CN103301718B - 一种回收、浓缩尾气中二氧化硫的装置 - Google Patents

Abstract

一种回收、浓缩尾气中二氧化硫的装置包括：脱氧反应器、激冷罐、尾气吸收塔、吸收液循环泵、贫液泵、贫液罐和气液分离器，尾气进入脱氧反应器并通过管路连接激冷罐，从脱氧反应器内脱氧后的气体经过激冷降温后自下而上进入尾气吸收塔，出尾气吸收塔的尾气将达标排放，尾气吸收塔的底部与吸收液循环泵相连，吸收液循环泵连接气液分离器将部分循环液送至气液分离器，并将剩余循环液送回尾气吸收塔，送至气液分离器的循环液经解析后释放二氧化硫气体与贫液。

Description

一种回收、浓缩尾气中二氧化硫的装置

技术领域

本发明涉及一种回收并且浓缩的装置，特别是用于回收并且浓缩尾气中二氧化硫的装置。

背景技术

冶金、火力发电和煤化工等领域产生的大量含SO₂的尾气对环境造成严重污染。近年来，国家对SO₂的排放提出了越来越严格的要求，尤其是“总量控制”要求，即使已经达到国家排放标准的企业也要进行更深度的脱硫，进一步降低SO₂浓度。与此同时，由于我国硫资源相对缺乏，为满足工业生产需要，需要大量进口硫磺。近年来的数据表明，我国对硫磺的需求越来越大，大部分都要依赖于进口；故在此情况下，更多的回收尾气中的SO₂就显得尤为经济，一方面使尾气可达标排放；另一方面回收SO₂，变废为宝。

目前的尾气脱硫技术中，湿法脱硫技术是最为成熟及脱硫率最高的，因此得到广泛应用。而在湿法脱硫技术中，应用最广的是石灰石/石灰-石膏脱硫法，约占脱硫总装机量的70％。该法简单、易行、脱硫效率高。但其主要缺点是：脱硫产物为石膏，主要用作水泥原料、化工原料、填料等，利用有限，市面价格仅几十元一吨，堆放体积大，易于造成二次污染，并且还存在吸收废水处理等问题。特别的，该法在处理较低浓度SO₂烟气时存在脱硫效率降低，工艺运行不稳定，经济效益低等问题。

为了解决传统脱硫技术对于处理低浓度SO₂尾气的不足，国内外也相继出现的一些相关的SO₂回收处理技术；主要有WellmanLord脱硫法，LABSORB可再生脱硫法，ClausMaster脱硫法，CANSOLV可再生胺法，活性焦法，离子液循环吸收法等。其中，WellmanLord脱硫法是利用亚硫酸钠溶解吸收SO₂，然后加热分解回收，该法脱硫效率高，但脱硫过程中对氧化副反应的控制较困难，且电耗较高；LABSORB可再生脱硫法采用由氢氧化钠和磷酸制备的磷酸钠溶液吸收SO₂，溶液加热再生且回收高浓度SO₂，该工艺技术成熟，吸收剂费用较低，但工艺流程长、投资费用高、电和蒸汽消耗量相对较高；ClausMaster脱硫法采用非水物理溶剂吸收SO₂，然后通过加热再生，该工艺吸收效率高、环境友好、操作费用低；CANSOLV可再生胺法采用可再生的有机胺溶液作为SO₂吸收剂，该法优点是吸收剂可循环利用、脱硫效率高、处理气体流量及浓度范围大、副产SO₂浓度高，但低压蒸汽和电耗较高，并且处理冶炼烟气时需要对烟气进行预净化处理；活性焦法是上海克硫环保公司新开发的干法脱硫技术，其优点脱硫剂可加热再生后反复使用、脱硫和除尘效率较高、适应性强，但活性焦损耗大、水电气等消耗高；离子液循环吸收法与CANSOLV可再生胺法类型，吸收剂是以有机阳离子和无机阴离子为主要成分并添加少量活化剂、抗氧化剂和缓蚀剂组成的水溶液，该法适用于处理量小的尾气，工艺简单、脱硫效率高、吸收剂损耗小、副产二氧化硫气体浓度高，但也同样存在着与胺法一样的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术中存在的缺陷，而提供。

为解决上述技术问题，一种回收、浓缩尾气中二氧化硫的装置，其特征在于包括：脱氧反应器、激冷罐、尾气吸收塔、吸收液循环泵、贫液泵、贫液罐和气液分离器，尾气进入脱氧反应器并通过管路连接激冷罐，进入脱氧反应器的含低浓度二氧化硫的尾气与一定比例的H2混合后通过装有高效脱氧催化剂的脱氧反应器，在其中发生如下反应：

