專利名稱:脫除低濃度二氧化硫煙氣的堿式硫酸鋁再生法的制作方法
本發(fā)明是涉及用堿式硫酸鋁再生治理低濃度SO2煙氣的一種濕法煙氣脫硫方法。
本法以堿式硫酸鋁溶液作為吸收劑，選擇性地吸收煙氣中的SO2氣體，形成一種復(fù)雜的絡(luò)合物。用蒸汽將吸收SO2的溶液間接加熱，脫出純的SO2氣體，脫出SO2后的溶液循環(huán)使用。在正常條件下，僅需補(bǔ)充溶液因氧化須進(jìn)行再生所需的少量硫酸鋁和石灰(或石灰石)。
煙氣經(jīng)吸收塔排出的SO2濃度，符合排放標(biāo)準(zhǔn)，直接排空。從脫吸塔排出的濕的純SO2氣體，經(jīng)冷卻干燥后，可加工成硫酸、硫磺或液體SO2。
本法系濕法再生法煙氣脫硫方法，可以治理電廠煙氣，冶煉煙氣或硫酸生產(chǎn)尾氣等低濃度SO2煙氣。本法與其它煙氣脫硫方法比較，具有如下特點(diǎn)1.本法與拋棄法，石膏法相比，不產(chǎn)生廢渣，不需龐大的堆渣場(chǎng)地或填池，不會(huì)引起二次污染或產(chǎn)出硫價(jià)值不高的石膏副產(chǎn)品。
2.制備堿式硫酸鋁溶液的原料為工業(yè)硫酸鋁Al2(SO4)3·16-18H2O和石灰或石灰石，來(lái)源方便，價(jià)格低，易于取得，且消耗定額較低，而鈉鹽法須消耗國(guó)內(nèi)較緊張的純堿;活性炭法要消耗昂貴的活性炭和碘;氨法受各地區(qū)是否有氨來(lái)源的局限，且須消耗一定量的硫酸;氧化鎂法須消耗重油、焦炭。
3.吸收率和脫吸率比較高，吸收操作不會(huì)發(fā)生鈣法易出現(xiàn)的結(jié)垢堵塞問(wèn)題，設(shè)備運(yùn)行可靠。
4.產(chǎn)品為～100%SO2氣體，可加工成硫酸，液體SO2或硫磺，價(jià)值較高。流程中除溶液再生需產(chǎn)生少量副產(chǎn)物石膏外，沒(méi)有三廢排放問(wèn)題。含碘活性炭法只能得到～20%稀硫酸;氨酸法會(huì)產(chǎn)生大量硫銨母液;氧化鎂法只能得到低于14%SO2氣體;鈉鹽法副產(chǎn)較多的芒硝。
5.本法與美國(guó)堿式硫酸鋁再生法(Hardman Holden法)相比，本法在溶液制備，添加穩(wěn)定劑、設(shè)備結(jié)構(gòu)、操作控制參數(shù)等方面，采用了不同的技術(shù)方法和措施，提高了吸收溶液的穩(wěn)定性，防止溶液在循環(huán)操作過(guò)程中產(chǎn)生沉淀或結(jié)垢。據(jù)1970年報(bào)導(dǎo)，美國(guó)H.H法還存在溶液易產(chǎn)生沉淀的情況，該法采用了在吸收塔前增設(shè)保護(hù)塔的措施，但需定期清洗保護(hù)塔。
6.流程設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。
本法包括四個(gè)工序1.溶液制備和溶液再生;
2.吸收工序;
3.脫吸工序;
4.SO2氣體加工工序。
本法采用的堿式硫酸鋁溶液的制備方法(包括溶液再生)，用工業(yè)硫酸鋁和石灰乳或石灰石細(xì)粉進(jìn)行反應(yīng)?？煞譃槌?、中溫和高溫三種。中溫反應(yīng)溫度為40-70℃，高溫為80-100℃。反應(yīng)時(shí)間為1～3小時(shí)。為了提高溶液的穩(wěn)定性，添加磷酸為穩(wěn)定劑。
本法在吸收溶液制備時(shí)，采用石灰乳中溫制備法，再生時(shí)用石灰乳和石灰石粉兩種中和劑。
溶液制備原理在硫酸鋁水溶液中，加入石灰乳或石灰石細(xì)粉，即發(fā)生如下反應(yīng)
反應(yīng)溫度越高，反應(yīng)速度越大。常溫反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)，中溫和高溫反應(yīng)時(shí)間為1～3小時(shí)。制備好的溶液，經(jīng)靜止澄清，熱處理后使用。
堿式硫酸鋁再生法工藝流程圖見(jiàn)附圖所示。
低濃度SO2煙氣經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)，進(jìn)入吸收塔2，與塔頂淋灑的吸收溶液逆流接觸吸收，吸收后氣體可直接放空15，出吸收塔含SO2的富液，經(jīng)液封3，待脫吸液貯槽4，泵5送至換熱器6，與脫吸后熱溶液進(jìn)行換熱，予熱到所要求的溫度后，進(jìn)入脫吸塔7，溶液自上而下噴淋，與蒸發(fā)器8來(lái)的蒸汽12進(jìn)行換熱，汽提出溶液中SO2氣體，從塔底流出的溶液進(jìn)入蒸發(fā)器8，用蒸汽13間接加熱溶液，進(jìn)一步脫除溶液中剩余的SO2，脫除SO2后的溶液，經(jīng)換熱器6和冷溶液換熱后，經(jīng)換熱器9用水14間接冷卻溶液到常溫后，流入吸收液貯槽10，并經(jīng)泵11送至吸收塔，溶液循環(huán)使用。
