CN102284238A

CN102284238A - 一种双碱法烟气脱硫工艺

Info

Publication number: CN102284238A
Application number: CN2010102039046A
Authority: CN
Inventors: 华炜; 马程华; 姜琳; 赵西明; 凌峻; 郦和生; 宫振宇; 王岽; 秦会敏; 吴颖; 杨玉; 窦晓春; 袁素梅
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2011-12-21

Abstract

本发明涉及一种双碱法烟气脱硫工艺，包括烟气吸收系统、碱再生系统、石膏制备系统，其中：a、烟气吸收系统包括水吸收和碱吸收两部分，含硫烟气通过水吸收吸收部分的SO₂得到H₂SO₃溶液和部分脱硫烟气，经过除雾的部分脱硫烟气进行碱吸收后得到吸收液和脱硫烟气；b、碱再生系统包括用石灰再生吸收液，生成亚硫酸钙和硫酸钙沉淀物，分离沉淀物得到再生液，将再生液返回吸收系统中的碱吸收部分；c、石膏制备系统包括利用a中水吸收得到的H₂SO₃溶液将b中得到的沉淀物酸化，同时鼓入含氧气体氧化，氧化后得到含硫酸钙的浆液，经过常规处理该浆液得到石膏和清液。本发明利用水吸收烟气后形成的H₂SO₃溶液作为氧化系统的酸化酸，减少外加硫酸的用量，使含硫烟气得到合理利用。

Description

一种双碱法烟气脱硫工艺

技术领域

本发明涉及一种烟气脱硫工艺，特别涉及一种双碱法烟气脱硫工艺。

背景技术

近年来，我国加大了的大气污染的治理力度，实行了更严格的大气污染排放标准，在烟气脱硫技术方面取得了长足发展。湿法脱硫又是目前世界上应用最多的脱硫技术。湿法工艺中又以湿式钙法占绝对统治地位。其中石灰石(石灰)-石膏法存在设备的结垢和堵塞问题，因此，发展出了钠-钙双碱法。双碱法具有如下优点：

(1)用氢氧化钠或碳酸钠脱硫，循环水基本上是氢氧化钠和钠盐的水溶液，在循环过程中对水泵、管道、设备均无腐蚀与堵塞现象，便于设备运行与保养。

(2)钠基吸收液吸收SO₂速度快，故可用一定的液气比，达到较高的脱硫效率，一般在90％以上。

(3)对脱硫除尘一体化技术而言，可提高石灰的利用率。

双碱法烟气脱硫工艺的化学原理如下：

以氢氧化钠或碳酸钠溶液(第一碱)吸收烟气中的二氧化硫，生成亚硫酸氢钠和亚硫酸钠，再用石灰(第二碱)再生出氢氧化钠，如此循环使用。各阶段反应方程式如下：

(1)吸收反应

NaOH+SO₂→Na₂SO₃+H₂O

Na₂SO₃+SO₂+H₂O→2NaHSO₃

Na₂CO₃+SO₂→Na₂SO₃+CO₂↑

(2)再生反应

2NaHSO₃+Ca(OH)₂→CaSO₃↓+2NaOH+2H₂O

Na₂SO₃+Ca(OH)₂→CaSO₃↓+2NaOH

Na₂SO₄+Ca(OH)₂→CaSO₄↓+2NaOH

(3)亚硫酸钙氧化反应：

将再生过程中生成的亚硫酸钙CaSO₃氧化，可制成石膏(二水硫酸钙)，主要反应如下：

CaSO₄+2H₂O→CaSO₄·2H₂O(s)

