CN102049167B - 一种高so2浓度有压力烟气脱硫方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高浓度烟气脱硫方法及装置，高二氧化硫浓度烟气依次通过喷水降温器、文丘里预洗涤器、鼓泡接触区、喷淋填料塔、脱硫分离塔，设置两级吸收剂循环储槽，第一级吸收剂循环储槽内吸收剂输送至文丘里预洗涤器和喷淋填料塔，文丘里预洗涤器和喷淋填料塔排出的液相物料返回第一级吸收剂循环储槽，鼓泡接触区设置在第一级吸收剂循环储槽内；第二级吸收剂循环储槽内吸收剂输送至动力波洗涤塔和喷淋分离塔，动力波洗涤塔和喷淋分离塔排出的液相物料排入第二级吸收剂循环储槽。本发明高浓度烟气脱硫方法通过优化脱硫过程和装置，可以大大提高脱硫率，即使采用钙、镁等水中溶解度低的碱性试剂，也能够满足高浓度二氧化硫烟气的脱硫净化要求。

Description

一种高SO2浓度有压力烟气脱硫方法和装置
技术领域
本发明涉及一种高浓度有压力烟气脱硫方法和装置，属于环境治理方法领域。 
背景技术
SO2是一种全球性的大气污染物，其危害主要为形成酸雨。另外，环境中的SO2可致使儿童免疫力功能下降，民众呼吸道、眼部患病率增加等。在炼油厂，催化汽油吸附脱硫装置是一种新型的生产装置，在它的吸附剂再生过程中产生烟气，其中二氧化硫浓度一般为10000～100000mg/m3，氧含量一般为2000～10000mg/m3，必须进行烟气脱硫处理。 
目前，烟气脱硫主要采用的工艺有干法和湿法两大类，其中湿法烟气脱硫工艺有：石灰石-石膏法、海水法、湿式氨法、双碱法及镁法烟气脱硫工艺等；干式烟气脱硫技术主要有：喷雾干燥法、炉内喷钙法、循环流化床干法及荷电干式吸收剂喷射脱硫技术等。上述工艺均需要碱剂制备、制浆、输送、产物干化、废水处理及产物储运等环节，具有工艺流程长、设备台(套)数量多、占地大、投资大、运行费用高及产渣量大等缺点。以石灰石-石膏法为例，其流程包括：石灰石存储、破碎、磨粉、筛分、制浆、喷淋吸收、石膏分离、干化、储运及废水处理等环节，涉及设备数量很多，设备规模很大，其设备投资费用和运转费用均很高。烟气脱硫装置一般包括喷淋塔、动力波洗涤塔、文丘里洗涤塔等，但这些单独的烟气脱硫装置或这些烟气脱硫装置简单的组合无法满足高二氧化硫烟气脱硫的需求。对于一些二氧化硫浓度较高的烟气来说，现有的脱硫方法和装置不足以充分有效脱硫。如催化汽油吸附脱硫工艺中，催化剂再 生烟气中二氧化硫含量可以达到50000mg/m3以上，现有方法和装置无法有效净化处理。 
CN200510010119.8公开了一种内循环多级喷动流态化烟气脱硫塔，塔体为自下向上截面阶梯增大的倒锥体形状；塔体中的一级倒锥体的下端面与文丘里加速管的上端面固定连接，一级倒锥体的上端面与一级喷动腔室的下端面固定连接，一级喷动腔室的上端面与二级倒锥体的下端面固定连接，二级倒锥体的上端面与二级喷动腔室的下端面固定连接。该装置虽然可以在一定程度上提高脱硫效果，但对于高浓度烟气仍不能达到所需的脱硫效果。 
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种高SO2浓度有压力烟气脱硫方法和装置，通过优化脱硫工艺和装置，可大大提高脱硫率，即使采用水溶性较差的钙、镁碱性试剂，也可以满足高浓度二氧化硫烟气的脱硫要求。 