由于SO2在吸收過(guò)程中，會(huì)不斷發(fā)生部分氧化作用，使吸收能力逐漸降低，為了保持一定的吸收能力，部分脫吸后的溶液將送至再生系統(tǒng)12，進(jìn)行溶液再生，從脫吸塔7脫吸出的～100%SO2氣體16，可進(jìn)一步送SO2加工系統(tǒng)17進(jìn)行后加工。
堿式硫酸鋁溶液吸收SO2和脫吸SO2的反應(yīng)式和工藝操作參數(shù)如下堿式硫酸鋁溶液一般式〔Al(SO4)x·(OH)y·(H2O)z〕m或可寫成x Al2O3·y Al2(SO4)3吸收，脫吸反應(yīng)
氧化反應(yīng)
再生反應(yīng)
主要工藝操作參數(shù)吸收率，＞90%脫吸率，＞95%
吸收溶液堿度%，20～40吸收溶液鋁含量，克Al2O3/升，50～120吸收溶液SO2含量，克SO2/升，10～30脫吸后溶液殘余SO2含量，克SO2/升，＜1吸收塔操作速度，米/秒，＜1.5脫吸溶液加熱溫度，℃，沸點(diǎn)以下脫吸塔淋灑密度，米3/米2·小時(shí) 10～20吸收塔液氣比，升/米31～10吸收煙氣的SO2濃度范圍，% 0.1～6出蒸發(fā)器溶液溫度，℃ 90～110溶液中磷酸含量，% 0.5～5%實(shí)例用堿式硫酸鋁溶液治理SO2濃度為3000ppm電廠煙氣。電廠煙氣經(jīng)除塵、冷卻和洗滌后，進(jìn)入煙氣脫硫系統(tǒng)的SO2吸收塔。用上述堿度和鋁量范圍的吸收溶液，在一填料塔中與氣體逆流接觸吸收，吸收液淋灑量為1米3/小時(shí)，出吸收塔溶液含SO215克/升，吸收后尾氣SO2濃度為150ppm，直接排空，吸收率為95%。
吸收SO2的溶液，送脫吸系統(tǒng)。在一填料脫吸塔和一蒸發(fā)器中進(jìn)行脫吸，脫吸塔淋灑量為1米3/小時(shí)，脫吸用小于5公斤/厘米2低壓蒸汽間接加熱，脫吸后溶液SO2量～0.1克/升，脫吸效率為99%出脫吸塔氣體SO2濃度～100%(干基)，可經(jīng)干燥、壓縮制造液體SO2副產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是一種濕式再生煙氣脫硫方法，適用于治理電廠煙氣、冶煉煙氣和硫酸生產(chǎn)尾氣等低濃度二氧化硫氣體。本發(fā)明的技術(shù)特征是采用經(jīng)過(guò)穩(wěn)定性處理的堿式硫酸鋁溶液作為吸收劑，吸收后的溶液用蒸汽間接加熱再生，同時(shí)脫出僅含少量水蒸汽的純二氧化硫氣體。
2.根據(jù)第一項(xiàng)權(quán)利要求
，本發(fā)明可用在低濃度二氧化硫煙氣的治理，煙氣中二氧化硫的濃度范圍為0.1～6%。本發(fā)明使用的溶液組成，其堿度范圍為20～40%，溶液中鋁含量范圍為50～120克Al2O3/升。吸收塔操作液氣比1～10升/米3，吸收效率大于90%。
3.根據(jù)第1、2項(xiàng)權(quán)利要求
，本發(fā)明在溶液制備過(guò)程中，為了獲得不易發(fā)生結(jié)垢沉淀的溶液，采取了如下的穩(wěn)定性處理措施(1)在溶液中添加磷酸作穩(wěn)定劑，添加量為0.5～5%;(2)制備的吸收溶液存放在貯罐中，進(jìn)行靜止澄清，并進(jìn)一步加熱處理，熱處理為80～100℃，加熱時(shí)間為1～3小時(shí)。(3)在設(shè)備結(jié)構(gòu)方面，采用膜式蒸發(fā)器，使溶液在高溫區(qū)停留時(shí)間減少。蒸發(fā)器部件在設(shè)計(jì)上清除溶液滯流或死角。
4.根據(jù)第1、2、3項(xiàng)權(quán)利要求
，本發(fā)明由于脫硫過(guò)程溶液濃縮或在熱處理時(shí)溶液蒸濃而需維持原來(lái)的鋁含量時(shí)，須補(bǔ)充含二氧化硫的水溶液，不能直接添加水，以避免產(chǎn)生沉淀。
5.根據(jù)第1項(xiàng)權(quán)利要求
，脫吸前溶液加熱到沸點(diǎn)以下，蒸發(fā)器出口氣體濃度、出脫吸塔溶液溫度、出蒸發(fā)器溶液溫度控制在90～110℃，溶液脫除二氧化硫效率大于95%。
專利摘要
本法用于脫除電廠煙氣、冶煉煙氣或硫酸尾氣 等低濃度二氧化硫氣體。用堿式硫酸鋁溶液吸收煙 氣中二氧化硫氣體后，用蒸汽加熱溶液，可脫出純 的二氧化硫氣體。脫吸后的溶液循環(huán)使用。本法不 消耗原料，僅需補(bǔ)充由于一部分二氧化硫因氧化引 起的吸收溶液能力降低所需補(bǔ)充的少量硫酸鋁和石 灰(或石灰石)，因此本法同時(shí)副產(chǎn)少量石膏。
文檔編號(hào)B01D53/34GK85103518SQ85103518
公開(kāi)日1987年8月26日 申請(qǐng)日期1985年5月4日
發(fā)明者戎景雄, 彭克誠(chéng), 劉幼仁, 周千秀, 王韻珊, 倪惠鑫 申請(qǐng)人:南京化學(xué)工業(yè)公司研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan