CN102815819A - 一种低损耗的脱硫溶液净化工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低损耗的脱硫溶液净化工艺。所述工艺包括顺次进行的步骤：使脱硫溶液通过离子交换树脂以脱出脱硫溶液中的SO₄ ^2-和Cl^-；使用压缩气体第一次吹扫所述离子交换树脂，以排出所述离子交换树脂中夹带的脱硫溶液，然后回收所述夹带的脱硫溶液；使用软水对所述离子交换树脂进行清洗；使用再生液再生所述离子交换树脂；使用软水清洗所述离子交换树脂以去除残留的再生液；使用压缩气体第二次吹扫所述离子交换树脂。本发明能够在有效地去除脱硫溶液中的SO₄ ^2-、Cl^-等阴离子及其它杂质，同时减少了脱硫溶液损耗，并且能够提高树脂的脱盐效率。

Description

一种低损耗的脱硫溶液净化工艺

技术领域

本发明涉及烟气脱硫溶液净化技术领域，更具体地讲，涉及一种能够在通过离子交换树脂除去脱硫溶液中SO₄ ^2-、Cl^-等阴离子及其它杂质的同时减少脱硫溶液损耗的工艺。

背景技术

在现有技术中，钢铁工业是造成大气污染比较严重的行业之一，而烧结工序又是钢铁工业的主要污染源。近年来，越来越多的烧结厂安装了烟气脱硫系统来减排SO₂，其中一部分采用的湿法工艺来脱出烟气中的硫氧化物（例如，二氧化硫和三氧化硫）。

例如，康世富（cansolv）有限公司的商业网站（http://www.cansolv.com/cn /so2scrubbingschema.ch2）上公开了一种可解吸的烟气脱硫工艺。该工艺首先利用胺液作为烟气脱硫溶液（可简称为脱硫溶液）吸收烟气中的二氧化硫，然后在高温下解吸胺液中的二氧化硫，以获得较高纯度的二氧化硫气体，并同时得到恢复吸收二氧化硫能力的胺液，所述胺液可以循环使用。此外，现有技术中还有采用离子液或有机胺来作为脱硫溶液，通过在吸收塔中低温吸附烟气中的硫氧化物，并在解吸塔中高温解吸硫氧化物，从而实现对烟气中的硫元素进行去除和回收利用。同时，解吸后得到的烟气脱硫溶液经过净化处理后可重复利用。因此，现有技术中的可解吸烟气脱硫工艺技术具有脱硫效率高、废气净化效果好、吸收剂容量大、性能稳定、不产生固体废料等特点。

然而，由于烧结烟气中含有大量的SO₃及HCl等酸性气体，有机胺溶液在吸收SO₂的同时，也吸收了大量的SO₃及HCl等酸性气体，这些吸收了的酸性气体很快在脱硫溶液中形成SO₄ ^2-及Cl^-等阴离子。形成的阴离子一方面会对脱硫溶液的吸收解析性能产生影响，影响脱硫系统的脱硫的效率；另一方面大量的阴离子存在，特别是Cl^-会加剧脱硫系统的设备腐蚀，从而加大了脱硫的运行成本。因此为了提高烟气的脱硫效率、降低系统装备的腐蚀，很必要也很急需对脱硫溶液中的SO₄ ^2-及Cl^-等进行净化处理。

文献号为CN100333823C的专利文献公开了一种用强碱性阴离子交换树脂净化劣化胺液的方法，主要是使用强碱性阴离子交换树脂脱出胺法脱硫等装置劣化醇胺溶液中热稳定态盐，树脂的再生使用氢氧化钠一步法和定期使用氯化钠复苏的工艺。

文献号为CN1230545A的专利文献公开了一种劣质环丁砜的再生方法，其中，所述方法包括将劣质环丁砜在25-40℃下以1-5米/小时的线流速通过阴离子交换树脂层。具体的，所述阴离子交换树脂为大孔弱碱性阴离子交换树脂，且所述大孔弱碱性阴离子交换树脂可以为大孔苯乙烯系-NH2型或-N(CH3)2型树脂。

文献号为CN2699985Y的专利文献公开了一种气体脱硫装置脱硫胺液净化复活装置，该装置由进料泵、精密过滤器、吸附罐及之间的连接管组成，在装置内先通过过滤脱除固体颗粒，在经过吸附脱除降解产物和热稳定盐，然后回到胺液罐。该装置不影响气体脱硫装置的正常运行，对胺液罐中的胺液是在线净化复活，降低设备投资，容易操作，无污染，能耗低，污染物脱除效率高等特点。

