本文介紹了氨法脫硫工藝的發展以及應用現狀，對其工藝原理、工藝流程以及技術優勢進行論述。氨法脫硫技術在應用的過程中存在氨逃逸、氣溶膠、亞硫酸銨氧化慢等典型問題，針對這些問題進行總結與分析。本文提出了一種催化劑的加入可以有效解決上述問題，并提出了催化劑加入在整個反應過程中的反應原理。


關鍵詞：氨法脫硫；氨逃逸；有機催化劑

二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)是主要的大氣污染物，是影響大氣質量的主要因素，同時空氣中的SO2和NOx也是霧霾產生的重要原因之一，所以脫除煙氣中的SO2和NOx刻不容緩[1]。為了控制二氧化硫的排放量，煙氣脫硫脫硝技術發展迅速，氨法脫硫工藝因其脫硫速度快、效率高、脫硫產品經濟價值高等優點成為主要的脫硫技術[2~3]。

氨法脫硫技術普遍存在脫硫劑消耗大、氨逃逸嚴重、氣溶膠難以消除、亞硫酸銨氧化慢等問題[4]，這些問題制約了氨法脫硫技術的進一步推廣應用。有機催化劑的加入有效的解決了上述問題，并提出了催化脫硫的反應機理。

1氨法脫硫工藝原理及存在的問題

1.1工藝原理

氨法脫硫是氣液兩相之間相互傳質傳熱并發生化學反應的過程[5]，主要反映原理如下：


在整個脫硫反應中，(NH4)2SO3對SO2的吸收起主要作用，隨著反應的進行，(NH4)2SO3濃度會逐漸下降，NH4HSO3濃度逐漸上升。為了保持脫硫循環液的吸收能力，需要向漿液池中注入氨水使NH4HSO3轉化為(NH4)2SO3，為了避免生成的(NH4)2SO3重新分解成SO2，(NH4)2SO3被氧化風機鼓入的氧化空氣強制氧化成為(NH4)2SO4。

1.2氨逃逸

這里所述的氨逃逸專指氣態氨隨煙氣排出脫硫裝置的現象。在氨法脫硫工程中，通常造成氨逃逸的主要原因是脫硫循環液中游離氨含量高。氨是極易揮發的物質，常溫常壓下氨是氣體。所以在氨法脫硫的工程中需要將氨的濃度和溫度降到盡量低。脫硫所需要的氨是由脫除煙氣中的二氧化硫的量所決定的，所以為了使吸收液中氨的濃度降低，只能加大吸收液的循環量，同時，吸收液溫度降低。

另外，亞硫酸銨氧化率低也是造成氨逃逸嚴重的另一個原因。脫硫生成的亞硫酸銨是不穩定的化合物，如果不及時氧化成穩定的硫酸銨，容易分解成二氧化硫和氨，造成排放煙氣中二氧化硫升高同時氨逃逸加劇。

1.3氣溶膠

在氨法脫硫方法中，所謂氣溶膠是指氣態酸性氧化物在一定條件下與氣態氨反應，生成相應的極細的銨鹽固體微粒，如同煙塵漂浮在氣體中。根據生成氣溶膠氧化物的酸性程度，可以分為弱酸性氣溶膠和強酸性氣溶膠，主要是亞硫酸銨和硫酸銨。

氨法脫硫的工程越來越多，規模越來越大，人們注意到所謂的“白煙”問題，主要是氣溶膠的原因。在氣態氨和水存在的條件下與煙氣中的二氧化硫和三氧化硫反應生成了硫酸銨和亞硫酸銨固體微粒，不容易除去。

石灰石-石膏法脫硫工程中也出現了氣溶膠問題，尤其是安裝了脫硝裝置的工程，會出現“藍煙”、“黃煙”現象。不過這種氣溶膠是硫酸酸霧，與硫酸銨氣溶膠有區別。

2催化劑介紹

含有亞砜的有機催化劑是北京長信樂純環境有限責任公司生產的專利產品，該催化劑呈油狀，密度為0.87kg/m3，粘度為22.1cst，沸點為300℃，溶解度為0.06mg/L；

3應對措施

從氨逃逸的形成機理來看，抑制氨逃逸和氣溶膠的的產生需要從機理上對其抑制，有機催化劑的加入后從反映機理上抑制了氨逃逸和氣溶膠，另外在工藝上的控制也能有效的抑制氨逃逸和氣溶膠的產生。

3.1有機催化脫硫反應機理

有機催化劑催化氧化法則是利用有機催化劑中的有效分子片段亞砜與亞硫酸結合形成穩定的共價化合物，有效的抑制了不穩定的亞硫酸的逆向分解。由于煙氣中氧氣的存在，促進亞硫酸被持續氧化成硫酸，催化劑隨即與亞硫酸分離，生成的硫酸在塔底與加入的堿性物質如氨水等發生酸堿中和反應而生成硫酸銨化肥，反應機理如圖所示：

3.2選擇合理的液氣比

氨逃逸和氣溶膠的形成與液氣比關系密切，從抑制氣溶膠的角度考慮，選擇較大的液氣比可以將液相游離氨含量控制的很低，也使氣相氨的含量很低，這樣就抑制了氣溶膠的生成。美國Marsulex公司主張液氣比在10以上，這是經過長期研究的結論，應該具有很高的參考價值。目前國內氨法脫硫液氣比取5~10。

3.3氨水濃度

避免脫硫過程中生成氣溶膠的措施是將脫硫區域氣態氨含量降低，由氣液平衡得知，氨水的濃度降低可以有效的降低氣態氨的濃度。一般工業上氨濃度控制在10%~20%。

3.4設置氨回收段

在脫硫塔吸收段上方設置一個氨回收段，對于減少氨逃逸有一定效果。噴淋水會與上升的脫硫后煙氣逆向接觸，煙氣中的氨被噴淋水吸收。脫硫塔吸收段與氨回收段之間由橫斷塔體的隔板隔開，隔板上裝有升氣帽。噴淋水清洗后下落到隔板上方，經管道流回噴淋罐。沖洗后的水可以作為脫硫塔補充水落入塔循環漿液，而噴淋水用新鮮水補充，以此降低氨濃度。

3.5脫硫塔進口噴水

脫硫塔煙氣進口區域或者進口煙道布置水噴淋設施，三氧化硫等強酸性氧化物都是極易溶于水的，噴水可以使這些氧化物迅速溶于水，從而避免氣溶膠的產生。

3.6脫硫塔出口高效除塵除霧裝置

經過脫硫的煙氣含有大量霧滴，霧滴由漿液液滴、凝結液滴和塵顆粒組成，當這部分煙氣進入高效除塵除霧器，高效除塵除霧器筒內加設的氣旋板使脫硫氣旋轉起來，在氣旋器上方形成氣液兩相的劇烈旋轉及擾動，從而使得煙氣中的小液滴、粉塵顆粒、氣溶膠等微小顆粒物相互碰撞團聚凝聚成大液滴，其與氣旋筒壁碰撞，并被氣旋筒壁捕獲吸收，捕獲的液滴進入多級氣旋設置的一個桶內，脫硫后的煙氣可以達到國家標準直排。

4結論

隨著環保壓力的加大，對二氧化硫、氮氧化物、煙塵等主要污染物排放要求日益嚴格，為實現污染物的達標排放，脫硫脫硝除塵改造不可避免。氨法脫硫具有很強的適應性及較高的脫硫效率，逐漸成為市場的主流。有機催化氨法脫硫可以解決氨逃逸、氣溶膠、氧化難等問題，有利于氨法脫硫技術的進一步推廣應用。