專利名稱：一種用亞硫酸銨溶液制取(NH₄)₂SO₄化肥的工藝及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及(NH4) 2S04化肥制取的技術(shù)領(lǐng)域，尤其適用于燃煤鍋爐、窯 爐、冶煉爐的一種用亞硫酸銨溶液制取(NH4) 2S04化肥的工藝及裝置。
背景技術(shù)：
鍋爐煙氣中的S02被氨液吸收后，形成(NH4) 2S03，而煙氣脫硫中回收的 副產(chǎn)物為(NH4) 2S04 (作為化肥，易于市場(chǎng)銷售)，因此在氨法脫硫工藝中， 需要將(NH4) 2803氧化成(NH4) 2S04，此氧化工藝采用自吸空氣氧化，成本 最低，最易控制。傳統(tǒng)的(NH4) 2S03氧化技術(shù)均采用將空氣經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)加壓后 直接鼓入氧化罐內(nèi)液層進(jìn)行鼓泡氧化，此工藝由于形成氣泡大，氣液直接接觸 的表面積較小，造成氣液傳質(zhì)不充分，所鼓入空氣氧化利用率較低，反應(yīng)時(shí)間 長(zhǎng)，氧化率偏低。

發(fā)明內(nèi)容
為解決傳統(tǒng)(NH4)2SCb氧化工藝采用空氣加壓后直接鼓入法，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、 氧化率偏低的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用亞硫酸銨溶液制取(NH4) 2S04化肥的 工藝及裝置，充分利用了空氣中的氧氣，使反應(yīng)效率提髙，反應(yīng)時(shí)間縮短，轉(zhuǎn) 化率升高。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案 所述的一種用亞硫酸銨溶液制取(NH4) 2S04化肥的工藝，在氨法煙氣脫硫
裝置中，用氨液吸收S02后產(chǎn)生的亞硫酸銨溶液(NH4) 2so3 ，通過(guò)自吸空氣
進(jìn)行氧化制取(NH4) 2S04化肥的的工藝，其步驟如下-
1、采用自吸空氣氧化，將待氧化的亞硫酸銨(NH4) 2S03溶液通過(guò)進(jìn)液泵
加壓后輸入氧化罐頂部的進(jìn)液噴射器，溶液在向氧化罐內(nèi)高速噴射的同時(shí)，進(jìn)液噴射器利用高速液流通過(guò)真空腔時(shí)形成的真空，直接從抽氣口吸入大氣，高 速液流將空氣剪切為及其細(xì)小的空氣顆粒，使氣液接觸面積大幅增加，氣液間 傳質(zhì)充分，反應(yīng)加快；
2、 為進(jìn)一歩增加空氣中氧氣的利用率，將進(jìn)液噴射器出口用管道導(dǎo)入氧化
罐中下部的溶液中，以增加反應(yīng)時(shí)間，當(dāng)氣液混流進(jìn)入罐中下部溶液時(shí)，氣液 開始分離，氣體所形成的氣泡在罐內(nèi)穿過(guò)液層上升，進(jìn)一歩與罐內(nèi)液體介質(zhì)傳
質(zhì)反應(yīng)，反應(yīng)后的廢氣在穿過(guò)液層后自罐頂排氣口排出罐外；
3、 循環(huán)氧化，為使介質(zhì)充分氧化，僅靠溶液進(jìn)料時(shí)的氧化是不夠的，將氧 化分為三級(jí)，每級(jí)間用隔離板分離，以盡量減少級(jí)與級(jí)之間的返混，h—級(jí)通 過(guò)隔離板間的通道受控制地流入下一級(jí)繼續(xù)氧化，至末級(jí)時(shí)自動(dòng)溢流入母液罐
進(jìn)入下一段處理流程，其循環(huán)氧化的每級(jí)流程為氧化罐下部料液一循環(huán)泵一
循環(huán)液噴射器—氧化罐中下部。
實(shí)施上述工藝所用的一種用亞硫酸銨溶液制取(NH4) 2S04化肥的裝置，包 括氧化罐、循環(huán)泵、噴射式進(jìn)液噴射器；氧化罐頂部設(shè)置噴射式進(jìn)液噴射器, 噴射式進(jìn)液噴射器的進(jìn)口由管路連通進(jìn)液泵，噴射式進(jìn)液噴射器出口通過(guò)下液 管伸入氧化罐內(nèi)溶液屮下部；氧化罐下部設(shè)置有至少為一個(gè)的循環(huán)氧化溶液出 口，每個(gè)循環(huán)氧化溶液出口連通循環(huán)氧化裝置，循環(huán)氧化裝置的出口通過(guò)下液 管伸入氧化罐內(nèi)的溶液中下部；氧化罐的頂部設(shè)置有反應(yīng)后廢氣的排氣口。
