專利名稱：超重力溶劑循環(huán)吸收法煙氣脫硫工藝流程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種采用超重力技術(shù)進(jìn)行煙氣脫硫的工藝流程，主要適用于鋼鐵、 有色冶金、火電、化工、建材等行業(yè)的煙氣脫硫，尤其適用于上述領(lǐng)域中采用溶劑循環(huán)吸收 法進(jìn)行煙氣脫硫的場(chǎng)合。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)采用的煙氣脫硫方法很多，如石灰石——石膏法、雙堿法、氧化鎂法等， 但上述脫硫方法同時(shí)也不同程度上存在如下缺點(diǎn)(1)工藝復(fù)雜、設(shè)備投資高、操作費(fèi)用 高、占地面積大，脫硫副產(chǎn)物用途不廣以及廢棄物難以處置；( 大多脫硫劑不能再生，從 而不能重復(fù)利用；C3)國(guó)外引進(jìn)的一些煙氣凈化技術(shù)不適合我國(guó)國(guó)情，例如從美國(guó)、日本和 西歐一些國(guó)家引進(jìn)的裝置雖然設(shè)備先進(jìn)，自控程度高，但其設(shè)備投資及運(yùn)行費(fèi)用極為昂貴， 我國(guó)的國(guó)力和國(guó)情還不能允許我們采取國(guó)外現(xiàn)行的方法，這使得近20年來(lái)，我國(guó)花巨資引 進(jìn)的技術(shù)和裝備很難推廣。而隨著技術(shù)的發(fā)展，近年來(lái)出現(xiàn)的溶劑循環(huán)吸收法煙氣脫硫技術(shù)由于其工藝流程 簡(jiǎn)短、脫硫溶劑可循環(huán)使用、脫硫副產(chǎn)物具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，已受到國(guó)內(nèi)外廣泛的重視和 發(fā)展。目前可用于溶劑循環(huán)吸收法煙氣脫硫的脫硫溶劑主要是有機(jī)胺和離子液。其中，有 機(jī)胺脫硫劑主要以液態(tài)一元胺、二元胺或其混合物組成，如Cansolv公司的脫除溶劑即 為一種主要成分為二元胺的有機(jī)胺脫硫溶劑。而離子液體是由陰離子和陽(yáng)離子組成的在室 溫或接近室溫下呈液態(tài)的物質(zhì)，其一般沒(méi)有蒸汽壓，離子液只有通過(guò)特殊的分子設(shè)計(jì)后才 具備極佳的Sh吸收選擇性、SO2吸收容量且在高溫下易解吸再生，方可用作脫硫溶劑。發(fā) 明專利“從混合氣中脫除和回收二氧化硫的吸收劑”(申請(qǐng)?zhí)?00710048743. 6)所提出了的 “二氧化硫吸收劑”，其實(shí)質(zhì)即為一種可用作脫硫劑的離子液。以離子液或有機(jī)胺作為脫硫 劑時(shí)，其可在常溫時(shí)吸收而在高溫情況下解吸出SO2,并可以利用脫硫副產(chǎn)物為基本 原料制備硫酸、硫磺等硫化工產(chǎn)品，這在我國(guó)普遍存在硫資源缺乏的情況下，具有煙氣脫硫 治理和廢物資源化利用的雙重意義。但目前，與離子液或有機(jī)胺等脫硫溶劑相配套的現(xiàn)有溶劑循環(huán)吸收法煙氣脫硫工 藝，其實(shí)質(zhì)主要還是化工過(guò)程中傳統(tǒng)“吸收——再生循環(huán)”工藝，即脫硫溶劑在常溫下采用 吸收塔吸收煙氣中SO2,爾后再在再生塔中以外部熱源加熱脫硫溶劑并輔以水蒸汽氣提，使 其在高溫下解吸出SO2并使自身得以再生并循環(huán)使用。