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论烟气氨法脱硫副产品结晶条件

  针对氨法湿法脱硫副产品硫酸铵结晶的问题,分析了影响硫酸铵结晶的主要因素,结合每个因素的特点,工艺设计及调试运行过程中可有效的提高硫酸铵结晶的效率及粒径问题,使得硫酸铵结晶条件得到了较好的控制。

  氨法湿法脱硫工艺技术一次性投资较高,但它的副产品硫酸铵产生可观的价值,可以较大程度的抵消投资和运行费用。所以此工艺被越来越多的中小锅炉企业所接受。虽然此工艺是一种较为成熟的工艺,但是在运行过程中仍然会出现一些问题,特别是结晶出的硫铵产品,有的结晶物晶体粒度较大,但有的结晶物几乎没有粒度可言。

  一、影响硫酸铵结晶的因素

  分别将100ml配制好的硫酸铵饱和溶液倒入250ml烧杯中,再用氨水或稀硫酸分别将PH值调至2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0,放入油浴锅,在110℃加热蒸发结晶。浓缩至剩余约50ml时停止加热,自然降温至室温,取样、吸湿、烘干、显微观察。

  共进行两组,一组用配制的试验液直接试验,标示为未除灰;另一组静置24hr后取上层清液试验,标示为已除灰。

  通过实验发现,在PH5-6条件下,结晶颗粒最大。在强酸性条件下,晶粒最为细碎。实验中发现,在常压敞口蒸发条件下,除PH2.0的一组样品,其它样品的最终PH值均降至3.0~3.5之间。可能是高温敞口条件下,导致硫酸铵部分分解,且引起氨挥发所致。

  2.溶液含灰量的影响

  分别取过滤液、自然沉降24hr后清液、原液、添加质量百分比0.3%、0.6%、0.9%干燥粉煤灰后原液等6个样品各100ml,油浴110℃加热蒸发结晶。浓缩至剩余约50ml时停止加热、自然降温至室温,取样、吸湿、烘干、显微观察。

  表1含灰量对结晶粒度的影响

  备注:表中用A/B/C表示晶体粒度,A最大,B、C、D依次次之

  通过实验发现,在完全无机械杂质和杂质较少的情况下,溶液易出现一开始无法成核,过饱和度过大,导致爆发成核的情况,所得晶粒均十分细碎;而灰分过大时,所得晶浆很黏稠,状态仿佛污泥;而在原液和添加0.3%粉煤灰的烧杯中所得晶体相对较大。

  未添加煤灰的溶液结晶后均为白色,随着加灰量的增加,所得结晶逐步变灰,0.6%加灰量时,晶体色泽尚可,0.9%加灰量时,晶体色泽已显白灰色,除作为化肥使用外,已不能作为化工商品出售。

  3.Cl-离子的影响

  在原液中分别添加质量百分比0.2%、0.4%、0.6%NH4Cl后,各取100ml,110℃油浴加热蒸发结晶,浓缩至剩余约50ml时停止加热、自然降温至室温,取样、吸湿、烘干、显微观察。

  表2 Cl-离子含量对结晶粒度的影响

  实验发现,Cl-离子浓度越高,结晶速度越快,所得晶体越多,晶粒越小。证明在实际生产中若氯离子含量不断富集,会对结晶有较大影响。

  4.蒸发速度的影响

  由于是常压实验,故蒸发速度只能通过加热温度调节。分别在135℃(刚好能使溶液剧烈沸腾)、120℃、110℃温度下做对照实验。通过实验发现,当蒸发过于剧烈时,所得晶体均十分细碎,且形状不规则;当蒸发条件相对平缓时,所得晶体多为片状方形晶体,也有细碎不规则的晶粒在烧杯底部产生,可能是在小试条件下,体系返混效果差,导致烧杯内各个部位结晶形状出现区域性差异。

  二、结论

  1.硫酸铵溶液蒸发结晶的初始PH值控制在4.0~6.0为宜,有利于形成较大的结晶;

  2.在蒸发结晶之前,应使用压滤机或其他过滤设备尽可能除去溶液中的过多烟尘,若混入的烟尘过多,不但不利于得到较大的结晶颗粒,产品色泽也会受到较大影响,但也不必过滤的一点烟尘没有,不含一点烟尘时,容易在过饱和状态下突然形成大批量晶核,反而不利于得到较大的晶体颗粒;

  3.蒸发速度越快,越不利于得到较大的晶体颗粒,故在可能的条件下,应适当控制蒸发速度;在蒸发器蒸发条件下,应不使加热温度超出蒸发温度过多,或不使一次循环升温过高,以致在分离器内剧烈蒸发突然形成过多晶核,均有利于得到较大的晶体;

  4.通过搅拌速度对结晶影响的实验证明,蒸发过程中含晶体的浆液所收到的机械力越大,对已形成晶体的破坏越严重,越不利于得到大的结晶,机械力因素对晶体形成的影响最大。