CN100376471C - 低浓度二氧化硫烟气脱硫制硫酸的方法及烟气脱硫设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低浓度二氧化硫烟气脱硫制硫酸的方法及设备。该方法主要包括吸收剂浆液配制，烟气预处理，二氧化硫吸收，脱水与干燥，沸腾焙烧分解，含硫气体净化，接触氧化和三氧化硫吸收工艺步骤。本发明的优点是，通过消耗少量的吸收剂，即可以回收烟气中低浓度二氧化硫气体并制成硫酸，到达了治理大气污染和回收利用硫资源的双重目的。本发明方法工艺合理、能耗低、运行费用低，且无二次污染，是一种理想的低浓度二氧化硫烟气脱硫的处理方法。

Description

低浓度二氧化硫烟气脱硫制硫酸的方法及烟气脱硫设备

技术领域

本发明涉及的是低浓度二氧化硫烟气中脱硫方法，是一种用烟气中二氧化硫气体回收制硫酸的处理方法，以及一种烟气脱硫设备。

背景技术

目前，出于环保的要求，对热电厂、化工厂等锅炉烟气，要进行脱硫处理，以减少硫氧化合物的排放。公知的烟气中二氧化硫气体的吸收剂处理方法有如下几种：一是将烟气同石灰石浆液反应生成亚硫酸钙，通入空气氧化成石膏；二是将烟气同氢氧化镁浆液反应生成亚硫酸镁，通入空气氧化成硫酸镁，并带有七个结晶水；三是将烟气同氨反应生成亚硫酸氨，通入空气氧化成硫酸氨。

虽然采用上述方式均可以达到烟气脱硫目的，满足烟气的排放环保要求，但由于脱硫得到的副产物例如石膏、硫酸镁、硫酸氨等，虽可以在一定程度上被利用，但由于纯度低品质较差，可应用范围有限，造成了这些副产物的利用率仍然较低，一般不足10％。因此对烟气处理后的副产物的存放及处理，又成了这些企业的一个难题，因为这些脱硫副产物处理不好，同样会对环境造成二次污染。

发明内容

针对现在的烟气脱硫处理方式存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种低浓度二氧化硫烟气脱硫制硫酸的方法。

本发明采用如下技术方案：一种低浓度二氧化硫烟气脱硫制硫酸的方法，该方法包括如下过程：

(1)吸收剂浆液制备：将MgO粉加水制成Mg(OH)₂吸收剂浆液；

(2)SO₂吸收：将配制好的吸收剂浆液喷入SO₂吸收装置内，与烟气中SO₂接触发生化学反应，生成含MgSO₃的混合物；

(3)脱水与干燥：将上述混合物进行脱水、干燥处理；

(4)煅烧分解：将干燥后的混合物进行煅烧，得到MgO固体，和含SO₂和SO₃的气体；

(5)SO₂的氧化：将含SO₂和SO₃的气体进行氧化，使SO₂与O₂反应生成SO₃；

(6)SO₃吸收：将经过氧化后含SO₃的气体在吸收装置内与水接触反应，制得H₂SO₄，或与浓H₂SO₄接触制得发烟硫酸。

所述的步骤(4)中得到的MgO固体产物，还可循环用于步骤(1)中制备Mg(OH)₂吸收剂浆液，循环利用。

由于烟气中含有灰尘等固体颗粒物，为保证后续工作的实施，可以在进行SO₂吸收前先进行预处理，利用Mg(OH)₂吸收剂浆液与烟气接触，使烟气降温和除去烟气中的烟尘和部分气体杂质。

同上述理由，在进行煅烧后SO₂的氧化处理之前，还可进行制酸气净化处理，用水或硫酸对煅烧后的气体进行洗涤，以除去灰尘。

本发明的第二个目的还在于提供一种烟气脱硫设备，该设备包括如下装置：

(1)吸收剂制备和供应装置，用于将MgO与水混合并反应制成Mg(OH)₂吸收剂浆液，并向烟气预处理装置和SO₂吸收装置提供浆液；

(2)SO₂吸收装置，接收来自烟气预处理装置的烟气，并利用喷入该装置内的Mg(OH)₂吸收剂浆液吸收烟气中的SO₂并发生化学反应，除去烟气中的SO₂，洁净的烟气排向大气；

