一種煙氣脫硫方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種煙氣脫硫方法，其特征在于：該煙氣脫硫方法包括如下步驟：(a)將煙氣與吸收劑在吸收塔中接觸，得到脫硫后的煙氣和吸收液；(b)將所述吸收液通入二隔室雙極膜電滲析器中進(jìn)行第一電滲析，得到第一堿液和第一鹽液，或者得到第二鹽液和第一酸液；(c)將所述第一鹽液或第一酸液通入解吸塔中進(jìn)行解吸，得到SO2氣體和解吸液；將所述解吸液通入三隔室雙極膜電滲析器(5)中進(jìn)行第二電滲析，得到第二酸液、第三鹽液和第二堿液；其中，將所述第一堿液、所述第二鹽液和第二堿液中的至少一種回用。通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明能夠有效地回收吸收液，不再排放廢液，并降低電能消耗。
【專利說明】一種煙氣脫硫方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化學(xué)工程領(lǐng)域，具體地，涉及一種煙氣脫硫方法。

【背景技術(shù)】
[0002]煙氣泛指氣體和煙塵的混合物。鍋爐、工業(yè)爐窯、火電廠、煉焦?fàn)t、水泥廠、高爐、平爐、轉(zhuǎn)爐、電爐和催化裂化(FCC)裝置等化工設(shè)備的運行都會產(chǎn)生大量的煙氣。煙氣中所含的大量硫氧化物和氮氧化物等空氣污染物帶來一系列環(huán)境問題。減少含有硫氧化物和氮氧化物等空氣污染物的排放是保護(hù)環(huán)境的當(dāng)務(wù)之急。例如國家標(biāo)準(zhǔn)GB13271-91《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、GB9078-1996《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、GB13223-1996《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、GB16171-1996《煉焦?fàn)t大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和GB4915-1996《水泥廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》都規(guī)定了煙氣中污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，必須對煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝和除塵處理之后，才能進(jìn)行排放。
[0003]在工業(yè)應(yīng)用的煙氣脫硫技術(shù)中，濕法脫硫是目前最常用且較為成熟的方法之一。常用的FCC再生煙氣吸收方法有EXXON公司的WGS濕法洗滌、UOP公司的TH10PAQ生物技術(shù)、Belco公司的EDV濕法洗滌技術(shù)等。其中Belco公司的EDV濕法煙氣脫硫技術(shù)已成為工業(yè)上氣體凈化和SO2回收的主要方法之一。自1994年開始工業(yè)應(yīng)用，EDV濕法煙氣脫硫技術(shù)就顯示出優(yōu)異的操作性和可靠性。迄今，已超過90套催化裂化裝置配套了 EDV設(shè)施，其中最大的產(chǎn)能為5Mt/a。但是，EDV濕法煙氣脫硫技術(shù)存在的最大問題在于該技術(shù)會消耗大量水和NaOH作為吸收液，并且與煙氣中的SO2反應(yīng)后，經(jīng)氧化轉(zhuǎn)變?yōu)榇罅康牧蛩徕c鹽溶液，從而產(chǎn)生了大量高鹽廢水的排放問題。專利文獻(xiàn)CN102335553A利用雙極膜電滲析將高鹽廢水進(jìn)行回收處理能夠降低水和NaOH的消耗量，但是該方法需要將產(chǎn)生的亞硫酸根離子和亞硫酸氫根離子氧化為硫酸根離子，然后進(jìn)行電滲析，使得步驟復(fù)雜，導(dǎo)致電能消耗高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種方法，該方法能夠濕法脫硫除塵系統(tǒng)產(chǎn)生的吸收液轉(zhuǎn)化為可循環(huán)利用的氫氧化鈉溶液，以及可回收利用的硫酸溶液和SO2，基本實現(xiàn)零廢水排放，并且能夠大幅度地降低電能消耗。
[0005]本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將吸收液依次通過二隔室雙極膜電滲析器、解吸塔和三隔室雙極膜電滲析器，能夠有效地回收吸收液并降低電能消耗，由此得到了本發(fā)明。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種煙氣脫硫方法，該煙氣脫硫方法包括如下步驟:(a)將煙氣與吸收劑在吸收塔中接觸，得到脫硫后的煙氣和吸收液；所述吸收劑為堿性水溶液；(b)將所述吸收液通入二隔室雙極膜電滲析器中進(jìn)行第一電滲析，得到第一堿液和第一鹽液，或者得到第二鹽液和第一酸液；(c)將所述第一鹽液或第一酸液通入解吸塔中進(jìn)行解吸，得到解吸液和SO2富氣；(d)將所述解吸液通入三隔室雙極膜電滲析器中進(jìn)行第二電滲析，得到第二酸液、第三鹽液和第二堿液；其中，將所述第一堿液、所述第二鹽液和第二堿液中的至少一種回用至吸收塔中作為吸收劑的部分或全部與煙氣進(jìn)行接觸。
