。具体
将 (NH4)2S 0 3氧化为(NH4)2S 〇4,此时(NH4)2S 〇4作为畐IJ 手段包括：通过冷却换热或喷水雾化增湿降低脱硫
产 品 ，就是氨-硫酸铵法。
盐 结 晶 问 题 进 行 了 阐 述 ；对 氨 法 脱 碳 技 术 中 存 在 的 氨 逃 逸 以 及 富 液 再 生 问 题 进 行 了 分 析 ，针 对 这 两 种 气 体 污 染
物 处 理 技 术 所 面 临 的 问 题 提 出 了 解 决 办 法 氨 水 作 为 吸 收 剂 可 以 同 时 吸 收 CO:和 s a . 氨法同时脱硫脱碳技术
湿 式 氨 法 工 艺 过 程 大 体 上 可 以 分 为 S0 2 的吸 收 、副产品处理两个部分。根据所需副产品的不同， 又可以分为氨-硫酸铵法、氨-亚硫酸铵法等|21。
基金项目 收稿曰期 作者简介
国家重点研发计划项目，化工行业烟气治理多功能鹡合技术及示范（项目编号：2017YFC0210 900)。
大气污染物排放标准》 （G B 13271 — 2014 ) 中规定
2014年 7 月 I 日起新建燃气锅炉的二氧化硫排放限
值 为 50 mg_
《石 油 炼 制 T .业 污 染 物 排 放 标 准 》
( GB31570—2015 ) 中 规 定 F C C 再生烟气中二氧化
硫的特别排放限值为50 m gm ' 火电厂超低排放标
Abstract: T h e w e t a m m o n i a desulfurization t e c h n o l o g y a n d a m m o n i a d e c a r b o n i z a t i o n t e c h n o l o g y w e r e i n t r o d u c e d .
第50卷第5 期
当 代化工
V〇1.50, No.5
2021 年 5 月
Contemporary Chemical Industry
Hale Waihona Puke May, 2021= = = = = = ^ ^ ^ = ^ ^ ^ ^ = = = ^ = = = ^ ^ = = ^ = a = = = ^ = = = = ^ = '- - ■ = = ^ =
在理论上是完全可行的：
关 键 词 ：氨法脱硫；氨 法脱碳；氨逃逸；气溶胶
中图分类号：X 7 0 1
文献标识码： A
文章编号： 1 6 7 1 - 0 4 6 0 ( 2 0 2 1 ) 0 5 - 1 2 4 卜0 4
Research Progress o f the Technology of Am m onia Desulfurization and Ammonia Decarbonization of Flue Gas
循环以吸收烟气中的SO :，其 中 起 吸 收 802作用的主 循环吸收液中的(NH批 (m H S O , 等铵盐被烟气
要是(NH4)2S 0 3，N H <的补充主要是为了控制吸收液 携 带 ，在空气中析出间体颗粒形成气溶胶|41。
中(NH4)2S 0 3的浓度。当将(NH4)2S 0 3作为产品排出时，
process
和 NH，，降低脱硫效率的同时还会增加氨逃逸。 一 般生产中将脱硫塔入口烟气温度控制在90 ~ 1101 范围内。 1 . 3 硫酸铵结晶控制
目前湿式氨法脱硫技术存在的普遍问题是烟囱 出 门 的 氨 逃 逸 、气 溶 胶 以 及 副 产 品 硫 酸 铵 结 晶 控 制 等 问 题 3|。 1 . 1 气溶胶
Key words: A m m o n i a desulfurization; A m m o n i a d e c a r b o n i z a t i o n ; A m m o n i a slip; A e r o s o l
2 0 1 7 年 的 两会政府_T.作报告中第一次提出了
氨逃逸一般指的是氨以气态形式随净化后烟气
一 起 排 出 的 现 象 。氨 水 的 挥 发 性 很 强 ，循环吸收液
中游离氨含量高是造成氨逃逸问题的主要原因，因
此降低循环吸收液中的氨浓度是解决氨逃逸问题的
主要方法之一。然 而 ，脱硫过程中所需的氨量是由
烟 气 中 S〇2的量所决定的，减少用氨量的同时需要增
准中要求二氧化硫的排放质量浓度不得超过
35 mg m 3〇
二氧化碳是全球气温上升的元凶之一，近期的 “十四五”规划纲要中明确要求二氧化碳排放量降 低 1 8 % 。在全球降低碳排放的趋势下，对二氧化碳 的捕集、封存 CCS ( rarhon capture and storage ) 成广 当下最热门的研究方向之一。
排放。 此 外 ，实 验 表 明 SO,相 比 S0 2更 容 易 与 NH,反
应 形 成 气 溶 胶 ，因 此 还 可 以 采用在脱硫塔前段增加 脱 SO;的手段达到降低气溶胶的目的，例如采用低 低 温 电 除 尘 技 术 、碱 性 吸 收 剂 喷 射 技 术 等 脱 除 烟 气 中 的 SO;。 1 . 2 氨逃逸
为 了 保 证 脱 硫 塔 出 门 的SCV浓度达标排放，操 作参数的调节只能在一定范围内进行，因此对于气 溶胶的降低可能无法达到理想的效果。除了调节操 作 参 数 外 ，还 可 以 采 用 更 换 除 雾 器 形 式 、增加湿式 电除尘装置以及增加水洗喷淋等方式减少气溶胶的
