烟气脱硫后硫酸铵蒸发结晶器成套设备处理先关工艺设计

烟气脱硫后硫酸铵蒸发结晶器成套设备处理先关工艺设计南通昊晟化工设备有限公司专业生产烟气脱硫后产生的硫酸废水蒸发器。

硫酸铵溶液蒸发浓缩，硫酸铵浓度为18.0﹪，每小时处理量为12吨，每小时需蒸发的水量为9.6吨水，并对硫酸铵进行回收。

二，方案选择：1，采用三效蒸发浓缩设备，工艺流程见附图。

2，硫酸铵溶液通过进料泵经流量计进入预热器后，再进入一效加热器，在一效蒸发器内进行蒸发，蒸发出的二次蒸汽供二效加热器使用，由于真空作用，一效蒸发器蒸发过的溶液进入二效加热器再次加热并进入二效蒸发器进行蒸发，在二效蒸发过程中，考虑到有部分晶体析出，因此在二效蒸发器下部加装一台强制循环泵，避免结晶的物料粘附到加热管的内壁上。

达到一定浓度后的溶液进入三效蒸发器再次蒸发，同样原因三效蒸发器也加装了一台循环泵。

过饱和的物料在三效蒸发器的下部完成结晶。

结晶完成后进入离心机分离出硫酸铵晶体，分离出的溶液回到蒸发器继续蒸发浓缩，将英之杰硫酸铵晶体通过气流干燥达到含水要求后，再用包装机组进行包装，得到每袋50公斤的成品硫酸铵。

蒸发出的水和汽通过预热器、冷凝器后进入液封槽，再通过水泵排走。

三，设备材料的选择：根据以往我们生产过的设备，设备材料选用1Cr18Ni9Ti不锈钢材料。

四，设备说明及价格A：三效浓缩设备设备说明：1）、加热器：一、二、三效蒸发器为列管式加热，加热管规格为φ38，加热器管程及管板材质采用选用1Cr18Ni9Ti不锈钢，壳程材质：Q235B/8mm的碳钢材料。

