CN102247740A - 一种脱硫溶液多级解吸工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种脱硫溶液多级解吸工艺，该工艺包括以下步骤：在第一解吸段对第一脱硫溶液富液进行解吸，得到脱硫溶液半贫液和解吸气体；在第二解吸段对第二脱硫溶液富液进行解吸，得到脱硫溶液贫液和解吸气体，其中，第一脱硫溶液富液的硫氧化物含量高于第二脱硫溶液富液的硫氧化物含量，半贫液的硫氧化物含量高于贫液的硫氧化物含量。

Description

一种脱硫溶液多级解吸工艺

技术领域

本发明涉及脱除烟气中的二氧化硫的技术领域，特别涉及一种脱硫溶液多级解吸工艺。

背景技术

在一种现有的烟气脱硫工艺中，利用胺液吸收烟气中的二氧化硫，并在高温解吸过程中对吸收了二氧化硫的胺液进行解吸，获得较高纯度的二氧化硫气体，并使胺液恢复吸收烟气中二氧化硫的能力，胺液可以循环使用。

目前，还有一种可再生离子液脱硫的工艺方法，该工艺的过程与上述胺法脱硫工艺的过程基本相似。两者不同之处在于脱硫吸收液组分不同，其吸收二氧化硫的能力基本一致。可再生离子液脱硫工艺通常包括一级吸收和一级解吸(解吸即再生)，并且在烟气含尘量大的情况下，采用烟气预洗工艺。

在现有的脱硫溶液解吸工艺中，存在解吸能耗大的问题。具体地讲，富液在刚开始解吸时，解吸速度快，解吸能耗小，随着脱硫溶液中硫氧化物含量的进一步降低，解吸出相同多的硫氧化物气体，所需要的解吸能耗大大增加。此外，解吸烟气冷凝水直接返回解吸系统，冷凝水直接影响脱硫富液的解吸效率与解吸能耗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够解决上述技术问题中的至少一个技术问题的脱硫溶液多级解吸工艺。

根据本发明的脱硫溶液多级解吸工艺包括以下步骤：在第一解吸段对第一脱硫溶液富液进行解吸，得到脱硫溶液半贫液和解吸气体；在第二解吸段对第二脱硫溶液富液进行解吸，得到脱硫溶液贫液和解吸气体，其中，第一脱硫溶液富液的硫氧化物含量高于第二脱硫溶液富液的硫氧化物含量，半贫液的硫氧化物含量高于贫液的硫氧化物含量。

该工艺还可包括在第二解吸段对脱硫溶液半贫液的一部分进行解吸，脱硫溶液半贫液的剩余部分可用作吸收二氧化硫气体的脱硫溶液。

在第一解吸段中可使第一脱硫溶液富液与来自第二解吸段的解吸气体接触，使得第一脱硫溶液富液形成脱硫溶液半贫液和解吸气体。

在第二解吸段中可使第二脱硫溶液富液与脱硫溶液贫液的热蒸气接触，使得第二脱硫溶液富液形成脱硫溶液贫液和解吸气体。

在第二解吸段中可使第二脱硫溶液富液和脱硫溶液半贫液的所述一部分与脱硫溶液贫液的热蒸气接触，使得第二脱硫溶液富液和半贫液的所述一部分形成脱硫溶液贫液和解吸气体。

该工艺还可包括对解吸气体进行处理。

对解吸气体进行处理的步骤可包括冷凝、气液分离和硫磺过滤。

冷凝的步骤可包括对解吸气体依次进行一级冷凝和二级冷凝。

在一级冷凝过程中可使来自吸收系统的第一脱硫溶液富液与解吸气体进行换热，然后使第一脱硫溶液富液进入第一解吸段。

在二级冷凝过程中可对解吸气体进行冷凝；可对冷凝得到气液混合物进行气液分离，可将分离出的气体送至制酸系统，可对分离出的液体进行硫磺过滤；可对冷凝得到冷凝液进行硫磺过滤。

