一種煙氣脫硫除塵并回收亞硫酸鈉的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于大氣污染治理領(lǐng)域，涉及一種煙氣脫硫除塵的方法，具體涉及一種低能耗煙氣脫硫除塵并回收亞硫酸鈉的方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有煙氣脫硫技術(shù)中存在的投資高、能耗大、廢液排放量大、水資源消耗大、單位二氧化硫運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高等問題，提出了一種以亞硫酸鈉/亞硫酸氫鈉混合溶液為脫硫劑，對含硫煙氣進(jìn)行洗滌凈化，并回收無水亞硫酸鈉產(chǎn)品的工藝路線。
【專利說明】一種煙氣脫硫除塵并回收亞硫酸鈉的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于大氣污染治理領(lǐng)域，具體涉及涉及一種煙氣脫硫的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類對能源需求的增加，燃煤、燃油及煉油過程形成的SOx排放量日益增加。SOx是主要大氣污染物之一，大氣中的SOx以酸雨等形式嚴(yán)重危害著人類生存環(huán)境。多年來，SOx治理受到國內(nèi)外的廣泛重視，成為保護(hù)環(huán)境、治理大氣污染的重要一環(huán)。
[0003]世界各國研究開發(fā)的煙氣脫硫技術(shù)有許多種，部分已經(jīng)工業(yè)化。其脫硫原理基本相同，就是利用具有堿性的吸收劑與燃料燃燒過程中生成的酸性SOx反應(yīng)，生成一種穩(wěn)定的化合物存在于固相或液相中，從而實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫。煙氣脫硫技術(shù)按脫硫工藝類型可以分為干法、半干法和濕法脫硫。在這幾種脫硫方法中，濕法煙氣脫硫技術(shù)以脫硫效率高(95%以上)，可靠性高，操作簡單，SO2噸處理成本低，除塵脫硫一體化等優(yōu)點(diǎn)受到重視，并得到快速發(fā)展和應(yīng)用。目前，在世界各國現(xiàn)有的煙氣脫硫技術(shù)中，濕法脫硫約占85%左右，其中石灰石/石膏法為36.7 %，其它濕法為48.3 %。
[0004]濕法煙氣脫硫技術(shù)又可以細(xì)分為一次性煙氣洗滌技術(shù)和可再生濕法技術(shù)。已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用的一次性煙氣洗滌技術(shù)包括石灰石/石膏法、鈉法、鎂法、氨法、海水脫硫等。一次性煙氣洗滌技術(shù)的缺點(diǎn)是在治理SOx污染的同時，消耗大量的水、堿，又產(chǎn)生大量的固體或液體廢物(如石灰石法中的低質(zhì)量的廢石膏、鈉法、鎂法、海水法中的廢鹽水、氨法中的含氨氣溶膠)?？稍偕鷿穹夹g(shù)是近年發(fā)展的煙氣脫硫新技術(shù)，它利用具有緩沖功能的吸收齊U，通過吸收、解吸循環(huán)，實(shí)現(xiàn)煙氣凈化和二氧化硫回收。目前具有應(yīng)用前景的可再生技術(shù)包括杜邦公司的Labsorb技術(shù)、康士富的有機(jī)胺法、洛陽石化工程公司的RASOC技術(shù)?？稍偕夹g(shù)的優(yōu)點(diǎn)是污染治理比較徹底，水耗低，耗堿低、新生成的廢物很少；其缺點(diǎn)是一次投資規(guī)模巨大，工藝流程復(fù)雜，設(shè)備材質(zhì)要求很高，特別是在回收二氧化硫時需要消耗大量的蒸汽，雖然治理了二氧化硫污染，但產(chǎn)生了較大的能耗。
[0005]專利CN1660474A公開了一種濕法放煙氣脫硫工藝，該技術(shù)屬于鈉_鈣雙減法脫硫技術(shù)，它以質(zhì)量百分比為5%?15%的亞硫酸鈉溶液為脫硫劑，通過石灰石與脫硫廢液中的亞硫酸氫鈉反應(yīng)是脫硫劑得到再生。該方法不能解決固體硫酸鈣廢物的問題。專利CN101254392A對上述技術(shù)路線進(jìn)行了改進(jìn)，通過加熱脫硫廢液，使廢液中的亞硫酸氫鈉分解生成亞硫酸鈉和二氧化硫，釋放出的二氧化硫經(jīng)提純后用于制備液態(tài)產(chǎn)品。經(jīng)改進(jìn)后，該方法沒有固體廢物產(chǎn)生，同時回收了液體二氧化硫產(chǎn)品。該方法的最大缺點(diǎn)是富液再生效率低和系統(tǒng)能耗很高。專利CN101444699A在專利CN101254392A所述方案的基礎(chǔ)上增加了亞硫酸鈉溶液三效蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)和硫酸鈉電解系統(tǒng)，可以回收無水亞硫酸鈉、硫酸和氫氧化鈉。
