氨法脱硫吸收塔设计相关书籍有哪些

氨法脱硫是利用气氨或氨水做为吸收剂，气液在脱硫塔内逆流接触，脱除烟气中的SO2。

氨是一种良好的碱性吸收剂，从吸收化学机理上分析，二氧化硫的吸收是酸碱中和反应，吸收剂碱性越强，越有利于吸收，氨的碱性强于钙基吸收剂；而且从吸收物理机理分析，钙基吸收剂吸收二氧化硫是一种气固反应，反应速率慢，反应不完全，吸收剂利用率低，需要大量的设备和能耗进行磨细、雾化、循环等以提高吸收剂利用率，设备庞大、系统复杂、能耗高；氨吸收烟气中的二氧化硫是气液反应，反应速率快，反应完全、吸收剂利用效率高，可以做到很高的脱硫效率。同时相对于钙基脱硫工艺来说系统简单、设备体积小、能耗低。

脱硫副产品硫酸铵是一种农用废料，销售收入能降低一部分成本。就吸收SO2而言，氨是一种比任何钙基吸收剂都理想的脱硫吸收剂，就技术流程可知，整个脱硫系统的脱硫原料是氨和水，脱硫产品是固体硫铵，过程不产生新的废气、废水和废渣，既回收了硫资源，又不产生二次污染。

1、氨蒸发系统

液氨由储罐出来经蒸发变为气氨，气氨进入储罐，供中和吸收系统使用。

2、吸收系统

烟气进入吸收塔，经过下部喷淋的含氨母液和浮化层含氨母液充分吸收，反应后，达标排放，母液循环使用，氨气通过控制加入，母液循环到一定浓度，部分移入高倍中和槽，循环槽补充低浓度母液或清水继续吸收。

3、中和系统

母液打入中和槽后，根据比重、母液温度情况决定何时通氨母液温度适合时通氨，通入氨后定时测PH值和中和温度。根据中和温度控制通氨量，达到终点后，待溶液温度降下后通知包装工离料出产品，并取样，交化验进行质量检定。

4、循环水系统

因为母液吸收和中和过程均有热量，为了移走热量，在循环槽内和中和槽内均加装冷却管束，用循环水移走多余热量，热水经冷却塔降温后循环使用。

氨法脱硫工艺主要由脱硫洗涤系统、浓缩系统、烟气系统、氨贮存系统、硫酸铵生产系统（若非氨-硫铵法则是于其工艺相对应的副产物制造系统）、电气自动控制系统等组成。

锅炉排出的烟气通过引风机增压后进入FGD系统，引风机用来克服整个FGD系统的压降。烟道上设有挡板系统，以便于FGD系统正常运行或旁路运行，不考虑增设脱硫增压风机。烟气通过引风机后，进入脱硫塔。

吸收塔分为三个区域：分别为吸收区、浆池区和除雾区，烟气向上通过脱硫塔，从脱硫塔内喷淋管组喷出的悬浮液滴向下降落，烟气与氨/硫酸铵浆液液滴逆流接触，发生传质与吸收反应，以脱除烟气中的SO2、SO3。脱硫后的烟气经除雾器去除烟气中夹带的液滴后，从顶部离开脱硫塔，通过原烟道进入烟囱排放。脱硫塔下部浆池中的氨/硫酸铵浆液由循环泵循环送至浆液喷雾系统的喷嘴，产生细小的液滴沿脱硫塔横截面均匀向下喷淋。SO2和SO3与浆液中的氨反应，生成亚硫酸铵和硫酸铵。

在脱硫塔浆池中鼓入空气，将生成的亚硫酸铵氧化成硫酸铵，由于充分利用了烟气中的热量，使得脱硫塔中的水蒸气过饱和而析出硫酸铵结晶，硫酸铵浆液经过旋流器的脱水提浓厚再进入离心机进一步脱水，最后经干燥后得到硫酸铵产品。