發(fā)明專利“從混合氣中脫除和回收 二氧化硫的吸收劑”(申請(qǐng)?zhí)?00710048743. 6)也對(duì)此脫硫工藝有所表述。但此工藝存在三 個(gè)重要的缺點(diǎn)，首先，以吸收塔作為吸收設(shè)備和以再生塔作為脫硫溶劑再生設(shè)備，在煙 氣量和脫硫溶劑循環(huán)量較大的情況下，吸收塔和再生塔(尤其是吸收塔)體積龐大、塔體結(jié) 構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備投資巨大。其次，在再生塔中由于采用加熱輔以水蒸汽氣提的方式解吸302、再 生脫硫溶劑，因此脫硫溶劑再生能耗極高。另外，通常煙氣中的組份十分復(fù)雜，其中對(duì)脫硫 溶劑會(huì)造成不利影響的雜質(zhì)主要有三類，即固態(tài)雜質(zhì)(如粉塵)、易溶于脫硫溶劑的有機(jī)物 以及少量易與脫硫溶劑中組分陽(yáng)離子形成熱穩(wěn)定性鹽的陰離子(如S042—、F—、Cl—等)。雖然水洗除塵降溫裝置可以除去煙氣中大部分上述雜質(zhì)，但少量雜質(zhì)進(jìn)入脫硫溶劑后，其在 系統(tǒng)中的不斷積累將使脫硫溶劑的組分發(fā)生改變，對(duì)脫硫溶劑的脫硫效率及再生效果造成 極大的削減作用，并威脅脫硫裝置的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，從減少煙氣脫硫裝置投資、降低裝置能耗、增強(qiáng)脫硫裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定性的角 度出發(fā)，并最大限度發(fā)揮離子液、有機(jī)胺等脫硫溶劑在煙氣脫硫領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，有必要建 立與溶劑法脫硫相適應(yīng)的煙氣脫硫新工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所提供的超重力溶劑循環(huán)吸收法煙氣脫硫工藝流程，其特別適用于采用脫 硫溶劑進(jìn)行煙氣脫硫的場(chǎng)合。發(fā)明的目的在于形成與脫硫溶劑相適應(yīng)的，具備低設(shè)備投資、 低運(yùn)行能耗、高脫硫穩(wěn)定性特點(diǎn)的煙氣脫硫新工藝。本發(fā)明所提供的超重力溶劑循環(huán)吸收法煙氣脫硫工藝流程，其主要內(nèi)容包括在 常溫下脫硫溶劑采用超重力旋轉(zhuǎn)填料床吸收煙氣中SO2，再在高溫下采用超重力旋轉(zhuǎn)填料 床解吸出SO2并使脫硫溶劑得以再生循環(huán)使用；設(shè)有脫硫溶劑過(guò)濾凈化、吸附凈化及除鹽凈 化系統(tǒng)，以維持脫硫溶劑的穩(wěn)定性和脫硫性能。本發(fā)明中，利用脫硫溶劑吸收煙氣中SA的脫硫凈化過(guò)程以及脫硫溶劑解吸出SA 的脫硫溶劑再生過(guò)程，其所采用的吸收或再生設(shè)備均為超重力旋轉(zhuǎn)填料床。作為一種超重 力設(shè)備，超重力旋轉(zhuǎn)填料床以填料床層旋轉(zhuǎn)所形成的離心力來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)超重力環(huán)境。