马小东，王鹏
（陕西长青能源化工有限公司，陕西 宝鸡721405）
［摘 要］陕西长青能源化工有限公司600 kt/a甲醇装置动力系统有3台180 t/h锅炉，配套塔外氧化、塔内饱和结晶的烟气氨法脱硫系统，2021年底创双一流对标活动采用《氨法脱硫副产硫酸铵》（T/CPCIF 0006—2017）后，副产硫酸铵产品存在游离酸含量偏指标上限（偶有超标）的问题，生产部门持续开展了一系列降低游离酸含量的工业试验，但收效甚微。为此，对长青能化历年氨法脱硫副产硫酸铵产品质量及其游离酸含量控制水平进行统计，探讨氨法脱硫副产硫酸铵产品适用的质量标准，认为现阶段长青能化氨法脱硫副产硫酸铵产品宜继续对标T/CPCIF 0006—2017，降低硫酸铵产品游离酸含量最经济适用的技术措施是在离心机后湿硫酸铵中添加碳酸钠中和。
［关键词］烟气氨法脱硫；副产硫酸铵；质量标准；游离酸含量；降酸试验；适用标准；中和降酸
［中图分类号］X701.3 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2024）06-0075-06
0 引 言
陕西长青能源化工有限公司（简称长青能化）600 kt/a煤基甲醇装置动力系统有3台180 t/h锅炉，配套的1#烟气氨法脱硫系统由江苏新世纪江南环保股份有限公司EPC总包，与主装置同时建设并于2013年5月投产，采用三炉（锅炉两开一备）一塔（脱硫塔）的运行模式。为避免单塔运行的环保风险，2021年8月长青能化新增了2#烟气氨法脱硫系统，实现了双塔（1#脱硫塔和2#脱硫塔）互备。2套烟气氨法脱硫系统均采用塔外氧化、塔内饱和结晶工艺，共用1#脱硫系统硫酸铵后处理设备。烟气氨法脱硫系统是锅炉系统稳定运行的必要环保设施，运行费用较低，副产硫酸铵被广泛地用作基础肥料。
2021年8月下旬，长青能化将变换汽提系统含硫废氨水送入2#烟气氨法脱硫系统作为补充氨源并获得成功，其后通过对1#烟气氨法脱硫系统进行改造也将变换汽提系统含硫废氨水送入其中作为补充氨源并获得成功，实现了氨法脱硫系统50%以上的氨源由含硫废氨水提供的目标，年降本增效可达350万元以上。2021年底，长青能化硫酸铵产品还在创双一流对标活动中采用了质量指标更为严格的中国石油和化学工业联合会制定的《氨法脱硫副产硫酸铵》（T/CPCIF 0006—2017）标准。
硫酸铵产品采用T/CPCIF 0006—2017后，成品游离酸合格标准更加严格——游离酸含量由≤ 2.0%（质量分数，以H2SO4计，下同）降至游离酸含量≤ 0.3%，导致生产中出现硫酸铵成品游离酸含量偏上限甚至偶有超标的现象。为此，生产部门相继采取了离心机增设喷雾冲洗、中间槽浓缩液加氨中和、提高脱硫塔浓缩段料浆pH、浆液置换、脱硫塔倒塔不返浆液出料等一系列降低游离酸含量（简称“降酸”）的工业试验，但收效甚微，硫酸铵产品游离酸含量始终靠近上限值。
一直以来，探讨硫酸铵结晶与颜色影响因素及控制措施的资料很多，但探讨硫酸铵成品游离酸含量控制方面的资料较少。在与煤化工企业同仁沟通中得知，不少企业目前仍采用游离酸含量控制较为宽松的企业标准。对此，笔者统计分析了长青能化锅炉烟气氨法脱硫系统投运以来硫酸铵成品的质量状况，对生产部门陆陆续续开展的降酸试验进行了复盘，并在探讨副产物硫酸铵产品质量适用标准的基础上提出了在湿硫酸铵中添加碳酸盐中和降酸的技术方案。以下对有关情况作一介绍。
1 硫酸铵产品质量概况
2013年5月长青能化1#烟气氨法脱硫系统原始开车时，硫酸铵产品质量标准采用的是电力行业的《副产硫酸铵》（DL/T 808—2002），其要求硫酸铵产品氮含量≥18.0%、水分≤ 1.5%、游离酸含量≤ 2.0%。2017年5月开始，长青能化硫酸铵产品质量采用企业标准Q/CQNH 001—2017，Q/CQNH 001—2017除了将产品氮含量提高到18.5%以上外，其他指标要求同DL/T 808—2002。DL/T 808—2002和Q/CQNH 001—2017的游离酸含量指标均较为宽松，故在2022年之前长青能化烟气氨法脱硫系统副产硫酸铵产品合格率达100%。2022年出于提高硫酸铵产品市场竞争力和售价的目的，长青能化开展了对标提质工作，开始执行《氨法脱硫副产硫酸铵》（T/CPCIF 0006—2017），该标准要求硫酸铵产品氮含量≥ 20.0%、水分≤ 1.0%、游离酸含量≤ 0.3%。
长青能化烟气氨法脱硫系统投运以来硫酸铵产品质量统计见表1。可以看到：按照T/CPCIF 0006—2017来审视2022年之前硫酸铵产品的游离酸含量合格率（游离酸含量≤ 0.3%），2013—2020年游离酸含量合格率仅为12.70%、2021年游离酸合格率也仅有33.65%；2022年、2023年硫酸铵产品游离酸含量最小值分别为0.16%、0.27%，游离酸含量最大值已达T/CPCIF 0006—2017上限值（0.3%）甚至超过上限值。简言之，对标T/CPCIF 0006—2017后，长青能化硫酸铵产品游离酸含量靠近上限甚至会超标，存在较大的质量风险。从历年硫酸铵产品游离酸含量状况和现有生产条件来看，控制游离酸含量≤ 0.3%是可以实现的，但有较大难度。
2 生产部门开展的降酸工业试验
为降低硫酸铵产品游离酸含量，长青能化于2022年3月组织生产部门（生产运行部）召开硫酸铵产品游离酸含量偏高的专题分析会，并制定了降低硫酸铵产品游离酸含量的技术措施，2023年进一步将硫酸铵产品降酸纳入动力系统技能创新工作室攻关项目，2 a来在硫酸铵产品降酸方面主要开展了如下工业试验。
2.1 离心机增加冲洗水
据相关文献[1-2]，在固液分离用离心机中加入冲洗水来降低硫酸铵产品游离酸含量是个可行的方案。2023年3月和5月，分别在1#脱硫系统和2#脱硫系统进行了2次时长均超过10 d的试验——在双级推料式离心机内部二级冲洗管上安装1个8 mm的螺旋喷头，生产中，冲洗水经螺旋喷头撞击形成细水滴洗涤硫酸铵晶体，并以流化床烘干机后尾气温度≥ 70 ℃来控制喷水量（不喷水时要求流化床烘干机后尾气温度为75 ℃）。试验结果表明，硫酸铵产品游离酸含量在0.3%附近，仅降低了0.04%～0.06%。
更多内容详见《中氮肥》2024年第6期