整个脱硫系统的脱硫原料是氨和水，脱硫产品是固体硫铵，过程不产生新的废气、废水和废渣。既回收了硫资源，又不产生二次污染。 其主要技术特点如下：

1）单塔设计，有效降低成本，节约空间；

2）空塔喷淋，降低系统压降，节约电能；

3）大循环量，增大液气比来弥补因浓度上升，脱硫效率下降的缺点，保证脱硫效率；

4）烟气喷淋降温技术，使烟气温度尽快达到氨法脱硫的最佳温度，增加脱硫效率，从而尽量降低塔本身的高度；

5）烟气直排工艺，彻底解决了原烟囱腐蚀的问题，降低了烟气加热的设备投资，运行成本和维修成本；

6）改进搅拌方式，降低成本，增强氨法脱硫技术的市场竞争力；

7）硫酸铵回收系统采用新工艺，根本上解决了传统硫酸铵回收；

8）整个过程中不产生废水、废气、废渣，无二次污染；

9）工艺与石灰石-石膏类似，但副产品是以硫酸铵的形式出现的，而硫酸铵是重要的化肥产品，它的工艺符合循环经济的原则。

1、氨逃逸

这里所述的氨逃逸专指气态氨随烟气排出脱硫装置的现象。在氨法脱硫工程中，通常造成氨逃逸的主要原因是脱硫循环液中游离氨含量高。氨是极易挥发的物质，常温常压下氨是气体。所以在氨法脱硫的工程中需要将氨的浓度和温度降到尽量低。脱硫所需要的氨是由脱除烟气中的二氧化硫的量所决定的，所以为了使吸收液中氨的浓度降低，只能加大吸收液的循环量，同时，吸收液温度降低。

另外，亚硫酸铵氧化率低也是造成氨逃逸严重的另一个原因。脱硫生成的亚硫酸铵是不稳定的化合物，如果不及时氧化成稳定的硫酸铵，容易分解成二氧化硫和氨，造成排放烟气中二氧化硫升高同时氨逃逸加剧。

2、气溶胶

在氨法脱硫方法中，所谓气溶胶是指气态酸性氧化物在一定条件下与气态氨反应，生成相应的极细的铵盐固体微粒，如同烟尘漂浮在气体中。根据生成气溶胶氧化物的酸性程度，可以分为弱酸性气溶胶和强酸性气溶胶，主要是亚硫酸铵和硫酸铵。

氨法脱硫的工程越来越多，规模越来越大，人们注意到所谓的“白烟”问题，主要是气溶胶的原因。在气态氨和水存在的条件下与烟气中的二氧化硫和三氧化硫反应生成了硫酸铵和亚硫酸铵固体微粒，不容易除去。

石灰石-石膏法脱硫工程中也出现了气溶胶问题，尤其是安装了脱硝装置的工程，会出现“蓝烟”、“黄烟”现象。不过这种气溶胶是硫酸酸雾，与硫酸铵气溶胶有区别。

1、选择合理的液气比

氨逃逸和气溶胶的形成与液气比关系密切，从抑制气溶胶的角度考虑，选择较大的液气比可以将液相游离氨含量控制的很低，也使气相氨的含量很低，这样就抑制了气溶胶的生成。美国Marsulex公司主张液气比在10以上，这是经过长期研究的结论，应该具有很高的参考价值。目前国内氨法脱硫液气比取5—10。

2、氨水浓度

避免脱硫过程中生成气溶胶的措施是将脱硫区域气态氨含量降低，由气液平衡得知，氨水的浓度降低可以有效的降低气态氨的浓度。一般工业上氨浓度控制在10%—20%。

3、设置氨回收段

在脱硫塔吸收段上方设置一个氨回收段，对于减少氨逃逸有一定效果。喷淋水会与上升的脱硫后烟气逆向接触，烟气中的氨被喷淋水吸收。脱硫塔吸收段与氨回收段之间由横断塔体的隔板隔开，隔板上装有升气帽。喷淋水清洗后下落到隔板上方，经管道流回喷淋罐。冲洗后的水可以作为脱硫塔补充水落入塔循环浆液，而喷淋水用新鲜水补充，以此降低氨浓度。