由 于在超重力環(huán)境下，氣——液兩相在規(guī)整填料或散裝填料等多孔介質(zhì)或孔道中產(chǎn)生流動(dòng)接 觸，巨大的剪切力把液體撕裂成微米至納米級(jí)的液膜、液絲和液滴，產(chǎn)生巨大和快速更新的 相界面，使相間傳質(zhì)速率比傳統(tǒng)塔器中的提高1 3個(gè)數(shù)量級(jí)，微觀混合和傳質(zhì)過(guò)程得到 極大強(qiáng)化，因此，在煙氣的脫硫凈化階段，采用旋轉(zhuǎn)填料床可極大強(qiáng)化脫硫溶劑——煙氣的 氣液兩相間傳質(zhì)過(guò)程，大幅提高脫硫溶劑對(duì)煙氣中Sh的吸收速率以及脫硫溶劑的利用率， 并可由此降低脫硫裝置中的脫硫溶劑循環(huán)量；同樣，在脫硫溶劑解吸出SA的脫硫溶劑再生 階段，采用旋轉(zhuǎn)填料床也可極大強(qiáng)化脫硫溶劑一氣提氣的氣液兩相間傳質(zhì)過(guò)程，大幅提 高氮?dú)?、空氣等氣提氣?duì)脫硫溶劑中SA的氣提效率。由于旋轉(zhuǎn)填料床的采用，脫硫裝置中 吸收和再生設(shè)備在氣液傳質(zhì)時(shí)實(shí)現(xiàn)了全新的超重力強(qiáng)化傳質(zhì)模式，從而可使其設(shè)備體積及 設(shè)備投資急劇減小，通常在相同煙氣處理量的情況下，旋轉(zhuǎn)填料床的體積僅為傳統(tǒng)吸收塔 (或再生塔)體積的1/5 1/20，而設(shè)備投資較后者降低40%以上，技術(shù)具有明顯優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，本發(fā)明中，在脫硫溶劑解吸出SO2的脫硫溶劑再生階段，除了以超重力旋轉(zhuǎn) 填料床代替再生塔作為再生設(shè)備外，在再生方式上，還以加熱的或者常溫的氮?dú)?、空氣或?它氣體取代水蒸汽作為再生時(shí)的氣提氣。由于與水蒸汽相比，氮?dú)?、空氣等氣體具備更低的 熱容，在需升溫時(shí)則更易于加熱升溫，且不必提供水蒸汽形成時(shí)的汽化熱，因此用作氣提氣 時(shí)，氮?dú)?、空氣等氣體的使用具有顯著的節(jié)能優(yōu)勢(shì)，其與傳統(tǒng)的加熱并水蒸汽氣提的方式相 比，可將脫硫溶劑再生能耗降低25%以上。另外，如前所述，由于采用超重力旋轉(zhuǎn)填料床作 為吸收設(shè)備時(shí)可降低脫硫裝置的脫硫溶劑循環(huán)量，這也直接降低了所需再生的脫硫溶劑量 和再生能耗。因此，超重力旋轉(zhuǎn)填料床的采用，以及將氮?dú)?、空氣等氣體取代水蒸汽作為再 生時(shí)的氣提氣，可促進(jìn)脫硫裝置能耗的顯著降低。本發(fā)明中，采用超重力旋轉(zhuǎn)填料床吸收煙氣中SA時(shí)，為滿足脫硫溶劑對(duì)SA的良好吸收容量和吸收效率，適宜的煙氣溫度為10 75°C。本發(fā)明中，采用超重力旋轉(zhuǎn)填料床解吸出SO2并使脫硫溶劑得以再生時(shí)，為提高 脫硫溶劑對(duì)所吸收SA的解吸程度以及脫硫溶劑的再生效率，適宜的脫硫溶劑再生溫度為 80 150 。另外，如前所述，煙氣中所含的固態(tài)雜質(zhì)(如粉塵)、易溶于脫硫溶劑的有機(jī)物以 及易與脫硫溶劑中組分陽(yáng)離子形成熱穩(wěn)定性鹽的陰離子，都將會(huì)對(duì)脫硫溶劑的脫硫效率及 再生效果造成極大的負(fù)面影響。為維持脫硫溶劑組分的穩(wěn)定性和脫硫性能，因此本發(fā)明設(shè) 有脫硫溶劑過(guò)濾凈化系統(tǒng)，以機(jī)械過(guò)濾的方式除去溶劑中固態(tài)雜質(zhì)；設(shè)有脫硫溶劑吸附凈 化系統(tǒng)，以如活性炭等吸附劑吸附脫除溶劑中有機(jī)物雜質(zhì)；設(shè)有脫硫溶劑除鹽凈化系統(tǒng)，以 除去溶劑中累積的熱穩(wěn)定性鹽雜質(zhì)。