(3)脱水及干燥装置，用于对SO₂吸收装置吸收并与SO₂反应后的含MgSO₃的混合物浆液进行固液分离，并进一步对固体物质干燥脱水；

(4)高温煅烧装置，用于对经干燥后的脱硫固体物质进行煅烧，使其分解成MgO固体和SO₂、SO₃气体，MgO固体循环到吸收剂制备和供应装置循环利用；

(5)SO₂氧化装置，将净化后的气体中的SO₂在该装置内，在催化剂的作用下与氧反应生成SO₃；

(6)SO₃吸收装置，将经过氧化装置氧化处理后的SO₃在该装置内用水或硫酸接触吸收，得稀硫酸或发烟硫酸。

在所述的SO₂吸收装置之前，还可以增设烟气预处理装置，利用喷入该装置内的Mg(OH)₂吸收剂浆液与烟气接触，使烟气降温和除去烟气中的烟尘和部分气体杂质，然后再使烟气进入SO₂吸收装置。

在所述的高温煅烧装置与氧化装置之间，还可增设制酸气净化装置，在该装置内用水或稀硫酸与煅烧后的含硫气体进行接触洗涤，除去粉尘，然后送入氧化装置进行SO₂的氧化处理。

本发明的这种低浓度二氧化硫烟气脱硫制硫酸的方法及设备，将用MgO制成的吸收剂浆液与烟气中SO₂反应，进行脱硫处理，脱硫后的含MgSO₃的产物，经过干燥、煅烧后得到MgO固体，可以作为制备吸收剂的原料重复使用，而含硫气体经过氧化吸收后制成了易于存储和应用范围更广的硫酸产品，同传统的脱硫方法相比，解决了脱硫产物的处理问题，而且减少了脱硫剂的用量，具有更好有综合经济效益和社会效益，到达了治理大气污染和回收利用硫资源的双重目的。本发明工艺合理、能耗低、运行费用低，且无二次污染，是一种理想的烟气脱硫的处理方法。

附图说明

图1为本发明的低浓度二氧化硫烟气脱硫制硫酸的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的低浓度二氧化硫烟气脱硫制硫酸的方法及烟气脱硫设备作进一步说明，以助于理解本发明的内容。为理解方便，烟气脱硫设备与低浓度二氧化硫烟气脱硫制硫酸的方法一并描述。

参照图1所示，是一种烟气脱硫设备的流程图，该设备包括

(1)吸收剂制备及供应装置：用于将MgO与水混合制成Mg(OH)₂吸收剂浆液，并向烟气预处理装置及SO₂吸收塔供应吸收剂浆液。该装置可以包括混合罐，用作将新鲜氧化镁粉与焙烧生成的冷却后的再生的氧化镁粉在混合罐内混合。还包括一个配制罐，用作将混合好的氧化镁粉加水反应生成氢氧化镁，制成脱硫用的Mg(OH)₂吸收剂浆液。反应方程式如下：

MgO+H₂O→Mg(OH)₂

(2)烟气预处理装置：在该装置内，用喷入的吸收剂浆液与含硫烟气接触并对烟气降温和除去粉尘。烟气预处理装置可以采用喷淋塔喷淋装置，吸收剂氢氧化镁浆液通过雾化喷嘴，向吸收塔下方成雾状喷射，形成液雾高度叠加的喷淋区，下降的浆液雾滴与均匀下降的烟气顺流接触，烟气中所含的污染气体绝大部分被浆液清洗，同时烟气中包含的大部分的固体尘粒也被洗涤分离。设置吸收塔预喷淋装置，其主要目的是去除烟气中的烟尘、气体杂质和降低烟气温度，提高吸收产物的品质，保证后续工艺的实施。当然，就除尘方式来说，还可采用电除尘装置或沉降除尘等装置。

(3)二氧化硫吸收装置：在该装置内将烟气预处理装置处理过的含硫烟气与喷入的吸收剂浆液逆流接触，烟气中SO₂与吸收剂浆液发生化学反应，以脱硫，脱硫后的洁净烟气排放入大气，浆液送向脱水及干燥装置。该吸收装置可以采用喷淋塔喷淋装置，吸收剂氢氧化镁浆液通过雾化喷嘴，向吸收塔下方成雾状喷射，形成液雾高度叠加的喷淋区，下降的浆液雾滴与均匀上升的烟气形成逆向流，烟气中所含的污染气体绝大部分被浆液清洗，与浆液中的氢氧化镁发生化学反应而被脱除。同时烟气中包含的大部分的固体尘粒也被洗涤分离。浆液池中设搅拌器，其主要作用是保持浆液处于流动状态，使浆液呈均匀状态，从而保证对二氧化硫吸收的连续性。吸收塔浆液排出泵将吸收产物浆液从吸收塔送到离心机分离脱水。此部分发生的反应方程式如下：