[0007]通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明能夠基本實現(xiàn)零廢水排放，有效地回收吸收液并降低電能消耗。
[0008]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細(xì)說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中:
[0010]圖1是本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中所用的煙氣脫硫裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中所用的二隔室雙極膜電滲析器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3是本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中所用的煙氣脫硫裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖4是本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中所用的二隔室雙極膜電滲析器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖5是本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中所用的三隔室雙極膜電滲析器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]附圖標(biāo)記說明
[0016]I 吸收塔2 固液分離器
[0017]3 二隔室雙極膜電滲析器4 解吸塔
[0018]5 三隔室雙極膜電滲析器6 吸收液循環(huán)泵
[0019]7 過濾器8 液滴分離器
[0020]11煙氣入口12煙氣出口
[0021]31第一堿室32第一鹽室
[0022]33第二鹽室34第一酸室
[0023]51第二酸室52第三鹽室
[0024]53第二堿室
[0025]101第一陰極102第一雙極膜
[0026]103第一陽離子交換膜104第二雙極膜
[0027]105第一陽極106第一鹽室出口
[0028]107第一鹽室入口108第一堿室入口
[0029]109第一堿室出口113陽離子交換膜
[0030]114雙極膜130第一極膜
[0031]131第二極膜136第一酸室出口
[0032]137第一酸室入口138第二鹽室入口
[0033]139第二鹽室出口140第一陰離子交換膜
[0034]201第二陰極202第三雙極膜
[0035]203第二陽離子交換膜204第二陰離子交換膜
[0036]205第四雙極膜206第二陽極
[0037]207第二堿室出口208第二酸室出口
[0038]209第三鹽室出口210第三鹽室入口
[0039]211第二酸室入口212第二堿室入口
[0040]223陽離子交換膜224陰離子交換膜
[0041]225雙極膜230第三極膜
[0042]231第四極膜

【具體實施方式】
[0043]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0044]參考圖1、圖2、圖3、圖4和圖5，本發(fā)明提供了一種煙氣脫硫方法，該方法可以用于化工領(lǐng)域中各種含硫煙氣的脫硫處理，所述煙氣包括但不限于由鍋爐、工業(yè)爐窯、火電廠、煉焦?fàn)t、水泥廠、高爐、平爐、轉(zhuǎn)爐、電爐和催化裂化(FCC)裝置等化工設(shè)備產(chǎn)生的煙氣。所述煙氣中，以體積計，二氧化硫的含量可以為500-3000ppm。
[0045]根據(jù)本發(fā)明提供的煙氣脫硫方法，該煙氣脫硫方法包括如下步驟:(a)將煙氣與吸收劑在吸收塔I中接觸，得到脫硫后的煙氣和吸收液；所述吸收劑為堿性水溶液；(b)將所述吸收液通入二隔室雙極膜電滲析器3中進(jìn)行第一電滲析，得到第一堿液和第一鹽液，或者得到第二鹽液和第一酸液；(c)將所述第一鹽液或第一酸液通入解吸塔4中進(jìn)行解吸，得到解吸液和SO2富氣；(d)將所述解吸液通入三隔室雙極膜電滲析器5中進(jìn)行第二電滲析，得到第二酸液、第三鹽液和第二堿液；其中，將所述第一堿液、所述第二鹽液和第二堿液中的至少一種回用至吸收塔I中作為吸收劑的部分或全部與煙氣進(jìn)行接觸。
[0046]其中，煙氣可以經(jīng)過吸收塔I的煙氣入口 11進(jìn)入吸收塔I，在吸收塔I內(nèi)與吸收劑進(jìn)行接觸，以得到脫硫處理，而后經(jīng)過煙氣出口 12排出吸收塔I。其中，所述脫硫處理可以單獨在吸收塔I中進(jìn)行，也可以伴隨脫硝和/或除塵的處理同時進(jìn)行。
[0047]其中，所述吸收塔I的類型沒有特別的要求，只要能完成煙氣與吸收劑的接觸即可，包括但不限于板式塔、鼓泡吸收塔、攪拌鼓泡吸收塔、噴射器、文氏管、噴霧塔、填料吸收塔和降膜吸收塔中的至少一種。其中，優(yōu)選地，解吸塔4可以為真空塔。
[0048]其中，所述吸收劑為pH值呈堿性的水溶液，其pH值可以為8以上。所述吸收劑可以通過水來溶解二氧化硫，所述吸收劑還可以通過堿性有效成分增加對二氧化硫的吸收量。所述堿性有效成分包括但不限于NaOH、Na2SO3、氨水和水溶性有機(jī)胺中的至少一種。