[0006]專利CN101565191A公開了一種利用含二氧化硫廢氣制備無水亞硫酸鈉的方法。含二氧化硫廢氣首先經(jīng)過洗滌除塵后，與亞硫酸鈉溶液反應(yīng)生亞硫酸氫鈉溶液，然后與質(zhì)量比約50%氫氧化鈉溶液反應(yīng)，控制溶液溫度在36°C?90°C，反應(yīng)終點(diǎn)pH在6.5?7.5，利用亞硫酸氫鈉和亞硫酸鈉溶解度的差異，使亞硫酸鈉自然結(jié)晶制備無水亞硫酸鈉。為了抑制亞硫酸鹽氧化，該方法每天須加入吸收液總量0.14%?0.2%的抗氧劑。該方法的技術(shù)特點(diǎn)是利用亞硫酸鈉與亞硫酸氫鈉溶解度的差異，控制適當(dāng)溫度，使無水亞硫酸鈉自然結(jié)晶出來，無需蒸發(fā)濃縮，這也是該技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)。然而這樣做雖然減少了蒸汽消耗，但中和堿液給系統(tǒng)增加了大量的水，系統(tǒng)水平衡必須通過外排結(jié)晶母液的方法來保證。結(jié)晶母液是亞硫酸鈉的飽和溶液，這不僅造成亞硫酸鈉回收率不高，而且必須經(jīng)過氧化處理，降低COD后才能外排，這種高濃度含鹽廢水的排放也并非不受限制。另外，根據(jù)專利，該方法將中和反應(yīng)終點(diǎn)PH值控制在6.5?7.5，但實(shí)際上在此pH值時，溶液中的亞硫酸氫鈉并不能完全轉(zhuǎn)化為亞硫酸鈉，如果純粹是為了控制堿液耗量，減少外排廢液量，則該方法亞硫酸鈉的回收效率和回收率都會非常低。
[0007]專利CN102049184A、CN102049186A公開了一種含高濃度二氧化硫煙氣脫硫技術(shù)。與專利CN101254392A類似，該方法采用亞硫酸鈉溶液做脫硫劑，通過加熱回收二氧化硫。該專利技術(shù)的發(fā)明點(diǎn)在于煙氣在進(jìn)入吸收塔之前先進(jìn)入脫氧系統(tǒng)，在脫氧系統(tǒng)中，通過噴淋氫氧化鈉溶液(或碳酸鈉溶液)吸收一定量的二氧化硫，同時向循環(huán)溶液中加入一定量具有催化功能的銅、錳、鐵、鈷、鋅的硫酸鹽中的一種或幾種，使煙氣中的殘余氧氣與吸收的二氧化硫反應(yīng)達(dá)到脫氧的目的。這樣做的好處是在后續(xù)的吸收、再生階段，不會發(fā)生氧化反應(yīng)，無需外排硫酸鈉廢液，也不需要消耗額外的堿液。該方法的優(yōu)缺點(diǎn)與CN101254392A —樣，雖然在吸收再生階段不消耗堿液，無需外排硫酸鈉廢液，但這些過程都發(fā)生在前面的脫氧系統(tǒng)，本質(zhì)上并沒有減少系統(tǒng)的堿耗、能耗和廢液外排量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出了一種以亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉混合溶液為脫硫劑，對含硫煙氣進(jìn)行洗滌凈化，并回收無水亞硫酸鈉產(chǎn)品的工藝路線。以解決現(xiàn)有煙氣脫硫技術(shù)中存在的投資高、能耗大、廢液排放量大、水資源消耗大、單位二氧化硫運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高等問題。
[0009]為解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種煙氣脫硫除塵并回收亞硫酸鈉的方法，其特征在于所述方法包括以下幾個步驟:
[0010]A.來自鍋爐或其它裝置的高溫?zé)煔馐紫冗M(jìn)入洗滌吸收段，在洗滌吸收段中與溫度為50°C?70°C、pH為6?8的亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉混合吸收溶液逆向接觸，洗滌除塵后進(jìn)入氣液分離罐中，攜帶飽和水蒸氣的凈化氣從氣液分離罐頂排出，氣液分離罐底部為罐底富液，其中部分罐底富液返回洗滌吸收段循環(huán)使用，部分去B步驟；