文献号为CN101502742A的专利文献公开了一种脱硫胺液中热稳定盐的脱除方法，其方法是：将粒径为0.5～1.5mm的强碱型阴离子树脂填装在高径比为1:1～3:1的离子交换树脂塔中，将pH值低于5.4的脱硫胺液以30h-1～50h-1的空速通过离子交换树脂塔进行净化处理，当树脂塔出口脱硫胺液pH值与入口相同时，用氢氧化钠溶液对离子交换树脂进行逆流再生，再生后的离子交换树脂循环使用。

可见，在现有技术中，通过离子交换树脂来净化脱硫溶液的方法通常会损耗较多的脱硫溶液，而脱硫溶液的损耗会造成烟气脱硫系统运行成本的升高并且不利于烟气脱硫系统的稳定运行。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于解决上述技术问题中的至少一个。

为了克服现有技术中在对脱硫溶液进行净化处理时损耗高的不足，本发明提供了一种低损耗的脱硫溶液净化工艺。

本发明提供了一种低损耗的脱硫溶液净化工艺。所述脱硫溶液净化工艺包括顺次进行的以下步骤：使脱硫溶液通过离子交换树脂以脱出脱硫溶液中的SO₄ ^2-和Cl^-；使用压缩气体第一次吹扫所述离子交换树脂，以排出所述离子交换树脂中夹带的脱硫溶液，然后回收所述夹带的脱硫溶液；使用软水对所述离子交换树脂进行清洗；使用再生液再生所述离子交换树脂；使用软水清洗所述离子交换树脂以去除残留的再生液；使用压缩气体第二次吹扫所述离子交换树脂。

在本发明的一个示例性实施例中，所述使用软水对所述离子交换树脂进行清洗步骤可以包括：第一次清洗和第二次清洗，其中，所述第一次清洗使用的软水体积为所述离子交换树脂装填体积的1～2倍，并且将所述第一次清洗步骤得到的溶液回收至脱硫系统；所述第二次清洗使用的软水体积为所述离子交换树脂装填体积的2～3倍。

在本发明的一个示例性实施例中，所述脱硫溶液净化工艺循环进行，并且所述脱硫溶液净化工艺还可以包括使用循环液对所述排出夹带的脱硫溶液后的离子交换树脂进行清洗，并将使用循环液清洗后得到的溶液回收至脱硫系统，其中，所述循环液为上次循环以前的脱硫溶液净化工艺中的所述第二次清洗步骤得到的溶液。

在本发明的一个示例性实施例中，所述使用循环液对所述排出夹带的脱硫溶液后的离子交换树脂进行清洗的步骤中，所述循环液的用量为所述离子交换树脂装填体积的2～3倍，所述循环液通过所述离子交换树脂时的流速为20～25m/h。

在本发明的一个示例性实施例中，所述使用软水对所述离子交换树脂进行清洗步骤中软水通过所述离子交换树脂时的流速为15～20m/h。

在本发明的一个示例性实施例中，在所述再生步骤中，再生液的质量浓度为3～5%，再生液通过所述离子交换树脂时的流速为10～12m/h，再生液的用量为所述离子交换树脂装填体积的3～4倍。

在本发明的一个示例性实施例中，在所述使用软水清洗所述离子交换树脂以去除残留的再生液中，所述软水通过所述离子交换树脂时的流速为20～25m/h，所述软水的用量为所述离子交换树脂装填体积的4～5倍。

在本发明的一个示例性实施例中，所述压缩气体、所述软水、所述再生液通过所述离子交换树脂时的流动方向与所述脱硫溶液通过所述离子交换树脂时的流动方向相反。

在本发明的一个示例性实施例中，所述脱硫溶液净化工艺还包括：在所述使脱硫溶液通过离子交换树脂的步骤之前，对所述脱硫溶液进行过滤以去除其中的悬浮物、粉尘，然后使用活性炭吸附所述脱硫溶液中夹带的油类、硅、钙铁、铝、粉尘。

与现有技术相比，本发明的低损耗的脱硫溶液净化工艺的有益效果包括：能够在有效地去除脱硫溶液中的SO₄ ^2-、Cl^-等阴离子及其它杂质；能够减少了脱硫溶液损耗；能够提高树脂的脱盐效率。

