專利名稱：用含硫氧化物的廢氣生產(chǎn)肥料的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及肥料的生產(chǎn)方法，尤其是用含硫氧化物廢氣生產(chǎn)硫酸鉀的肥料生產(chǎn)方法及裝置。
將這種裝置用于含硫氧化物的廢氣時，該硫氧化物可一部分在氧化容器內提高氧化度，另一部分直接同氮氧化物一樣，被溶解有前述碳酸鉀或苛性鉀的堿性水溶液吸收，在堿性吸收液中，硫氧化物轉化成硫酸鉀(K2SO4，以下稱硫酸鉀)。
可是，一般苛性鉀是采用電解氯化鉀(KCl，以下稱氯化鉀)生產(chǎn)，而碳酸鉀是由苛性鉀和二氧化碳來合成，這些反應劑因為采用耗電的工序生產(chǎn)，單價高，因此使用這些方法的老技術存在運轉費用高的問題。
鑒于上述現(xiàn)有技術，本發(fā)明目的在于提供可用低廉的運轉費由含硫氧化物的廢氣回收硫酸鉀的肥料的生產(chǎn)方法及生產(chǎn)裝置。
該肥料生產(chǎn)方法中的廢氣與氨的反應，可通過使該廢氣與溶解有氨的吸收液接觸進行。另外，也可以直接將氨或氨與水混合后注入廢氣中，這時，在前述廢氣中注入氨之前或之后，可對該廢氣照射電子束。
另外，本發(fā)明提供一種肥料生產(chǎn)裝置，其特征是該裝置配備有使廢氣與溶解有氨的吸收液進行接觸的氣體吸收器、具有將氣體吸收器中與前述廢氣接觸后的吸收液導入的導入手段以及導入氯化鉀的導入手段且所導入的吸收液與氯化鉀進行水系混合(通過水混合)而結晶析出硫酸鉀的混合晶析器。
本發(fā)明還提供一種肥料生產(chǎn)裝置，其特征是具有帶廢氣導入口和將氨或氨與水混合后注入廢氣中的氨注入手段的氣體反應器、和回收該氣體反應器中所生成的反應生成物的生成物回收裝置、以及使硫酸鉀結晶析出的混合晶析器，該混合晶析器帶有導入前述生成物回收裝置所回收的反應生成物的導入手段和導入氯化鉀的導入手段，使所導入的反應生成物與氯化鉀進行水系混合。在生成物回收裝置的下游，可設置具有導入回收反應生成物后的廢氣的導入口，使導入的廢氣與溶解有氨、硫酸離子和亞硫酸離子中至少一種的吸收液進行接觸的氣體吸收器，混合晶析器也可以設置將氣體吸收器中與前述廢氣接觸的吸收液導入的導入手段，在該肥料生產(chǎn)裝置中，氣體反應器也可以配備對器內的廢氣進行電子束照射的電子束照射裝置。
另外，在這些肥料生產(chǎn)裝置中，可配備與混合晶析器相連接的、用于分離來自晶析器的硫酸鉀結晶的分離器，還可配備將用分離機分離硫酸鉀之后的水溶液導入，使該水溶液蒸發(fā)、晶析殘余化合物的蒸發(fā)晶析器，該蒸發(fā)晶析器接在分離機之后。
以上是本發(fā)明的基本內容，以下進一步詳細敘述。
本發(fā)明中的鉀源，使用氯化鉀代替碳酸鉀或苛性鉀。一般，氯化鉀可作為鉀巖鹽天然生產(chǎn)或由光鹵石(KCl·MgCl2·6H2O)結晶析出。如前所述，因為苛性鉀通過電解氯化鉀生產(chǎn)，碳酸鉀由苛性鉀與二氧化碳合成，所以氯化鉀與碳酸鉀和苛性鉀相比，可以明顯低廉的價格得到。
但是，氯化鉀的水溶液是中性，因此，即使廢氣與溶解有氯化鉀的水溶液接觸，也不能有效地吸收廢氣中的硫氧化物。為此，只把過去裝置中碳酸鉀或苛性鉀的水溶液換成氯化鉀的水溶液，不能成為用含硫氧化物的廢氣生產(chǎn)肥料的有效方法。
因此，本發(fā)明人對除去廢氣中硫氧化物的反應，研究不用有鉀的物質，通過使用其他反應劑的除去反應，使生成的反應生成物與氯化鉀進行反應而生成硫酸鉀的方法，該方法是使含硫氧化物的廢氣與氨反應，生成含有硫銨的反應生成物，在回收該反應生成物的基礎上，與氯化鉀混合后，分離硫酸鉀的肥料生產(chǎn)方法。
含有硫銨的反應生成物與氯化鉀同時溶解于水時，通過下述的反應式(1)，由反應生成物中的硫銨和氯化鉀生成硫酸鉀和氯化銨(NH4Cl，以下稱氯銨)，因為兩者的溶解度不同，可晶析出硫酸鉀。