Mg(OH)₂+SO₂＝MgSO₃+H₂O

MgSO₃+H₂O+SO2＝Mg(HSO₃)₂

MgSO₃+1/2O₂＝MgSO₄生成含MgSO₃、MgSO₄和Mg(HSO₃)₂的混合物，该混合物被送到下一工序的脱水及干燥装置进一步处理。

(4)脱水及干燥装置，用于对SO₂吸收装置吸收并与SO₂反应后的含MgSO₃、MgSO₄和Mg(HSO₃)₂的混合物浆液进行固液分离，并进一步对固体物质干燥脱水。脱水装置可以采用离心机分离脱水，使浆液中亚硫酸镁的固相含量达到25～30％，离心机所分离出的微含固相的浆液返回吸收塔循环。经离心机浓缩后的含MgSO₃、MgSO₄和Mg(HSO₃)₂的混合物用皮带输送到热空气干燥旋风筒进一步干燥，干燥旋风筒出口为含水约10％的混合物，以皮带送到文丘里干燥器，与来自旋风除尘器的热烟气混合加热，物理水吸热升温至100℃后蒸发进入烟气，使MgSO₃的固相含量达到90％以上，并对大块物料实现破碎，然后送到高温煅烧装置以利于煅烧分解。

(5)高温煅烧装置，用于对经干燥后的脱硫固体物质进行煅烧，使其分解成MgO固体和SO₂、SO₃气体，MgO固体循环到吸收剂制备和供应装置循环利用。高温煅烧装置可以采用流态化沸腾炉装置，混合物进入一台快速流态化沸腾炉高温煅烧完全分解，煅烧温度700-850℃，沸腾炉上安装的燃气燃烧枪燃烧火焰直接向炉内燃烧供热。分解生成的氧化镁固体冷却后同新鲜氧化镁粉混合。此部分发生的反应方程式如下：

MgSO₃→MgO+SO₂

MgSO₄→MgO+SO₃

Mg(HSO₃)₂→MgO+H₂O+2SO₂

煅烧后得到的MgO循环作为制备吸收剂浆液的原料，送往吸收剂制备及供应装置，而煅烧后的含硫烟气则作为制备硫酸的原料气，送向制酸气净化装置。

(6)制酸气净化装置，在该装置内用水或硫酸与煅烧后的含硫气体进行接触洗涤，以除去粉尘。该装置可以采用的是填料喷淋塔，含SO₂、SO₃的气体首先进入制酸气洗涤塔，制酸气由下而上经过填料层，工艺水由上而下喷淋，吸收制酸气中的部分三氧化硫气体及除去灰尘，然后进入制酸气干吸塔，制酸气由下而上经过填料层，硫酸由上而下喷淋，吸收制酸气中的部分SO₃及并除去制酸气中的水蒸气。此部分发生的反应方程式如下：

SO₃+H₂O→H₂SO₄

除去粉尘后的含SO₂、SO₃的气体被送向SO₂氧化装置。

(7)SO₂氧化装置，将净化后的气体中的SO₂在该装置内，在催化剂的作用下与氧反应生成SO₃。采用接触氧化法，富SO₂气体在接触氧化室内，在钒催化剂的作用下，其中的SO₂氧化成为SO₃。此部分发生的反应方程式如下：

SO₂+1/2O₂→SO₃

经过SO₂氧化装置处理后，使含硫气体中大部分SO₂被氧化成SO₃，送到SO₃吸收装置以便于制取硫酸。

(8)SO₃吸收装置，将经过氧化装置氧化处理后的SO₃在该装置内用硫酸接触吸收，得发烟硫酸，或用水吸收得稀硫酸。采用的是填料喷淋塔装置，制酸气由下而上经过填料层，硫酸或水由上而下喷淋，吸收制酸气中的三氧化硫气体，生成发烟硫酸或稀硫酸。此部分发生的反应方程式如下：