CN1475298A发明了一种浓碱双碱法烟气脱硫工艺，解决原有的稀碱双碱法存在的再生池和澄清池占地面积过大的问题，同时提高了脱硫效率。该专利申请的实施例中描述澄清池内的亚硫酸钙和硫酸钙沉淀物经过过滤后，滤渣被送往氧化池氧化成硫酸钙，制备石膏，或者直接填埋，但并未具体描述石膏的制备过程，且亚硫酸钙为不稳定化合物，暴露于空气中，遇酸会分解成SO₂，从而产生二次污染。如采取填埋的形式处理，一方面成本高，易产生二次污染，另一方面大量的亚硫酸钙固渣使现有就已紧张的填埋空间更显紧张，因此双碱法脱硫工艺的亚硫酸钙固渣处理是制约此工艺广泛应用的问题之一。

CN 101239275A发明了一种双碱-石膏法烟气脱硫工艺，其中包括在吸收塔用强化氧化的方法对脱硫后的可溶性碱性清液进行一次氧化，在塔外再生池中对脱硫液进行二次氧化，并在结晶池中对脱硫液进行三次氧化。该专利中进行了三次强制氧化过程，并保持在较高pH值下循环，增加了运行成本的同时降低了运行的稳定性。

发明内容

发明人发现：利用水吸收烟气后形成的H₂SO₃溶液作为氧化系统的酸化酸，在酸化氧化罐中只进行一次通气氧化即可将亚硫酸钙氧化成石膏。

本发明的目的在于提供一种双碱法烟气脱硫工艺，该工艺能使烟气中硫以稳定的石膏形式除去。

为达到上述目的，本发明提供了一种双碱法烟气脱硫工艺，包括烟气吸收系统、碱再生系统、石膏制备系统，其中：

a、烟气吸收系统包括水吸收和碱吸收两部分，含硫烟气通过水吸收部分的SO₂得到H₂SO₃溶液和部分脱硫烟气，经过除雾的部分脱硫烟气进行碱吸收后得到吸收液和脱硫烟气；

b、碱再生系统包括用石灰再生吸收液，生成亚硫酸钙和硫酸钙沉淀物，分离沉淀物得到再生液，将再生液返回吸收系统中的碱吸收部分；

c、石膏制备系统包括利用a中水吸收得到的H₂SO₃溶液将b中得到的沉淀物酸化，同时用含氧气体氧化，氧化后得到含硫酸钙的浆液，经过常规处理该浆液得到石膏和清液。

本发明优选将a步得到脱硫烟气直接排放；将c步所得的清液循环至a步的水洗部分。

本发明所述的碱为纯碱、烧碱或废碱。

本发明c中所述含氧气体为空气或氧气，优选为空气。c中的酸化氧化在酸化氧化罐内完成，酸化氧化罐中浆液的pH控制在4.0～6.0，浆液的固含量为5％～15％。酸化氧化罐中通氧气的量为0.1～2L/min·L液体，通空气的量优选为0.6～3L/min·L液体，通含氧气体的同时进行搅拌，搅拌速度优选为100～200rpm，氧化温度优选为30～60℃，液体的停留时间为2～10h。

本发明所述水吸收部分在水吸收塔内完成，水吸收塔的液气比为1～4L/m³，水吸收塔内溶液的pH值为2.0～5.0。

本发明所述碱吸收部分在碱吸收塔内完成，碱吸收塔的液气比为1～4L/m³，碱吸收塔内的溶液的pH值为5.5～7.5。

本发明优选用石灰乳(或称Ca(OH)₂浆液)再生吸收液，石灰乳的浓度为5～15重量％。所述碱吸收液再生在配有搅拌的再生罐中完成，再生反应时间为0.5～2h。

本发明的再生液返回吸收系统前优选在澄清罐中加入碳酸钠进行软化处理，再生液在澄清罐中的停留时间为0.5～2h，碳酸钠的加入量为0～5g/L再生液。

附图说明

附图为本发明的双碱法烟气脱硫的流程图，为本发明的一个优选实施方式。

附图中各数字代表的意义如下：

1-水吸收塔、2-除雾器、3-碱吸收塔、4-再生罐、5-硝化机、6-石灰乳罐7-浓缩罐、8-澄清罐、9-酸化氧化罐、10-浓缩罐、11-真空皮带脱水机、12-罗茨风机、13-固液分离器

