CN104324613A - 一种烟气脱硫方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟气脱硫方法，其特征在于：该烟气脱硫方法包括如下步骤：(a)将烟气与吸收剂在吸收塔中接触，得到脱硫后的烟气和吸收液；(b)将所述吸收液通入二隔室双极膜电渗析器中进行第一电渗析，得到第一碱液和第一盐液，或者得到第二盐液和第一酸液；(c)将所述第一盐液或第一酸液通入解吸塔中进行解吸，得到SO2气体和解吸液；将所述解吸液通入三隔室双极膜电渗析器(5)中进行第二电渗析，得到第二酸液、第三盐液和第二碱液；其中，将所述第一碱液、所述第二盐液和第二碱液中的至少一种回用。通过上述技术方案，本发明能够有效地回收吸收液，不再排放废液，并降低电能消耗。
Description
技术领域
本发明涉及化学工程领域，具体地，涉及一种烟气脱硫方法。
背景技术
烟气泛指气体和烟尘的混合物。锅炉、工业炉窑、火电厂、炼焦炉、水泥厂、高炉、平炉、转炉、电炉和催化裂化(FCC)装置等化工设备的运行都会产生大量的烟气。烟气中所含的大量硫氧化物和氮氧化物等空气污染物带来一系列环境问题。减少含有硫氧化物和氮氧化物等空气污染物的排放是保护环境的当务之急。例如国家标准GB13271-91《锅炉大气污染物排放标准》、GB9078-1996《工业炉窑大气污染物排放标准》、GB13223-1996《火电厂大气污染物排放标准》、GB16171-1996《炼焦炉大气污染物排放标准》和GB4915-1996《水泥厂大气污染物排放标准》都规定了烟气中污染物的排放标准。因此，必须对烟气进行脱硫、脱硝和除尘处理之后，才能进行排放。
在工业应用的烟气脱硫技术中，湿法脱硫是目前最常用且较为成熟的方法之一。常用的FCC再生烟气吸收方法有EXXON公司的WGS湿法洗涤、UOP公司的THIOPAQ生物技术、Belco公司的EDV湿法洗涤技术等。其中Belco公司的EDV湿法烟气脱硫技术已成为工业上气体净化和SO2回收的主要方法之一。自1994年开始工业应用，EDV湿法烟气脱硫技术就显示出优异的操作性和可靠性。迄今，已超过90套催化裂化装置配套了EDV设施，其中最大的产能为5Mt/a。但是，EDV湿法烟气脱硫技术存在的最大问题在于该技术会消耗大量水和NaOH作为吸收液，并且与烟气中的SO2反应后，经氧化转变为大量的硫酸钠盐溶液，从而产生了大量高盐废水的排放问题。专利文献CN102335553A利用双极膜电渗析将高盐废水进行回收处理能够降低水和NaOH的消耗量，但是该方法需要将产生的亚硫酸根离子和亚硫酸氢根离子氧化为硫酸根离子，然后进行电渗析，使得步骤复杂，导致电能消耗高。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法，该方法能够湿法脱硫除尘***产生的吸收液转化为可循环利用的氢氧化钠溶液，以及可回收利用的硫酸溶液和SO2，基本实现零废水排放，并且能够大幅度地降低电能消耗。
本发明的发明人发现，通过将吸收液依次通过二隔室双极膜电渗析器、解吸塔和三隔室双极膜电渗析器，能够有效地回收吸收液并降低电能消耗，由此得到了本发明。
为了实现上述目的，本发明提供了一种烟气脱硫方法，该烟气脱硫方法包括如下步骤：(a)将烟气与吸收剂在吸收塔中接触，得到脱硫后的烟气和吸收液；所述吸收剂为碱性水溶液；(b)将所述吸收液通入二隔室双极膜电渗析器中进行第一电渗析，得到第一碱液和第一盐液，或者得到第二盐液和第一酸液；(c)将所述第一盐液或第一酸液通入解吸塔中进行解吸，得到解吸液和SO2富气；(d)将所述解吸液通入三隔室双极膜电渗析器中进行第二电渗析，得到第二酸液、第三盐液和第二碱液；其中，将所述第一碱液、所述第二盐液和第二碱液中的至少一种回用至吸收塔中作为吸收剂的部分或全部与烟气进行接触。
通过上述技术方案，本发明能够基本实现零废水排放，有效地回收吸收液并降低电能消耗。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的一种优选实施方式中所用的烟气脱硫装置结构示意图。
图2是本发明的一种优选实施方式中所用的二隔室双极膜电渗析器的结构示意图。
图3是本发明的一种优选实施方式中所用的烟气脱硫装置结构示意图。
图4是本发明的一种优选实施方式中所用的二隔室双极膜电渗析器的结构示意图。
图5是本发明的一种优选实施方式中所用的三隔室双极膜电渗析器的结构示意图。
附图标记说明
1 吸收塔 2 固液分离器
3 二隔室双极膜电渗析器 4 解吸塔
5 三隔室双极膜电渗析器 6 吸收液循环泵
7 过滤器 8 液滴分离器