所述的一種用亞硫酸銨溶液制取(NH4) 2S04化肥的裝置，循環(huán)氧化裝置具
有控制閥通過(guò)管路與循環(huán)泵、止回閥、出料調(diào)節(jié)閥、循環(huán)液噴射器串聯(lián)連通構(gòu) 成。
所述的一種用亞硫酸銨溶液制取(NH4) 2S04化肥的裝置，氧化罐內(nèi)設(shè)有縱 向隔離板將溶液分離成若干氧化區(qū)，氧化罐內(nèi)橫向設(shè)置有充分利用上升空氣、 并且使氣泡分布均勻的若干層開孔的氣體分布板。
由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性 一種用亞硫酸銨溶液制取(NH4) 2S04化肥的工藝，是通過(guò)亞硫銨溶液閉路循環(huán)過(guò)程中在進(jìn)液噴射器內(nèi)吸入空氣，空氣又受到液流的剪切而分散成及其 微小的空氣小顆粒，致使氣液接觸表面積比鼓泡式氧化數(shù)十倍地增加，充分利 用了空氣中的氧氣，使反應(yīng)效率提高，反應(yīng)時(shí)間縮短，轉(zhuǎn)化率升高，其特點(diǎn)為
1、 采用自吸空氣氧化后，比原羅茨風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)氧化的傳質(zhì)效率提高了數(shù)十 倍以上，空氣氧化利用率提高了三倍以上，相同容積的氧化罐氧化的亞硫酸銨 溶液量可提高三倍以上。
2、 省去羅茨鼓風(fēng)機(jī)后，生產(chǎn)噪音大大降低，生產(chǎn)環(huán)境改善。 3雖由一臺(tái)羅茨鼓風(fēng)機(jī)變?yōu)槎嗯_(tái)循環(huán)泵，但由于循環(huán)泵價(jià)格低，總投資相
對(duì)降低。
4、 功率消耗比羅茨風(fēng)機(jī)節(jié)約20%。
5、 羅茨風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)氧化在氧化時(shí)間為四小時(shí)時(shí)，氧化率只有75%;而本發(fā) 明在相同時(shí)間內(nèi)可使氧化率高達(dá)99%以上。


圖1是亞硫酸銨溶液制取(NH4) 2S04化肥的工藝流程圖； 圖中l(wèi)一出液口； 2—氧化罐；3—控制閥；4一循環(huán)泵；5—止回閥；6 — 循環(huán)泵出口調(diào)節(jié)閥；7—循環(huán)液噴射器；8—氧化罐排氣口； 9一進(jìn)液噴射器；10
一氣體分布板；11—隔離板；12 —排液閥；13—進(jìn)液泵；14 (a，b)—下液管；
具體實(shí)施例方式
如圖1所示 一種用亞硫酸銨溶液制取(NH4) 2S04化肥的工藝，是在氨 法煙氣脫硫裝置中，用氨液吸收S02后產(chǎn)生的亞硫酸銨溶液(NH4) 2S03，通 過(guò)自吸空氣進(jìn)行氧化制取(NH4)》04化肥的的工藝，其步驟如下-
1、采用自吸空氣氧化，將待氧化的亞硫酸銨(NH4) 2S03溶液通過(guò)進(jìn)液泵 13加壓后輸入氧化罐2頂部的進(jìn)液噴射器9，溶液在向氧化罐2內(nèi)高速噴射的 同時(shí)，進(jìn)液噴射器9利用高速液流通過(guò)真空腔時(shí)形成的真空，直接從抽氣口吸 入大氣，高速液流將空氣剪切為及其細(xì)小的空氣顆粒，使氣液接觸面積大幅增 加，氣液間傳質(zhì)充分，反應(yīng)加快。2、 為進(jìn)一步增加空氣中氧氣的利用率，將進(jìn)液噴射器9出口用管道^入氧
化罐2中下部，以增加反應(yīng)時(shí)間，當(dāng)氣液混流進(jìn)入罐中下部時(shí)，氣液開始分離，
氣體所形成的氣泡在罐內(nèi)穿過(guò)液層上升，進(jìn)一步與罐內(nèi)液體介質(zhì)傳質(zhì)反應(yīng)，反 應(yīng)后的廢氣在穿過(guò)液層后自罐頂排氣口排出罐外。
3、 循環(huán)氧化，為使介質(zhì)充分氧化，僅靠溶液進(jìn)料時(shí)的氧化是不夠的，將氧 化分為三級(jí)，每級(jí)間用隔離板ll分離，以盡量減少級(jí)與級(jí)之間的返混，_L:一級(jí) 通過(guò)隔離板11間的通道受控制地流入下一級(jí)繼續(xù)氧化，至末級(jí)時(shí)自動(dòng)溢流入母 液罐進(jìn)入下一段處理流程，其循環(huán)氧化的流程為氧化罐2下部料液一循環(huán)泵 4 —循環(huán)液噴射器7—氧化罐2中下部。