可将进行硫磺过滤后得到的冷凝液和所述分离出的液体送入第一解吸段。

附图说明

通过结合附图对本发明进行的详细描述，本发明的特点将会变得更清楚且易于被理解，在附图中：

图1为示出了根据本发明的示例性实施例的可再生烟气脱硫系统的示意图；

图2为示出了根据本发明示例性实施例的可再生烟气脱硫系统中的脱硫溶液多级解吸系统和使用该脱硫溶液多级解吸系统实现的脱硫溶液多级解吸工艺的示意图。

主要的附图标记：

100：吸收系统

110：半贫液吸收段 111：半贫液入口 112：第一富液出口 113：第一烟气升气罩 114：第一填料层 115：第一液体分布器 116：第一底板

120：贫液吸收段 121：贫液入口 122：第二富液出口 123：第二烟气升气罩 124：第二填料层 125：第二液体分布器 126：第二底板

130：脱硫溶液捕集段 131：洗涤液入口 132：捕集液出口 133：第三烟气升气罩 134：第三填料层 135：第三液体分布器 136：第三底板137：捕集段循环泵

140：除雾段

200：解吸系统

210：第一解吸段 211：第一富液入口 212：半贫液出口 213：第一升气罩 214：第二填料层 215：第一喷淋器 216：第一底板

220：第二解吸段 221：第二富液入口 222：贫液出口 223：第二升气罩 224：第三填料层 225：第二喷淋器 226：第二底板

230：再沸器

240：第一填料层

300：脱硫溶液净化系统 310：沉降过滤系统 320：冷冻结晶系统311：沉降器 312：过滤器

330：树脂脱盐系统

410：第一管路 420：第二管路 430：第三管路

412：第一贫富液换热器 413：第二贫富液换热器

500：烟气洗涤系统

600：解吸气体处理系统

具体实施方式

现在，将详细说明本发明的示例性实施例，本发明的示例示出在附图中，其中，相同的标号始终表示相同的元件。下面将通过参照附图来描述实施例，以解释本发明。然而，本发明可以以多种不同的形式来实施，不应该被理解为局限于在此提出的示例性实施例。提供这些实施例使本发明的公开将是彻底和完全的，并将本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的尺寸和相对尺寸。

在这里可使用空间相对术语，如“下面的”、“在...下方”、“上面的”等，用来轻松地描述如图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应该理解的是，空间相对术语意在包含除了在附图中描述的方位之外的装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果在附图中装置被翻转，则描述为其它元件或特征“下面的”或“在”其它元件或特征“下方”的元件随后将被定位为其它元件或特征“上面的”或“在”其它元件或特征“上方”的元件或特征。因此，示例性术语“下面的”可包括上面的和下面的两种方位。所述装置可被另外定位(旋转90度或者在其它方位)，相应地解释这里使用的空间相对描述符。

为了更好地理解本发明，在对实施例进行详细描述之前，需要对本发明描述中所使用的部分术语进行简单的解释。在本说明书中，待脱硫的含硫烟气(下文中简称为烟气)可包括烧结烟气、冶金烟气、电站锅炉烟气等中的至少一种，其中的硫氧化物主要是二氧化硫；但是，待脱硫的含硫烟气不限于此。本说明书中，“脱硫溶液”是指用于脱除烟气中的硫氧化物的溶液，“脱硫溶液富液”(下面简称为“富液”)指吸收了二氧化硫的脱硫溶液，“脱硫溶液贫液”(下面简称为“贫液”)是指没有吸收二氧化硫的脱硫溶液或者已经解吸出所吸收的二氧化硫的脱硫溶液，其中，如果脱硫溶液通过两次以上的解吸来脱出吸收的二氧化硫，则在首次解吸脱硫之后且在最后一次解吸脱硫之前的脱硫溶液可以称作“脱硫溶液半贫液”(下面简称为“半贫液”)，最后一次解吸脱硫之后的脱硫溶液为“贫液”；如果脱硫溶液富液仅通过一次解吸来脱出所吸收的二氧化硫，那么一次解吸脱硫后的脱硫溶液就可称为“贫液”。因此，半贫液的硫氧化物含量高于贫液的硫氧化物含量，即贫液吸收硫氧化物的能力比半贫液吸收硫氧化物的能力强。

在本说明书中，脱硫溶液中的主吸收组分，即能够吸收硫氧化物并能使硫氧化物解吸的成分，可以包括胺液和离子液中的至少一种。此外，脱硫溶液还包括活化剂、酸和水。可选择地，脱硫溶液还包括表面活性剂。然而，本发明不限于此。