典型的氨-硫酸铵法脱硫丁艺流程如图1 所示。 烟 气 由 脱 硫 塔 中 下 段 进 入 ，氨 化 的 吸 收 循 环 液 与 烟 气 中 的 S 0 2反 应 ，生成的(NH4)2S 0 3、NH4H S〇3随吸 收液落人塔底，塔底通入氧化空气将(NH4)2S 〇3氧化 成(NH4)2S 〇4,生成的(NH 4)2S 〇4再经过浓缩、结 晶 、 分离等T .艺处理后得到(NH 4)2S 0 4产品。
1 氨法烟气脱硫技术
烟 气 氨 法 脱 硫 技 术 可 以 分 为 湿 式 氨 法 、电子束 氨 法 、脉冲电晕氨法等几大类技术m 。湿式氨法脱 硫 技 术 是 向 脱 硫 塔 中 喷 入 氣 水 与 烟 气 中 的 S〇2发生 酸 碱 中 和 反 应 ，是 一 种 较 成 熟 的 烟 气 脱 硫 技 术 。相 比 于 其 他 烟 气 脱 硫 技 术 ，它 具 有 吸 收 剂 碱 性 强 、适 应性 强 、吸收剂易得及可生产高附加值产品等优势。 目前世界上应用较多的湿式氨法工艺有德_ Kmpp 公 司 的 Walthw工 艺 、Lurgi公 司 的 Amasox工艺以 及日本钢管公司的N K K 工艺等。
塔 入 n 的烟气温度、在保证脱硫效果的同时控制循
氨法脱硫技术在脱除烟气中s o 2的同时还有一 环液的p H 值 在 6 ~ 7 之间以及在合适的范围内适当
定的脱硝作用，脱 硝 效 率 在 2 0 % 左右。
降低液气比。
S〇2 + H2O + 2NH3 (NH4 )2 S〇3 ; (NH4)2S〇3 + S〇2 + H2〇 2NH4HSO3 ； NH4HSO3 + NH3 (NH4)2S〇3 ； (NH4)2S 0 3 + l/2〇2 (NH4 )2S 0 4 ； (NH4)2S 0 3 + 2NO 2(NH4 )2S 0 4 + N2 〇
吸 收 过 程 ，其 反 应 原 理 如 下 列 方 程 式 所 示 。 以 (NH+ S a -NhUHSO, 为 核 心 的 浆 液 在 吸 收 塔 中 不 断
主要有两种途径： -是 挥 发 的 气 态 NH,与 SO:反应 生 成 (NH4)2SO,、NH4HS0_,等 微 粒 形 成 气 溶 胶 ；二是
加吸收液的循环量等手段以满足S〇2的脱除要求。
烟气温度是影响逃逸氨量的另一个因素，氨的
挥 发 性 随 着 温 度 的 升 高 而 增 加 ，高 的烟气温度还会
加速(NH4)2S0 3、NH4HSO3等铵盐的分解，生 成 s o :
图 1 氨法脱硫工艺流程示意图 Fig.l Schematic diagram of ammonia desulfurization
“蓝天保卫战”的概念，为 了 完 成 打 赢 “蓝天保卫
战 ” 的 目 标 ，政 府 相 关 部 门 加 大 了 对 大 气 污 染 治 理
的力度。 “大气污染治理”是指通过减少大气污染
物排放或者净化空气中已存在的大气污染物而进行
的 治 理 活 动 ，大 气 中 污 染 物 的 种 类 和 形 式 有 很 多 种 ，
按 照 存 在 状 态 可 以 分 成 两 大 类 ：气 溶 胶 状 态 污 染 物
和气体状态污染物。其 中 ，气体状态污染物主要有：
硫氧化物、氮氧化物以及碳氧化物等。在各类工业
生 产 活 动 中 ，化 石 燃 料 的 燃 烧 所 产 生 的 烟 气 是 这 些
污染物的最主要来源。
二氧化硫是酸雨形成的重要原因之一。 《锅炉
T h e p r o b l e m s o f a m m o n i a slip, aer o s o l a n d crystallization o f a m m o n i u m salt in w e t a m m o n i a desulf u r i z a t i o n t e c h n o l o g y w e r e described. T h e p r o b l e m s o f a m m o n i a slip a n d r e g e n e r a t i o n o f rich solution in a m m o n i a decarbonization t e c h n o l o g y w e r e analyzed, a n d the solutions to the p r o b l e m s faced b y the both gas pollutants t r e a t m e n t p r o c e s s w e r e p u t f o r w a r d . T h e a b s o r b e n t a q u e o u s a m m o n i a c a n a b s o r b C 0 2 a n d S 0 2 at the s a m e time, s o the t e c h n o l o g y o f s i m u l t a n e o u s d c c a r b o n i z a t i o n a n d desulf u r i z a t i o n b y a q u e o u s a m m o n i a is c o m p l e t e l y feasible in theory.
GAO Feng,QI Hui-min,FANG Xiang-chen
( S i n o p e c D a l i a n R e s e a r c h Institute o f P e t r o l e u m a n d Petrochemicals, D a l i a n 1 1 6 0 4 5 , C h i n a )