本发明高SO2浓度有压力烟气脱硫方法包括如下内容：高二氧化硫浓度有压力烟气依次通过文丘里预洗涤器、鼓泡接触区、喷淋填料塔和喷淋分离塔，设置两级吸收剂循环储槽，第一级吸收剂循环储槽内吸收剂输送至文丘里预洗涤器和喷淋填料塔，文丘里预洗涤器和喷淋填料塔排出的液相物料返回第一级吸收剂循环储槽，鼓泡接触区设置在第一级吸收剂循环储槽内；第二级吸收剂循环储槽内吸收剂输送至喷淋分离塔，喷淋分离塔排出的液相物料返回第二级吸收剂循环储槽。 
本发明高SO2浓度有压力烟气脱硫方法中，包括如下内容：高二氧化硫浓度有压力烟气来源于汽油吸附脱硫工艺的吸附剂再生过程的排放气，一般来说二氧化硫浓度10000～100000mg/m3，烟气的压力一般为50～100KPa(表压)。烟气在温度很高时，在进入文丘里预洗涤器之前可以先通过喷水降温器先进行降温，喷水降温器中喷入的水可以是工艺水，也可以是第一级吸收剂循环储槽内的液相物料。 
为了进一步提高脱硫效果，在烟气进入喷淋分离塔之前可以增加动力波洗涤塔，烟气经过动力波洗涤塔之后再进入喷淋分离塔，动力波洗涤塔中喷入的吸收液是第二级吸收剂循环储槽内的液相物料。 
本发明高浓度烟气脱硫方法中，可以采用氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化钠溶液(或浆液)等碱液调节第一级吸收剂循环储槽和第二级吸收剂循环储槽内物料的碱度，碱液还可以部分直接进入喷淋填料塔的顶部。第一级吸收剂循环储槽中物料的pH值一般为6.0～7.0，外排物料经过氧化后排放。第二级吸收剂循环储槽中物料的pH值一般为大于10。第二级吸收剂循环储槽内吸收剂通过溢流装置进入第一级吸收剂循环储槽内。第一级吸收剂循环储槽和第二级吸收剂循环储槽可以补充适量工艺水，保持正常的操作。喷淋分离塔顶部设置除雾分离区，除雾分离区设置工艺水喷淋装置。工艺水为可以用于本发明过程的任意来源的水，如自来水、工业水、污水净化处理后的回用水等。 
本发方法中，各单元可以使用本领域常规结构的装置，具体装置结构和操作条件是本领领域技术人员熟知的，具体可以根据烟气的性质和脱硫的要求具体确定。 
本发明高浓度烟气脱硫装置沿烟气流动方向依次包括文丘里预洗涤器、鼓泡接触区构件、喷淋填料塔、喷淋分离塔和吸收剂循环***，吸收剂循环***包括第一级吸收剂循环***和第二级吸收剂循环***，文丘里预洗涤器、鼓泡接触区构件和喷淋填料塔设置在第一级吸收剂循环***中，喷淋分离塔设置在第二级吸收剂循环***中。在文丘里预洗涤器之前可以设置洗涤降温器，在喷淋分离塔之前可以设置动力波洗涤塔。 
本发明装置中，第一级吸收剂循环***包括第一级吸收剂循环储槽和第一级吸收剂输送装置，鼓泡接触区构件浸在第一级吸收剂循环储槽中，第一级吸收剂输送装置把吸收剂输送到文丘里洗涤器和喷淋填料塔中。第二级吸收剂循环***包括第二级吸收剂循环储槽和第二级吸收剂输送装置，第二级吸收剂输送装置把吸收剂输送到动力波洗涤塔和喷淋分离塔中。第一级吸收剂循环储槽 和第二级吸收剂循环储槽与新鲜碱液补充管线相连通，第二级吸收剂循环储槽与第一级吸收剂循环储槽通过溢流结构相通，第一级吸收剂循环储槽设置排放***，排放***与氧化装置相连通。 
本发明装置中，喷淋分离塔顶部设置除雾分离区，除雾分离区设置工艺水喷淋装置。第一级吸收剂循环储槽与第二级吸收剂循环储槽可以与工艺水补充管线相通。洗涤降温器可以与工艺水补充管线相通或与第一级吸收剂循环***相通。 
本发明方法和装置可以用于各种高浓度烟气脱硫***中，最适宜用于催化汽油吸附脱硫吸附剂再生烟气的脱硫过程。本发明多级烟气脱硫装置涉及的各部分结构及参数可以由本领域技术人员根据处理烟气的性质和处理要求按本领域知识具体确定。新鲜碱液可以是各种碱性物质的溶液或浆液，优选氢氧化钠溶液或氢氧化镁浆液。 