附图说明

通过下面结合示例性地示出一例的附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了实现根据本发明一个示例性实施例的低损耗的脱硫溶液净化工艺的装置的结构示意图。

附图标记说明：

1-脱硫溶液进口、2-树脂交换罐、3-第一脱硫溶液出口、4-第二脱硫溶液出口、5-循环槽、6-软水进口、7-再生废液出口、8-再生液槽、9-压缩空气入口。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例来详细描述本发明的低损耗的脱硫溶液净化工艺。

根据本发明的低损耗的脱硫溶液净化工艺包括顺次进行的以下步骤：使脱硫溶液通过离子交换树脂以脱出脱硫溶液中的SO₄ ^2-和Cl^-；使用压缩气体第一次吹扫所述离子交换树脂，以排出所述离子交换树脂中夹带的脱硫溶液，然后回收所述夹带的脱硫溶液；使用软水对所述离子交换树脂进行清洗；使用再生液再生所述离子交换树脂；使用软水清洗所述离子交换树脂以去除残留的再生液；使用压缩气体第二次吹扫所述离子交换树脂。

在本发明的一个示例性实施例中，所述使用软水对所述离子交换树脂进行清洗步骤包括：第一次清洗和第二次清洗，其中，所述第一次清洗使用的软水体积为所述离子交换树脂装填体积的1～2倍，并且将所述第一次清洗步骤得到的溶液回收至脱硫系统；所述第二次清洗使用的软水体积为所述离子交换树脂装填体积的2～3倍。优选地，所述脱硫溶液净化工艺还包括使用循环液对所述排出夹带的脱硫溶液后的离子交换树脂进行清洗，并将使用循环液清洗后得到的溶液回收至脱硫系统，其中，所述循环液为所述第二次清洗步骤得到的溶液。其中，所述循环液的用量为所述离子交换树脂装填体积的2～3倍，所述循环液通过所述离子交换树脂时的流速为20～25m/h。

在本发明的一个示例性实施例中，所述使用软水对所述离子交换树脂进行清洗步骤中软水通过所述离子交换树脂时的流速为15～20m/h。

在本发明的一个示例性实施例中，在所述再生步骤中，再生液的质量浓度为3～5%，再生液通过所述离子交换树脂时的流速为10～12m/h，再生液的用量为所述离子交换树脂装填体积的3～4倍。

在本发明的一个示例性实施例中，在所述使用软水清洗所述离子交换树脂以去除残留的再生液中，所述软水通过所述离子交换树脂时的流速为20～25m/h，所述软水的用量为所述离子交换树脂装填体积的4～5倍。

在本发明的一个示例性实施例中，所述第一次吹扫和所述第二次吹扫步骤中，吹扫所用的时间均为300s～400s。

在本发明的一个示例性实施例中，所述脱硫溶液净化工艺还可以包括：在所述使脱硫溶液通过离子交换树脂的步骤之前，对所述脱硫溶液进行过滤以去除其中的悬浮物、粉尘，然后使用活性炭吸附所述脱硫溶液中夹带的油类、硅、钙铁、铝、粉尘。

下面，结合图1来详细描述本发明的示例性实施例。

图1示出了实现根据本发明一个示例性实施例的低损耗的脱硫溶液净化工艺的装置的结构示意图。

如图1所示，用于实现根据本发明一个示例性实施例的低损耗的脱硫溶液净化工艺的装置包括脱硫溶液进口1、树脂交换罐2、第一脱硫溶液出口3、第二脱硫溶液出口4、循环槽5、软水进口6、再生废液出口7、再生液槽8、压缩空气入口9。

其中，脱硫溶液进口1通过管道与树脂交换罐的底部连通，第一脱硫溶液出口3通过管道与树脂交换罐的顶部连通，从而使得脱硫溶液以由下而上的流动方向通过设置在树脂交换罐中的离子交换树脂。

树脂交换罐2的高径比设置为1﹕1.5～1﹕2，树脂的填装量设置为树脂罐体积的0.5～0.7倍，选用的树脂为大孔弱碱丙烯酸系树脂，类似的碱性树脂皆可。在进行净化时，脱硫溶液由下往上经过树脂罐，脱硫溶液通过树脂层的流速可以为8～10m/h，每次处理的脱硫溶液量可以为填装树脂体积的5～6倍，净化后的脱硫溶液由第一脱硫溶液出口3返回脱硫系统继续使用。