11 烟气入口 12 烟气出口
31 第一碱室 32 第一盐室
33 第二盐室 34 第一酸室
51 第二酸室 52 第三盐室
53 第二碱室
101 第一阴极 102 第一双极膜
103 第一阳离子交换膜 104 第二双极膜
105 第一阳极 106 第一盐室出口
107 第一盐室入口 108 第一碱室入口
109 第一碱室出口 113 阳离子交换膜
114 双极膜 130 第一极膜
131 第二极膜 136 第一酸室出口
137 第一酸室入口 138 第二盐室入口
139 第二盐室出口 140 第一阴离子交换膜
201 第二阴极 202 第三双极膜
203 第二阳离子交换膜 204 第二阴离子交换膜
205 第四双极膜 206 第二阳极
207 第二碱室出口 208 第二酸室出口
209 第三盐室出口 210 第三盐室入口
211 第二酸室入口 212 第二碱室入口
223 阳离子交换膜 224 阴离子交换膜
225 双极膜 230 第三极膜
231 第四极膜
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
参考图1、图2、图3、图4和图5，本发明提供了一种烟气脱硫方法，该方法可以用于化工领域中各种含硫烟气的脱硫处理，所述烟气包括但不限于由锅炉、工业炉窑、火电厂、炼焦炉、水泥厂、高炉、平炉、转炉、电炉和催化裂化(FCC)装置等化工设备产生的烟气。所述烟气中，以体积计，二氧化硫的含量可以为500-3000ppm。
根据本发明提供的烟气脱硫方法，该烟气脱硫方法包括如下步骤：(a)将烟气与吸收剂在吸收塔1中接触，得到脱硫后的烟气和吸收液；所述吸收剂为碱性水溶液；(b)将所述吸收液通入二隔室双极膜电渗析器3中进行第一电渗析，得到第一碱液和第一盐液，或者得到第二盐液和第一酸液；(c)将所述第一盐液或第一酸液通入解吸塔4中进行解吸，得到解吸液和SO2富气；(d)将所述解吸液通入三隔室双极膜电渗析器5中进行第二电渗析，得到第二酸液、第三盐液和第二碱液；其中，将所述第一碱液、所述第二盐液和第二碱液中的至少一种回用至吸收塔1中作为吸收剂的部分或全部与烟气进行接触。
其中，烟气可以经过吸收塔1的烟气入口11进入吸收塔1，在吸收塔1内与吸收剂进行接触，以得到脱硫处理，而后经过烟气出口12排出吸收塔1。其中，所述脱硫处理可以单独在吸收塔1中进行，也可以伴随脱硝和/或除尘的处理同时进行。
其中，所述吸收塔1的类型没有特别的要求，只要能完成烟气与吸收剂的接触即可，包括但不限于板式塔、鼓泡吸收塔、搅拌鼓泡吸收塔、喷射器、文氏管、喷雾塔、填料吸收塔和降膜吸收塔中的至少一种。其中，优选地，解吸塔4可以为真空塔。
其中，所述吸收剂为pH值呈碱性的水溶液，其pH值可以为8以上。所述吸收剂可以通过水来溶解二氧化硫，所述吸收剂还可以通过碱性有效成分增加对二氧化硫的吸收量。所述碱性有效成分包括但不限于NaOH、Na2SO3、氨水和水溶性有机胺中的至少一种。
其中，所述吸收剂可以为含有的NaOH水溶液；或者，所述吸收剂还可以为含有Na2SO3的水溶液；又或者，所述吸收剂可以为既含有NaOH又含有Na2SO3的水溶液。所述吸收剂在进入吸收塔1后与烟气接触，烟气中的硫氧化物被吸收剂吸收，接触后的吸收剂转化为吸收液经过吸收液出口排出。排出的吸收液中含有NaHSO3、Na2SO3和Na2SO4，通过吸收液回收***的回收处理，转化为吸收剂得以循环使用。其中，二隔室双极膜电渗析器3可以用于将排出的吸收液中的NaHSO3和Na2SO3分离为NaOH和H2SO3。二隔室双极膜电渗析器3也可以用于将排出的吸收液中的NaHSO3分离为NaOH与Na2SO3的混合物和H2SO3。解吸塔4可以用于将二隔室双极膜电渗析器3排出的H2SO3以SO2的形式解吸排出。解吸塔4还可以用于将二隔室双极膜电渗析器3排出的H2SO3以SO2的形式解吸排出，并同时排出含有Na2SO4的物料。三隔室双极膜电渗析器5可以用于将解吸塔4排出的含有Na2SO4的物料电解分离为NaOH和H2SO4。二隔室双极膜电渗析器3电解分离的NaOH的出口和三隔室双极膜电渗析器5电解分离的NaOH的出口与吸收塔1的吸收剂入口可以相连，以将电解分离的NaOH回收作为吸收剂用于吸收塔1中的脱硫处理。
优选地，所述二隔室双极膜电渗析器3具有设置于第一阴极101和第一阳极105之间的至少一组二隔室双极膜电渗析膜对，所述二隔室双极膜电渗析膜对包括第一双极膜102、第一阳离子交换膜103和第二双极膜104，第一双极膜102与第一阳离子交换膜103之间形成第一碱室31，第二双极膜104与第一阳离子交换膜103之间形成第一盐室32；将所述吸收液通入二隔室双极膜电渗析器3中的第一盐室32进行第一电渗析，在第一碱室31中得到第一碱液，在所述第一盐室32中得到第一盐液。