H₂+O₂→H₂O

该反应较易发生，即使在常温下不需加热也可进行，且脱氧深度可达残氧量0.1ppm以下，脱氧反应器连接激冷罐而且激冷罐管路连接入尾气吸收塔，从脱氧反应器内脱氧后的气体经过激冷降温后自下而上进入尾气吸收塔，与自顶部喷淋而下的含柠檬酸钠的吸收循环液逆向接触；相比于纯水，含柠檬酸钠的水溶液中的柠檬酸钠会与H⁺形成缓冲性溶液，从而限制pH值的减小，使SO₂的溶解度增大。其吸收反应过程可用如下一系列反应表示：

SO₂(气)→SO₂(液)

SO₂(液)+H₂O→H⁺+HSO₃ ^-

Cit₃ ^-+H⁺→HCit₂ ^-

HCit₂ ^-+H⁺→H₂Cit^-

H₂Cit^-+H⁺→H₃Cit

3SO₂+3H₂O+Na₃Cit→3NaHSO₃+H₃Cit

通过以上反应出尾气吸收塔的尾气将达标排放，尾气吸收塔的底部与吸收液循环泵相连，通过控制循环液的pH值，吸收液循环泵连接气液分离器

将部分循环液送至气液分离器，并将剩余循环液送回尾气吸收塔；送至气液分离器的循环液经解析后释放二氧化硫气体与贫液，贫液通过管路送至贫液罐收集，贫液罐与贫液泵相连，将贫液泵送至尾气吸收塔循环使用。

还包括预热器，预热器连接在尾气进气口和所述脱氧反应器之间，在所述脱氧反应器内的催化剂载体为活性氧化铝，并在所述脱氧反应器前装置预热器，活性氧化铝是一种良好的干燥剂，亲水性好，水是一种极性分子，很容易被吸附到催化剂表面，覆盖催化剂的活性表面，而氢气和氧气吸附能力均不如水，这样就使催化剂失去活性，在脱氧反应器前安装预热器，将混合气体进行预热。

还包括富液加热器、产品气冷却器、结晶槽；富液加热器连接在吸收液循环泵和气液分离器之间，自尾气吸收塔抽出的部分循环吸收液通过富液加热器的蒸汽加热到所需的解析温度，进而通过所述气液分离器分离，产品气冷却器与所述气液分离器相连，较高温度的SO₂气体经过冷却、降温及分离，获得纯度较高的SO₂气体产品；贫液泵连接至所述尾气吸收塔的管路同时与结晶槽相连，使装置运行过程中尾气中少量二氧化硫溶解及氧气的氧化作用所产生的少量硫酸钠副产品进入结晶槽分离出Na₂SO₄·10H₂O，经分离后的贫液返回至贫液槽。

本发明提供的回收、浓缩尾气中二氧化硫的装置，适用于含低浓度(0.5％-15％)SO₂的尾气的处理；回收率高，可达到99％以上；进装置的尾气通过脱氧反应器，将尾气中绝大部分(＞99％)的O₂脱除，另外柠檬酸具有络合SO₂的作用而使氧化率小于1％，这就使得吸收塔无需再加入抗氧剂，减少了副产物Na₂SO₄·10H₂O的生成；工艺流程简单，操作方便，设备构造少，总投资省；吸收剂可再生，实际操作中只需间断补充；副产SO₂纯度高，经济效益明显。鉴于我国现代化建设的需要，该发明具有广阔的市场前景，其推出必然带来良好的经济效益和社会效益。

附图说明：

图1是回收、浓缩尾气中二氧化硫装置的流程示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对发明的实施例进一步详述。

实施例1：如图1所示，一种回收、浓缩尾气中二氧化硫的装置包括：脱氧反应器2、激冷罐3、尾气吸收塔4、吸收液循环泵5、贫液泵6、贫液罐7和气液分离器9，尾气进入脱氧反应器2并通过管路连接激冷罐3，进入脱氧反应器2的含低浓度二氧化硫的尾气与一定比例的H₂混合后通过装有高效脱氧催化剂的脱氧反应器2，在其中发生如下反应：

H₂+O₂→H₂O

该反应较易发生，即使在常温下不需加热也可进行，且脱氧深度可达残氧量0.1ppm以下，脱氧反应器2连接激冷罐3而且激冷罐3管路连接入尾气吸收塔，从脱氧反应器2内脱氧后的气体经过激冷降温后自下而上进入尾气吸收塔4，与自顶部喷淋而下的含柠檬酸钠的吸收循环液逆向接触；相比于纯水，含柠檬酸钠的水溶液中的柠檬酸钠会与H⁺形成缓冲性溶液，从而限制pH值的减小，使SO₂的溶解度增大。其吸收反应过程可用如下一系列反应表示：

SO₂(气)→SO₂(液)

SO₂(液)+H₂O→H⁺+HSO₃ ^-

Cit₃ ^-+H⁺→HCit₂ ^-

HCit₂ ^-+H⁺→H₂Cit^-

H₂Cit^-+H⁺→H3Cit

3SO₂+3H₂O+Na₃Cit→3NaHSO₃+H₃Cit

通过以上反应出尾气吸收塔4的尾气将达标排放，尾气吸收塔4的底部与吸收液循环泵5相连，通过控制循环液的pH值，吸收液循环泵5连接气液分离器9，将部分循环液送至气液分离器9，并将剩余循环液送回尾气吸收塔4；送至气液分离器9的循环液经解析后释放二氧化硫气体与贫液，贫液通过管路送至贫液罐7收集，贫液罐7与贫液泵6相连，将贫液6泵送至尾气吸收塔4循环使用。

