张山
山东滨农科技有限公司 山东 滨州 256600
摘要：硫酸铵用作基本的化学原料，主要用作土壤改良和农业肥料的氮源，在制造过程和市场上趋于稳定。当前，我国正在进行结构改革，淘汰落后的生产能力并加强生态环境的建设。如何更好地减少二氧化硫和二氧化碳排放量出现了新情况。氨法脱硫工艺的创新和改进，将大大减少火力发电中的硫化物排放，将成为转型新发展的方向。
关键词：氨法脱硫；硫酸铵工艺；应用探究
硫酸铵通常被称为肥料田粉，这是当前使用的氮肥的更常见类型。其制备过程主要是从焦化，石油精炼和有机化合物的工业生产中的副产物合成或回收氨，然后通过硫酸中和得到。国际主要生产工艺是石灰石膏，海水和氨工艺。在国际市场上，硫酸铵的供需相对稳定，方向是改进工艺技术以增加产量并减少环境污染。这次，我们将使用化学模拟软件Aspen plus来研究氨气脱硫过程中二氧化硫的回收和利用。请从初始条件（例如温度，pH和浓度）中参考研究结果。将硫酸铵氧化工艺与Aspen Plus模块仿真相结合，设计出一种反应工艺流程，该流程可以提供综合利用并减少碳和硫化物的排放。
一、氨法脱硫的技术特点和原理
（一）变废为宝
氨回收技术将所有回收的二氧化硫和氨转化为肥料，而不会产生废水，废液或废渣，也不会造成二次污染。这是一种脱硫工艺，可以真正完全回收所有污染物并满足循环经济要求。
（二）高价值的脱硫副产物
氨回收脱硫设备的操作过程是硫酸铵的生产过程。每吸收一吨液态氨，即可去除2吨二氧化硫，从而产生4吨硫酸铵，液氨的正常价格为2000元/吨，硫酸铵的价格为700元/吨，烟气中的1吨二氧化硫的价格约为400元。
（三）高度防腐和可靠的运行
氨的回收方法采用国外先进的坚固耐用的防腐技术，选用可靠的材料和设备，装置的可靠性达到98.5％。脱硫剂和脱硫剂均为难溶性物质，设备中的脱硫溶液为透明溶液，无尘，无磨损，易于实现PLC和DCS的自动控制，操作和控制容易。
（四）脱硫和脱硝
氨对NOx也有吸收作用。另外，脱硫过程中产生的硫酸铵也具有还原NOX的作用，因此氨脱硫也可以达到脱硫的目的。
（五）氨法脱硫原理
氨烟气脱硫工艺使用氨水清洗含有酸性物质（例如二氧化硫）的废气，以形成吸收系统（亚硫酸铵-碳酸氢铵-水溶液）。溶液中的硫酸铵具有极好的吸收硫的能力，二氧化硫氨吸收剂是该方法的主要吸收剂，可以用不同的方法处理以获得不同的产品，不同的脱硫工艺路线。其中，更成熟的方法是氨酸法和氨-硫酸铵法。 在这些脱硫方法中，吸收原理和过程基本相同。
二、脱硫技术
(一)海水法烟气脱硫
海水本身包含烟道气中的HCO3-和CO32-和SO2，通过吸收塔反应生成CO32-，并在脱硫过程后的海水与新鲜海水重新接触时进行预脱硫，以完成操作。在某些pH条件下，CO32-具有还原性，因此海水中的氧气将其氧化为SO42-。在曝气池中，引入空气以补充氧气以进一步去除未反应的SO32-，并且在pH值达到国家海水排放标准后将pH排出。尽管此过程很简单并且需要很少的投资，但它仅适用于低硫煤，并且不会导致资源的综合利用。
（二）石灰石-石膏烟气脱硫
石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺是最成熟的脱硫方法之一，也是当今使用最广泛的技术，具有出色的脱硫效果。该过程具有广泛的用途，但同时也增加了设备要求和成本。烟气脱硫过程的主要原理：首先将石灰粉与水混合直至饱和，然后送至吸收塔，在此处它与烟气逆流接触，吸收塔吸收的烟气除雾器将其加工并通过烟囱排放到大气中。此过程会产生大量的CaSO4，2H2O废渣，并造成二次污染。