2）、蒸发器：蒸发器采用1Cr18Ni9Ti不锈钢材料。

设有人孔、视孔、温度计、真空表等装置。

3）、预热器：预热器为列管式加热，，加热管规格为φ38，预热器管程及管板材质为1Cr18Ni9Ti不锈钢材料，壳程材质：Q235B/6mm的碳钢材料。

4）、进料泵：采用材质为1Cr18Ni9Ti的泵为进料泵。

5）、循环泵、循环出料泵：循环泵、循环出料泵，要求密封良好，耐温，保证在负压状态下，能使高浓度物料或结晶物料连续出料工作，材质为1Cr18Ni9Ti不锈钢材料。

6）、冷凝器：采用Q235B碳钢材料，冷却面积有100㎡。

7）、液封槽：采用碳钢材料，容积为2000L。

8）、真空机组：采用的水喷射真空机组。

9）、工艺配件：工艺管道采用1Cr18Ni9Ti/Q235材质。

10）、仪表：所有压力、温度、真空用传感器检测，数字集中显示。

B：分离设备说明：采用双级活塞推料型离心机，实行连续进出料操作。

同时也减轻工人劳动强度。

C：气流干燥机设备：一）、基本条件：2，物料：1〉物料名称：硫酸铵2〉物料含水量：ω1<10~12%3〉物料温度：Tm1=15 ℃4〉物料粘性：松散2、成品：1〉生产能力：W1=3000Kg/h2〉成品含水率：ω2≤0.5%二）、工艺条件：1、加热方式：高温烟气2、干燥方式：脉冲气流干燥机3、进风温度：T1=160~200 ℃4、出风温度：T2=80~85℃5、成品物料温度：Tm2=55~65℃6、成品收集方式：一级旋风分离+二级旋风分离7、电源与电压：380V、50Hz三相四线8、安装场地：室内三）、工艺计算：2，空气湿度：根据当地气温情况，化工机械有限公司并经计算，得出当地湿度为：H1=0.009~0.012 kgv/kgd2、蒸发水份量；(按最高12%含水计算)W2=392KgH2o/h3、出风口湿度H2及空气用量：由热风物料平衡及热量衡算，并由上述各工艺参数经过计算（计算过程略）得出：H2=0.030~0.031 kgv/kgdG=19500~21000Kg/h四）、主体系统设计范围：1、初效空气过滤器：一台材质：外框Q235A/δ=2.0mm2、气流干燥底座：一台材质：主体材质：SUS304及Q235A；3、螺旋加料器：一台型号：GX250×2材质：SUS304功率：N=4.0Kw控制方式：无级调速控制4、干燥直管：三只型号：D=680mm材质：材质：SUS3045、干燥脉冲管三只型号：D=1000mm材质：材质：SUS3046、连接管道：D=680mm 各规格一套材质：材质：SUS304及Q235A7、排气管道：D=700mm 各规格一套材质：材质：Q235A五）、成品收集系统：1、一级旋风分离器：一台(4只组合)型号：B-650 材质：SUS304（内表面处理）2、二级旋风分离器：一台(4只组合)型号：B-620 材质：SUS304（内表面处理）3、出料器：1〉、一级旋风出料关风器：型号：TFGFT-9.O 一台，功率：N=2. 2 Kw/台材质：SUS3042〉、二级旋风出料关风器：型号：TFGFT-2.8 一台，功率：N=0. 75 Kw/台材质：SUS304六）、引风机一台1、型号：9-26-10D 1450 rpm2、电机功率：N=55Kw3、风量：19500~23600 M3/h4、风压：6330~6830 Pa5、材质：Q235AD：自动包装机：采用1Cr18Ni9Ti不锈钢材料制造，自动称重、热合、缝包，每袋包装为50公斤，配套输送装置。

镁法脱硫做七水硫酸镁的原工艺三效蒸发加冷却结晶，有一个三效蒸发的过程，因为脱硫都是用低纯度的氧化镁，所以吸收后成品硫酸镁溶液来料中含有大量钙离子，进一步蒸发从理论上不合理，主要问题是蒸发器会结垢，实际上蒸发器因为钙离子溶度高产生结垢到目前还没有十分有效的处理方法，即便将来可以解决结垢问题，蒸发的方式能耗也很高，另外母液杂质高，处理也比较困难，故原工艺不建议采用。

本工艺的改进是采用冷冻结晶法降低生产成本，同时提高七水硫酸镁的产品质量。

按电费0.6元/度计算，冷冻结晶法综合成本在45元/吨左右。

运行成本优于效蒸发浓缩加结晶法，所以还是不合理，另外国内烟气脱硫的制七水硫酸镁项目运行都不理想，已经充分证明以上问题。

所以从硫酸镁浓度随着溶解度变化很大的性质来看，应该使用比较成熟的冷冻结晶法最经济，能耗最低，另外溶液中的钙离子以二水硫酸钙的形式结晶析出也不会产生结垢不易处理的问题。

镁法脱硫制七水硫酸镁的工艺：硫酸镁的一般生产方法;无水硫酸镁Magnesium sulfate分子式(Formula)：MgSO4分子量(Molecular Weight)：120.36物化性质(Physical Properties)熔点(℃)：1124(分解)；相对密度(水=1)：2.66；溶于水、乙醇、甘油硫酸镁的物化性质;硫酸镁属斜方晶系，四角粒状或菱形晶体，无色，透明，集合体为白色、玫瑰色或绿色玻璃光泽。

形状有纤维状、针状、粒状、块状或粉末，无臭，清凉，有苦咸味，相对密度1.67~1.71，分解温度1124℃。

易溶于水，慢溶于甘油，微溶于乙醇，水溶液呈中性。

镁法脱硫的基本原理采用菱镁矿经过煅烧生成的氧化镁,氧化钙作为脱硫吸收剂，将氧化镁和氧化钙通过浆液制备系统制成氢氧化镁，氢氧化钙在脱硫吸收塔内与烟气充分接触，烟气中的二氧化硫与浆液中的氢氧化镁,氢氧化钙进行化学反应生成亚硫酸镁,亚硫酸钙，脱除燃煤烟气中的SO2、SO3、HCl、HF等酸性物质，净化燃煤烟气。

