噴射器在亞硫酸銨氧化中的應用

袁鳳慧

(河南心連心化肥有限公司，河南新鄉(xiāng) 453731)

0 前言

大量燃煤形成煙氣，煤中硫燃燒形成的二氧化硫污染大氣，造成酸雨，是全球關注的幾大環(huán)保問題之一。氨法脫硫是一種綠色經(jīng)濟的煙氣脫硫(FGD)方法，利用氨水吸收SO2形成亞硫酸銨，雖含有豐富的氮、硫元素，但穩(wěn)定性差，需要經(jīng)過空氣氧化，形成穩(wěn)定的硫酸銨，才能被土地吸收利用;硫酸銨既可作為肥料單獨使用，也可作為復混肥的配合肥料，適合我國的國情［1］。因此，亞硫酸銨的氧化過程成了實現(xiàn)氨法煙氣脫硫副產(chǎn)物價值的關鍵［2］。

目前氨法煙氣脫硫常采用強制氧化方式，使用氧化風機將空氣強行注入亞硫酸銨溶液內(nèi)，將亞硫酸銨轉化成硫酸銨［3］。

多數(shù)廠家都會采用塔內(nèi)強制氧化，即將空氣通入吸收塔底部，在吸收塔底部將亞硫酸銨氧化成硫酸銨，再排至干燥或離心系統(tǒng)，這種氧化方法會造成煙氣中夾帶大量硫酸銨氣溶膠;而我廠煙氣脫硫采用塔外強制氧化工藝，從脫硫塔底部打出的亞硫酸銨液體，被氧化泵送至氧化罐。同時，羅茨風機將空氣送入氧化罐與亞硫酸銨液體混和，避免了氣溶膠的產(chǎn)生。但是，應用氧化風機強制氧化的工藝，氧氣利用率低，且接觸不完全，而運行羅茨風機的額定功率較大，會造成氧化風機投資及能耗巨大浪費。因此，尋找一種高效、節(jié)能的氧化方式或氧化設備就更加必要。

1 噴射器在亞硫酸銨氧化中的應用

1.1 噴射器的結構及原理

圖1 噴射器結構圖

噴射反應器具有設備操作簡單、反應時間短、傳質(zhì)效果好、轉化率高、生成物純度高等優(yōu)點，是一類高效的多相反應器。如圖1所示。當具有一定壓力的工作流體經(jīng)噴嘴(A)噴射時，形成高速流體，并在噴嘴周圍形成壓力降，從而使進行反應的氣體被吸入吸氣室(B)，然后在混合室(C)內(nèi)充分混和形成湍流，同時進行反應，使各相間密切接觸，從而使反應更加充分。生成的產(chǎn)物由擴散室(D)使其流速逐漸降低，利用增加的靜壓力將產(chǎn)物送出去［4］。

1.2 噴射器的應用

河南心連心化肥有限公司原先采用兩臺LSR250羅茨風機(一開一備)向氧化罐送空氣，由于氧化風機強制氧化的氧化率低，而造成電能浪費;經(jīng)過改進研究，引進杭州某工業(yè)泵廠的RPP-80-500型噴射器，最大抽氣量可達500 m3/h，再配套100FP-32型離心泵，經(jīng)過長期使用，發(fā)現(xiàn)氧化效率明顯得到提高，電耗也明顯降低，取得了很好的效果。

公司采用一套煙氣脫硫裝置配四組噴射器，如圖2所示，兩組噴射器用于氧化罐做初步氧化，另兩組用于氧化過后的母液罐繼續(xù)深度氧化，氧化效率達到99%以上。再配合氧化罐底部的孔板，不僅能增加氧氣和亞硫酸銨溶液的接觸時間和面積，還可以使溶液中的灰塵積在罐底，方便定期清理。

圖2 煙氣脫硫裝置

2 運行效果

2.1 降低液體渾濁度，提高成品純度

正常生產(chǎn)過程中，氧化罐上部的液面平穩(wěn)，不像氧化風機送空氣時開水沸騰似的翻花，整個液面全為微小氣泡;氧化液顏色正常，無雜質(zhì)，罐底的積灰淤泥穩(wěn)定沉于底部，不與溶液一起翻騰，有效提高了硫酸銨成品的純度。

2.2 提高亞硫酸銨氧化效率

改造前、后的氧化效率對比如表1所示。

表1 改造前后的氧化效率對比表

由于噴射器的混合效果好，亞硫酸根與氧氣接觸面積增加，經(jīng)過氧化后，溶液中亞硫酸根由原來的10～20 g/L降低到現(xiàn)在的5 g/L以下，氧化效率提高了10% ～20%。

2.3 降低電耗成本

應用RPP-80-500型噴射器后，由于減少了大功率設備，使得設備電能的消耗得到了明顯的減少。原先開一臺LSR250的羅茨風機，功率90 kW;現(xiàn)在噴射器只需要利用原來的亞硫酸銨輸送設備，不增加其他電力設備，年節(jié)電64.8×104kW·h(按電費0.55元/kW·h)，節(jié)約電耗成本35.6萬元。

［1］余媛媛，謝亨華.燃煤鍋爐煙氣脫硫技術及其應用現(xiàn)狀與對策［J］.環(huán)境與開發(fā)，2000，15(2):21-23.

［2］郝吉明，王書肖，陸永琪.燃煤二氧化硫污染控制手冊［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2001.

［3］崔建祥，趙 焰.氨法脫硫副產(chǎn)物亞硫酸銨的塔外氧化［J］.電力環(huán)境保護，2009，25(3):21-22.

［4］張曉玲，張頌培.噴射反應器的應用研究現(xiàn)狀［J］.化工時刊，2010，24(6):58-62.