其中，第一盐室32上可以具有至少一个第一盐室入口107和至少一个第一盐室出口106。第一盐室入口107可以与吸收塔1的吸收液出口连接。可以经第一盐室入口107导入吸收塔1排出的吸收液。第一碱室31上可以具有至少一个第一碱室入口108和至少一个第一碱室出口109。在装置开车启用时可以经第一碱室入口108导入水。在第一阴极101和第一阳极105形成的电场的作用下，第一碱室31中OH-离子富集，第一盐室32中H+离子富集，第一盐室32中的Na+离子穿过第一阳离子交换膜103进入第一碱室31并和OH-离子形成NaOH水溶液，形成的NaOH水溶液经第一碱室出口109导出。第一碱室出口109可以与吸收塔1的吸收剂入口连接。第一碱室出口109导出的NaOH水溶液可以作为吸收剂用于吸收塔1中的脱硫处理。第一盐室32中的HSO3 -和SO3 2-与H+离子形成H2SO3，可以与Na2SO4一起，通过第一盐室出口106排出。第一盐室出口106可以与解吸塔4的解吸液入口相连。通过第一盐室出口106排出的含有H2SO3和Na2SO4的物料在解吸塔4得到解吸，释放SO2。解吸塔4上具有气体出口和液体出口。解吸后释放的SO2经气体出口排出。排出的SO2可以用于制备硫磺。释放的SO2后剩余的物料经解吸塔4上的液体出口排出。释放SO2后剩余的物料主要成分为Na2SO4水溶液。
其中，所述二隔室双极膜电渗析器3可以具有设置于第一阴极101和第一阳极105之间的多组二隔室双极膜电渗析膜对；且相邻的两组二隔室双极膜电渗析膜对中，前一组二隔室双极膜电渗析膜对的第二双极膜作为后一组二隔室双极膜电渗析膜对的第一双极膜。例如，如图2所示的两个双极膜电渗析膜对，图2左侧的双极膜电渗析膜对包括第一双极膜102、第一阳离子交换膜103和第二双极膜104，第一双极膜102与第一阳离子交换膜103之间形成第一碱室31，第二双极膜104与第一阳离子交换膜103之间形成第一盐室32；图2右侧的双极膜电渗析膜对包括第二双极膜104、阳离子交换膜113和双极膜114，第二双极膜104与阳离子交换膜113之间形成另一个第一碱室31，双极膜114与阳离子交换膜113之间形成另一个第一盐室32。
其中，第一阴极101与第一极膜130之间可以形成极室，第一阳极105和第二极膜131之间也可以形成极室。极室中含有极液。例如极液可以为含有Na2SO4的水溶液(浓度可以为2-3重量％左右)。其中，第一极膜130与二隔室双极膜电渗析膜对之间(例如第一极膜130与第一双极膜102之间)可以形成另一个第一盐室32。其中，第二极膜131与二隔室双极膜电渗析膜对之间(例如第二极膜131与双极膜114之间)可以形成另外一个第一碱室31。
优选地，参考图3和图4，所述二隔室双极膜电渗析器3具有设置于第一阴极101和第一阳极105之间的至少一组二隔室双极膜电渗析膜对，所述二隔室双极膜电渗析膜对包括第一双极膜102、第一阴离子交换膜140和第二双极膜104，第一双极膜102与第一阴离子交换膜140之间形成第二盐室33，第二双极膜104与第一阴离子交换膜140之间形成第一酸室34；将所述吸收液通入二隔室双极膜电渗析器3中的第二盐室33进行第一电渗析，在所述第二盐室33中得到第二盐液，在所述第一酸室34中得到第一酸液。
其中，第二盐室入口138可以与吸收塔1的吸收液出口连接。可以经第二盐室入口138导入吸收塔1排出的吸收液。第二盐室33上设置有至少一个第二盐液出口，第二盐液出口可以为第二盐室出口139。在电渗析器启动时，可以经第一酸室入口137导入Na2SO4水溶液，也可以经第一酸室入口137导入水。在第一阴极101和第一阳极105形成的电场的作用下，第二盐室33中OH-离子富集，第一酸室34中H+、HSO3 -和SO3 2-离子富集，第二盐室33中的NaHSO3和OH-离子形成Na2SO3水溶液，形成的Na2SO3水溶液与NaOH溶液经第二盐室出口139导出。第二盐室出口139可以与吸收塔1的吸收剂入口连接。第二盐室出口139导出的含有Na2SO3和NaOH的水溶液可以回用于吸收塔1中的脱硫处理。第一酸室34中的HSO3 -和SO3 2-与H+离子形成H2SO3，与Na2SO4一起，通过第一酸室出口136排出。第一酸室出口136可以与解吸塔4的解吸液入口相连。通过第一酸室出口136排出的含有H2SO3的物料在解吸塔4得到解吸，释放SO2。解吸塔4上具有气体出口和液体出口。解吸后释放的SO2经气体出口排出。排出的SO2可以用于制备硫磺。释放的SO2后剩余的物料经解吸塔4上的液体出口排出。释放SO2后剩余的物料主要成分为含有Na2SO4和H2SO4的水溶液。