[0011]B.來自步驟A的罐底富液經(jīng)泵輸送到粉塵過濾系統(tǒng)，經(jīng)過濾后的上部清液去中和罐中進(jìn)行中和，下部濃縮后的含有大量粉塵的濾渣進(jìn)入擠壓機(jī)，擠出清液返回過濾器進(jìn)行循環(huán)；
[0012]C.來自步驟B的過濾器頂部清液與NaOH含量不低于30w%的堿液在中和罐中反應(yīng)，通過控制堿液加入量和加入速度來控制中和，使無水亞硫酸鈉自然結(jié)晶出來；中和完畢的含晶體的混合液從中和罐底去步驟D ；
[0013]D.來自步驟C的含晶體的混合液進(jìn)入結(jié)晶分離器；在結(jié)晶分離器中無水亞硫酸鈉晶體進(jìn)一步長大并沉降至罐底，結(jié)晶分離器頂部上層清液通過泵輸送回洗滌吸收段，結(jié)晶分離器底部的混合料液進(jìn)入離心機(jī)分離無水亞硫酸鈉晶體。
[0014]本發(fā)明一種煙氣脫硫除塵并回收亞硫酸鈉的方法，其進(jìn)一步特征在:
[0015]所述步驟A中亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉混合吸收溶液的溫度為50°C?70°C，pH為6?8，當(dāng)所述吸收溶液和煙氣比為0.3?2L/m3時，煙氣達(dá)到絕熱飽和溫度，吸收溶液中部分水被汽化，煙氣中強(qiáng)酸性物質(zhì)及顆粒物被洗滌下來。
[0016]所述步驟A中攜帶飽和水蒸氣的凈化氣經(jīng)頂部除霧器除霧后進(jìn)入煙?排放。所述步驟A中罐底富液的組成為(質(zhì)量百分比):10%?18% Na2S03、8%?14% Na2HS03、2%?5% Na2SO4，罐底富液的溫度為50°C?70°C。
[0017]所述步驟A洗滌吸收段中，煙氣急冷、除塵和吸收同時在動力波系統(tǒng)中完成，動力波大口徑噴頭和逆噴技術(shù)使得即使瞬間高顆粒物含量的煙氣入塔也不會發(fā)生堵塞情況。
[0018]本發(fā)明一種煙氣脫硫除塵并回收亞硫酸鈉的方法，其進(jìn)一步特征在:所述步驟B中的粉塵過濾系統(tǒng)為脹鼓式過濾器。所述步驟B中通過濃縮的含有大量粉塵的濾渣進(jìn)入擠壓機(jī)，擠壓后含水量約40%的泥餅進(jìn)行無害化處理后填埋。
[0019]本發(fā)明一種煙氣脫硫除塵并回收亞硫酸鈉的方法，其進(jìn)一步特征在:所述步驟C中混合液的pH值在9?10、溫度約70°C?80°C。
[0020]本發(fā)明一種煙氣脫硫除塵并回收亞硫酸鈉的方法，其進(jìn)一步特征在:所述步驟D中結(jié)晶分離器底部的混合料液進(jìn)入離心機(jī)后，分離出的液體部分外排，部分返回洗滌吸收段循環(huán)，經(jīng)離心分離得到含水量< 10%的無水亞硫酸鈉晶體。
[0021]本發(fā)明一種煙氣脫硫除塵并回收亞硫酸鈉的方法，其進(jìn)一步特征在:所述步驟B和步驟D中返回洗滌吸收段的清液與步驟A中返回洗滌吸收段的罐底富液經(jīng)混合后形成混合貧液進(jìn)入洗滌吸收段，混合貧液組成為(質(zhì)量百分比):12%?20% Na2S03、3%?12%Na2HS03、2%?5% Na2SO40凈化尾氣中二氧化硫含量與混合貧液的pH相關(guān)，不同的煙氣二氧化硫含量和不同的尾氣排放指標(biāo)要求，可通過靈活調(diào)整混合貧液組成來改變混合貧液的PH，實(shí)現(xiàn)凈化氣達(dá)標(biāo)排放。
[0022]本發(fā)明一種煙氣脫硫除塵并回收亞硫酸鈉的方法，其進(jìn)一步特征在:所述離心分離得到的含水量< 10%的無水亞硫酸鈉晶體進(jìn)入氣流干燥包裝系統(tǒng)，經(jīng)干燥后包裝為無水亞硫酸鈉產(chǎn)品。為了進(jìn)一步降低能耗，氣流干燥系統(tǒng)利用煙氣自身的熱量為熱源，通過換熱設(shè)備將潔凈的空氣預(yù)熱到120°c以上，引入氣流干燥機(jī)對結(jié)晶進(jìn)行干燥。
[0023]與其它煙氣脫硫技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果在于以下幾點(diǎn):
[0024]1.煙氣急冷、除塵和吸收同時在動力波系統(tǒng)中完成，有效降低設(shè)備投資和占地面積，簡化流程。
[0025]2.利用亞硫酸氫鈉溶解度大于亞硫酸鈉的特點(diǎn)，在急冷、除塵、吸收S02的同時，對吸收了 S02的富液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，提高富液鹽含量。這樣做的好處是充分利用中和結(jié)晶系統(tǒng)引入的水分，降低新鮮水的消耗和廢液排放量，提高無水亞硫酸鈉產(chǎn)品的收率。