本發(fā)明中所述的脫硫溶劑除鹽凈化系統(tǒng)，對(duì)于進(jìn)入脫硫溶劑中的易形成熱穩(wěn)定性 鹽的如SO42-等陰離子，可利用離子交換法，采用陰離子交換樹(shù)脂進(jìn)行脫除；也可利用化學(xué) 沉淀法，采用加入例如石灰乳等沉淀劑，形成鈣鹽沉淀，再用離心分離等固液分離的方式進(jìn) 行脫除；也可利用電滲析法，采用電滲析槽，在外電場(chǎng)的作用下，通過(guò)離子的定向遷徙將陰 離子富集于陽(yáng)極而進(jìn)行脫除。本發(fā)明中所述的脫硫溶劑除鹽凈化系統(tǒng)可采用上述離子交換 法、化學(xué)沉淀法、電滲析法等單一除鹽技術(shù)或其技術(shù)組合。本發(fā)明的有利之處在于，通過(guò)超重力旋轉(zhuǎn)填料床在脫硫溶劑煙氣脫硫過(guò)程及脫硫 溶劑再生過(guò)程中的應(yīng)用，以及采用氮?dú)?、空氣等氣體作為氣提氣參與脫硫溶劑中的解吸 和脫硫溶劑的再生，并結(jié)合脫硫溶劑的過(guò)濾凈化、吸附凈化及除鹽凈化技術(shù)，形成了具備低 設(shè)備投資、低運(yùn)行能耗、高脫硫穩(wěn)定性特點(diǎn)的、兼顧煙氣脫硫治理和硫污染物資源化利用的 超重力溶劑循環(huán)吸收法煙氣脫硫工藝。


圖1是根據(jù)本發(fā)明內(nèi)容所實(shí)施的超重力溶劑循環(huán)吸收法煙氣脫硫工藝流程的示 意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1以鋼鐵廠燒結(jié)煙氣的超重力溶劑循環(huán)吸收法煙氣脫硫?yàn)槔?，并結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行說(shuō)明。從主抽風(fēng)機(jī)出來(lái)的約140°C左右的燒結(jié)煙氣，進(jìn)入增壓風(fēng)機(jī)，經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)升壓后， 進(jìn)入水洗塔，與從水洗塔頂噴淋而下的洗滌涼水逆流接觸，將煙氣中的絕大部分粉塵、有機(jī) 雜質(zhì)等洗滌下來(lái)，煙氣溫度被降低至50°C左右后，進(jìn)入超重力旋轉(zhuǎn)填料床吸收器，在超重力 旋轉(zhuǎn)填料床吸收器內(nèi)與脫硫溶劑貧液逆流強(qiáng)化傳質(zhì)，煙氣中的SO2被脫硫溶劑吸收。未被 吸收的凈化氣從吸收塔頂引出放空。從水洗塔出來(lái)的熱洗滌水送至涼水塔，經(jīng)噴淋冷卻后 進(jìn)入沉淀池沉淀，去除污泥后，再加壓送到水洗塔上部重新冷卻煙氣。洗滌水因吸收部分酸 性氣體積累，水質(zhì)呈酸性，應(yīng)連續(xù)從沉淀池中抽出部分酸性水，送污水處理站處理，同時(shí)補(bǔ) 充部分新鮮水，以維持洗滌水PH值的穩(wěn)定。吸收后的脫硫溶劑稱為富液，富液自超重 力旋轉(zhuǎn)填料床吸收器底部流出并進(jìn)入貧富液換熱器，與熱貧液換熱后進(jìn)入富液加熱器加熱至約80 120°C，再進(jìn)入超重力旋轉(zhuǎn)填料床再生器以熱氮?dú)饣驘峥諝鈱?duì)其逆流接觸氣提， 從而解吸出富SA混合氣，并使脫硫溶劑再生為含SA較低的貧液。貧液送至貧富液換熱器 換熱，富SA氣經(jīng)冷凝、氣液分離后送去制酸或制硫磺。冷凝器內(nèi)形成的冷凝液、氣液分離 器內(nèi)捕獲的液體與從貧富液換熱器流出的貧液合并，經(jīng)貧液冷卻器冷卻后，再經(jīng)過(guò)濾凈化、 吸附凈化和除鹽凈化，以除去固態(tài)雜質(zhì)、有機(jī)雜質(zhì)和熱穩(wěn)定性鹽，從而形成潔凈脫硫溶劑貧 液，再進(jìn)入超重力旋轉(zhuǎn)填料床吸收器對(duì)煙氣中的Sh進(jìn)行吸收。