（三）氨烟气脱硫
烟气与氨溶液混合，二氧化硫与水接触生成H2SO3，多余的水由除雾器除去。亚硫酸与氨反应生成硫酸铵，然后通过空气对其进行加热以生成硫酸铵，所得的硫酸铵也含有水。干燥后，获得成品硫酸铵，包装并出售。该处理方法简单，消耗能量少，产生的废气和废气少。
三、硫酸铵氨法脱硫生产模拟工艺
（一）流程介绍
此过程使用氨法吸收工业尾气中的含硫气体，并使用4％的氨水作为吸收剂。 氨水首先与工业尾气中的二氧化碳反应形成碳酸氢铵。然后，它与含硫气体结合。 吸收塔反应并吸收，最后硫酸铵在氧化塔中被氧化成硫酸铵产物。
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（二）Aspen plus工艺模拟
理想地模拟该过程，并去除一些尾气成分以进行反应。具体的仿真过程如下图1所示。从火力发电厂尾气排放的二氧化硫，二氧化碳和水的混合物经过冷却，并通过E101热交换器加压至0.5 MPa和40°C，然后流入R101反应器进行反应。在R103反应器中，将氨，水和二氧化碳加压至0.2 MPa，以在0.15 MPa和40°C之间形成足够的压差，以使反应平稳进行。反应器R104在0.15 MPa，40°C的条件下产生碳酸氢铵。闪蒸后，碳酸氢铵进入反应器R101以实现物料循环反应。最后，硫酸铵被反应器R102氧化，冲洗并分离FLASH1，得到99.1％的硫酸铵。在整个过程中，可以通过闪蒸器FLASH1，FLASH2，FLASH3和FLASH4进行预分离，从而可以回收每个反应器中未反应的氨和二氧化碳。
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（三）模拟流程分析与改进
在此仿真中使用的条件是理想的，并且Aspen plus模块相对易于使用。模拟中不再使用更精确的蒸馏，结晶和其他模块。根据强制循环蒸发结晶过程和DTB蒸发结晶过程的分析结果，对下一步的结晶过程进行模拟，模拟能耗，结晶速率，颗粒，如有可能，可根据该过程进行浓缩溶液的分析，如粒度设计等均可获得最佳设计方案。制造过程更完整，数据更可靠。下一步是分析反应器的类型选择，研究模拟文丘里混合器在硫酸铵生产中的连续性，改进工艺模块和工艺设计，以及将更精确的生产模拟作为实际生产的数据库。
结语：随着中国结构改革的不断推进和农业机械化的不断实施，在环境保护的压力下，市场上肥料的使用将变得更加合理，反映出需求的刚性。中国的硫酸铵缺口为发展提供了一个稳定的市场，氨的脱硫也是企业加强环境保护和开拓新能源的一种途径。化工软件Aspenplus用于模拟此过程，并将在此基础上继续进行改进，这为该工艺的工业化提供了基本参数。
参考文献：
[1]朱秀梅.氨法脱硫工艺CEMS问题分析与解决策略[J].仪器仪表用户,2021,28(01):101-103.
[2]孙化军.对火电厂脱硝技术及脱硫脱硝发展的分析[J].中国石油和化工标准与质量,2020,40(18):162-163.
[3]赵金和.氨法脱硫制备硫酸铵工艺应用与市场展望[J].化工设计通讯,2018,44(12):2+4.
作者简介：张山（1977.09--）性别：男 民族：汉
籍贯：山东省滨州市人 学历：专科 现有职称：助理工程师
研究方向；化工