(1)如果分離這樣晶析的硫酸鉀，可得到硫酸鉀。
這一系列工藝中所使用的是氯化鉀和氨，如上述，氯化鉀是苛性鉀和碳酸鉀的原料，又因氨可低廉地由空氣中的氮和天然氣等合成，因此可比使用苛性鉀和碳酸鉀的現(xiàn)有技術能低廉地生產(chǎn)硫酸鉀。
在混合晶析過程中，氯化鉀相對于硫銨的比例小時，在晶析物中含有氯銨、硫銨。因為這些銨鹽均可作為肥料用，因此晶析物也可直接作為肥料利用。另外，分離出晶析的硫酸鉀之后的母液，主要成份是氯銨等的銨鹽，是含有若干未晶析的硫酸鉀的水溶液，若從該母液中蒸去水分后再晶析，則得到含有氨性氮和鉀成份的二元肥料。
眾知，硫酸鉀最適宜作種植煙草和茶葉的肥料，但用于這樣的用途時，必須提高硫酸鉀的純度。為此作為一種辦法，有時在上述的混合晶析過程中，提高氯化鉀相對于硫銨的比例，但這時母液中氯化鉀、硫酸鉀的鉀成分流出的比例增高。作為提高硫酸鉀的純度且抑制鉀成分流出的方法，有把混合晶析過程分成兩個階段的方法。即，第一個階段使氯化鉀相對于硫銨的比例低一些，得到純度低的粗硫酸鉀作為中間晶析物，然后，在該粗硫酸鉀中加入氯化鉀進行第二個階段的晶析，混在粗硫酸鉀中的銨鹽幾乎完全轉移到母液中，得到純度高的硫酸鉀。
氯化鉀在與前述含有硫銨的反應生成物混合之前，可預先在溶解槽中溶于水之后，與含有硫銨的反應生成物進行混合。另外，如果設置精制裝置，從溶解所得水溶液中除去雜質，作為氯化鉀源可以使用粗氯化鉀或鉀巖鹽等的原料。
作為含硫氧化物的廢氣與氨反應生成含有硫銨的反應生成物的方法，有使廢氣與溶解有氨的吸收液進行接觸的方法。該方法中，反應生成物作為溶解有硫銨的水溶液回收，在溶解有該硫銨的水溶液中添加氯化鉀，或在該水溶液中添加水溶解形成稀釋水溶液可產(chǎn)生反應式(1)的反應。
另外，作為含硫氧化物廢氣與氨反應生成硫銨的方法，還有在廢氣中注入氨的方法。作為氨的注入法，有注入氨氣的方法、將液態(tài)氨噴霧的方法、氨與水混合進行噴霧注入的方法。還可通過在注入氨之前或注入氨之后照射電子束，提高脫除廢氣中硫氧化物的回收率。在這些方法中，反應生成物為含硫銨的氣溶膠，該反應生成物，在使用生成物回收裝置例如干式電除塵裝置時，作為粉體回收。而在使用生成物回收裝置例如濕式電除塵裝置時，作為溶解有硫銨的水溶液被回收。另外，以粉體狀態(tài)回收電除塵器中的反應生成物時，由集塵板上散落掉的生成物，還可采用使該生成物溶解于水后，以水溶液狀態(tài)進行輸送的折衷方式。
反應生成物作為水溶液回收時，混合晶析過程如上所述。而作為粉體回收時，該粉體與氯化鉀同時溶解于水，可產(chǎn)生反應式(1)的反應。此外，在水中的溶解，如前述，可首先使氯化鉀溶解于水，在該水溶液中再溶解含硫銨的粉體。還可以先把含硫銨的粉體溶解于水，再在該水溶液中溶解氯化鉀。
另外，也可分別將氯化鉀和含該硫銨的粉體溶解于水，再將這些水溶液進行混合。
不用電子束照射時，或電子束的輻射劑量少時，硫銨的生成效率較小，有時廢氣中硫氧化物或注入的氨殘留較多。這時設置氣體吸收器，通過使回收反應生成物后的廢氣與溶解有氨、硫酸離子、亞硫酸離子等的吸收液接觸，使廢氣中殘存的硫氧化物或氨被吸收在吸收液中，可將它們作為硫銨回收。而且，所回收的吸收液可與生成物回收裝置回收的硫銨一起送到混合晶析器。吸收液的組成按照進入氣體吸收器的廢氣中殘存的硫氧化物和氨的濃度進行調整。
在混合晶析器中，所提供的水溶液的濃度低時，蒸發(fā)水溶液中所含水分的裝置過大，裝置所需蒸汽等的能量也增加。因此，供給混合晶析器的水溶液濃度優(yōu)選盡可能高，水分量較少。
作為生成物回收裝置用干式電除塵器時，在其下游設置氣體吸收器時，因大部分的硫銨在干式電除塵器中作為粉體回收，故氣體吸收器中用于回收硫銨的吸收液的水分量不要超過為溶解回收的總硫銨(粉體硫銨+吸收液中的硫銨)所需最低限的水分量。為此，混合晶析器只供給所需最低限的水分，可最低限度地抑制蒸發(fā)混合晶析器中附帶水分的裝置以及該裝置所需的能量。