实施例2：如图1所示与实施例1不同之处还包括预热器1，预热器1连接在尾气进气口和脱氧反应器2之间，在脱氧反应器2内的催化剂载体为活性氧化铝，并在所述脱氧反应器2前装置预热器1，活性氧化铝是一种良好的干燥剂，亲水性好，水是一种极性分子，很容易被吸附到催化剂表面，覆盖催化剂的活性表面，而氢气和氧气吸附能力均不如水，这样就使催化剂失去活性，在脱氧反应器前安装预热器，将混合气体进行预热。

实施例3：如图1所示与实施例2不同之处还包括富液加热器8、产品气冷却器10、结晶槽11；富液加热器8连接在吸收液循环泵5和气液分离器9之间，自尾气吸收塔4抽出的部分循环吸收液通过富液加热器8的蒸汽加热到所需的解析温度，进而通过气液分离器9分离，产品气冷却器10与所述气液分离器9相连，较高温度的SO₂气体经过冷却、降温及分离，获得纯度较高的SO₂气体产品；贫液泵连接至所述尾气吸收塔的管路同时与结晶槽相连，使装置运行过程中尾气中少量二氧化硫溶解及氧气的氧化作用所产生的少量硫酸钠副产品进入结晶槽分离出Na₂SO₄·10H₂O，经分离后的贫液返回至贫液槽。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (2)

1.一种回收、浓缩尾气中二氧化硫的装置，其特征在于包括：脱氧反应器、激冷罐、尾气吸收塔、吸收液循环泵、贫液泵、贫液罐和气液分离器，尾气进入脱氧反应器并通过管路连接激冷罐，进入脱氧反应器的含低浓度二氧化硫的尾气与一定比例的H₂混合后通过装有高效脱氧催化剂的脱氧反应器，在其中发生如下反应：

H₂+O₂→H₂O

该反应较易发生，即使在常温下不需加热也可进行，且脱氧深度可达残氧量0.1ppm以下，脱氧反应器连接激冷罐而且激冷罐管路连接入尾气吸收塔，从脱氧反应器内脱氧后的气体经过激冷降温后自下而上进入尾气吸收塔，与自顶部喷淋而下的含柠檬酸钠的吸收循环液逆向接触；相比于纯水，含柠檬酸钠的水溶液中的柠檬酸钠会与H⁺形成缓冲性溶液，从而限制pH值的减小，使SO₂的溶解度增大，其吸收反应过程可用如下一系列反应表示：

SO₂(气)→SO₂(液)

SO₂(液)+H₂O→H⁺+HSO₃ ^-

Cit^3-+H⁺→Hcit^2-

Hcit^2-+H⁺→H₂Cit^-

H₂Cit^-+H⁺→H₃Cit

3SO₂+3H₂O+Na₃Cit→3NaHSO₃+H₃Cit

通过以上反应出尾气吸收塔的尾气将达标排放，尾气吸收塔的底部与吸收液循环泵相连，通过控制循环液的pH值，吸收液循环泵连接气液分离器将部分循环液送至气液分离器，并将剩余循环液送回尾气吸收塔；送至气液分离器的循环液经解析后释放二氧化硫气体与贫液，贫液通过管路送至贫液罐收集，贫液罐与贫液泵相连，将贫液泵送至尾气吸收塔循环使用；还包括预热器，预热器连接在尾气进气口和所述脱氧反应器之间，在所述脱氧反应器内的催化剂载体为活性氧化铝，并在所述脱氧反应器前装置预热器，活性氧化铝是一种良好的干燥剂，亲水性好，水是一种极性分子，很容易被吸附到催化剂表面，覆盖催化剂的活性表面，而氢气和氧气吸附能力均不如水，这样就使催化剂失去活性，在脱氧反应器前安装预热器，将混合气体进行预热。

2.根据权利要求1中所述的回收、浓缩尾气中二氧化硫的装置，其特征在于：还包括富液加热器、产品气冷却器、结晶槽；富液加热器连接在吸收液循环泵和气液分离器之间，自尾气吸收塔抽出的部分循环吸收液通过富液加热器的蒸汽加热到所需的解析温度，进而通过所述气液分离器分离，产品气冷却器与所述气液分离器相连，较高温度的SO₂气体经过冷却、降温及分离，获得纯度较高的SO₂气体产品；贫液泵连接至所述尾气吸收塔的管路同时与结晶槽相连，使装置运行过程中尾气中少量二氧化硫溶解及氧气的氧化作用所产生的少量硫酸钠副产品进入结晶槽分离出Na₂SO₄·10H₂O，经分离后的贫液返回至贫液槽。