[0026]3.采用亞硫酸鈉/亞硫酸氫鈉混合液作為煙氣脫硫吸收劑，可以根據(jù)煙氣硫含量和尾氣排放指標(biāo)要求，靈活控制混合液組成，急冷吸收系統(tǒng)效率高、能耗低。
[0027]4.采用脹鼓式過濾器和擠壓機(jī)組合方式對富液中的粉塵進(jìn)行脫除，粉塵脫除率高，濾餅含液量少，易于運(yùn)輸和后續(xù)處理。
[0028]5.采用無水亞硫酸鈉自然結(jié)晶工藝,工藝簡單,能耗低。[0029]6.產(chǎn)品干燥系統(tǒng)采用煙氣自身熱量，即降低能耗，又降低煙氣降溫時的新鮮水消耗。
[0030]7.脫硫回收系統(tǒng)工藝流程設(shè)置緊促合理，操作簡單、靈活，能耗低，廢液、廢渣排放少。
[0031 ] 8.本發(fā)明所述方案適應(yīng)性廣，對于不同硫含量、不同溫度、不同粉塵含量的廢煙氣均可高效率凈化，并回收的無水亞硫酸鈉產(chǎn)品，變廢為寶。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明煙氣脫硫除塵并回收亞硫酸鈉的方法工藝流程簡圖。
[0033]圖中所示附圖標(biāo)記為:1-待處理煙氣，2-動力波洗滌器，3-動力波噴嘴，4-補(bǔ)充水；5_洗滌吸收循環(huán)液泵，6-返回清液；7_凈化氣；8_分離器；9_富液排出泵；10_脹鼓過濾器；11-排出富液；12_含廢渣濾液；13_濾餅；14-擠干機(jī)；15-擠出清液；16_過濾清液；17-堿液；18_中和罐；19_晶體與結(jié)晶母液；20_結(jié)晶母液；21_結(jié)晶分離器；22_離心機(jī)；23-結(jié)晶母液；24_亞硫酸鈉晶體；25_輸送機(jī)；26_螺旋給料機(jī)；27_煙氣；28_氣流干燥器；29_氣固混合物；30_旋風(fēng)分離器；31_旋分出料；32_自動包裝機(jī)；33_亞硫酸鈉產(chǎn)品；34-尾氣；35_引風(fēng)機(jī)；36_尾氣回待處理煙氣入口。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。附圖和【具體實(shí)施方式】并不限制本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
[0035]本發(fā)明所述煙氣脫硫除塵回收工藝主要包括三個系統(tǒng):洗滌吸收除塵系統(tǒng)、粉塵過濾系統(tǒng)、中和結(jié)晶系統(tǒng)。
[0036]根據(jù)上述試驗(yàn)步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)條件和結(jié)果如下:
[0037]實(shí)施例1
[0038]煙氣入口溫度為120°C，液氣比為0.5kg/m3，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表I
[0039]實(shí)施例2
[0040]煙氣入口溫度為180°C，液氣比為1.0kg/m3，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表I
[0041]實(shí)施例3
[0042]煙氣入口溫度為200°C，液氣比為1.5kg/m3，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表I
[0043]實(shí)施例4
[0044]煙氣入口溫度為250°C，液氣比為2.5kg/m3，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表I
[0045]表I脫硫除塵和回收產(chǎn)品結(jié)果
[0046]
【權(quán)利要求】