[0049]其中，所述吸收劑可以為含有的NaOH水溶液；或者，所述吸收劑還可以為含有Na2SO3的水溶液；又或者，所述吸收劑可以為既含有NaOH又含有Na2SO3的水溶液。所述吸收劑在進(jìn)入吸收塔I后與煙氣接觸，煙氣中的硫氧化物被吸收劑吸收，接觸后的吸收劑轉(zhuǎn)化為吸收液經(jīng)過吸收液出口排出。排出的吸收液中含有NaHS03、Na2S03和Na2SO4,通過吸收液回收系統(tǒng)的回收處理，轉(zhuǎn)化為吸收劑得以循環(huán)使用。其中，二隔室雙極膜電滲析器3可以用于將排出的吸收液中的NaHSO3和Na2SO3分離為NaOH和H2S03。二隔室雙極膜電滲析器3也可以用于將排出的吸收液中的NaHSO3分離為NaOH與Na2SO3的混合物和H2S03。解吸塔4可以用于將二隔室雙極膜電滲析器3排出的H2SO3以SO2的形式解吸排出。解吸塔4還可以用于將二隔室雙極膜電滲析器3排出的H2SO3以SO2的形式解吸排出，并同時排出含有Na2SO4的物料。三隔室雙極膜電滲析器5可以用于將解吸塔4排出的含有Na2SO4的物料電解分離為NaOH和H2S04。二隔室雙極膜電滲析器3電解分離的NaOH的出口和三隔室雙極膜電滲析器5電解分離的NaOH的出口與吸收塔I的吸收劑入口可以相連，以將電解分離的NaOH回收作為吸收劑用于吸收塔I中的脫硫處理。
[0050]優(yōu)選地，所述二隔室雙極膜電滲析器3具有設(shè)置于第一陰極101和第一陽極105之間的至少一組二隔室雙極膜電滲析膜對，所述二隔室雙極膜電滲析膜對包括第一雙極膜102、第一陽離子交換膜103和第二雙極膜104，第一雙極膜102與第一陽離子交換膜103之間形成第一堿室31，第二雙極膜104與第一陽離子交換膜103之間形成第一鹽室32 ;將所述吸收液通入二隔室雙極膜電滲析器3中的第一鹽室32進(jìn)行第一電滲析，在第一堿室31中得到第一堿液，在所述第一鹽室32中得到第一鹽液。
[0051]其中，第一鹽室32上可以具有至少一個第一鹽室入口 107和至少一個第一鹽室出口 106。第一鹽室入口 107可以與吸收塔I的吸收液出口連接?？梢越?jīng)第一鹽室入口 107導(dǎo)入吸收塔I排出的吸收液。第一堿室31上可以具有至少一個第一堿室入口 108和至少一個第一堿室出口 109。在裝置開車啟用時可以經(jīng)第一堿室入口 108導(dǎo)入水。在第一陰極101和第一陽極105形成的電場的作用下，第一堿室31中0!Γ離子富集，第一鹽室32中H+離子富集，第一鹽室32中的Na+離子穿過第一陽離子交換膜103進(jìn)入第一堿室31并和0Η_離子形成NaOH水溶液，形成的NaOH水溶液經(jīng)第一堿室出口 109導(dǎo)出。第一堿室出口 109可以與吸收塔I的吸收劑入口連接。第一堿室出口 109導(dǎo)出的NaOH水溶液可以作為吸收劑用于吸收塔I中的脫硫處理。第一鹽室32中的HS03_和S032_與H+離子形成H2SO3，可以與Na2SO4—起，通過第一鹽室出口 106排出。第一鹽室出口 106可以與解吸塔4的解吸液入口相連。通過第一鹽室出口 106排出的含有H2SO3和Na2SO4的物料在解吸塔4得到解吸，釋放S02。解吸塔4上具有氣體出口和液體出口。解吸后釋放的SO2經(jīng)氣體出口排出。排出的SO2可以用于制備硫磺。釋放的SO2后剩余的物料經(jīng)解吸塔4上的液體出口排出。釋放SO2后剩余的物料主要成分為Na2SO4水溶液。
[0052]其中，所述二隔室雙極膜電滲析器3可以具有設(shè)置于第一陰極101和第一陽極105之間的多組二隔室雙極膜電滲析膜對；且相鄰的兩組二隔室雙極膜電滲析膜對中，前一組二隔室雙極膜電滲析膜對的第二雙極膜作為后一組二隔室雙極膜電滲析膜對的第一雙極膜。例如，如圖2所示的兩個雙極膜電滲析膜對，圖2左側(cè)的雙極膜電滲析膜對包括第一雙極膜102、第一陽離子交換膜103和第二雙極膜104，第一雙極膜102與第一陽離子交換膜103之間形成第一堿室31，第二雙極膜104與第一陽離子交換膜103之間形成第一鹽室32 ；圖2右側(cè)的雙極膜電滲析膜對包括第二雙極膜104、陽離子交換膜113和雙極膜114，第二雙極膜104與陽離子交換膜113之間形成另一個第一堿室31，雙極膜114與陽離子交換膜113之間形成另一個第一鹽室32。
[0053]其中，第一陰極101與第一極膜130之間可以形成極室，第一陽極105和第二極膜131之間也可以形成極室。極室中含有極液。例如極液可以為含有Na2SO4的水溶液(濃度可以為2-3重量％左右)。其中，第一極膜130與二隔室雙極膜電滲析膜對之間(例如第一極膜130與第一雙極膜102之間)可以形成另一個第一鹽室32。其中，第二極膜131與二隔室雙極膜電滲析膜對之間(例如第二極膜131與雙極膜114之間)可以形成另外一個第一喊室31。
[0054]優(yōu)選地，參考圖3和圖4，所述二隔室雙極膜電滲析器3具有設(shè)置于第一陰極101和第一陽極105之間的至少一組二隔室雙極膜電滲析膜對，所述二隔室雙極膜電滲析膜對包括第一雙極膜102、第一陰離子交換膜140和第二雙極膜104，第一雙極膜102與第一陰離子交換膜140之間形成第二鹽室33，第二雙極膜104與第一陰離子交換膜140之間形成第一酸室34 ;將所述吸收液通入二隔室雙極膜電滲析器3中的第二鹽室33進(jìn)行第一電滲析，在所述第二鹽室33中得到第二鹽液，在所述第一酸室34中得到第一酸液。