4、脱硫塔进口喷水

脱硫塔烟气进口区域或者进口烟道布置水喷淋设施，三氧化硫等强酸性氧化物都是极易溶于水的，喷水可以使这些氧化物迅速溶于水，从而避免气溶胶的产生。

5、脱硫塔出口高效除尘除雾装置

经过脱硫的烟气含有大量雾滴，雾滴由浆液液滴、凝结液滴和尘颗粒组成，当这部分烟气进入高效除尘除雾器，高效除尘除雾器筒内加设的气旋板使脱硫气旋转起来，在气旋器上方形成气液两相的剧烈旋转及扰动，从而使得烟气中的小液滴、粉尘颗粒、气溶胶等微小颗粒物相互碰撞团聚凝聚成大液滴，其与气旋筒壁碰撞，并被气旋筒壁捕获吸收，捕获的液滴进入多级气旋设置的一个桶内，脱硫后的烟气可以达到国家标准直排。

　莱特.莱德　氨法脱硫工艺有多种，我公司专利技术是氨-硫酸铵法，氨水吸收SO2达到气体净化的目的。并通过对吸收液中的(NH4)2SO3氧化为(NH4)2SO4,生成可做农用化肥的脱硫副产物。脱硫装置既设吸收塔，亦设氧化塔，以确保亚硫酸铵的彻底氧化。我公司在氨法脱硫技术方面取得卓越成绩，建有多套烟气脱硫装置已投入运行，尚有数套装置正在建设中。公司并拥有多项专利技术，其中最突出的有：

单塔四段三双烟气氨法脱硫工艺---双氧化、双回路、双除雾、吸收塔无填料空塔喷淋脱硫装置。

双塔四段三回路氨法脱硫工艺----此法是双塔互补，予塔高温预洗，达到气体初步净化、蒸发浓缩的目的主塔的氨水吸收SO2反应生成亚硫酸铵、氧化生成硫酸铵。专利技术体现以下优点：

1、SO2双级吸收、亚硫酸铵双级氧化，采用先进的脱硫塔内件技术，使SO2吸收充分，脱硫率达96%以上，氧化率达98%以上。。

2、采用双除雾装置，既防止了氨逃逸问题，并合理控制温度和气体流向。消除烟气带水，降低氨耗和工艺水消耗。

3、采用独特的雾化喷嘴结构，及先进的内件装置，达到气液充分传质传热接触，有力的控制了系统水、热量平衡，系统阻力小于800Pa.。

4、系统多处设冲洗水、旁滤器，配置合理的管路设计，防止出现堵塞。

5、与强企协作，采用技术先进、质量过硬的防腐和防冲刷材料产品。

氨法脱硫工艺皆是根据氨与SO2、水反应成脱硫产物的基本机理而进行的，主要有湿式氨法、电子束氨法、脉冲电晕氨法、简易氨法等。

1、电子束氨法（EBA法）与脉冲电晕氨法（PPCP法）

电子束氨法与脉冲电晕氨法分别是用电子束和脉冲电晕照射喷入水和氨的、已降温至70℃左右的烟气，在强电场作用下，部分烟气分子电离，成为高能电子，高能电子激活、裂解、电离其他烟气分子，产生OH、O、HO2等多种活性粒子和自由基。在反应器里，烟气中的SO2、NO被活性粒子和自由基氧化为高阶氧化物 SO3、NO2，与烟气中的H2O相遇后形成H2SO4和HNO3，在有NH3或其它中和物注入情况下生成（NH4）2SO4/NH4NO3的气溶胶，再由收尘器收集。脉冲电晕放电烟气脱硫脱硝反应器的电场本身同时具有除尘功能。