1.一種煙氣脫硫除塵并回收亞硫酸鈉的方法，其特征在于所述方法包括以下幾個步驟: A.來自鍋爐或其它裝置的高溫?zé)煔馐紫冗M(jìn)入洗滌吸收段，在洗滌吸收段與亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉混合吸收溶液逆向接觸，洗滌除塵后進(jìn)入氣液分離罐中，攜帶飽和水蒸氣的凈化氣從氣液分離罐頂排出，氣液分離罐底部為罐底富液，其中部分罐底富液返回洗滌吸收段循環(huán)使用，部分去B步驟； B.來自步驟A的罐底富液經(jīng)泵輸送到粉塵過濾系統(tǒng)，經(jīng)過濾后的上部清液去中和罐中進(jìn)行中和，下部濃縮后的含有大量粉塵的濾渣進(jìn)入擠壓機(jī)，擠出清液返回過濾器進(jìn)行循環(huán)； C.來自步驟B的過濾器頂部清液與NaOH含量不低于30?%的堿液在中和罐中反應(yīng)，通過控制堿液加入量和加入速度來控制中和，使無水亞硫酸鈉自然結(jié)晶出來；中和完畢的含晶體的混合液從中和te底去步驟D ； D.來自步驟C的含晶體的混合液進(jìn)入結(jié)晶分離器；在結(jié)晶分離器中無水亞硫酸鈉晶體進(jìn)一步長大并沉降至罐底，結(jié)晶分離器頂部上層清液通過泵輸送回洗滌吸收段，結(jié)晶分離器底部的混合料液進(jìn)入離心機(jī)，分離出的液體部分外排，部分返回洗滌吸收段循環(huán)，經(jīng)離心分離得到含水量< 10%的無水亞硫酸鈉晶體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫硫除塵并回收亞硫酸鈉的方法，其特征在于:所述步驟A中亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉混合吸收溶液的溫度為50°C~70°C，pH為6~8。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫硫除塵并回收亞硫酸鈉的方法，其特征在于:所述步驟A中當(dāng)吸收溶液和煙氣比為0.3~2L/m3時，煙氣達(dá)到絕熱飽和溫度，吸收溶液中部分水被汽化，煙氣中強(qiáng)酸性物質(zhì)及顆粒物被洗滌下來。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫硫除塵`并回收亞硫酸鈉的方法，其特征在于:所述步驟A中罐底富液的組成為(質(zhì)量百分比):10%~18% Na2S03、8%~14% Na2HS03、2%~5% Na2SO4，罐底富液的溫度為50°C~70°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫硫除塵并回收亞硫酸鈉的方法，其特征在于:所述煙氣急冷、除塵和吸收冋時在動力波系統(tǒng)中完成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫硫除塵并回收亞硫酸鈉的方法，其特征在于:所述步驟B中的粉塵過濾系統(tǒng)為脹鼓式過濾器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的煙氣脫硫除塵并回收亞硫酸鈉的方法，其特征在于:所述步驟B中通過濃縮的含有大量粉塵的濾渣進(jìn)入擠壓機(jī)，擠壓后含水量約40%的泥餅進(jìn)行無害化處理后填埋。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫硫除塵并回收亞硫酸鈉的方法，其特征在于:所述步驟C中混合液的pH值在9~10、溫度約70°C~80°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫硫除塵并回收亞硫酸鈉的方法，其特征在于:所述步驟B和步驟D中返回洗滌吸收段的清液與步驟A中返回洗滌吸收段的罐底富液經(jīng)混合后形成混合貧液進(jìn)入洗滌吸收段，混合貧液組成為(質(zhì)量百分比):12%~20%Na2S03、3%~12% Na2HS03、2%~5% Na2SO4。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫硫除塵并回收亞硫酸鈉的方法，其特征在于:所述離心分離得到的含水量< 10%的無水亞硫酸鈉晶體進(jìn)入氣流干燥包裝系統(tǒng)，氣流干燥系統(tǒng)利用煙氣自身的熱量為熱源，通過換熱設(shè)備將潔凈的空氣預(yù)熱到120°C以上，引入氣流干燥機(jī)對無水亞硫酸鈉晶 體進(jìn)行干燥。
【文檔編號】B01D53/18GK103861426SQ201210552401
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月11日
【發(fā)明者】陳衛(wèi)紅, 李朝恒, 裴旭東, 郭榮群, 郭玉濤, 涂先紅, 張凡, 王秀珍 申請人:中國石油化工集團(tuán)公司, 中石化洛陽工程有限公司