[0055]其中，第二鹽室入口 138可以與吸收塔I的吸收液出口連接?？梢越?jīng)第二鹽室入口 138導(dǎo)入吸收塔I排出的吸收液。第二鹽室33上設(shè)置有至少一個第二鹽液出口，第二鹽液出口可以為第二鹽室出口 139。在電滲析器啟動時，可以經(jīng)第一酸室入口 137導(dǎo)入Na2SO4水溶液，也可以經(jīng)第一酸室入口 137導(dǎo)入水。在第一陰極101和第一陽極105形成的電場的作用下，第二鹽室33中0H—離子富集，第一酸室34中H+、HSO3-和S032—離子富集，第二鹽室33中的NaHSO3和0H_離子形成Na2SO3水溶液，形成的Na2SO3水溶液與NaOH溶液經(jīng)第二鹽室出口 139導(dǎo)出。第二鹽室出口 139可以與吸收塔I的吸收劑入口連接。第二鹽室出口139導(dǎo)出的含有Na2SO3和NaOH的水溶液可以回用于吸收塔I中的脫硫處理。第一酸室34中的HSO3-和SO/—與H+離子形成H2SO3，與Na2SO4—起，通過第一酸室出口 136排出。第一酸室出口 136可以與解吸塔4的解吸液入口相連。通過第一酸室出口 136排出的含有H2SO3的物料在解吸塔4得到解吸，釋放S02。解吸塔4上具有氣體出口和液體出口。解吸后釋放的SO2經(jīng)氣體出口排出。排出的SO2可以用于制備硫磺。釋放的SO2后剩余的物料經(jīng)解吸塔4上的液體出口排出。釋放SO2后剩余的物料主要成分為含有Na2SO4和H2SO4的水溶液。
[0056]其中，所述二隔室雙極膜電滲析器3可以具有設(shè)置于第一陰極101和第一陽極105之間的多組二隔室雙極膜電滲析膜對；且相鄰的兩組二隔室雙極膜電滲析膜對中，前一組二隔室雙極膜電滲析膜對的第二雙極膜作為后一組二隔室雙極膜電滲析膜對的第一雙極膜。例如，如圖4所示的兩個雙極膜電滲析膜對，圖4左側(cè)的雙極膜電滲析膜對包括第一雙極膜102、第一陰離子交換膜140和第二雙極膜104，第一雙極膜102與第一陰離子交換膜140之間形成第二鹽室33，第二雙極膜104與第一陰離子交換膜140之間形成第一酸室34 ；圖4右側(cè)的雙極膜電滲析膜對包括第二雙極膜104、陰離子交換膜141和雙極膜114，第二雙極膜104與陰離子交換膜141之間形成另一個第二鹽室33，雙極膜114與陰離子交換膜141之間形成另一個第一酸室34。
[0057]其中，第一陰極101與第一極膜130之間可以形成極室，第一陽極105和第二極膜131之間也可以形成極室。極室中含有極液。極區(qū)的作用就是給雙極膜電滲析器提供直流電。例如極液可以為含有Na2SO4的水溶液。其中，第一極膜130與二隔室雙極膜電滲析膜對之間(例如第一極膜130與第一雙極膜102之間)可以形成另一個第一酸室34。其中，第二極膜131與二隔室雙極膜電滲析膜對之間(例如第二極膜131與雙極膜114之間)可以形成另外一個第二鹽室33。
[0058]優(yōu)選地，參考圖5，所述三隔室雙極膜電滲析器(5)具有設(shè)置于第二陰極(201)和第二陽極(206)之間的至少一組三隔室雙極膜電滲析膜對，所述三隔室雙極膜電滲析膜對包括第三雙極膜(202)、第二陽離子交換膜(203)、第二陰離子交換膜(204)和第四雙極膜(205)，第三雙極膜與第二陽離子交換膜(203)之間形成第二堿室(53)，第二陽離子交換膜(203)與陰離子交換膜(204)之間形成第三鹽室(52)，第二陰離子交換膜(204)與第四雙極膜(205)之間形成第二酸室(51);將所述解吸液通入三隔室雙極膜電滲析器(5)中的第三鹽室(52)進(jìn)行第二電滲析，在第二酸室(51)中得到第二酸液，在第三鹽室(52)中得到第三鹽液，在第二堿室(53)中得到第二堿液。
[0059]其中，第三鹽室入口 210可以與解吸塔4的液體出口連接。經(jīng)第三鹽室入口 210導(dǎo)入解吸塔4排出的主要成分為Na2SO4A溶液的物料。裝置開車時，可以經(jīng)第二堿室入口212和第二酸室入口 211導(dǎo)入水。在第二陰極201和第二陽極206形成的電場的作用下，第二堿室53中0H—離子富集，第二酸室51中H+離子富集，第三鹽室52中的Na+離子進(jìn)入第二堿室53并和0H—離子形成NaOH水溶液，形成的NaOH水溶液經(jīng)第二堿室出口 207導(dǎo)出。第二堿室出口 207可以與吸收塔I的吸收劑入口連接。第二堿室出口 207導(dǎo)出的NaOH水溶液可以作為吸收劑用于吸收塔I中的脫硫處理。第三鹽室52中的S042_進(jìn)入第二酸室51并和H+離子形成H2SO4,通過第二酸室出口 208排出。第三鹽室52上具有第二鹽室出口 209，可用于排出第三鹽液。
[0060]其中，所述三隔室雙極膜電滲析器5可以具有設(shè)置于第二陰極201和第二陽極206之間的多組三隔室雙極膜電滲析膜對；且相鄰的兩組三隔室雙極膜電滲析膜對中，前一組三隔室雙極膜電滲析膜對的第四雙極膜作為后一組三隔室雙極膜電滲析膜對的第三雙極膜。例如，如圖5所示的兩個雙極膜電滲析膜對，圖5左側(cè)的雙極膜電滲析膜對包括第三雙極膜202、第二陽離子交換膜203、第二陰離子交換膜204和第四雙極膜205，第三雙極膜與第二陽離子交換膜203之間形成第二堿室53，第二陽離子交換膜203與陰離子交換膜204之間形成第三鹽室52，第二陰離子交換膜204與第四雙極膜205之間形成第二酸室51 ;圖5右側(cè)的雙極膜電滲析膜對包括第四雙極膜205、陽離子交換膜223、陰離子交換膜224和雙極膜225，第四雙極膜205與陽離子交換膜223之間形成第二堿室53，陽離子交換膜223與陰離子交換膜224之間形成第三鹽室52，陰離子交換膜224與雙極膜225之間形成第二酸室51。
[0061]其中，所述第二堿室53上可以設(shè)置有至少一個第二堿液出口 ；所述第二酸室51上可以設(shè)置有至少一個第二酸液出口 ；所述第二堿液出口與吸收塔I的吸收劑入口連接。如圖5所示，第二堿液出口可以為第二堿室出口 207，第二酸液出口可以為第二酸室出口 208。
