氨法脱硫的理论基础

1、氨法脱硫的气体吸收是溶质从气相传遥到液相的相际间传质过程.比较常用的吸收机理的理论模型为双膜理论模型卩叫双膜理论模型如图2】所示，图中PJ表示组分代相主体中的分压.Pxi表示在界面上的分压，C厲及Cap则分别表示组分在液相生体及界面上的炖度，它把吸收过程简化为通过气液两层层流膜的分子护散.通过就两层膜的分子扩散吐力就是吸收过程的总阻力.p;NCmPaj、池轴主悽%相主萍CaE'11取膜理论横臺F檢34DoubJrfllm*hr*cyn*d<l对于氨法烟气脱班工艺而曽，当混合气体（烟气）中吸收j®（sch）与液相吸收剂（氨水）接融时.部分吸收质向吸收刑进和质髦传逋（吸收过

2、程）.同时也发生液相中吸收质组分向相逸出的廣量传递过程（解吸过程h在一定的温度和压力下.瓏收过程的传质速率等于解吸过程的传质速率时.代ift两相就达到了动态平衡.2A.2脱號过程化学反应氨法貌故是典型的f液繭相过程懊-S6的吸收受气膜传质控制，必须保证SOa在吸枚液中有较髙的熔解度及相对高的气速*脱礎过程中的优学反应如置（21）至式（2.7所示°（I）吸收部分；NHj+H.OSOjNHHSOj（21）(23)2NH,+H2O+S07(NHSO,(NHJjSOj+HjCM-SO,=SNH.HSOjNH4HSOj+NHj=(NH4)2so,(2.4)(2) 氧化部分：2(NHJSO,+O

3、2工2(NHSO4(2.5)2NH4HSOj+O2=2NH4HSO4(2.6)NH4HSO4+NH3(NHjSO.(2.7)（NH4hSO）对S6有更好的吸收能力，它是氨法中的主要吸收剂卩叽氮法实质上是以循环的（NH4hSO3-NH4HSOj水溶液吸收SO：的过程.fifi着吸收液中NH4HSO3比例的堆大，吸收能力降低，须补充氨水将NH4HSO3转化成（NHO2SO”電新提高溶液的吸收能力.2吸收过程动力学拭法烟气脱戒是以（NH4hSOj-NH4HS6混合液为基础的，溶液中发生基本反应如式2.3和式2.4所示.由此可见，真正起到吸收SCh作用的是（NlUhSOpNH4HS6不吸收SQ,而NH

4、j主要为吸收SOz提供吸收剂冈.在水溶液中，上述2个基本反应按如下离子反应进行，如式（2.8）至式（2.所示.SO2+H,Ov=iH2SO,=H4+HSO；(2.8)HSO=H+SOf(2.9)NH,+H2Or=iOH+NH；(2.10)HQUH'+OH(21)离解平衡常数为：lnK»At+A2-+A,lnT+AJ（2.12）式中，A广£均为常数值，其值如表2.1所列.a2.1so,和在水溶液中的离解反应常数值|冈Table11SO：andNH3dissociationreactionconstintinwater反应A.A2A3A4式(2.8)122.533768

5、-200式(2.9)191.978451.613143350.0152123式(2.10)21.2741333.400式（21）14.0170810294.830-0.0392282在火电厂进行烟气脱硫时，山于烟气中含有6、COz、N0*及灰分等物质.也会存在一些副反应，脱硫过程中，这些副反应主要込亚柚被氧化的反应，如式(2.5)至式(2.7)所示。烟气中CO?的含量约为心20%,但是，由于H2SOj的酸性比H2CO3强得多，烟气中C6对脱硫反应的彫响可以不用考虔卩»S6脱除过程中另一个垂要过程是气一液两相传质过程.在描述气一液两相间物质传递的理论中，双膜理论最为简捷，如图2所示.运

6、用双膜理论可以描述SOi由气相进入吸收液的过程.S6必须先从气相扩(ft到液膜，然后再进入液相主体.由于液相中的化学反应都是快速的，主要反应都是在液膜内进行的，S6吸收的总传质阻力几乎全部集中于气相中，属于气膜控制。因而在式(2.8)至式(2.11)中.反应方程式(2.8)才是轅个吸收过程中的速率决定步骤.2.2氨法脱硫的应用基础及前景氨的运输与储存(1) 氨的特性在常温常压下，NH)是有特殊剌激性臭味的无色气体，能剌激人体器官的粘膜，NH,有强烈的粛性(GBl2268.2005)NHj很易被液化，在1个大气压下把NH)冷却到33.代，或在常温下加压到78个大气压，NH3就能冷凝成无色的液体，