其中，所述二隔室双极膜电渗析器3可以具有设置于第一阴极101和第一阳极105之间的多组二隔室双极膜电渗析膜对；且相邻的两组二隔室双极膜电渗析膜对中，前一组二隔室双极膜电渗析膜对的第二双极膜作为后一组二隔室双极膜电渗析膜对的第一双极膜。例如，如图4所示的两个双极膜电渗析膜对，图4左侧的双极膜电渗析膜对包括第一双极膜102、第一阴离子交换膜140和第二双极膜104，第一双极膜102与第一阴离子交换膜140之间形成第二盐室33，第二双极膜104与第一阴离子交换膜140之间形成第一酸室34；图4右侧的双极膜电渗析膜对包括第二双极膜104、阴离子交换膜141和双极膜114，第二双极膜104与阴离子交换膜141之间形成另一个第二盐室33，双极膜114与阴离子交换膜141之间形成另一个第一酸室34。
其中，第一阴极101与第一极膜130之间可以形成极室，第一阳极105和第二极膜131之间也可以形成极室。极室中含有极液。极区的作用就是给双极膜电渗析器提供直流电。例如极液可以为含有Na2SO4的水溶液。其中，第一极膜130与二隔室双极膜电渗析膜对之间(例如第一极膜130与第一双极膜102之间)可以形成另一个第一酸室34。其中，第二极膜131与二隔室双极膜电渗析膜对之间(例如第二极膜131与双极膜114之间)可以形成另外一个第二盐室33。
优选地，参考图5，所述三隔室双极膜电渗析器(5)具有设置于第二阴极(201)和第二阳极(206)之间的至少一组三隔室双极膜电渗析膜对，所述三隔室双极膜电渗析膜对包括第三双极膜(202)、第二阳离子交换膜(203)、第二阴离子交换膜(204)和第四双极膜(205)，第三双极膜与第二阳离子交换膜(203)之间形成第二碱室(53)，第二阳离子交换膜(203)与阴离子交换膜(204)之间形成第三盐室(52)，第二阴离子交换膜(204)与第四双极膜(205)之间形成第二酸室(51)；将所述解吸液通入三隔室双极膜电渗析器(5)中的第三盐室(52)进行第二电渗析，在第二酸室(51)中得到第二酸液，在第三盐室(52)中得到第三盐液，在第二碱室(53)中得到第二碱液。
其中，第三盐室入口210可以与解吸塔4的液体出口连接。经第三盐室入口210导入解吸塔4排出的主要成分为Na2SO4水溶液的物料。装置开车时，可以经第二碱室入口212和第二酸室入口211导入水。在第二阴极201和第二阳极206形成的电场的作用下，第二碱室53中OH-离子富集，第二酸室51中H+离子富集，第三盐室52中的Na+离子进入第二碱室53并和OH-离子形成NaOH水溶液，形成的NaOH水溶液经第二碱室出口207导出。第二碱室出口207可以与吸收塔1的吸收剂入口连接。第二碱室出口207导出的NaOH水溶液可以作为吸收剂用于吸收塔1中的脱硫处理。第三盐室52中的SO4 2-进入第二酸室51并和H+离子形成H2SO4，通过第二酸室出口208排出。第三盐室52上具有第二盐室出口209，可用于排出第三盐液。
其中，所述三隔室双极膜电渗析器5可以具有设置于第二阴极201和第二阳极206之间的多组三隔室双极膜电渗析膜对；且相邻的两组三隔室双极膜电渗析膜对中，前一组三隔室双极膜电渗析膜对的第四双极膜作为后一组三隔室双极膜电渗析膜对的第三双极膜。例如，如图5所示的两个双极膜电渗析膜对，图5左侧的双极膜电渗析膜对包括第三双极膜202、第二阳离子交换膜203、第二阴离子交换膜204和第四双极膜205，第三双极膜与第二阳离子交换膜203之间形成第二碱室53，第二阳离子交换膜203与阴离子交换膜204之间形成第三盐室52，第二阴离子交换膜204与第四双极膜205之间形成第二酸室51；图5右侧的双极膜电渗析膜对包括第四双极膜205、阳离子交换膜223、阴离子交换膜224和双极膜225，第四双极膜205与阳离子交换膜223之间形成第二碱室53，阳离子交换膜223与阴离子交换膜224之间形成第三盐室52，阴离子交换膜224与双极膜225之间形成第二酸室51。
其中，所述第二碱室53上可以设置有至少一个第二碱液出口；所述第二酸室51上可以设置有至少一个第二酸液出口；所述第二碱液出口与吸收塔1的吸收剂入口连接。如图5所示，第二碱液出口可以为第二碱室出口207，第二酸液出口可以为第二酸室出口208。