这两种氨法能耗和效率尚要改进，主要设备如大功率的电子束加速器和脉冲电晕发生装置还在研制阶段。

2、简易氨法

简易氨法已商业化的有TS、PS氨法脱硫工艺等，主要利用气相条件下的H2O、NH3与SO2间的快速反应设计的简易反应装置，严格地讲简易氨法是一种不回收的氨法，其脱硫产物大部分是气溶胶状态的不稳定的亚铵盐，回收十分困难，氨法的经济性不能体现；且脱硫产物随烟气排空后又会有部分分解出SO2，形成二次污染。所以，该工艺只能用在环保要求低、有废氨水来源、不要求长期运行的装置上。

3、湿式氨法

湿式氨法是目前较成熟的、已工业化的氨法脱硫工艺，并且湿式氨法既脱硫又脱氮。湿式氨法工艺过程一般分成三大步骤：脱硫吸收、中间产品处理、副产品制造。根据过程和副产物的不同，湿式氨法又可分为氨-硫铵肥法、氨-磷铵肥法、氨-酸法、氨-亚硫酸铵法等。

（1）吸收过程：

脱硫吸收过程是氨法烟气脱硫技术的核心，它以水溶液中的SO2和NH3的反应为基础：

SO2＋H2O＋xNH3 = (NH4) xH2－XSO3 （1）

得到亚硫酸铵中间产品。其中，x=1.2－1.4。

直接将亚铵制成产品即为亚硫酸铵法

（2）中间产品处理

中间产品的处理主要分为两大类：直接氧化和酸解。

a） 直接氧化——氨-硫铵肥法

在多功能脱硫塔中，鼓入空气将亚硫铵氧化成硫铵，其反应为：

(NH4)XH2-XSO3+1/2O2 +(2-x)NH3=(NH4)2SO4 (2)

b） 酸解——氨酸法

用硫酸、磷酸、硝酸等酸将脱硫产物亚硫铵酸解，生成相应的铵盐和气体二氧化硫。反应如下：

(NH4)XH2-XSO3+x/2H2SO4=x/2(NH4)2SO4+SO2+H2O (3)

(NH4)XH2-XSO3+xHNO3=xNH4NO3+SO2+H2O (4)

(NH4)XH2-XSO3+x/2H3PO4=x/2(NH4)2HPO4+SO2+H2O (5)

（3）副产品制造

中间产品经处理后形成了铵盐及气体二氧化硫。铵盐送制肥装置制成成品氮肥或复合肥；气体二氧化硫既可制造液体二氧化硫又可送硫酸制酸装置生产硫酸。而生产所得的硫酸又可用于生产磷酸、磷肥等。

4、湿式氨法的脱氮作用

湿式氨法在脱硫的同时又可起一定的脱氮作用。

反应式为：

2NO十02＝2N02

2N02十H20＝HN03 ＋ HN02

NH3＋ HN03 = HN4NO3+H2O

NH3＋ HN02 = HN4NO2+H2O

4（HN4）2SO3＋ 2N02 = N2 ＋4（HN4）2SO4

湿式氨法脱硫工艺系统一般组成

氨水洗涤脱硫工艺设备主要由脱硫洗涤系统、烟气系统、氨贮存系统、硫酸铵生产系统（若非氨-硫铵法则是于其工艺相对应的副产物制造系统）等组成。核心设备是脱硫洗涤塔。

几种湿式氨法脱硫工艺：

（1） Walther氨法工艺

湿法氨水脱硫工艺最早是由克卢伯（krupp kroppers）公司开发于七八十年代的氨法Walther工艺。除尘后的烟气先经过热交换器，从上方进入洗涤塔，与氨气（25%）并流而下，氨水落入池中，用泵抽入吸收塔内循环喷淋烟气。烟气则经除雾器后进入一座高效洗涤塔，将残存的盐溶液洗涤出来，最后经热交换器加热后的清洁烟气排入烟囱。