[0062]其中，第二陰極201與第三極膜230之間可以形成極室，第二陽極206和第四極膜231之間也可以形成極室。極室中可以含有極液。例如極液可以含有Na2SO4的水溶液。其中，第三極膜230與三隔室雙極膜電滲析膜對之間(例如第三極膜230與第三雙極膜202之間)可以形成另一個第二酸室51。其中，第四極膜231與三隔室雙極膜電滲析膜對之間(例如第四極膜231與雙極膜225之間)可以形成另外一個第二堿室53。
[0063]優(yōu)選地，所述吸收塔I的吸收液出口與所述吸收液回收系統(tǒng)的入口之間還連接有吸收液循環(huán)泵6。吸收液循環(huán)泵6可以將吸收塔I排出的吸收液吸收液泵至吸收塔I和/或吸收液回收系統(tǒng)。
[0064]優(yōu)選地，所述吸收液循環(huán)泵6與所述吸收液回收系統(tǒng)的入口之間還連接有固液分離器2，所述吸收塔I的吸收液出口與吸收液循環(huán)泵6的入口相連，所述吸收液循環(huán)泵6的出口與所述吸收塔I的循環(huán)吸收液入口和所述固液分離器2的入口相連；所述固液分離器2的清液出口與所述吸收塔I的吸收液入口和所述吸收液回收系統(tǒng)的入口相連。可以使用所述固液分離器2來分離吸收液中的固體成分。其中，所述固液分離器2可以為沉淀器和/或過濾器。
[0065]優(yōu)選地，所述吸收塔I的煙氣出口上還設(shè)置有過濾器7和/或液滴分離器8?？梢允褂盟鲞^濾器7來除去吸收塔I排出的煙氣中的粉塵?？梢允褂盟鲆旱畏蛛x器8來除去吸收塔I排出的煙氣中夾帶的液滴。
[0066]其中，優(yōu)選情況下，所述吸收劑含有NaOH和/或Na2SO3 ;通過控制煙氣的流量和吸收劑的流量，使得吸收液中NaHSO3與Na2SO3的摩爾比為(0.1-100): 1，更優(yōu)選為(1-30):1。其中，理論上，I摩爾的NaOH可以吸收I摩爾的SO2得到I摩爾的NaHSO3 ；2摩爾的NaOH可以吸收I摩爾的SO2得到I摩爾的Na2SO3 ；1摩爾的Na2SO3可以吸收I摩爾的SO2得到2摩爾的NaHS03。例如，對于FCC煙氣中以體積計二氧化硫的含量為700-900ppm的煙氣，在使用8-12mol/L的NaOH的水溶液作為吸收劑的情況下，控制煙氣的流量為(40-100)萬m3/h，吸收劑的流量為l_20m3/h，得到的吸收液中NaHSO3與Na2SO3的摩爾比為(7_9):1。
[0067]其中，優(yōu)選情況下，所述吸收劑含有NaOH和/或Na2SO3 ;所述吸收劑中鈉離子的含量為0.2-20mol/L，優(yōu)選為5-15mol/L。其中，所述吸收劑中鈉離子的來源可以為NaOH和/或Na2SO315在本發(fā)明中，所述吸收劑中的鈉離子的含量可以保持相對恒定。
[0068]其中，優(yōu)選情況下，所述吸收劑含有NaOH和/或Na2SO3 ;在二隔室雙極膜電滲析器3具有第一陽離子交換膜103的情況下，通過控制二隔室雙極膜電滲析器3中的電壓和/或電滲析時間，使得第一堿液的PH值為8以上，優(yōu)選10以上。其中，可以在保持二隔室雙極膜電滲析器3中的電壓基本上恒定的情況下，通過調(diào)節(jié)電滲析時間，使得第一堿液的pH值為8以上，優(yōu)選10以上。例如，對于FCC煙氣中以體積計二氧化硫的含量為700-900ppm的煙氣，在使用8-12mol/L的NaOH的水溶液作為吸收劑的情況下，控制煙氣的流量為(40-60)萬m3/h，吸收劑的流量為3-10m3/h，得到的吸收液中NaHSO3與Na2SO3的摩爾比為(7_9):1 ；每一組二隔室雙極膜電滲析膜對上施加的電壓為2-3V時，電滲析時間為5_60min,第一堿液的pH值為10.0-13.5。
[0069]其中，優(yōu)選情況下，所述吸收劑含有NaOH和/或Na2SO3 ;在二隔室雙極膜電滲析器3包括第一陰離子交換膜140的情況下，通過控制二隔室雙極膜電滲析器3中的電壓和/或電滲析時間，使得第二鹽液的PH值為8以上，優(yōu)選10以上。其中，可以在保持二隔室雙極膜電滲析器3中的電壓基本上恒定的情況下，通過調(diào)節(jié)電滲析時間，使得第一堿液的pH值為8以上，優(yōu)選10以上。例如，對于FCC煙氣中以體積計二氧化硫的含量為700-900ppm的煙氣，在使用8-12mol/L的NaOH的水溶液作為吸收劑的情況下，控制煙氣的流量為(40-60)萬m3/h，吸收劑的流量為3-10m3/h，得到的吸收液中NaHSO3與Na2SO3的摩爾比為(7_9):1 ；二隔室雙極膜電滲析器3中每一組二隔室雙極膜電滲析膜對上施加的電壓為2-3V時，電滲析時間為5-60min，第二鹽液的pH值為10.0-13.5。
[0070]其中，優(yōu)選情況下，所述吸收劑含有NaOH和/或Na2SO3 ;解吸的條件使得解吸液中的H2SO3的含量為0.01-0.4mol/L, SO2富氣中的SO2含量為95-99.9體積％。其中，解吸塔可以為真空塔。例如，在二隔室雙極膜電滲析器3具有第一陽離子交換膜103的情況下，第一鹽液中H2SO3的含量為0.5-1.25mol/L，解吸的塔頂溫度可以為0-100°C，塔底溫度可以為0-100°C，進(jìn)料溫度可以為20-35°C，該解吸條件下得到的解吸液中的H2SO3的含量為
