不可思议的技术突破!微界面强化亚硫酸铵氧化小试大获成功

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 一、  微界面强化反应技术简介

南京延长反应技术研究院以南京大学张志炳教授团队在国际上率先提出的微界面强化反应技术为技术核心。该技术属于普适性和平台型技术,即利用微米级高能气、液涡流能量转换原理,将气液、气液固界面的几何尺度由毫-厘米级高效调控为微米级,在数量级上大幅提高了相界面积和质能传递效率,使化学生产过程的效率成倍提升,能耗物耗大幅下降、安全环保性能得到本质改善。该技术已获得2017年中国石油和化学联合会技术发明一等奖。

 

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微界面强化反应技术的获奖证书及高度评价

 

二、  微界面强化亚硫酸铵氧化装置技改目标

氨法脱硫技术自20世纪90年代以来不断得到推广和应用,是我国的主流脱硫工艺之一,约占全国脱硫市场份额的20%左右,在十二五期间年均市场容量约40亿元。尽管其市场份额目前尚低于石灰石-石膏法,但凭借其脱硫效率高、符合循环经济理念、运行费用低等显著优势,大有后来者居上的霸气,但是目前国内氨法脱硫技术仍然普遍存在多个技术难题亟待解决。

亚硫酸铵空气氧化过程是氨法脱硫的一道重要工序,由于空气与亚硫酸铵溶液之间传质速率低,导致亚硫酸铵氧化速度较慢。现有的工程项目只有通过大量增加空气用量和延长反应停留时间,来提高亚硫酸铵的转化率,这样不仅提高了物耗能耗,也增加了设备投资。若采用“微界面强化反应技术”对现有氧化工艺进行优化改造,将大幅度提高气液传质效率,有望解决亚硫酸铵氧化时间较长的难题,实现降低系统物耗能耗、减少系统投资的最终目的,从而在市场竞争中占据绝对优势地位。

针对烟气脱硫工艺中的亚硫酸铵氧化困难的问题,南京延长反应技术研究院经过分析研究,拟采用“微界面强化反应技术”对原工艺进行改造,预计实现技改目标如下:

1. 减少空气用量,将氧化风机电耗降低60~70%。

2.提高氧化反应速率,将氧化槽体积缩小50~60%。

 

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氨法脱硫工业装置

 

三、   微界面强化亚硫酸铵氧化过程的小试结果

受南京延长反应技术研究院委托,南京微能化工科技有限公司于2019年10月23日至11月12日完成了微界面强化亚硫酸铵氧化过程的小试试验。本次试验以某企业脱硫液为原料液,在相同的空气流量与温度条件下,对微界面强化反应器与普通的鼓泡反应器的反应过程进行比较,获得了亚硫酸铵浓度随时间变化的数据。通过结果对比,可以看出微界面强化反应器内亚硫酸铵的氧化反应速率惊人地提高了2.4倍,而达到相同的亚硫酸铵的转化率情况下空气用量更任性地直降约70%,大幅降低了风机功耗。这表明微界面强化亚硫酸铵氧化过程初试牛刀即大获成功,取得了不可思议的技术突破! 

 

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亚硫酸铵浓度-时间变化曲线

 

四、  企业收益预估

某企业使用氨法脱硫处理烟气,烟气处理量900000Nm3/h,亚硫酸铵溶液处理量935m3/h。以此为技改依据,对微界面强化亚硫酸铵氧化过程进行企业收益预估计算。

设备投资节省情况:(1)氧化风机的风量由24000Nm3/h降低到9600Nm3/h,可节约投资约111万元;(2)氧化槽体积减小60%,且槽内无需设置分布板,可节约投资约60万元。(3)相应的空气风管、氧化风机基础、氧化槽基础造价均有不同程度的降低,可节约投资约30万元。以上三项合计节约投资201万元。

运行费用节省情况:由于风量降低带来的氧化风机的用电负荷降低,年运行费用可节约259万元。

综上所述,引进微界面强化亚硫酸铵氧化技术后,该企业预计每年可节省运行费用259万元,对于新建项目可节省固定资产投资费用201万元。

2020年3月27日 10:03
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