（2）AMASOX氨法工艺

传统的氨法工艺遇到的主要问题之一是净化后的烟气中存在气溶胶问题没得到解决。能捷斯-比晓夫公司对传统氨法进行了改造和完善为AMASOX法。主要改进是将传统的多塔改为结构紧凑的单塔、并在塔内安置湿式电除雾器解决气溶胶问题。

（3）GE氨法工艺

90年代，美国的GE公司也开发了氨法工艺，并在威斯康辛州的kenosha电厂建一个500MW的工业性示范装置。该工艺流程为：除尘后的烟气从电厂锅炉后引出，经换热器后，进入冷却装置高压喷淋水雾降温、除尘（去除残存的烟尘），冷却到接近饱和和露点温度的洁净烟气再进入到吸收洗涤塔内。吸收塔内布置有两段吸收洗涤层，使洗涤液和烟气得以充分的混和接触，脱硫后的烟气经塔内的湿式电除尘器除雾后，再进入换热器升温，达到排放标准后经烟囱排入大气。脱硫后含有硫酸铵的洗涤液经结晶系统形成副产品硫酸铵。

（4）NKK氨法

NKK氨法是日本钢管公司开发的工艺。该吸收塔具有一定的特点，分三段。从下往上，下段是预洗涤除尘和冷激降温，在这一段，没有吸收剂的加入。中段是第一吸收段，吸收剂从此段加入。上段作为第二吸收段，但是不加吸收剂，只加工艺水。吸收处理后的烟气经加热器升温后排向烟囱。亚硫铵氧化在单独的氧化反应器中进行。需要的氧由压缩空气补充，氧化剩余气体排向吸收塔。

氨法脱硫即用氨水通过喷淋与烟气接触，吸收烟气中的二氧化硫，最终生成亚硫酸铵，反应式如下：

SO2+NH3+H2O=NH4HSO3 （1）

SO2+2NH3+H2O=(NH4)2SO3 （2）

SO2+(NH4)2SO3+H2O=2NH4HSO3 （3）

NH3+ NH4HSO3=(NH4)2SO3 （4）

上述反应中，在送入氨量较少时，则发生（1）式反应；在送入氨量较多时，则发生（2）式反应；而式（3）表示的是氨法脱硫吸收反应的主反应式；因吸收过程中所生成的酸式盐NH4HSO3对SO2不具有吸收能力，吸收液中NH4HSO3数量增多时对SO2吸收能力下降，操作中需向吸收液中补充氨，使部分NH4HSO3转变为(NH4)2SO3，这就发生（4）式反应，以保持吸收液对SO2的吸收能力。

在烟气吸收过程中形成的(NH4)2SO3，需氧化为(NH4)2SO4才是期望的副产品。反应在专门设计的氧化器中进行，反应式如下：

2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4

明晟环保:化肥装置氨源及其在氨法脱硫上的使用特点

1液氨

液氨运输及储存便利,通常将气态的氨气通过加压或冷却得到液态氨。氨易溶于水,溶于水后形成碱性溶液。液氨(气氨)管理要求高。用于脱硫时,其管道及相应的贮槽应按压力等级设计并有防爆措施。但因其含量高运输成本低,液氨是长距离外购脱硫剂的首选方案。

2 氨水

氨水为无色透明的液体,是不燃烧、无危险的液体。

2.1稀氨水

稀氨水一般由废氨水提浓或液氨稀释而来,质量相对较好,可以直接使用。

2.2废氨水

化肥企业废氨水来源:

1)合成氨系统废氨水来源

铜洗再生工序产生的含氨废水回收塔用软水或稀氨水回收下来的氨水,脱除有机硫过程中产生的低压变换冷凝液和含氨废水等。

2 )氮肥(氨加工)废氨水来源

(NH4)2·CO3生产废水主要是尾气洗涤塔产生的含氨废水尿素生产废水主要是蒸馏和蒸发工序的解吸液和冷凝液即含氨废水NH4NO3生产废水主要是真空蒸发工序生产的含氨废水。