0.01-0.04mol/L, SO2富氣中的SO2含量為95-97體積％。例如，在二隔室雙極膜電滲析器3具有第一陰離子交換膜140的情況下，第一酸液中H2SO3的含量為0.5-1.25mol/L，解吸的塔頂溫度可以為0-100°C，塔底溫度可以為0-100°C，進(jìn)料溫度可以為20-35°C，真空解吸塔的塔頂壓力為0.0l-1Pa,該解吸條件下得到的解吸液中的H2SO3的含量為0.01-0.04mol/L,SO2富氣中的SO2含量為95-97體積％。解吸得到的SO2富氣可以用于制備硫磺或硫酸。
[0071]優(yōu)選地，通過控制三隔室雙極膜電滲析器5中的電壓和/或電滲析時間，使得第二堿液的PH值為8以上，優(yōu)選10以上。其中，可以在保持三隔室雙極膜電滲析器5中的電壓基本上恒定的情況下，通過調(diào)節(jié)電滲析時間，使得第二堿液的pH值為8以上，優(yōu)選10以上。
[0072]優(yōu)選地，本發(fā)明的煙氣脫硫方法還包括將第三鹽液回收用于二隔室雙極膜電滲析器3和三隔室雙極膜電滲析器5中。第三鹽液可以通過第一堿室入口 108導(dǎo)入第一堿室31。第三鹽液也可以通第一酸室入口 137導(dǎo)入第一酸室34。第三鹽液也可以通第一酸室入口 137導(dǎo)入第一酸室34。第三鹽液還可以經(jīng)第二堿室入口 212導(dǎo)入第二堿室53。第三鹽液還可以經(jīng)第二酸室入口 211導(dǎo)入第二酸室51。在該優(yōu)選情況下，可以進(jìn)一步減少煙氣脫硫方法的耗水量。
[0073]本發(fā)明中，所述吸收劑為水溶液，且含有Na0H、Na2S03、氨水和水溶性有機(jī)胺中的至少一種。優(yōu)選地，所述吸收劑為水溶液，且含有NaOH和/或Na2SO315作為本發(fā)明的另一種實施方式，所述吸收劑為水溶液，且含有氨水；其中，氨水的濃度可以為1-10重量％。作為本發(fā)明的另一種實施方式，所述吸收劑為水溶液，且含有水溶性有機(jī)胺；其中，水溶性有機(jī)胺的濃度可以為1-50重量％。其中，水溶性有機(jī)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種。
[0074]本發(fā)明中，二隔室雙極膜電滲析膜對和三隔室雙極膜電滲析膜對中的雙極膜、陽離子交換膜和陰離子交換膜均可以通過購買已經(jīng)商品化的膜產(chǎn)品得到。例如可以從浙江千秋環(huán)保水處理有限公司購買得到。
[0075]以下通過實施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。以下實施例中，使用氮氣和二氧化硫的混合氣作為模擬的煙氣進(jìn)行測試，該混合氣中，以體積計，F(xiàn)CC煙氣中二氧化硫的含量為800ppmo
[0076]實施例1
[0077]參考圖1、圖2和圖5，煙氣經(jīng)過吸收塔I的煙氣入口 11進(jìn)入吸收塔1，
[0078]在吸收塔I內(nèi)與吸收劑進(jìn)行接觸，以得到脫硫處理，而后經(jīng)過煙氣出口 12排出吸收塔I。在煙氣處理的起始階段，吸收劑為lmol/L的氫氧化鈉。其中，控制煙氣的流量為50萬m3/h，吸收劑的流量為4m3/h，得到的吸收液中NaHSO3與Na2SO3的摩爾比為8:1。
[0079]經(jīng)第一鹽室入口 107導(dǎo)入吸收塔I排出的吸收液。在煙氣處理的起始階段，經(jīng)第一堿室入口 108導(dǎo)入水。在第一陰極101和第一陽極105形成的電場的作用下,第一堿室31中0!1_離子富集，第一鹽室32中H+離子富集，第一鹽室32中的Na+離子穿過第一陽離子交換膜103進(jìn)入第一堿室31并和0H—離子形成NaOH水溶液，形成的含有NaOH水溶液的第一堿液經(jīng)第一堿室出口 109導(dǎo)出。第一堿室出口 109與吸收塔I的吸收劑入口連接。第一堿室出口 109導(dǎo)出的第一堿液作為吸收劑用于吸收塔I中的脫硫處理。第一鹽室32中的HS03_和S032_與H+離子形成H2SO3,得到含有H2SO3的第一鹽液，第一鹽液通過第一鹽室出口106排出。二隔室雙極膜電滲析器3中的每一組二隔室雙極膜電滲析膜對上施加的電壓為2.5V時，電滲析時間為30min，第一堿液的pH值為12。
[0080]第一鹽室出口 106與解吸塔4的解吸液入口相連。通過第一鹽室出口 106排出的第一鹽液在解吸塔4得到解吸，釋放SO2富氣。解吸塔4上具有氣體出口和液體出口。解吸后釋放的SO2富氣經(jīng)氣體出口排出。排出的SO2用于制備硫磺。釋放的SO2后剩余的物料作為解吸液經(jīng)解吸塔4上的液體出口排出。解吸的塔頂溫度為4°C，塔底溫度為95°C，進(jìn)料溫度為30°C，真空解吸塔的塔頂壓力為0.5Pa，得到的解吸液中的H2SO3的含量為0.03mol/L, SO2富氣中的SO2含量為95體積％。
[0081]經(jīng)第三鹽室入口 210導(dǎo)入解吸塔4排出的解吸液。在煙氣處理的起始階段，經(jīng)第二堿室入口 212和第二酸室入口 211導(dǎo)入水。在第二陰極201和第二陽極206形成的電場的作用下，第二堿室53中0!Γ離子富集，第二酸室51中H+離子富集，第三鹽室52中的Na+離子進(jìn)入第二堿室53并和0Η_離子形成NaOH水溶液，形成含有NaOH水溶液的第二堿液經(jīng)第二堿室出口 207導(dǎo)出。第二堿室出口 207與吸收塔I的吸收劑入口連接。第二堿液作為吸收劑用于吸收塔I中的脫硫處理。第三鹽室52中的S032_進(jìn)入第二酸室51并和H+離子形成H2SO3，通過第二酸室出口 208排出。第三鹽室52上具有第二鹽室出口 209，用于排出第三鹽室中的第三鹽液，第三鹽液為電滲析剩余的達(dá)到排污標(biāo)準(zhǔn)的水。在保持三隔室雙極膜電滲析器5中的電壓基本上恒定的情況下，通過調(diào)節(jié)電滲析時間，使得第二堿液的pH值為12。