其中，第二阴极201与第三极膜230之间可以形成极室，第二阳极206和第四极膜231之间也可以形成极室。极室中可以含有极液。例如极液可以含有Na2SO4的水溶液。其中，第三极膜230与三隔室双极膜电渗析膜对之间(例如第三极膜230与第三双极膜202之间)可以形成另一个第二酸室51。其中，第四极膜231与三隔室双极膜电渗析膜对之间(例如第四极膜231与双极膜225之间)可以形成另外一个第二碱室53。
优选地，所述吸收塔1的吸收液出口与所述吸收液回收***的入口之间还连接有吸收液循环泵6。吸收液循环泵6可以将吸收塔1排出的吸收液吸收液泵至吸收塔1和/或吸收液回收***。
优选地，所述吸收液循环泵6与所述吸收液回收***的入口之间还连接有固液分离器2，所述吸收塔1的吸收液出口与吸收液循环泵6的入口相连，所述吸收液循环泵6的出口与所述吸收塔1的循环吸收液入口和所述固液分离器2的入口相连；所述固液分离器2的清液出口与所述吸收塔1的吸收液入口和所述吸收液回收***的入口相连。可以使用所述固液分离器2来分离吸收液中的固体成分。其中，所述固液分离器2可以为沉淀器和/或过滤器。
优选地，所述吸收塔1的烟气出口上还设置有过滤器7和/或液滴分离器8。可以使用所述过滤器7来除去吸收塔1排出的烟气中的粉尘。可以使用所述液滴分离器8来除去吸收塔1排出的烟气中夹带的液滴。
其中，优选情况下，所述吸收剂含有NaOH和/或Na2SO3；通过控制烟气的流量和吸收剂的流量，使得吸收液中NaHSO3与Na2SO3的摩尔比为(0.1-100):1，更优选为(1-30):1。其中，理论上，1摩尔的NaOH可以吸收1摩尔的SO2得到1摩尔的NaHSO3；2摩尔的NaOH可以吸收1摩尔的SO2得到1摩尔的Na2SO3；1摩尔的Na2SO3可以吸收1摩尔的SO2得到2摩尔的NaHSO3。例如，对于FCC烟气中以体积计二氧化硫的含量为700-900ppm的烟气，在使用8-12mol/L的NaOH的水溶液作为吸收剂的情况下，控制烟气的流量为(40-100)万m3/h，吸收剂的流量为1-20m3/h，得到的吸收液中NaHSO3与Na2SO3的摩尔比为(7-9):1。
其中，优选情况下，所述吸收剂含有NaOH和/或Na2SO3；所述吸收剂中钠离子的含量为0.2-20mol/L，优选为5-15mol/L。其中，所述吸收剂中钠离子的来源可以为NaOH和/或Na2SO3。在本发明中，所述吸收剂中的钠离子的含量可以保持相对恒定。
其中，优选情况下，所述吸收剂含有NaOH和/或Na2SO3；在二隔室双极膜电渗析器3具有第一阳离子交换膜103的情况下，通过控制二隔室双极膜电渗析器3中的电压和/或电渗析时间，使得第一碱液的pH值为8以上，优选10以上。其中，可以在保持二隔室双极膜电渗析器3中的电压基本上恒定的情况下，通过调节电渗析时间，使得第一碱液的pH值为8以上，优选10以上。例如，对于FCC烟气中以体积计二氧化硫的含量为700-900ppm的烟气，在使用8-12mol/L的NaOH的水溶液作为吸收剂的情况下，控制烟气的流量为(40-60)万m3/h，吸收剂的流量为3-10m3/h，得到的吸收液中NaHSO3与Na2SO3的摩尔比为(7-9):1；每一组二隔室双极膜电渗析膜对上施加的电压为2-3V时，电渗析时间为5-60min，第一碱液的pH值为10.0-13.5。
其中，优选情况下，所述吸收剂含有NaOH和/或Na2SO3；在二隔室双极膜电渗析器3包括第一阴离子交换膜140的情况下，通过控制二隔室双极膜电渗析器3中的电压和/或电渗析时间，使得第二盐液的pH值为8以上，优选10以上。其中，可以在保持二隔室双极膜电渗析器3中的电压基本上恒定的情况下，通过调节电渗析时间，使得第一碱液的pH值为8以上，优选10以上。例如，对于FCC烟气中以体积计二氧化硫的含量为700-900ppm的烟气，在使用8-12mol/L的NaOH的水溶液作为吸收剂的情况下，控制烟气的流量为(40-60)万m3/h，吸收剂的流量为3-10m3/h，得到的吸收液中NaHSO3与Na2SO3的摩尔比为(7-9):1；二隔室双极膜电渗析器3中每一组二隔室双极膜电渗析膜对上施加的电压为2-3V时，电渗析时间为5-60min，第二盐液的pH值为10.0-13.5。
其中，优选情况下，所述吸收剂含有NaOH和/或Na2SO3；解吸的条件使得解吸液中的H2SO3的含量为0.01-0.4mol/L，SO2富气中的SO2含量为95-99.9体积％。其中，解吸塔可以为真空塔。例如，在二隔室双极膜电渗析器3具有第一阳离子交换膜103的情况下，第一盐液中H2SO3的含量为0.5-1.25mol/L，解吸的塔顶温度可以为0-100℃，塔底温度可以为0-100℃，进料温度可以为20-35℃，该解吸条件下得到的解吸液中的H2SO3的含量为0.01-0.04mol/L，SO2富气中的SO2含量为95-97体积％。例如，在二隔室双极膜电渗析器3具有第一阴离子交换膜140的情况下，第一酸液中H2SO3的含量为0.5-1.25mol/L，解吸的塔顶温度可以为0-100℃，塔底温度可以为0-100℃，进料温度可以为20-35℃，真空解吸塔的塔顶压力为0.01-1Pa，该解吸条件下得到的解吸液中的H2SO3的含量为0.01-0.04mol/L，SO2富气中的SO2含量为95-97体积％。解吸得到的SO2富气可以用于制备硫磺或硫酸。