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明，但不局限其范围。

含硫烟气进入水吸收塔1，由循环喷淋泵将水喷淋接触进行部分的脱硫，使其在水吸收塔中进行循环喷淋吸收，得到部分脱硫烟气和亚硫酸溶液。使部分脱硫烟气经过除雾器2除雾后，进入碱吸收塔3，由循环喷淋泵将碱溶液喷淋接触进行进一步脱硫，使其在碱吸收塔中进行循环喷淋吸收，碱吸收后得到脱硫烟气和脱硫液，脱硫烟气达到排放标准后排出。

从碱吸收塔3引出的脱硫液利用碱吸收塔排出泵打入再生罐4中。同时开启石灰乳制备系统，粉状CaO物料进入硝化机5与水进行混合，反应生成的Ca(OH)₂浆液，输入至石灰乳罐6，将罐6中的石灰乳输送至带搅拌的再生罐4，在再生罐4中，脱硫液中的钠盐与Ca(OH)₂发生置换反应。控制再生反应时间，将再生罐中的浆液用再生罐排浆泵输送到浓缩罐7中。在浓缩罐7内，再生生成的固体缓慢沉降，上面的浆液逐渐澄清，将其溢流至带有搅拌的澄清罐8中，任选地可以向澄清罐8中加入一定量碳酸钠。澄清罐8的底流进入固液分离器13，固液分离器13滤出的液体再返回到浓缩罐7中，分离出的固体进入酸化氧化罐9，澄清罐8中的上清液利用澄清罐排浆泵返回到碱吸收塔3中；浓缩罐7底部泥浆经过固液分离器13分离后的固体输送到酸化氧化罐9中。由酸化塔1引来的亚硫酸溶液与固液分离后的固体在带有搅拌的酸化氧化罐9中进行搅拌混合，控制酸化氧化罐9内的pH值，同时利用罗茨风机向酸化氧化罐9内鼓入空气进行氧化，在酸化氧化罐9中停留一定时间后，将浆液输送浓缩罐10内。在浓缩罐10内，石膏晶体慢慢沉淀，底部形成浓度较高的浆液；当超过一定值时，开启下游的石膏旋流器和真空皮带脱水机11进行石膏脱水处理，使石膏的固含量浓缩至90％及以上。浓缩罐10的溢流以及真空皮带脱水机11的清液经泵输送到水吸收塔1中。

下述实施例按附图描述的方式进行。

实施例1

进口烟气量为100000Nm³/h(标准立方米/小时)，烟气温度为100℃，SO₂浓度为1500mg/m³，烟气进入水吸收塔，水吸收塔的液气比控制在2L/m³，出口溶液的pH值控制在2.5。烟气由水吸收塔进入碱吸收塔(用烧碱溶液为吸收剂)，碱吸收塔的液气比控制在2L/m³，出口脱硫液的pH值控制在7.0，钠盐含量控制在10％。碱吸收塔出口烟气中SO₂浓度为40mg/m³。

脱硫液进入再生系统，石灰乳浓度控制在12％，再生罐内搅拌速度为200rpm，再生反应时间控制在1.5h，再生罐出口再生液Ca²⁺浓度为150mg/L，再生罐底流为CaSO₃沉淀。再生液进入软化罐，澄清罐内碳酸钠的加入量为2g/L再生液，再生液在软化罐的停留时间为1h，澄清罐出口再生液中钠盐浓度为7％，Ca²⁺浓度为25mg/L，再生液回用至碱吸收塔循环使用。

经旋流分离器固液分离后的CaSO₃进入石膏制备系统。酸化氧化罐中浆液pH值控制在5.0，固含量为10％，通空气量为1L/min·L液体，停留时间为5h，氧化温度为50℃。得到石膏的粒径分布在30-120μm，石膏的脱水率为94％，整个系统运行后，烟气脱硫效率达到97.3％。