烟气自除尘器后的水平主烟道进入脱硫系统，经脱硫段增压风机提升压力后烟气进入吸收塔内，烟气自下而上流动，与从塔内喷淋层喷射向下的吸收浆液逆向接触，污染物溶解并发生中和反应，烟气中的SO2、SO3、 HF、HCl等有害气体被洗涤吸收。

脱硫吸收液由吸收循环泵向上输送到喷淋层，通过喷嘴喷向吸收塔内与烟气接触。

从高效雾化喷嘴喷出的吸收液在喷淋作用下形成较细的雾状液滴，在塔内产生高效充分的气-液接触。

在吸收塔底部的浆液区域，氧化风机供给的空气通过布置在浆液池内的曝气管道与洗涤产物反应，进一步将吸收产生的亚硫酸镁.亚硫酸钙，强制氧化生成硫酸镁,硫酸钙。

硫酸钙多级沉降过滤,再除钙,硫酸镁溶液通过泵输送至硫酸镁后处理工段，进行结晶、离心脱水及干燥包装等处理，制备出七水硫酸镁。

反应原理：1、吸收二氧化硫气体进入溶液形成水合硫酸。

SO2(g) « SO2(aq)SO2(aq) +H2O « HSO3-+ H+2、吸收剂溶解氧化镁和水混合形成氢氧化镁（这一步骤一般在塔外完成），氢氧化镁在塔内溶解成镁离子和氢氧根离子；吸收二氧化硫引起的PH值下降，促进了氢氧化镁的溶解。

Mg0(s) + H2O « Mg(OH)2(aq)Mg(OH)2(aq) « Mg2++2OH-3、氧化亚硫酸氢根在氧气的作用下，被氧化成硫酸根离子。

吸收塔内的氧化除小部分自然氧化外，主要部分是由氧化空气的注入完成的。

HSO3- + 1/2O2« SO42-+ H+结晶器的介绍结晶器的过饱和产生设备是一个冷却换热器，冷却介质通过壳程。

这种结晶设备的结晶室从工艺方式上分为两种： 1、分级清液循环型，2、晶浆混流型1、分级清液循环型：主要是控制循环泵抽吸的是基本不含晶体的清溶液，然后输送到冷却器去进行降温，通过降温使循环母液中的过饱和度增加。

下部的结晶生长器主要是使过饱和溶液经中央降液管直伸入生长器的底部，再徐徐穿过流态化的晶床层，从而消失过饱和现象，晶体也就逐渐长大。

按照粒度的大小自动地从下至上分级排列，而晶浆浓度也是从下到上逐步下降，上升到循环泵入口附近已变成清液。

分级的操作法使底部的晶粒与上部未生长到产品粒度的互相分开，取出管是插在底部，因此产品取出来的都是均匀的球状大粒结晶，这是它最大优点。

但是循环泵的输送量在整个结晶器内是一定的，这就造成结晶器内晶粒的流态化的终端速度和晶浆浓度(也就是空隙率的大小)的限制，这样必然带来两个缺点:第一个是过饱和度较大，但是安全的过饱和介稳区域一般都是很狭窄的，而且生产上往往不允许越过介稳区的上限，一般都在介稳区中部或偏上一点。

所以生产能力的弹性很小。

第二个缺点是由于上述现象的存在，造成同一直径的设备比晶浆循环操作的生产能力要低几倍。

2、晶浆混流型：从装置的外观上看不出有什么区别，但在本质上截然不同。

实际上是加大了晶浆循环液量，由生长段经过循环管到蒸发室再回到晶床之中是同一个晶浆放度(一个空隙率)。

由于采用了混流过饱和的介稳区虽然压得更窄，但晶核的发生速率也会大为减小。

因此设备各部位的结晶疤垢生长也就比较缓慢。

又由于加大了循环泵输液量，远远能弥补过饱和度值较小的因素，实际产量在相同的晶床截面条件下，可比分级操作法大若干倍。

为了得到均匀的颗粒，在设备外部增加了分级装置，把大粒的淘选出来过滤分离，把不合格的晶粒随同溶液返回结晶系统。

结晶设备选型结晶器在运行时关键在于保持较小的过饱和度，尽量减缓成核速率，使晶体能够尽量长大。

多级冷却结晶器：二级要点一:从能耗的角度，冷却结晶所需费用低，且系统简单。