目前,化肥企业的含氨废水一般送尿素解吸或新增氨回收塔进行提浓回收。进行回收需要增加能耗和操作费用。

废氨水浓度一般较低,高的一般也不超过5%,所以当用废氨水脱硫时要注意装置的水平衡,水过量时须搭配使用高浓度的氨。

3 .NH4HCO3

一般是由氨与二氧化碳化合而成,曾是氮肥的主要品种,目前仍是中小氮肥厂重要产品。

NH4HCO3可分解为氨与二氧化碳,可作为脱硫剂。在使用碳铵作脱硫剂时,需配置将碳铵溶解的装置然后将碳铵泵入脱硫系统。因碳铵在脱硫过程中有气体二氧化碳生成,所以碳铵的加入点要有防泡沫措施。

4. 尿素

尿素用液氨和二氧化碳为原料合成尿素。尿素在水的作用下分解成氨和二氧化碳,可以作脱硫剂使用。

尿素做脱硫剂也需配置溶解装置。然后将溶液泵入脱硫系统。同样其水解过程中有气体二氧化碳生成,所以其加入点也应要有防泡沫措施。

5 化肥企业使用氨法烟气脱硫的优势

化肥企业特别是氮肥厂皆有上述的含氨脱硫剂,采用氨法技术进行锅炉烟气脱硫,可直接利用氨甚至废氨水回收烟气中的SO2制成(NH4)2SO4肥料,在厂内即可实现废物的综合利用,以废治废、变废为宝。

另外,氨法脱硫属化工技术,化肥企业的操作人员和管理人员容易掌握。

氨法脱硫在工艺上没有强制要求pH不能超过6，每个厂在控制上有不同的要求，但一般都在5-6之间。单独从理论上讲，pH越高，即碱性越高，脱硫效果越好，其实实际上不是这样的。

脱硫是一个简单的化工过程，包括二氧化硫的吸收，中和、亚硫酸根的氧化以及副产品的结晶析出。但这几个过程是相互促进、相互影响的。拿pH来讲，高的pH利于吸收和中和，但不利于亚硫酸根的氧化（长时间会影响脱硫效率），影响硫酸盐的结晶长大。经过经验总结，pH在4.5至5.5是最佳的范围，在保证一定的脱硫效果的同时，能够保证亚硫酸根的良好氧化，保证整个脱硫过程顺利的向正方向进行。

pH的控制正是通过加入的氨水来调节。具体的实施方法现在大部分已经设计成自动控制，根据pH的变化及烟气量、二氧化硫浓度的变化，来自动调节阀门的开度，实现pH的稳定，实现排放指标的稳定控制。

湿法、半干法、干法三大类脱硫工艺。最常见的脱硫方法为钙法脱硫与氨法脱硫，炉内喷钙、等离子、海水脱硫等市场很小，仅适用与特殊情况。湿法脱硫技术较为成熟，效率高，操作简单。传统的石灰石/石灰—石膏法烟气脱硫工艺采用钙基脱硫剂吸收二氧化硫后生成的亚硫酸钙、硫酸钙，由于其溶解度较小，极易在脱硫塔内及管道内形成结垢、堵塞现象。双碱法烟气脱硫技术是为了克服石灰石—石灰法容易结垢的缺点而发展起来的。随着新环保法的逐步实施，对脱硫效率要求也越来越高，能满足脱硫效率的脱硫方式唯有钙法与氨法，但是钙法脱硫存在工艺复杂、堵塞、腐蚀、硫石膏堆置等问题，但仍是当前的主流脱硫方式；氨法脱硫方式工艺较简单，不会产生任何废弃物，且产生的硫酸铵可以做复合肥，但仍存在投资较大，运行费用较高的问题。氨法脱硫是当前问题最少的脱硫方式，也是以后的主流趋势，新的脱硫脱硝一体化技术已逐步完善，能够达到新环保法超低排放的标准。