實(shí)施上述工藝所用的一種用亞硫酸銨溶液制取(NH4) 2S04化肥的裝置，包 括氧化罐、循環(huán)泵、噴射式進(jìn)液噴射器；氧化罐2頂部設(shè)置噴射式進(jìn)液噴射 器9,噴射式進(jìn)液噴射器9的進(jìn)口由管路連通進(jìn)液泵13，噴射式進(jìn)液噴射器9出 口通過(guò)下液管14a伸入氧化罐內(nèi)溶液中下部；氧化罐2下部設(shè)置有至少為一個(gè) 的循環(huán)氧化溶液出口，每個(gè)循環(huán)氧化溶液出口連通循環(huán)氧化裝置，循環(huán)氧化裝 置的出口通過(guò)下液管14b伸入氧化罐2內(nèi)的溶液中下部；氧化罐2的頂部設(shè)置 有反應(yīng)后廢氣的排氣口 8。所述的氧化罐內(nèi)設(shè)有縱向隔離板11將溶液分離成若 干氧化區(qū)，氧化罐內(nèi)橫向設(shè)置有充分利用上升空氣、并且使氣泡分布均勻的若 干層開孔的氣體分布板10。
使用時(shí)，由圖1可以看出需要氧化的亞硫酸銨(NH4) 2SCV溶液首先從進(jìn)液 泵13輸入氧化罐2頂部高速噴液裝置的噴射式進(jìn)液噴射器9進(jìn)液口 ，在噴射式 進(jìn)液噴射器9內(nèi)高速噴射，所述高速噴液裝置為進(jìn)液噴射器9，進(jìn)液噴射器采 用型號(hào)為UX150-2的噴射式真空泵，具有有真空腔，進(jìn)液口、出液口、抽氣門。
同時(shí)，從進(jìn)液噴射器9的抽氣口吸入大氣，在下液管14a內(nèi)完成氣液混合， 開始反應(yīng)，氣液混合物自下液管14a出來(lái)后再向下沖擊-段距離，然后空氣呈 氣泡上升，與溶液繼續(xù)進(jìn)行傳質(zhì)反應(yīng)，與液體分離后從氧化罐排氣口 8排出。 經(jīng)h述反應(yīng)的溶液，只是初步氧化，氧化率很低，需繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)氧化。循環(huán)氧化的過(guò)程為溶液從氧化罐2下部引出，通過(guò)至少為一個(gè)的循環(huán)氧化裝置， 所述的循環(huán)氧化裝置具有控制閥3通過(guò)管路與循環(huán)泵4、止回閥5、出料調(diào)節(jié)閥
6、循環(huán)液噴射器7串聯(lián)連通構(gòu)成。循環(huán)氧化裝置的控制閥3進(jìn)入循環(huán)泵4，再 經(jīng)止回閥5、出料調(diào)節(jié)閥6進(jìn)入循環(huán)液噴射器7的液體進(jìn)口，噴射過(guò)程中循環(huán) 液噴射器7內(nèi)的抽氣口吸入大氣進(jìn)行氧化，此后過(guò)程重復(fù)進(jìn)行。
為提高氧化罐利用率，循環(huán)氧化的過(guò)程可根據(jù)需要，使用多個(gè)循環(huán)氧化裝置， 或每個(gè)循環(huán)氧化裝置并聯(lián)多個(gè)循環(huán)管路、多個(gè)循環(huán)液噴射器7， 一般2個(gè) 10 個(gè)進(jìn)行反應(yīng)，以便充分利用氧化罐2內(nèi)的容積空間進(jìn)行快速氧化。為減少不必 要的返混，可將氧化罐2用隔離板11分隔為2 5個(gè)區(qū)域進(jìn)行分區(qū)氧化.為使上 升的氣泡分布均勻，充分利用鼓入的空氣，在氧化罐2內(nèi)設(shè)置1 3層開孔的氣 體分布板IO，有效利用氧化罐2體積。當(dāng)溶液多時(shí)，從出液口l排出；當(dāng)發(fā)生 事故或需排空時(shí)，可通過(guò)排液閥12將液體排空。以上循環(huán)液噴射器7與進(jìn)液噴 射器9相同，其型號(hào)為L(zhǎng)JX150-2的噴射式真空泵。
權(quán)利要求