优选地，通过控制三隔室双极膜电渗析器5中的电压和/或电渗析时间，使得第二碱液的pH值为8以上，优选10以上。其中，可以在保持三隔室双极膜电渗析器5中的电压基本上恒定的情况下，通过调节电渗析时间，使得第二碱液的pH值为8以上，优选10以上。
优选地，本发明的烟气脱硫方法还包括将第三盐液回收用于二隔室双极膜电渗析器3和三隔室双极膜电渗析器5中。第三盐液可以通过第一碱室入口108导入第一碱室31。第三盐液也可以通第一酸室入口137导入第一酸室34。第三盐液也可以通第一酸室入口137导入第一酸室34。第三盐液还可以经第二碱室入口212导入第二碱室53。第三盐液还可以经第二酸室入口211导入第二酸室51。在该优选情况下，可以进一步减少烟气脱硫方法的耗水量。
本发明中，所述吸收剂为水溶液，且含有NaOH、Na2SO3、氨水和水溶性有机胺中的至少一种。优选地，所述吸收剂为水溶液，且含有NaOH和/或Na2SO3。作为本发明的另一种实施方式，所述吸收剂为水溶液，且含有氨水；其中，氨水的浓度可以为1-10重量％。作为本发明的另一种实施方式，所述吸收剂为水溶液，且含有水溶性有机胺；其中，水溶性有机胺的浓度可以为1-50重量％。其中，水溶性有机胺可以包括但不限于三甲胺、三乙胺、乙二胺和二甲基甲酰胺中的至少一种。
本发明中，二隔室双极膜电渗析膜对和三隔室双极膜电渗析膜对中的双极膜、阳离子交换膜和阴离子交换膜均可以通过购买已经商品化的膜产品得到。例如可以从浙江千秋环保水处理有限公司购买得到。
以下通过实施例进一步详细说明本发明。以下实施例中，使用氮气和二氧化硫的混合气作为模拟的烟气进行测试，该混合气中，以体积计，FCC烟气中二氧化硫的含量为800ppm。
实施例1
参考图1、图2和图5，烟气经过吸收塔1的烟气入口11进入吸收塔1，
在吸收塔1内与吸收剂进行接触，以得到脱硫处理，而后经过烟气出口12排出吸收塔1。在烟气处理的起始阶段，吸收剂为1mol/L的氢氧化钠。其中，控制烟气的流量为50万m3/h，吸收剂的流量为4m3/h，得到的吸收液中NaHSO3与Na2SO3的摩尔比为8:1。
经第一盐室入口107导入吸收塔1排出的吸收液。在烟气处理的起始阶段，经第一碱室入口108导入水。在第一阴极101和第一阳极105形成的电场的作用下，第一碱室31中OH-离子富集，第一盐室32中H+离子富集，第一盐室32中的Na+离子穿过第一阳离子交换膜103进入第一碱室31并和OH-离子形成NaOH水溶液，形成的含有NaOH水溶液的第一碱液经第一碱室出口109导出。第一碱室出口109与吸收塔1的吸收剂入口连接。第一碱室出口109导出的第一碱液作为吸收剂用于吸收塔1中的脱硫处理。第一盐室32中的HSO3 -和SO3 2-与H+离子形成H2SO3，得到含有H2SO3的第一盐液，第一盐液通过第一盐室出口106排出。二隔室双极膜电渗析器3中的每一组二隔室双极膜电渗析膜对上施加的电压为2.5V时，电渗析时间为30min，第一碱液的pH值为12。
第一盐室出口106与解吸塔4的解吸液入口相连。通过第一盐室出口106排出的第一盐液在解吸塔4得到解吸，释放SO2富气。解吸塔4上具有气体出口和液体出口。解吸后释放的SO2富气经气体出口排出。排出的SO2用于制备硫磺。释放的SO2后剩余的物料作为解吸液经解吸塔4上的液体出口排出。解吸的塔顶温度为4℃，塔底温度为95℃，进料温度为30℃，真空解吸塔的塔顶压力为0.5Pa，得到的解吸液中的H2SO3的含量为0.03mol/L，SO2富气中的SO2含量为95体积％。
经第三盐室入口210导入解吸塔4排出的解吸液。在烟气处理的起始阶段，经第二碱室入口212和第二酸室入口211导入水。在第二阴极201和第二阳极206形成的电场的作用下，第二碱室53中OH-离子富集，第二酸室51中H+离子富集，第三盐室52中的Na+离子进入第二碱室53并和OH-离子形成NaOH水溶液，形成含有NaOH水溶液的第二碱液经第二碱室出口207导出。第二碱室出口207与吸收塔1的吸收剂入口连接。第二碱液作为吸收剂用于吸收塔1中的脱硫处理。第三盐室52中的SO3 2-进入第二酸室51并和H+离子形成H2SO3，通过第二酸室出口208排出。第三盐室52上具有第二盐室出口209，用于排出第三盐室中的第三盐液，第三盐液为电渗析剩余的达到排污标准的水。在保持三隔室双极膜电渗析器5中的电压基本上恒定的情况下，通过调节电渗析时间，使得第二碱液的pH值为12。