附圖的簡單說明

圖1是表示本發(fā)明肥料生產(chǎn)裝置具體實例的工藝流程圖。
圖2是表示本發(fā)明肥料生產(chǎn)裝置另一具體實例的工藝流程圖。
圖3是表示本發(fā)明肥料生產(chǎn)裝置另一具體實例的工藝流程圖。
圖4是表示本發(fā)明肥料生產(chǎn)裝置另一具體實例的工藝流程圖。
發(fā)明的最佳實施方案以下參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施方案。
圖1是表示本發(fā)明肥料生產(chǎn)裝置具體實例的工藝流程圖。
圖1中，重油鍋爐1產(chǎn)生的流量1500m3/h(NTP)的含約800ppm硫氧化物的廢氣11，在氣體冷卻器2冷卻后，導入氣體吸收塔3，與溶解有亞硫酸銨和氨的吸收液13進行氣液接觸，廢氣11中的硫氧化物被吸收液13吸收。該吸收液13通過循環(huán)泵10循環(huán)使用，但一部分抽出送到氧化器4，抽出液中的亞硫酸離子被硫酸離子氧化后送到混合晶析器6。在該溶液中存有約7kg/h的硫銨。另一方面，8.1kg/h的粗氯化鉀14的粉體，在溶解精制器5中溶解于16.2L/h的工業(yè)用水15中，除去雜質17后，作為精制的水溶液16送到混合晶析器6，與前述抽出液混合。由混合晶析器6抽出的混合液18送到硫酸鉀分離機7，分離混合液中晶析出的硫酸鉀19的大約7kg/h的結晶。分離后的母液20送到蒸發(fā)晶析器8，蒸去水分后濃縮析出氯化銨和硫酸鉀等的結晶。晶析有結晶的濃縮液21送到二元肥料分離器9，回收以氯化銨和硫酸鉀結晶為主要成分的二元肥料22的粉粒體，約7kg/h。
圖2是表示本發(fā)明肥料回收裝置另一具體實例的工藝流程圖。
圖2中，重油鍋爐1產(chǎn)生的流量1500m3/h(NTP)的含約800ppm硫氧化物的廢氣11，在氣體冷卻器2冷卻后，導入氣體反應器23。由氨貯槽28供給的氨29，在氣體混合器30與壓縮空氣31混合后，供給氣體反應器23入口處設的二流體噴嘴25，在二流體噴嘴25的氣液混合室與工業(yè)用水15混合后，噴霧注入廢氣中。然后用由電子加速器24發(fā)生的電子束照射廢氣后，導入干式電除塵裝置26，廢氣中生成的粉體約7kg/h被捕集，經(jīng)27將該粉體送到混合晶析器6。另一方面，粗氯化鉀14的粉體8.1kg/h在溶解精制器5中溶解于16.2L/h的工業(yè)用水15中，除去雜質17后，送到混合晶析器6，使前述電除塵裝置26捕集的粉體27溶解。
這樣得到的混合液18同圖1一樣，送到硫酸鉀分離機7、蒸發(fā)晶析器8、二元肥料分離器9，回收約7kg/h的硫酸鉀19及約7kg/h的二元肥料22的粉粒體。
圖3是表示本發(fā)明肥料回收裝置另一具體實例的工藝流程圖。
該圖3中，重油鍋爐1產(chǎn)生的流量1500m3/h(NTP)的含約800ppm的硫氧化物的廢氣11到照射電子束為止，同圖2一樣。但本圖中用濕式電除塵裝置26捕集反應器23生成的反應生成物。該濕式電除塵裝置26中，噴霧工業(yè)用水，前述反應生成物溶解在該工業(yè)用水15中，含約7kg/h硫銨的該水溶液32被抽出送到混合晶析器6。另一方面，8.1kg/h的粗氯化鉀14的粉末在溶解精制器5溶解于16.2L/h的工業(yè)用水15中，除去雜質17后，送到混合晶析器6，與前述抽出液32混合。
這樣得到的混合液18同圖1一樣，送到硫酸鉀分離機7、蒸發(fā)晶析器8、二元肥料分離器9，回收約7kg/h的硫酸鉀19及約7kg/h的二元肥料22的粉粒體。
圖4是表示本發(fā)明肥料回收裝置又一具體實例的工藝流程圖。