1、一種用亞硫酸銨溶液制取(NH4)2SO4化肥的工藝，在氨法煙氣脫硫裝置中，用氨液吸收SO2后產(chǎn)生的亞硫酸銨溶液(NH4)2SO3，其特征在于通過(guò)自吸空氣進(jìn)行氧化制取(NH4)2SO4化肥的的工藝，其步驟如下1)、采用自吸空氣氧化，將待氧化的亞硫酸銨(NH4)2SO3溶液通過(guò)進(jìn)液泵(13)加壓后輸入氧化罐(2)頂部的進(jìn)液噴射器(9)，溶液在向氧化罐(2)內(nèi)高速噴射的同時(shí)，進(jìn)液噴射器(9)利用高速液流通過(guò)真空腔時(shí)形成的真空，直接從抽氣口吸入大氣，高速液流將空氣剪切為及其細(xì)小的空氣顆粒，使氣液接觸面積大幅增加，氣液間傳質(zhì)充分，反應(yīng)加快；2)、為進(jìn)一步增加空氣中氧氣的利用率，將進(jìn)液噴射器(9)出口用下液管(14a)導(dǎo)入氧化罐(2)中下部的溶液中，以增加反應(yīng)時(shí)間，當(dāng)氣液混流進(jìn)入罐中下部溶液時(shí)，氣液開始分離，氣體所形成的氣泡在罐內(nèi)穿過(guò)液層上升，進(jìn)一步與罐內(nèi)液體介質(zhì)傳質(zhì)反應(yīng)，反應(yīng)后的廢氣在穿過(guò)液層后自罐頂排氣口排出罐外；3)、循環(huán)氧化，為使介質(zhì)充分氧化，僅靠溶液進(jìn)料時(shí)的氧化是不夠的，將氧化分為三級(jí)，每級(jí)間用隔離板(11)分離，以盡量減少級(jí)與級(jí)之間的返混，上一級(jí)通過(guò)隔離板(11)間的通道受控制地流入下一級(jí)繼續(xù)氧化，至末級(jí)時(shí)自動(dòng)溢流入母液罐進(jìn)入下一段處理流程，其循環(huán)氧化的流程為氧化罐(2)下部料液-循環(huán)泵(4)-循環(huán)液噴射器(7)-氧化罐(2)中下部。
2、 實(shí)施權(quán)利要求1所述工藝的一種用亞硫酸銨溶液制取(NH4) 2S04化肥的裝置，包括氧化罐、循環(huán)泵、其特征在于還包括位于氧化罐(2)頂部設(shè)置的噴射式進(jìn)液噴射器(9)，噴射式進(jìn)液噴射器(9)的進(jìn)口由管路連通進(jìn)液 泵(13)，噴射式進(jìn)液噴射器(9)出口通過(guò)下液管(14a)伸入氧化罐內(nèi)溶液中溶液出口連通循環(huán)氧化裝置，循環(huán)氧化裝置的出口通過(guò)下液管(14b)伸入氧化 罐(2)內(nèi)的溶液中下部；氧化罐(2)的頂部設(shè)置有反應(yīng)后廢氣的排氣口 (8)。
3、 如權(quán)利要求2所述的一種用亞硫酸銨溶液制取(NH4) 2S04化肥的裝置， 其特征在于循環(huán)氧化裝置具有控制閥(3)通過(guò)管路與循環(huán)泵(4)、止回閥(5)、 出料調(diào)節(jié)閥(6)、循環(huán)液噴射器(7)串聯(lián)連通構(gòu)成。
4、 如權(quán)利要求2所述的一種用亞硫酸銨溶液制取(NH4) 2S04化肥的裝置， 其特征在于氧化罐內(nèi)設(shè)有縱向隔離板(11)將溶液分離成若干氧化區(qū)，氧化 罐內(nèi)橫向設(shè)置有充分利用上升空氣、并且使氣泡分布均勻的若干層開孔的氣體 分布板(10)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用亞硫酸銨溶液制取(NH₄)₂SO₄化肥的工藝及裝置，在氨法煙氣脫硫裝置中，用氨液吸收SO₂后產(chǎn)生的亞硫酸銨溶液(NH₄)₂SO₃，通過(guò)自吸空氣進(jìn)行氧化制取(NH₄)₂SO₄化肥的工藝，將進(jìn)液噴射器(9)出口用下液管導(dǎo)入氧化罐(2)中下部的溶液中，以增加反應(yīng)時(shí)間，再通過(guò)三級(jí)循環(huán)氧化，使介質(zhì)充分氧化，其循環(huán)氧化的流程為氧化罐(2)下部料液-循環(huán)泵(4)-循環(huán)液噴射器-氧化罐中下部。本發(fā)明是在進(jìn)液噴射器內(nèi)吸入空氣，空氣又受到液流的剪切而分散成及其微小的空氣小顆粒，致使氣液接觸表面積比鼓泡式氧化數(shù)十倍地增加，充分利用了空氣中的氧氣，使反應(yīng)效率提高，反應(yīng)時(shí)間縮短，轉(zhuǎn)化率升高。
文檔編號(hào)C05C3/00GK101643369SQ20091006607
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月28日
發(fā)明者史選增, 李清林 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)市天譽(yù)環(huán)保工程有限公司