本发明方法和装置根据高浓度烟气的脱硫要求，确定了适宜的脱硫装置结构和流程，可以满足高浓度烟气高效脱硫要求。 
附图说明
图1为本发明高浓度烟气脱硫装置装置结构示意图。 
其中：1-烟气，2-洗涤降温器，3-文丘里洗涤器，4-喷淋填料塔，5-鼓泡接触区构件，6-动力波洗涤塔，7-喷淋分离塔，8-除雾分离区，9-第一级吸收剂循环储槽，10-第二级吸收剂循环储槽，11-氧化装置，12-新鲜碱性吸收剂补充管线，13-补充工艺水管线，14-净化后烟气。 
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明高浓度烟气净化装置结构和工艺效果。 
如图1所示，本发明高浓度有压力烟气净化装置装置包括洗涤降温器2、文丘里预洗涤器3、喷淋填料塔4、鼓泡接触区构件5、动力波洗涤塔6和喷淋分 离塔7。第一级吸收剂循环储槽9的循环吸收剂循环至文丘里预洗涤器3和喷淋填料塔4，第二级吸收剂循环储槽10的循环吸收剂循环至动力波洗涤塔6和喷淋分离塔7。喷淋分离塔7的上部设置除雾分离区8，经除雾后的净化烟气14排放。第二级吸收剂循环储槽10内吸收剂通过溢流装置进入第一级吸收剂循环储槽9，第一级吸收剂循环储槽9的吸收剂部分排放至氧化装置11，将其中的亚硫酸盐氧化为硫酸盐后排放。第一级吸收剂循环储槽9和第二级吸收剂循环储槽10设置新鲜碱性吸收剂补充管线12。第一级吸收剂循环储槽9和第二级吸收剂循环储槽10均设置补充工艺水管线13。 
本发明多级烟气净化装置使用时，烟气1利用烟气的自身压力依次通过洗涤降温器2、文丘里预洗涤器3、喷淋填料塔4、鼓泡接触区构件5、动力波洗涤塔6和喷淋分离塔7。其中文丘里预洗涤器3主要功能为烟气降温和预部分脱硫，一般液气比为0.5～5L/m3，烟气温度可以降至60℃以下，在装置操作异常时，可以采用洗涤降温器2进行降温操作。鼓泡接触区构件5设置在第一级吸收剂循环储槽9中，在该鼓泡区域可以获得大于10％的脱硫率。喷淋填料塔4是主脱硫设备，操作液气比一般为1～10L/m3，烟气空速为300～1500h-1，二氧化硫脱除率可以达到95％以上(以喷淋填料塔入口烟气浓度计)。喷淋分离塔7为进一步脱硫设备，操作液气比一般为1～10L/m3，二氧化硫脱除率可以达到95％以上(以喷淋分离塔入口烟气浓度计)。如果需要进一步增高脱硫率，可以在喷淋分离塔之前设置动力波洗涤塔6。通过上述多步脱硫操作，可以将高浓度二氧化硫烟气有效脱硫净化，达到排放标准。 
实施例 
某催化汽油吸附脱硫吸附剂高浓度再生烟气(主要性质：温度205℃，压力80KPa(表压)，二氧化硫浓度为50000～75000mg/m3)，采用本发明方法处理，具体操作条件和结果见表1。 
表1高浓度烟气脱硫操作条件和结果 
  操作条件及结果  操作条件1  操作条件2
  文丘里涤涤器液气体积比，L/m3  2  4
  文丘里涤涤器出口温度，℃  55  51
  喷淋填料塔液气体积比，L/m3  5  8
  喷淋填料塔空速，h-1  500  750
  喷淋分离塔液气体积比，L/m3  4  7
  补充吸收剂  30wt％NaOH溶液  20wt％Mg(OH)2浆液
  第一级吸收剂循环储槽pH值  6.5～6.8  6.0～6.5
  第二级吸收剂循环储槽pH值  大于10  大于8
  出口烟气二氧化硫含量，mg/m3  ＜120  ＜135
  总脱硫率，％  ＞99.5  ＞99.5

Claims (9)