圖4中，與圖2和圖3的情況一樣，重油鍋爐1產(chǎn)生的含約800ppm硫氧化物的廢氣，通過氣體冷卻器2，送到氣體反應器23，而由氨貯槽28供給的氨29在氣體混合器30與壓縮空氣31混合后，供給氣體反應器23入口設的二流體噴嘴25，在二流體噴嘴25的氣液混合室與工業(yè)用水15混合后，噴霧注入廢氣中。但氣體反應器23不照射電子束。反應器23排出的廢氣導入干式電除塵裝置26，捕集廢氣中生成的粉體約6kg/h，送到混合晶析器6。廢氣送到氣體吸入器36，氣體吸入器未在圖中表示出，但設有同圖1一樣的循環(huán)泵，循環(huán)使用的吸收液的一部分40抽出后送到氧化器38，作為含約1kg/h硫銨的水溶液送到混合晶析器6。
在混合晶析器中，同圖1-圖3一樣，粉體27及氧化后的吸收液40與精制的氯化鉀水溶液16混合后，送到硫酸鉀分離機7、蒸發(fā)晶析器8、二元肥料分離器9，回收約7kg/h的硫酸鉀19及約7kg/h的二元肥料22。
權利要求
1.一種肥料生產(chǎn)方法，其特征是，含硫氧化物的廢氣與氨反應，生成含有硫銨即硫酸銨的反應生成物，將該反應生成物與氯化鉀進行水系混合，回收結晶析出的硫酸鉀。
2.權利要求1記載的肥料生產(chǎn)方法，其特征是，前述廢氣與氨的反應，通過使該廢氣與溶解有氨的吸收液接觸進行。
3.權利要求1記載的肥料生產(chǎn)方法，其特征是，前述廢氣與氨的反應，通過向該廢氣中直接注入氨或氨與水混合后注入進行。
4.權利要求3記載的肥料生產(chǎn)方法，其特征是，向前述廢氣中注入氨之前或之后，對廢氣進行電子束照射。
5.一種肥料生產(chǎn)裝置，其特征是具有使廢氣與溶解有氨的吸收液進行接觸的氣體吸收器，以及配有導入氣體吸收器中接觸了前述廢氣的吸收液的導入手段及導入氯化鉀的導入手段且所導入的吸收液與氯化鉀進行水系混合而使硫酸鉀結晶析出的混合晶析器。
6.一種肥料生產(chǎn)裝置，其特征是具有帶廢氣導入口及向廢氣中注入氨或將氨與水混合后注入的氨注入手段的氣體反應器，回收該氣體反應器生成的反應生成物的生成物回收裝置，和配有導入該生成物回收裝置所回收的反應生成物的導入手段及導入氯化鉀的導入手段且所導入的反應生成物與氯化鉀進行水系混合而使硫酸鉀結晶析出的混合晶析器。
7.權利要求6記載的肥料生產(chǎn)裝置，其特征是，在前述生成物回收裝置的下游，設有具有將前述反應生成物回收后的廢氣導入的導入口且所導入的廢氣與溶解有氨、硫酸離子及亞硫酸離子中至少一種的吸收液進行接觸的氣體吸收器，前述混合晶析器配有導入氣體吸收器中與前述廢氣接觸后的吸收液的導入手段。
8.權利要求6或7記載的肥料生產(chǎn)裝置，其特征是前述氣體反應器配備有對器內廢氣照射電子束的電子束照射裝置。
9.權利要求5、6、7或8記載的肥料生產(chǎn)裝置，其特征是配備有與前述混合晶析器相連接的、用于分離該混合晶析器所得到的硫酸鉀結晶的分離器。
10.權利要求9記載的肥料生產(chǎn)裝置，其特征是，配備有將用前述分離器分離硫酸鉀后的水溶液導入、使該水溶液蒸發(fā)、使殘余化合物結晶析出的蒸發(fā)晶析器。
全文摘要
提供由含硫氧化物的廢氣,用廉價的氯化鉀回收硫酸鉀的方法及裝置?；厥赵摿蛩徕浻玫难b置備有廢氣與溶解有氨的吸收液進行接觸的氣體吸收器,和導入來自該氣體吸收器的接觸了廢氣的吸收液的導入手段及導入氯化鉀的導入手段且所導入的吸收液與氯化鉀進行水系混合而使硫酸鉀晶析的混合晶析器。用注入氨代替廢氣與吸收液接觸,由此得到的反應生成物,可在混合晶析器中與氯化鉀進行水系混合。
文檔編號B01D53/50GK1344236SQ00805292
公開日2002年4月10日 申請日期2000年4月21日 優(yōu)先權日1999年4月28日
發(fā)明者井筒政弘, 前澤章彥, 鈴木良治 申請人:株式會社荏原制作所