实施例2

进口烟气量为150000Nm³/h，烟气温度为100℃，SO₂浓度为2000mg/m³，烟气进入水吸收塔，水吸收塔的液气比控制在3L/m³，出口溶液的pH值控制在2.5。烟气由水吸收塔进入碱吸收塔(用烧碱溶液为吸收剂)，碱吸收塔的液气比控制在3L/m³，出口脱硫液的pH值控制在6.5，钠盐含量控制在12％。碱吸收塔出口烟气中SO₂浓度为100mg/m³。

脱硫液进入再生系统，石灰乳浓度控制在8％，再生罐内搅拌速度为200rpm，再生反应控制在1h，再生罐出口再生液Ca²⁺浓度为50mg/L，再生罐底流为CaSO₃沉淀。再生液在澄清罐的停留时间为1h，澄清罐出口再生液中钠盐浓度为9％，再生液回收至碱吸收塔循环使用。

经旋流分离器固液分离后的CaSO₃进入石膏制备系统。酸化氧化罐中浆液pH值控制在5.5，固含量为10％，通空气量为1.5L/min·L液体，停留时间为6h，氧化温度为45℃。得到石膏的粒径分布在10-100μm，石膏的脱水率为92.5％，整个系统运行后，烟气脱硫效率达到95％。

本发明利用水吸收烟气后形成的H₂SO₃溶液作为氧化系统的酸化酸，在酸化氧化罐中只进行一次通气氧化即可将亚硫酸钙氧化成石膏，且结晶后晶体粒径为10～150μm，石膏的含水量小于10％，产品质量符合市售品质石膏标准。本发明利用烟气中的SO₂经水吸收后的H₂SO₃来酸化亚硫酸钙，还可避免外加硫酸，使含硫烟气得到合理利用。

Claims

1.一种双碱法烟气脱硫工艺，包括烟气吸收系统、碱再生系统、石膏制备系统，其中：

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于将a步得到脱硫烟气直接排放；将c步所得的清液循环至a步的水洗部分。

3.根据权利要求1或2所述的工艺，其特征在于a中所述的碱为纯碱、烧碱或废碱。

4.根据权利要求1-3所述的工艺，其特征在于c中所述含氧气体为空气或氧气，优选为空气。

5.根据权利要求1-4任一项所述的工艺，其特征在于水吸收部分在水吸收塔内完成，水吸收塔的液气比为1～4L/m³，水吸收塔内溶液的pH值为2.0～5.0。

6.根据权利要求1-5任一项所述的工艺，其特征在于碱吸收部分在碱吸收塔内完成，碱吸收塔的液气比为1～4L/m³，碱吸收塔内的溶液的pH值为5.5～7.5。

7.根据权利要求1-6任一项所述的工艺，其特征在于用石灰乳再生吸收液，石灰乳的浓度为5～15重量％。

8.根据权利要求1-7任一项所述的工艺，其特征在于碱吸收液再生在配有搅拌的再生罐中完成，其中再生反应时间为0.5～2h。

9.根据权利要求1-8任一项所述的工艺，其特征在于再生液返回吸收系统前在澄清罐中加入碳酸钠进行软化处理，再生液在澄清罐中的停留时间为0.5～2h，碳酸钠的加入量为0～5g/L再生液。

10.根据权利要求1-9任一项所述的工艺，其特征在于c中的酸化氧化在酸化氧化罐内完成，酸化氧化罐中浆液的pH控制在4.0～6.0，浆液的固含量为5重量％～15重量％。

11.根据权利要求1-10任一项所述的工艺，其特征在于酸化氧化罐中通氧气的量为0.1～2L/min·L液体，通入空气的量为0.6～3L/min·L液体，浆液的停留时间为2～10h。

12.根据权利要求1-11任一项所述的工艺，其特征在于酸化氧化罐中氧化温度为30～60℃。