烟气脱硫脱硝脱碳与磷石膏转化耦合联产硫基复肥的方法

摘要

一种烟气脱硫脱硝脱碳与磷石膏转化耦合联产硫基复肥的方法，以氨为耦合媒介，通过湿法烟气脱硫脱硝脱碳液将烟气中的硫化物、氮氧化物和CO2转移到磷石膏悬浮液之中，并通入氨气使之形成气-液-固三相循环流化转化过程，半成品料浆经后续加工可得到硫基复肥和沉淀碳酸钙两种产品。分别向三相反应器和脱硫脱碳后尾气注入O3促使硫化物及氮氧化物彻底氧化，并利用磷石膏酸性洗水吸收尾气中的氨，使尾气残留CO2、SO2、NO的体积百分浓度分别低于4%、低于0.0048%、低于0.003%，残留氨含量低于10mg/m3。实施例显示，50000Nm3/h烟气脱硫脱硝脱碳与43.2t/h二水磷石膏转化相耦合，同步实现污染治理与废物利用，可得到硫基复肥产品34t/h和沉淀碳酸钙25t/h，且工艺使用低于20℃的冷能由液氨原料汽化自身提供，本方法不消耗其它物质、不产生任何废物，表明本发明有很高的经济价值和资源与环境保护价值。

主权项

一种烟气脱硫脱硝脱碳与磷石膏转化耦合联产硫基复肥的方法，其特征在于使温度不高于70℃、表压不低于20kPa、含CO2和硫化物、氮氧化物的烟气进入文丘里反应器，喉部流速20‑40m/s，与吸氨冷却器来的温度不高于15℃、NH3质量百分浓度为7%‑11%的低温富氨溶液按液/气体积比1.2/1000‑3.2/1000进行气液直接接触传热传质脱硫脱硝脱碳反应，使烟气温度下降到30℃以下，烟气中95%以上的硫化物和10%以上的氮氧化物被吸收、CO2的体积百分浓度从原来的8%～25%下降到低于5%，气液两相混合物以鼓泡方式进入气液分离器，烟气离开液相以不超过1.5m/s的速度上升流动，向其中注入O3摩尔流量为残留氮氧化物流量的两倍以使之充分氧化，在与逆流喷头喷淋的酸性洗水逆流接触反应过程中继续进行脱硝脱碳反应，洗水落入气液分离器的液面，尾气CO2的体积百分浓度进一步下降到低于4%，NH3的体积百分浓度低于0.04%，氮氧化物残留不超过初始含量的10%，尾气在气液分离器的上部折流向下，与并流喷头喷淋的酸性洗水并流接触洗涤，气液两相混合物以鼓泡方式进入洗涤分离器，气相残留微量NH3被加入的磷石膏酸性洗水充分吸收，使尾气出口NH3含量低于10mg/m3，磷石膏洗水加入量和逆流喷头、并流喷头的喷液量均按液/气体积比1.0/1000‑3.2/1000，洗涤磷石膏的酸性洗水中SO4‑2、PO4‑3和F‑1的摩尔浓度分别为0.01‑0.015、0.01‑0.025和0.05‑0.09mol/L，加入洗涤分离器对尾气残留微量NH3具有完全吸收能力，用洗水循环泵使酸性洗水通过洗水冷却器降温到温度低于20℃，然后通过逆流喷头和并流喷头进行气液洗涤，尾气中脱除的化学物质全部富集到气液分离器的液相，其CO2质量百分浓度为9%～14%，通过富液泵送入三相反应器的体积流量与加入洗涤分离器的磷石膏酸性洗水体积流量相等，送入吸氨器的体积流量与进入文丘里反应器的低温富氨溶液体积流量相等，以脱除烟气CO2的摩尔流量为基准数，进入三相反应器的固体磷石膏摩尔流量按干基二水硫酸钙折算与基准数相等，NH3气摩尔流量则为其2.05‑2.1倍，气‑液‑固三相进料均从反应器的下部进入，同时从该反应器底部注入比液相SO3‑2摩尔流量稍多的O3使之充分氧化为SO4‑2，5℃‑10℃的NH3气对反应器内的物料产生射流搅拌作用，使该反应器呈现全混流特性，加之液相过量NH3抑制了CO2逸出，强化了反应器内磷石膏离解和碳酸钙结晶生长，反应器上部半成品料浆出口处液相总NH3与游离的CO3‑2摩尔比超过3所以气相不含CO2，离开反应器的气体被吸氨器吸收变成富氨溶液，在吸氨冷却器中降温到不高于15℃进入文丘里反应器循环，半成品料浆经后续加工得到产品之一为硫基复肥，其中(NH4)2SO4摩尔流量与基准数相等，NH4NO3摩尔流量与脱除烟气中的氮氧化物的摩尔流量相等，(NH4)3PO4和NH4F摩尔流量则与磷石膏洗水中PO4‑3和F‑1的摩尔流量相等，得到另一个产品是沉淀碳酸钙，其摩尔流量与基准数相等。