1.一种高SO2浓度有压力烟气脱硫方法，其特征在于：高二氧化硫浓度有压力烟气依次通过文丘里预洗涤器、鼓泡接触区、喷淋填料塔和喷淋分离塔，设置两级吸收剂循环储槽，第一级吸收剂循环储槽内吸收剂输送至文丘里预洗涤器和喷淋填料塔，文丘里预洗涤器和喷淋填料塔排出的液相物料返回第一级吸收剂循环储槽，鼓泡接触区设置在第一级吸收剂循环储槽内；第二级吸收剂循环储槽内吸收剂输送至喷淋分离塔，喷淋分离塔排出的液相物料返回第二级吸收剂循环储槽；高二氧化硫浓度有压力烟气的二氧化硫浓度为10000～100000mg/m3，压力为50～100KPa，压力值为表压。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：烟气在进入文丘里预洗涤器之前先通过喷水降温器先进行降温，喷水降温器中喷入的水是工艺水，或者是第一级吸收剂循环储槽内的液相物料。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：在烟气进入喷淋分离塔之前增加动力波洗涤塔，烟气经过动力波洗涤塔之后再进入喷淋分离塔，动力波洗涤塔中喷入的吸收液是第二级吸收剂循环储槽内的液相物料。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：采用碱液调节第一级吸收剂循环储槽和第二级吸收剂循环储槽内物料的碱度，第一级吸收剂循环储槽中物料的pH值为6.0～7.0，外排物料经过氧化后排放；第二级吸收剂循环储槽中物料的pH值大于10，第二级吸收剂循环储槽内吸收剂通过溢流装置进入第一级吸收剂循环储槽内。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：碱液部分直接进入喷淋填料塔的顶部。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：文丘里预洗涤器液气比为0.5～5L/m3，喷淋填料塔液气比为1～10L/m3，烟气空速为300～1500h-1，喷淋分离塔操作液气比为1～10L/m3。
7.一种高SO2浓度有压力烟气脱硫装置，其特征在于：沿烟气流动方向依次包括文丘里预洗涤器、鼓泡接触区构件、喷淋填料塔、喷淋分离塔和吸收剂循环***，吸收剂循环***包括第一级吸收剂循环***和第二级吸收剂循环***，文丘里预洗涤器、鼓泡接触区构件和喷淋填料塔设置在第一级吸收剂循环***中，喷淋分离塔设置在第二级吸收剂循环***中；高SO2浓度有压力烟气的二氧化硫浓度为10000～100000mg/m3，压力为50～100KPa，压力值为表压。
8.按照权利要求7所述的装置，其特征在于：第一级吸收剂循环***包括第一级吸收剂循环储槽和第一级吸收剂输送装置，鼓泡接触区构件浸在第一级吸收剂循环储槽中，第一级吸收剂输送装置把吸收剂输送到文丘里洗涤器和喷淋填料塔中；第二级吸收剂循环***包括第二级吸收剂循环储槽和第二级吸收剂输送装置，第二级吸收剂输送装置把吸收剂输送到喷淋分离塔中；第一级吸收剂循环储槽和第二级吸收剂循环储槽与新鲜碱液补充管线相连通，第二级吸收剂循环储槽与第一级吸收剂循环储槽通过溢流结构相通，第一级吸收剂循环储槽设置排放***，排放***与氧化装置相连通。
9.按照权利要求7或8所述的装置，其特征在于：在文丘里预洗涤器之前设置洗涤降温器，在喷淋分离塔之前设置动力波洗涤塔。
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