下面将参照附图详细描述根据本发明示例性实施例的可再生烟气脱硫系统、其中的脱硫溶液多级解吸系统和以及通过该脱硫溶液多级解吸系统实现的脱硫溶液多级解吸工艺。

图1为示出了根据本发明的示例性实施例的可再生烟气脱硫系统的示意图。

如图1示出，根据本发明示例性实施例的可再生烟气脱硫系统包括：吸收系统100，通过在吸收塔中使贫液与待处理烟气逆流接触来吸收烟气中的二氧化硫，并形成富液和净化气体；解吸系统200，通过利用再沸器加热富液并使富液在解吸塔中进行解吸，以形成新的贫液(将被循环利用)和解吸气体；脱硫溶液净化系统300，包括沉降过滤系统310、冷冻结晶系统320和树脂脱盐系统330，以去除解吸后的贫液中的悬浮物、金属阳离子和杂质离子对等；洗涤系统500，设置在吸收系统100之前，用于洗涤即将进入吸收系统100的含有硫氧化物的烟气，以去除烟气中含有的粉尘等杂质；解吸气体处理系统600，利用冷凝分离器使解吸出的二氧化硫气体与夹带的脱硫溶液分离，以得到纯净的二氧化硫气并同时回收冷凝液体。解吸气体处理系统600也可以被包括在解吸系统200中，因为解吸气体处理系统600起到将二氧化硫气体与脱硫溶液分离的作用，即进一步从脱硫溶液中脱出二氧化硫气体。

图2为示出了根据本发明示例性实施例的可再生烟气脱硫系统中的脱硫溶液多级解吸系统和使用该脱硫溶液多级解吸系统实现的脱硫溶液多级解吸工艺的示意图。在下文中，将参照图2来详细描述脱硫溶液多级解吸系统200。

如图2和图1所示，根据本发明示例性实施例的脱硫溶液多级解吸系统200包括沿脱硫溶液流动方向依次设置的第一解吸段210和第二解吸段220。第一解吸段210对脱硫溶液(即，富液)进行初级解吸，解吸出的半贫液被送入第二解吸段220进行深度解吸。脱硫溶液在第一解吸段210和第二解吸段220解吸后得到的解吸气体依次经过冷凝器610和气液分离器620，从而将得到的二氧化硫气体送入制酸系统(未示出)。

具体地讲，根据本发明示例性实施例的脱硫溶液多级解吸系统200包括壳体201、从上至下设置在壳体201中的第一填料层240、第二填料层214和第三填料层224。第一喷淋器215和第一液体分布器217依次设置在第一填料层240和第二填料层214之间。第一升气罩213、第一底板216、第二喷淋器225、第二液体分布器227依次设置在第二填料层214和第三填料层224之间。第二升气罩223和第二底板226设置在第三填料层224下方，即，设置在壳体201的底部。喷淋器的作用是均匀喷洒液体，液体分布器向对应的填料层均匀地分配由喷淋器喷洒的液体。升气罩和底板的作用是使解吸气体均匀上升。

壳体201的侧壁和顶部处分别设置有脱硫溶液和解吸气体的多个入口和出口。壳体201可为圆筒形容器，但本发明不限于此。

下面将详细描述根据本发明实施例的脱硫溶液多级解吸系统200的第一解吸段210。

第一解吸段210从上至下可包括第一富液入口211、第一喷淋器215、第一液体分布器217、第二填料层214、第一升气罩213、半贫液出口212和第一底板216。

第一富液入口211设置在壳体201上部的侧壁上，从吸收系统100(见图1)排出的富液经换热后从第一富液入口211进入壳体201。具体地讲，第一富液入口211与第一喷淋器215相连，从而来自吸收系统100的富液经第一富液入口211进入壳体201，通过第一喷淋器215喷洒在第一液体分布器217上，第一液体分布器217对富液进行再分布并将分布后的液体输送到第二填料层214。

第二填料层214可为折流板塑料规整填料、金属波纹丝状填料、陶瓷规整填料、鲍尔环散装填料中的至少一种，并可通过在规整填料上设置散装填料，再设置规整填料来形成第二填料层214。第二填料层214延长从其上部进入的富液的下降时间，从而使富液进行充分解吸，以提高解吸效率。此外，第二填料层214使富液与第二解吸段220(将在后面进行描述)产生的解吸气体进行逆流接触，以对富液进行加热，从而提高解吸效率。