[0082]本實施例中，處理每千立方米所述煙氣，電滲析所耗用的電能為5.7千瓦時。
[0083]實施例2
[0084]參考圖3圖4和圖5，煙氣經(jīng)過吸收塔I的煙氣入口 11進(jìn)入吸收塔I，在吸收塔I內(nèi)與吸收劑進(jìn)行接觸，以得到脫硫處理，而后經(jīng)過煙氣出口 12排出吸收塔I。在煙氣處理的起始階段，吸收劑為lmol/L的氫氧化鈉。其中，控制煙氣的流量為50萬m3/h，吸收劑的流量為4m3/h，得到的吸收液中NaHSO3與Na2SO3的摩爾比為8:1。
[0085]經(jīng)第二鹽室入口 138導(dǎo)入吸收塔I排出的吸收液。第二鹽室33上設(shè)置有至少一個第二鹽液出口，第二鹽液出口為第二鹽室出口 139。在電滲析啟動時，經(jīng)第一酸室入口137導(dǎo)入Na2SO4水溶液，也可以在電滲析啟動時，經(jīng)第一酸室入口 137導(dǎo)入水。在第一陰極101和第一陽極105形成的電場的作用下，第二鹽室33中0H_離子富集，第一酸室34中H+、HS03_和S032_離子富集，形成第一酸液，第二鹽室33中的NaHSO3和0H_離子形成Na2SO3水溶液，形成含有Na2SOyK溶液與NaOH溶液的第二鹽液經(jīng)第二鹽室出口 139導(dǎo)出。第二鹽室出口 139與吸收塔I的吸收劑入口連接。第二鹽室出口 139導(dǎo)出的第二鹽液回用于吸收塔I中的脫硫處理。第一酸室34中的第一酸液，通過第一酸室出口 136排出。二隔室雙極膜電滲析器3中每一組二隔室雙極膜電滲析膜對上施加的電壓為2.5V時，電滲析時間為30min，第二鹽液的pH值為12.5。
[0086]第一酸室出口 136與解吸塔4的解吸液入口相連。通過第一酸室出口 136排出的第一酸液在解吸塔4得到解吸，釋放SO2富氣。解吸塔4上具有氣體出口和液體出口。解吸后釋放的SO2富氣經(jīng)氣體出口排出。排出的SO2富氣用于制備硫磺。釋放的SO2后剩余的物料為解吸液，經(jīng)解吸塔4上的液體出口排出。解吸的塔頂溫度為3°C，塔底溫度為97°C，進(jìn)料溫度為30°C，真空解吸塔的塔頂壓力為0.8Pa，得到的解吸液中的H2SO3的含量為0.03mol/L, SO2富氣中的SO2含量為95體積％。
[0087]經(jīng)第三鹽室入口 210導(dǎo)入解吸塔4排出的解吸液。在煙氣處理的起始階段，經(jīng)第二堿室入口 212和第二酸室入口 211導(dǎo)入水。在第二陰極201和第二陽極206形成的電場的作用下，第二堿室53中0!Γ離子富集，第二酸室51中H+離子富集，第三鹽室52中的Na+離子進(jìn)入第二堿室53并和0Η_離子形成NaOH水溶液，形成含有NaOH水溶液的第二堿液經(jīng)第二堿室出口 207導(dǎo)出。第二堿室出口 207與吸收塔I的吸收劑入口連接。第二堿液作為吸收劑用于吸收塔I中的脫硫處理。第三鹽室52中的S032_進(jìn)入第二酸室51并和H+離子形成H2SO3，通過第二酸室出口 208排出。第三鹽室52上具有第二鹽室出口 209，用于排出第三鹽室中的第三鹽液，第三鹽液為電滲析剩余的達(dá)到排污標(biāo)準(zhǔn)的水。第三鹽液通過第一堿室入口 108導(dǎo)入第一堿室31。第三鹽液還經(jīng)第二堿室入口 212導(dǎo)入第二堿室53。第三鹽液還經(jīng)第二酸室入口 211導(dǎo)入第二酸室51。在保持三隔室雙極膜電滲析器5中的電壓基本上恒定的情況下，通過調(diào)節(jié)電滲析時間，使得第二堿液的PH值為12.5。
[0088]本實施例中，處理每立方米所述煙氣，電滲析所耗用的電能為4.6千瓦時。
[0089]對比例I
[0090]煙氣經(jīng)過吸收塔I的煙氣入口 11進(jìn)入吸收塔1，在吸收塔I內(nèi)與吸收劑進(jìn)行接觸，以得到脫硫處理，而后經(jīng)過煙氣出口 12排出吸收塔I。在煙氣處理的起始階段，吸收劑為lmol/L的氫氧化鈉。其中，控制煙氣的流量為50萬m3/h，吸收劑的流量為3m3/h，，得到的吸收液中NaHSO3與Na2SO3的摩爾比為8:1。
[0091]向吸收液中通入空氣，以氧化Na2SO3為Na2SO4，得到氧化后的吸收液。
[0092]經(jīng)第三鹽室入口 210導(dǎo)入氧化后的吸收液。在煙氣處理的起始階段，經(jīng)第二堿室入口 212和第二酸室入口 211導(dǎo)入水。在第二陰極201和第二陽極206形成的電場的作用下，第二堿室53中0H—離子富集，第二酸室51中H+離子富集，第三鹽室52中的Na+離子進(jìn)入第二堿室53并和0!Γ離子形成NaOH水溶液,形成含有NaOH水溶液的第二堿液經(jīng)第二堿室出口 207導(dǎo)出。第二堿室出口 207與吸收塔I的吸收劑入口連接。第二堿液作為吸收劑用于吸收塔I中的脫硫處理。第三鹽室52中的SO/—進(jìn)入第二酸室51并和H+離子形成H2SO4，通過第二酸室出口 208排出。第三鹽室52上具有第二鹽室出口 209，用于排出第三鹽室中的第三鹽液，第三鹽液為電滲析剩余的達(dá)到排污標(biāo)準(zhǔn)的水。
[0093]本對比例中，處理每立方米所述煙氣，電滲析所耗用的電能為8.5千瓦時。