7、同时放出大量的热量NH)极易溶于水，可生产含NH"530%(w%)的商品氮水.NH)溶解时放出大量的热NHj的水溶液呈弱緘性，易挥发.液氨或干燥的氨气对大部分物质没有腐蚀性，但在有水的条件下，对£、银、锌等金属有腐蚀作用(刖。(2) 氨的运输与储存由于NH：呈碱性和强腐蚀性，极易挥发，在NH：的运输和储存的角度考虑，怦路、储存嬢、槽车續等都可能发生张漏事故或交通爭故，因而在NH)的运输与储存过程中需耍的安全防范措施很多，相应御花费也大.在NHj的运输途中使用耐鹰的槽續车，再用卸氨压缩机将NH：从运输的編车中转穆到氨储罐中.卸氨压缩机一般为往复式压缩机，它抽取槽车的氨液，经压

8、缩后将氨槽车中的氨推挤到氨储碓中.随着槽车中氨ft的减少，其压力不断下降，因此需用卸氨压缩机提高槽礒车内压力，保证虢内的NH)可全部顺利卸出。氨输送管道及部件执行石油化工储运系统灌区设计规范(SG3007-1999),氨储维属三类容器，设计原则执行SG3007-1999,储編上安装有超流阀、逆止糾等保护阀W储確四周安装工业水喷淋管线及喷嘴，当储錄温度过高时自动喷淋水降温。氨後有必要的接地装置，采用板式液位计。对于氨储堆的防火措施执行水喷霍灭火系统设计规范(GB5021995)规定.正因为对NH)的储存及运输过程有着严格的法规要求，解决了氨法脱硫过程中对NH)的运输与储存过程中不稳定因索的后顾之

9、忧.222氨的帚求与供给在氨法烟气脱硫工艺中液氨、氨水，包括废氨水均可用来做吸收剂.正常情况下，脱除IkgSOz需耗NHjO.53kg.飢法脱疏所需求的NHj最可以根据当地情况，从以下3个方面解决氨源何题皿).(1) 合成氨企业是大宗化工产品，我国合成氨工业历经40多年的发展，NH)产量不斷增加，2007年合成氮产虽达4000万吨以上.目前我国合成氨产量居世界第一，占世界合成氨产量的20%左右。我国合成氮工业的迅猛发展为氨法烟气脱硫技术的推广起到了决定性的作用.(2) 煤焦化企业在煤化工炼焦和城市煤气装毀中，煤炭中所含氮元素经焦化过程或煤气化过程后转换成NH)和桜盐，被水吸收后产生含NH)的废

10、水，般情况下焦化厂的含NH：废水的含氨量为6000-7000mg/L.以某气化厂每年含NHj废水量70力吨计算，每年可回收含重99.5%以上的液氨5000吨.(3) 其它含氨废水回收NHj例如催化剂生产(NH3交换工艺)废水含有氨氮(NHyN,2O-5OOOmg/L),町以回收得到废氨水.223确酸钱的市场需求(NH4)2SO4是一种性能优良的氮肥，在我国具有很好的市场前景。(1)我国国土缺硫面积达30%,特别是南方多南省份，对含硫肥料提出了要求，(NH4hSO4既含氮、又含硫，是最理想的肥料；(2)我国北方的盐碱地面积也很大，潘要具有微酸性的(NHJSOq氮肥;(3)我国将大力推进多元、高浓

11、度复合肥(NMbSCU是一个效果很好的配合肥料，尤其它具有很好的粘结性，成粒率高，更受复合肥厂青睐】.(NH4)2SO4化肥的主要优点：(I)肥效显着，氮的利用率高；(2)吸湿性低，物理性能好；(3)化学性能稳定，不易分解：(4)混配性能优良，可与各种練、确、钾肥匹配生产复合肥。我国目前的(NFUbSO。年产fit是51万吨/年.主要都是副产品.而其他氮肥如碳桜、尿素、硝饮和磷钱等，这些品种氮肥都冇大规模的生产工厂，唯独(NH4hSO4没有单独的生产工厂，只是当成副产品生产.这主要有以下2个方面的原因.一是因为生产(NH4HSO4要用H2SO4作为必要原料，而我国的H2SO4缺，需要进口，每年进口硫磺300万吨，折合H2SO4为8(X41000力吨/年；二是即使以H2SO4作为原料，我