氨法脫硫的硫銨結晶影響因素探究

崔云峰

摘 要：本文主要探究了氨法脫硫硫銨結晶的影響因素，并結合相關問題制定出了實際生產過程中氨法脫硫的方法策略，以提高脫硫效率，降低生產成本，從而減少影響硫銨結晶的影響因素。

關鍵詞：氨法脫硫;硫銨;結晶;影響因素

氨法脫硫屬于一種新興的脫硫技術，其具有脫硫效率高、成本低、實現資源回收利用、環境效益好等優點，因此受到了眾多化工企業的關注，并得到了廣泛的應用。氨法脫硫的副產品是硫銨，其含有較高的氮和硫，可以作為肥料使用，有著極為寬廣的市場，這也是氨法脫硫受青睞的原因之一。但是在應用該技術時如何將回收的硫銨溶液進行濃縮結晶，卻是一大技術難題。下面，筆者將結合相關問題進行詳細的分析論述。

1 案例概述分析

為了更好的對氨法脫硫的硫銨結晶問題進行探析，本文以一家大型煤化工企業為例，該廠燃煤鍋爐為生產提供蒸汽。該鍋爐煙氣脫硫使用的是氨法脫硫技術，其主要包含有脫硫吸收和副產品回收兩個部分。其中，回收系統主要由三效蒸發器、離心機、干燥機組成。30%的硫銨溶液首先進入到三效蒸發器進行濃縮，經過濃縮之后，當濃度達到40%左右時，溶液中就逐漸顯現出了晶體，而在晶體足夠大時則使用離心機將固體和液體分離，這樣就能夠實現硫銨的回收。但是在實際的生產過程中，結晶度往往并不是很好把控，晶體大小生成不夠穩定，這些都對工藝操作提出了一定要求。

2 影響因素分析

2.1 雜質對結晶的影響

氨法脫硫所采用的是小于或等于10%的廢氨水，廢棄氨水中含有大量的雜質，而且氨水在與煙氣發生反應之后，與系統設備接觸還可能會附帶有鐵、鋁、銅、鉛、氯等離子。這些離子的吸附性比較強，可能會吸附在硫銨晶體的表面，這樣晶體表面活性區域將會被遮蓋，從而降低晶體生長速率。金屬離子對于硫銨晶體的生長有著較大的影響，其中以鐵離子對晶體的影響最為明顯。這就導致一段時間內硫銨溶液在三效蒸發器內晶體大量積累，但是離心機卻不能對細小的晶體顆粒進行分離，進而溶液的過飽和度升高。在設備運行期間，雜質對結晶的影響主要表現在三效蒸發器內部有大量細小晶體不斷積累，液位不斷升高，但是溶液粘稠成糊狀，晶體難以有效的分離出來，只能外排。

2.2 pH值對結晶的影響

溶液pH值對于晶體結晶也有一定的影響，其主要表現在兩個方面，一方面是會影響結晶的形狀，另外一方面則是對結晶的正常生長環境條件產生影響。在一定條件之下，溶液中的pH值會不斷升高，溶液的介穩區減小，這樣很容易導致溶液的酸堿不平衡。硫銨晶體形狀一般是由多面體顆粒演變成為細長的六角棱柱形或者是針形。同時隨著母液的黏度增大，硫銨分子的擴散阻力將會隨之增加，這種情況下晶體的正常生長速度將會受到影響。如pH值在5-6時，硫銨晶體可能會生長成體積較大的圓形晶體。如果pH值突然降低，則溶液中的細小晶體可能會突然消失，這些都屬于晶體正常的生長條件被破壞的表現。

2.3 蒸發溫度和真空度對結晶的影響

通常三效蒸發器所采用的都是強制逆循環蒸發器，這種蒸發器的溫度越高，其真空度也就越大，溫度的升高使得蒸發量增大，其可能會導致溶液的過飽和度增加，對成核速率造成影響，加快晶體的增長速度，這種情況下對大顆粒的形成實際上是極為有利的。但是晶體顆粒過大也會對結晶效果產生一定的影響，溶液中大顆粒警惕出現時間過早，可能會導致設備的管道堵塞，而且晶體在容器中還會相互碰撞，這樣可能會使得二次成核量增大。但是如果容器的溫度和真空度低，則會使得蒸發量下降，這種情況下溶液過飽和度增加速度變慢，晶體生成速率也會因此而下降，晶體顆粒減小，這樣較大的晶體顆粒不容易形成。

3 氨法脫硫的硫銨結晶影響因素控制措施

如上文所述，在實際的生產過程中，影響硫銨結晶的因素可謂是多種多樣。針對這些因素，筆者認為可以采取以下幾種措施：

①控制好氨水的質量，防止氨水混有大量雜質。在氨水與煙氣發生反應，進入到容器之前要保證其質量純凈，盡可能的清楚氨水中所含有的雜質。與此同時，容器設備還需做好防腐工作，脫硫系統中的溶液往往帶有較強的腐蝕性，這些溶液在與管道設備接觸后，可能會攜帶了大量的未知離子，這些離子容易腐蝕管道，所以這方面的工作也應當做好;同時做好除塵系統的日常維護保養工作，確保脫硫塔入口煙塵含量小于30mg/m3;另外脫硫塔圍堰周邊保持清潔，防止雜物通過回流液進入脫硫系統內;②脫硫塔濃縮段pH最好控制在3-4左右，加強對硫銨溶液的pH值檢測，如果發現溶液的pH值不符合規定要求，則需要對其進行適當調整，控制好硫銨的pH值，降低其對結晶的影響;③合理的控制三效蒸發器溫度和真空度。在三效蒸發器設備運行期間，其真空度一般處在相對比較穩定的狀態，溫度是影響結晶的關鍵所在。如上文所述溫度過高或者是過低都會對結晶的大小、生成速度等產生影響。因此，筆者認為在正式脫硫之前，可以先進行試驗，在試驗中得出最佳的控制指標，并在今后的脫硫中建立明確的標準，保證結晶效果。

總之，在實際的氨法脫硫過程中，影響硫銨結晶的因素可謂是多種多樣，如雜質、pH值變化、蒸發器溫度及真空度等都有可能會對結晶造成影響，針對這些問題必須要注意規避，要加強控制，以保證晶體的質量。

參考文獻：

[1]王忠良，萬雅曼，齊鳴齋.硫銨結晶熱力學與動力學的實驗研究[J].石油化工技術與經濟，2014（03）：11-14.