半贫液出口212设置在壳体201中部的侧壁上。经第一解吸段210解吸后得到的半贫液的一部分从半贫液出口212排出，经第二贫富液换热器413换热后沿第一管路410供给至吸收系统100的半贫液吸收段110(见图1)。可选地，在第一管路410上，在第二贫富液换热器413和半贫液吸收段110之间还设置有半贫液过滤器(图2中未示出)。

此外，在第一解吸段210上方设置有解吸气体处理系统600，解吸气体处理系统600包括冷凝器610、气液分离器620和硫磺过滤器630。冷凝器610包括一级冷凝器610-1和二级冷凝器610-2。

解吸气体出口228设置在壳体201的顶部，用于将解吸气体排出脱硫溶液分级解吸系统200的第一解吸段210。具体地讲，从解吸气体出口228排出的解吸气体进入一级冷凝器610-1与来自第三管路430的富液进行热交换，然后进入二级冷凝器610-2。经二次冷凝之后的夹带脱硫溶液的解吸气体在气液分离器620进行气液分离，之后分离出的二氧化硫气体被送至制酸系统，而将分离出的液相送至硫磺过滤器630，除去硫磺后由冷凝液入口243送至壳体201上端。经二次冷凝之后得到的冷凝液被送入硫磺过滤器630，除去硫磺后由冷凝液入口243送至壳体201上端。冷凝液入口243与第三喷淋器242连接，因此，冷凝液经第三喷淋器242和第三液体分布器241被再分布进入第一填料层240，以与在一级冷凝器610-1进行完热交换(即，被加热)的富液一起进行解吸。因此，冷凝液不直接返回第一解吸段210，从而不会影响脱硫富液的解吸效率与解吸能耗。

也就是说，从吸收系统100的底部出来的富液(例如大约48℃)进入富液槽(未示出)进行缓冲，然后经悬浮物过滤后，经富液泵(未示出)打入贫富液换热器413升温至例如约85℃，进入一级冷凝器610-1，被第一解吸段210排放的例如约115℃的高温解吸气体加热到例如约95℃，从分级解吸系统200的上部进入解吸系统200进行解吸。可选地，一部分脱硫溶液经再沸器230加热至例如约120℃进行解吸。

从第一解吸段210的顶部出来的例如约115℃的水蒸气和二氧化硫气体，在一级冷凝器610-1与富液进行换热后，再采用二级冷凝器610-2换热，因此，大部分水蒸气在一级冷凝器610-1被冷凝且温度降低到例如约95℃，气体进入二级冷凝器610-2，继续降温至例如约40～60℃经气液分离器620分离后，二氧化硫气体经压力调节，送至制酸系统。

下面将详细描述根据本发明实施例的脱硫溶液多级解吸系统200的第二解吸段220。

第二富液入口221设置在壳体201中部的侧壁上。来自吸收系统100的富液的一部分经第一换热器412换热后可直接经第二富液入口221进入脱硫溶液多级解吸系统200，而不经第二换热器413进行换热。

第二富液入口221与第二喷淋器225连接，因此，来自吸收系统100的经第一换热器412换热后直接进入第二富液入口221的富液通过第二喷淋器225和第二液体分布器227被均匀地再分布至第三填料层224。由此进入的富液在第二解吸段220进行解吸。可选择地，由此进入的富液与来自第一解吸段210的半贫液一起在第二解吸段220进行解吸。第三填料层224延长从其上部进入的半贫液和富液的下降时间，从而使半贫液和富液进行充分解吸，以提高解吸效率。此外，第三填料层224使富液和半贫液与再沸器230(将在后面进行描述)产生的气体进行逆流接触，以对富液和半贫液进行加热，从而提高解吸效率。

此外，在第二解吸段220，设置有再沸器230。再沸器230通过再沸器入口229和再沸器出口229’与壳体201连接。具体地讲，再沸器入口229设置在壳体201底部的侧壁上且位于第二底板226上方，再沸器出口229’设置在壳体201底部的侧壁上且位于第二底板226下方。再沸器230将已经解吸出一部分二氧化硫气体的脱硫溶液(即，半贫液)和来自吸收系统100的富液加热成气体，然后经再沸器出口229’送至第二底板226下方。从再沸器230产生的气体经第二底板226和第二升气罩223进入第三填料层224，并在第三填料层214中与富液和半贫液进行热交换，以进一步提高解吸效率。