本实施例中，处理每千立方米所述烟气，电渗析所耗用的电能为5.7千瓦时。
实施例2
参考图3图4和图5，烟气经过吸收塔1的烟气入口11进入吸收塔1，在吸收塔1内与吸收剂进行接触，以得到脱硫处理，而后经过烟气出口12排出吸收塔1。在烟气处理的起始阶段，吸收剂为1mol/L的氢氧化钠。其中，控制烟气的流量为50万m3/h，吸收剂的流量为4m3/h，得到的吸收液中NaHSO3与Na2SO3的摩尔比为8:1。
经第二盐室入口138导入吸收塔1排出的吸收液。第二盐室33上设置有至少一个第二盐液出口，第二盐液出口为第二盐室出口139。在电渗析启动时，经第一酸室入口137导入Na2SO4水溶液，也可以在电渗析启动时，经第一酸室入口137导入水。在第一阴极101和第一阳极105形成的电场的作用下，第二盐室33中OH-离子富集，第一酸室34中H+、HSO3 -和SO3 2-离子富集，形成第一酸液，第二盐室33中的NaHSO3和OH-离子形成Na2SO3水溶液，形成含有Na2SO3水溶液与NaOH溶液的第二盐液经第二盐室出口139导出。第二盐室出口139与吸收塔1的吸收剂入口连接。第二盐室出口139导出的第二盐液回用于吸收塔1中的脱硫处理。第一酸室34中的第一酸液，通过第一酸室出口136排出。二隔室双极膜电渗析器3中每一组二隔室双极膜电渗析膜对上施加的电压为2.5V时，电渗析时间为30min，第二盐液的pH值为12.5。
第一酸室出口136与解吸塔4的解吸液入口相连。通过第一酸室出口136排出的第一酸液在解吸塔4得到解吸，释放SO2富气。解吸塔4上具有气体出口和液体出口。解吸后释放的SO2富气经气体出口排出。排出的SO2富气用于制备硫磺。释放的SO2后剩余的物料为解吸液，经解吸塔4上的液体出口排出。解吸的塔顶温度为3℃，塔底温度为97℃，进料温度为30℃，真空解吸塔的塔顶压力为0.8Pa，得到的解吸液中的H2SO3的含量为0.03mol/L，SO2富气中的SO2含量为95体积％。
经第三盐室入口210导入解吸塔4排出的解吸液。在烟气处理的起始阶段，经第二碱室入口212和第二酸室入口211导入水。在第二阴极201和第二阳极206形成的电场的作用下，第二碱室53中OH-离子富集，第二酸室51中H+离子富集，第三盐室52中的Na+离子进入第二碱室53并和OH-离子形成NaOH水溶液，形成含有NaOH水溶液的第二碱液经第二碱室出口207导出。第二碱室出口207与吸收塔1的吸收剂入口连接。第二碱液作为吸收剂用于吸收塔1中的脱硫处理。第三盐室52中的SO3 2-进入第二酸室51并和H+离子形成H2SO3，通过第二酸室出口208排出。第三盐室52上具有第二盐室出口209，用于排出第三盐室中的第三盐液，第三盐液为电渗析剩余的达到排污标准的水。第三盐液通过第一碱室入口108导入第一碱室31。第三盐液还经第二碱室入口212导入第二碱室53。第三盐液还经第二酸室入口211导入第二酸室51。在保持三隔室双极膜电渗析器5中的电压基本上恒定的情况下，通过调节电渗析时间，使得第二碱液的pH值为12.5。
本实施例中，处理每立方米所述烟气，电渗析所耗用的电能为4.6千瓦时。
对比例1
烟气经过吸收塔1的烟气入口11进入吸收塔1，在吸收塔1内与吸收剂进行接触，以得到脱硫处理，而后经过烟气出口12排出吸收塔1。在烟气处理的起始阶段，吸收剂为1mol/L的氢氧化钠。其中，控制烟气的流量为50万m3/h，吸收剂的流量为3m3/h，，得到的吸收液中NaHSO3与Na2SO3的摩尔比为8:1。
向吸收液中通入空气，以氧化Na2SO3为Na2SO4，得到氧化后的吸收液。
经第三盐室入口210导入氧化后的吸收液。在烟气处理的起始阶段，经第二碱室入口212和第二酸室入口211导入水。在第二阴极201和第二阳极206形成的电场的作用下，第二碱室53中OH-离子富集，第二酸室51中H+离子富集，第三盐室52中的Na+离子进入第二碱室53并和OH-离子形成NaOH水溶液，形成含有NaOH水溶液的第二碱液经第二碱室出口207导出。第二碱室出口207与吸收塔1的吸收剂入口连接。第二碱液作为吸收剂用于吸收塔1中的脱硫处理。第三盐室52中的SO4 2-进入第二酸室51并和H+离子形成H2SO4，通过第二酸室出口208排出。第三盐室52上具有第二盐室出口209，用于排出第三盐室中的第三盐液，第三盐液为电渗析剩余的达到排污标准的水。