[0094]以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0095]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0096]此外，本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種煙氣脫硫方法，其特征在于:該煙氣脫硫方法包括如下步驟: (a)將煙氣與吸收劑在吸收塔(I)中接觸，得到脫硫后的煙氣和吸收液；所述吸收劑為堿性水溶液； (b)將所述吸收液通入二隔室雙極膜電滲析器(3)中進(jìn)行第一電滲析，得到第一堿液和第一鹽液，或者得到第二鹽液和第一酸液； (c)將所述第一鹽液或第一酸液通入解吸塔(4)中進(jìn)行解吸，得到解吸液和SO2富氣； (d)將所述解吸液通入三隔室雙極膜電滲析器(5)中進(jìn)行第二電滲析，得到第二酸液、第三鹽液和第二堿液； 其中，將所述第一堿液、所述第二鹽液和第二堿液中的至少一種回用至吸收塔(I)中作為吸收劑的部分或全部與煙氣進(jìn)行接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫硫方法，其特征在于:所述二隔室雙極膜電滲析器(3)具有設(shè)置于第一陰極(101)和第一陽極(105)之間的至少一組二隔室雙極膜電滲析膜對，所述二隔室雙極膜電滲析膜對包括第一雙極膜(102)、第一陽離子交換膜(103)和第二雙極膜(104)，第一雙極膜(102)與第一陽離子交換膜(103)之間形成第一堿室(31)，第二雙極膜(104)與第一陽離子交換膜(103)之間形成第一鹽室(32)； 將所述吸收液通入二隔室雙極膜電滲析器(3)中的第一鹽室(32)進(jìn)行第一電滲析，在第一堿室(31)中得到第一堿液,在所述第一鹽室(32)中得到第一鹽液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫硫方法，其特征在于:所述二隔室雙極膜電滲析器(3)具有設(shè)置于第一陰極(101)和第一陽極(105)之間的至少一組二隔室雙極膜電滲析膜對，所述二隔室雙極膜電滲析膜對包括第一雙極膜(102)、第一陰離子交換膜(140)和第二雙極膜(104)，第一雙極膜(102)與第一陰離子交換膜(140)之間形成第二鹽室(33)，第二雙極膜(104)與第一陰離子交換膜(140)之間形成第一酸室(34)； 將所述吸收液通入二隔室雙極膜電滲析器(3)中的第二鹽室(33)進(jìn)行第一電滲析，在所述第二鹽室(33)中得到第二鹽液，在所述第一酸室(34)中得到第一酸液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫硫方法，其特征在于:所述三隔室雙極膜電滲析器(5)具有設(shè)置于第二陰極(201)和第二陽極(206)之間的至少一組三隔室雙極膜電滲析膜對，所述三隔室雙極膜電滲析膜對包括第三雙極膜(202)、第二陽離子交換膜(203)、第二陰離子交換膜(204)和第四雙極膜(205)，第三雙極膜與第二陽離子交換膜(203)之間形成第二堿室(53)，第二陽離子交換膜(203)與陰離子交換膜(204)之間形成第三鹽室(52)，第二陰離子交換膜(204)與第四雙極膜(205)之間形成第二酸室(51)； 將所述解吸液通入三隔室雙極膜電滲析器(5)中的第三鹽室(52)進(jìn)行第二電滲析，在第二酸室(51)中得到第二酸液，在第三鹽室(52)中得到第三鹽液，在第二堿室(53)中得到第二堿液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項所述的煙氣脫硫方法，其特征在于:所述吸收劑含有NaOH和/或Na2SO3 ;通過控制煙氣的流量和吸收劑的流量，使得吸收液中NaHSO3與Na2SO3的摩爾比為(0.1-100):1。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煙氣脫硫方法，其特征在于:所述吸收劑中鈉離子的含量為0.2_20mol/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煙氣脫硫方法，其特征在于:所述吸收劑含有NaOH和/或Na2SO3;通過控制二隔室雙極膜電滲析器(3)中的電壓和/或電滲析時間，使得第一堿液的pH值高于8。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煙氣脫硫方法，其特征在于:所述吸收劑含有NaOH和/或Na2SO3;通過控制二隔室雙極膜電滲析器(3)中的電壓和/或電滲析時間，使得第二鹽液的pH值高于8。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煙氣脫硫方法，其特征在于:所述吸收劑含有NaOH和/或Na2SO3 ;解吸的條件使得解吸液中的H2SO3的含量為0.01-0.04mol/L,S02富氣中的SO2含量為95-99.9體積％。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煙氣脫硫方法，其特征在于:所述吸收劑含有NaOH和/或Na2SO3;通過控制三隔室雙極膜電滲析器(5)中的電壓和/或電滲析時間，使得第二堿液的pH值高于8。
【文檔編號】B01D53/96GK104324613SQ201410472051
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】謝志成, 劉凱中, 馮曉霞 申請人:北京中天元環(huán)境工程有限責(zé)任公司