贫液出口222设置在壳体201底部的侧壁上且位于第二底板226下方。脱硫溶液经第一解吸段210和第二解吸段220解吸后得到的贫液经贫液出口222沿第二通路420被送至吸收系统100的贫液吸收段120。

因此，在根据本发明的脱硫溶液多级解吸系统和采用多级解吸系统实现的多级解吸工艺中，分段解吸的半贫液和贫液分别进入吸收系统的不同的吸收段，无需对脱硫溶液富液进行彻底的、一次性的解吸，因此减小了脱硫溶液解吸程度，降低了脱硫溶液解吸能耗。

此外，在根据本发明的脱硫溶液多级解吸系统的第一解吸段中，利用解吸气体与富液进行换热，充分地利用了系统能耗，减小了加热能耗。

此外，解吸烟气冷凝水不直接返回解吸系统的解吸段，从而不会影响脱硫富液的解吸效率与解吸能耗。

尽管已经结合本发明的示例性实施例描述和示出了本发明，但是在不脱离由权利要求限定的本申请的范围和精神的情况下，可以在形式和细节上做出各种变型。

Claims (12)

1.一种脱硫溶液多级解吸工艺，其特征在于包括以下步骤：

在第一解吸段对第一脱硫溶液富液进行解吸，得到脱硫溶液半贫液和解吸气体；

在第二解吸段对第二脱硫溶液富液进行解吸，得到脱硫溶液贫液和解吸气体，

其中，第一脱硫溶液富液的硫氧化物含量高于第二脱硫溶液富液的硫氧化物含量，脱硫溶液半贫液的硫氧化物含量高于脱硫溶液贫液的硫氧化物含量。

2.根据权利要求1所述的脱硫溶液多级解吸工艺，其特征在于所述工艺还包括：在第二解吸段对脱硫溶液半贫液的一部分进行解吸。

3.根据权利要求2所述的脱硫溶液多级解吸工艺，其特征在于脱硫溶液半贫液的剩余部分用作吸收二氧化硫气体的脱硫溶液。

4.根据权利要求1所述的脱硫溶液多级解吸工艺，其特征在于在第一解吸段中使第一脱硫溶液富液与来自第二解吸段的解吸气体接触，使得第一脱硫溶液富液形成脱硫溶液半贫液和解吸气体。

5.根据权利要求1所述的脱硫溶液多级解吸工艺，其特征在于在第二解吸段中使第二脱硫溶液富液与脱硫溶液贫液的热蒸气接触，使得第二脱硫溶液富液形成脱硫溶液贫液和解吸气体。

6.根据权利要求2所述的脱硫溶液多级解吸工艺，其特征在于在第二解吸段中使第二脱硫溶液富液和脱硫溶液半贫液的所述一部分与脱硫溶液贫液的热蒸气接触，使得第二脱硫溶液富液和脱硫溶液半贫液的所述一部分形成脱硫溶液贫液和解吸气体。

7.根据权利要求1所述的脱硫溶液多级解吸工艺，其特征在于所述工艺还包括对解吸气体进行处理。

8.根据权利要求7所述的脱硫溶液多级解吸工艺，其特征在于对解吸气体进行处理的步骤包括冷凝、气液分离和硫磺过滤。

9.根据权利要求8所述的脱硫溶液多级解吸工艺，其特征在于冷凝的步骤包括对解吸气体依次进行一级冷凝和二级冷凝。

10.根据权利要求9所述的脱硫溶液多级解吸工艺，其特征在于在一级冷凝过程中使来自吸收系统的第一脱硫溶液富液与解吸气体进行换热，然后使第一脱硫溶液富液进入第一解吸段。

11.根据权利要求9所述的脱硫溶液多级解吸工艺，其特征在于在二级冷凝过程中对解吸气体进行冷凝；对冷凝得到气液混合物进行气液分离，将分离出的气体送至制酸系统，对分离出的液体进行硫磺过滤；对冷凝得到冷凝液进行硫磺过滤。

12.根据权利要求11所述的脱硫溶液多级解吸工艺，其特征在于将进行硫磺过滤后得到的冷凝液和所述分离出的液体送入第一解吸段。

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