權(quán)利要求
1.超重力溶劑循環(huán)吸收法煙氣脫硫工藝流程，其特征在于(1)在常溫下脫硫溶劑采 用超重力旋轉(zhuǎn)填料床吸收煙氣中SO2，再在高溫下采用超重力旋轉(zhuǎn)填料床使脫硫溶劑解吸 出SO2并使脫硫溶劑得以再生循環(huán)使用；( 設(shè)有脫硫溶劑過(guò)濾凈化、吸附凈化及除鹽凈化 系統(tǒng)，以維持脫硫溶劑的穩(wěn)定性和脫硫性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述超重力溶劑循環(huán)吸收法煙氣脫硫工藝流程，其特征在于高溫下 運(yùn)用超重力旋轉(zhuǎn)填料床使脫硫溶劑解吸出SO2并使脫硫溶劑再生時(shí)，超重力旋轉(zhuǎn)填料床中 采用加熱或者常溫氮?dú)?、空氣或其它氣體為氣提氣對(duì)脫硫溶劑中SA進(jìn)行氣提。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述超重力溶劑循環(huán)吸收法煙氣脫硫工藝流程，其特征在于脫硫溶 劑采用超重力旋轉(zhuǎn)填料床吸收煙氣中SA時(shí)，適宜的煙氣溫度為10 75°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述超重力溶劑循環(huán)吸收法煙氣脫硫工藝流程，其特征在于采用超 重力旋轉(zhuǎn)填料床使脫硫溶劑解吸出SA并使脫硫溶劑再生時(shí)，適宜的脫硫溶劑再生溫度為 80 150 。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述超重力溶劑循環(huán)吸收法煙氣脫硫工藝流程，其特征在于脫硫溶 劑除鹽凈化系統(tǒng)可采用離子交換法、化學(xué)沉淀法、電滲析法等單一除鹽技術(shù)或其技術(shù)組合。
全文摘要
本發(fā)明通過(guò)超重力旋轉(zhuǎn)填料床在離子液、有機(jī)胺等脫硫溶劑的煙氣脫硫過(guò)程及脫硫溶劑再生過(guò)程中的應(yīng)用，以及采用氮?dú)?、空氣等氣體作為氣提氣參與脫硫溶劑中SO2的解吸和脫硫溶劑的再生，并結(jié)合脫硫溶劑的過(guò)濾凈化、吸附凈化及除鹽凈化技術(shù)，形成了具備低設(shè)備投資、低運(yùn)行能耗、高脫硫穩(wěn)定性特點(diǎn)的，兼顧煙氣脫硫治理和硫污染物資源化利用的超重力溶劑循環(huán)吸收法法煙氣脫硫工藝。本發(fā)明所述技術(shù)內(nèi)容可廣泛應(yīng)用于鋼鐵、有色冶金、火電、化工、建材等行業(yè)的煙氣脫硫領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B01D53/18GK102049176SQ20091021616
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者李東林, 汪志和, 肖九高, 郎治 申請(qǐng)人:成都華西工業(yè)氣體有限公司