SO₃+H₂O→H₂SO₄

Claims (10)

1.一种低浓度二氧化硫烟气脱硫制硫酸的方法，其特征在于，该方法包括如下过程：

(1)吸收剂浆液制备：将MgO粉加水制成Mg(OH)₂吸收剂浆液；

(2)SO₂吸收：将配制好的吸收剂浆液喷入SO₂吸收装置内，与烟气中SO₂接触发生化学反应，生成含MgSO₃的混合物；

(3)脱水与干燥：将上述混合物进行脱水、干燥处理；

(4)煅烧分解：将干燥后的混合物进行煅烧，得到MgO固体，和含SO₂和SO₃的气体；

(5)SO₂的氧化：将含SO₂和SO₃的气体进行氧化，使SO₂与O₂反应生成SO₃；

(6)SO₃吸收：将经过氧化后含SO₃的气体在吸收装置内与水接触反应，制得H₂SO₄，或与浓H₂SO₄接触制得发烟硫酸。

2.如权利要求1所述的低浓度二氧化硫烟气脱硫制硫酸的方法，其特征在于：所述的步骤(4)中得到的MgO固体，还循环用作步骤(1)中制Mg(OH)₂吸收剂浆液的原料。

3.如权利要求1或2所述的低浓度二氧化硫烟气脱硫制硫酸的方法，其特征在于：在所述的步骤(2)SO₂吸收之前先对烟气进行预处理，利用Mg(OH)₂吸收剂浆液与烟气接触，使烟气降温和除去烟气中的烟尘和部分气体杂质。

4.如权利要求1或2所述的低浓度二氧化硫烟气脱硫制硫酸的方法，其特征在于：所述的步骤(4)中的煅烧温度为700-850℃。

5.如权利要求1或2所述的低浓度二氧化硫烟气脱硫制硫酸的方法，其特征在于：所述的使SO₂与O₂反应生成SO₃的氧化反应的催化剂为钒催化剂。

6.如权利要求1或2所述的低浓度二氧化硫烟气脱硫制硫酸的方法，其特征在于：在进行煅烧分解步骤后，还进行制酸气净化处理，用水或硫酸对煅烧后的气体进行洗涤，以除去灰尘。

7.一种实施如权利要求1所述方法的烟气脱硫设备，其特征在于，该设备主要包括：

(1)吸收剂制备和供应装置，用于将MgO与水混合并反应制成Mg(OH)₂吸收剂浆液，并向SO₂吸收装置提供浆液；

(2)SO₂吸收装置，接收烟气，并利用喷入该装置内的Mg(OH)₂吸收剂浆液吸收烟气中的SO₂并发生化学反应，除去烟气中的SO₂，洁净的烟气排向大气；

(3)脱水及干燥装置，用于对SO₂吸收装置吸收并与SO₂反应后的含MgSO₃的混合物浆液进行固液分离，并进一步对固体物质干燥脱水；

(4)高温煅烧装置，用于对经干燥后的脱硫固体物质进行煅烧，使其分解成MgO固体和SO₂、SO₃气体，MgO固体循环到吸收剂制备和供应装置循环利用；

(5)氧化装置，将煅烧后得到的含硫气体中的SO₂在该装置内，在催化剂的作用下与氧反应生成SO₃；

(6)SO₃吸收装置，将经过氧化装置氧化处理后的SO₃在该装置内用水或硫酸接触吸收，得硫酸。

8.如权利要求7所述的烟气脱硫设备，其特征在于：在所述的SO₂吸收装置之前，还增设烟气预处理装置，利用喷入该装置内的Mg(OH)₂吸收剂浆液与烟气接触，使烟气降温和除去烟气中的烟尘和部分气体杂质，然后再使烟气进入SO₂吸收装置；或/和在所述的高温煅烧装置与氧化装置之间，增设制酸气净化装置，在该装置内用水或稀硫酸与煅烧后的含硫气体进行接触洗涤，除去粉尘，然后送入SO₂氧化装置进行SO₂的氧化处理。

9.如权利要求7或8所述的烟气脱硫设备，其特征在于：所述的SO₂吸收装置为逆流接触式喷淋塔，所述的SO₃吸收装置为喷淋填料塔。

10.如权利要求7或8所述的烟气脱硫设备，其特征在于：所述的高温煅烧装置为流态化沸腾炉。

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