本对比例中，处理每立方米所述烟气，电渗析所耗用的电能为8.5千瓦时。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种烟气脱硫方法，其特征在于：该烟气脱硫方法包括如下步骤：
(a)将烟气与吸收剂在吸收塔(1)中接触，得到脱硫后的烟气和吸收液；所述吸收剂为碱性水溶液；
(b)将所述吸收液通入二隔室双极膜电渗析器(3)中进行第一电渗析，得到第一碱液和第一盐液，或者得到第二盐液和第一酸液；
(c)将所述第一盐液或第一酸液通入解吸塔(4)中进行解吸，得到解吸液和SO2富气；
(d)将所述解吸液通入三隔室双极膜电渗析器(5)中进行第二电渗析，得到第二酸液、第三盐液和第二碱液；
其中，将所述第一碱液、所述第二盐液和第二碱液中的至少一种回用至吸收塔(1)中作为吸收剂的部分或全部与烟气进行接触。
2.根据权利要求1所述的烟气脱硫方法，其特征在于：所述二隔室双极膜电渗析器(3)具有设置于第一阴极(101)和第一阳极(105)之间的至少一组二隔室双极膜电渗析膜对，所述二隔室双极膜电渗析膜对包括第一双极膜(102)、第一阳离子交换膜(103)和第二双极膜(104)，第一双极膜(102)与第一阳离子交换膜(103)之间形成第一碱室(31)，第二双极膜(104)与第一阳离子交换膜(103)之间形成第一盐室(32)；
将所述吸收液通入二隔室双极膜电渗析器(3)中的第一盐室(32)进行第一电渗析，在第一碱室(31)中得到第一碱液，在所述第一盐室(32)中得到第一盐液。
3.根据权利要求1所述的烟气脱硫方法，其特征在于：所述二隔室双极膜电渗析器(3)具有设置于第一阴极(101)和第一阳极(105)之间的至少一组二隔室双极膜电渗析膜对，所述二隔室双极膜电渗析膜对包括第一双极膜(102)、第一阴离子交换膜(140)和第二双极膜(104)，第一双极膜(102)与第一阴离子交换膜(140)之间形成第二盐室(33)，第二双极膜(104)与第一阴离子交换膜(140)之间形成第一酸室(34)；
将所述吸收液通入二隔室双极膜电渗析器(3)中的第二盐室(33)进行第一电渗析，在所述第二盐室(33)中得到第二盐液，在所述第一酸室(34)中得到第一酸液。
4.根据权利要求1所述的烟气脱硫方法，其特征在于：所述三隔室双极膜电渗析器(5)具有设置于第二阴极(201)和第二阳极(206)之间的至少一组三隔室双极膜电渗析膜对，所述三隔室双极膜电渗析膜对包括第三双极膜(202)、第二阳离子交换膜(203)、第二阴离子交换膜(204)和第四双极膜(205)，第三双极膜与第二阳离子交换膜(203)之间形成第二碱室(53)，第二阳离子交换膜(203)与阴离子交换膜(204)之间形成第三盐室(52)，第二阴离子交换膜(204)与第四双极膜(205)之间形成第二酸室(51)；
将所述解吸液通入三隔室双极膜电渗析器(5)中的第三盐室(52)进行第二电渗析，在第二酸室(51)中得到第二酸液，在第三盐室(52)中得到第三盐液，在第二碱室(53)中得到第二碱液。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的烟气脱硫方法，其特征在于：所述吸收剂含有NaOH和/或Na2SO3；通过控制烟气的流量和吸收剂的流量，使得吸收液中NaHSO3与Na2SO3的摩尔比为(0.1-100):1。
6.根据权利要求5所述的烟气脱硫方法，其特征在于：所述吸收剂中钠离子的含量为0.2-20mol/L。
7.根据权利要求2所述的烟气脱硫方法，其特征在于：所述吸收剂含有NaOH和/或Na2SO3；通过控制二隔室双极膜电渗析器(3)中的电压和/或电渗析时间，使得第一碱液的pH值高于8。
8.根据权利要求3所述的烟气脱硫方法，其特征在于：所述吸收剂含有NaOH和/或Na2SO3；通过控制二隔室双极膜电渗析器(3)中的电压和/或电渗析时间，使得第二盐液的pH值高于8。
9.根据权利要求3所述的烟气脱硫方法，其特征在于：所述吸收剂含有NaOH和/或Na2SO3；解吸的条件使得解吸液中的H2SO3的含量为0.01-0.04mol/L，SO2富气中的SO2含量为95-99.9体积％。
10.根据权利要求1所述的烟气脱硫方法，其特征在于：所述吸收剂含有NaOH和/或Na2SO3；通过控制三隔室双极膜电渗析器(5)中的电压和/或电渗析时间，使得第二碱液的pH值高于8。
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