压缩空气入口9通过管道与树脂交换罐2的顶部连接；第二脱硫溶液出口4的一端通过管道与树脂交换罐2连通，其另一端与脱硫系统连接。当在树脂交换罐2中完成一次对脱硫溶液的离子交换处理之后，通过压缩空气入口9向树脂交换罐2中吹入压缩空气，以对离子交换树脂进行吹扫，从而将夹杂在离子交换树脂罐2中的脱硫溶液经由第二脱硫溶液出口4排回至脱硫系统。吹扫所用的时间可以设置为300s～400s。通过压缩空气对离子交换树脂进行吹扫，能够回收脱硫溶液，并且能够提高离子交换树脂在下次进行离子交换处理时的脱盐效率。

循环槽5通过设置有泵的管道与树脂交换罐2的顶部连通。在使用压缩气体对离子交换树脂完成吹扫后，循环槽5中的循环液由泵打到树脂交换罐2的顶部，并从上到下清洗树脂，清洗后形成的溶液可经由第二脱硫溶液出口4排回至脱硫系统。优选地，循环液通过树脂层的流速为20～25m/h，每次循环液用量为填装树脂体积的2～3倍。这里，需要说明的是，在第一次使用本发明的工艺处理脱硫溶液时，由于循环槽中没有循环液，因此，不存在用循环液清洗树脂的步骤。然而，由于本发明的工艺通常是循环处理脱硫溶液，因此，在使用本发明的工艺处理脱硫溶液时，可以将前一次使用本发明的工艺时在再生离子交换树脂之前通过软水清洗离子交换树脂所产生的溶液的至少一部分作为后一次使用本发明的工艺时的循环液。

软水进口6与树脂交换罐2顶部连接，从而可通过软水进口6向树脂交换罐中供入软水以清洗离子交换树脂，清洗所得溶液可经由第二脱硫溶液出口4排回脱硫系统或进入循环槽5。

通过软水清洗树脂交换罐2的步骤可以分为两次进行。

具体来讲，在第一次使用本发明的工艺对脱硫溶液进行净化处理时，在吹扫步骤之后，即依次进行第一次软水清洗和第二次软水清洗。其中，在进行第一次软水清洗时，软水由上往下对树脂层进行清洗，软水通过树脂层的流速可以为15～20m/h，软水的通入量可以为填装树脂体积的1～2倍，第一次软水清洗得到的溶液可经由第二脱硫溶液出口4排回脱硫系统。在进行第二次软水清洗时，软水由上往下对树脂层进行清洗，软水通过树脂层的流速可以为15～20m/h，软水的通入量可以为填装树脂体积的2～3倍，第二次软水清洗得到的溶液可以排回循环槽5，供下次循环洗步骤时使用。

在第二次使用本发明的工艺对脱硫溶液进行净化处理时，在吹扫步骤之后，先用循环槽5中的循环液清洗离子交换树脂，然后在即依次进行第一次软水清洗和第二次软水清洗。这里，使用软水分两次清洗树脂也能够一定程度提高树脂的脱盐效率。

再生液槽8通过另一设置有泵的管道与树脂交换罐2的顶部连通；再生废液出口7的一端与树脂交换罐2的底部连通，其另一端可与烟气脱硫系统的洗涤塔连接。在使用软水清洗完离子交换树脂后，再生液槽8中的再生液在泵的提升下进入树脂交换罐2。再生液由上往下经过离子交换树脂，从而实现对离子交换树脂的再生。再生液通过树脂层的流速可以为10～12m/h，再生液的用量可以为树脂体积的3～4倍。再生后的废液可经由再生废液出口7提供至烟气脱硫系统的洗涤塔，以用于洗涤脱硫烟气。再生液可以为稀碱液。

在再生步骤之后，通过软水进口6再一次向树脂交换罐2中通入软水，以清洗残留在离子交换树脂上的再生液。例如，使用软水清洗残留的再生液时，软水通过离子交换树脂时的流速可以为20～25m/h，软水的用量可以为填装树脂体积的4～5倍。

接下来，再次通过压缩空气入口9通入压缩空气对离子交换树脂进行吹扫。吹扫出的废液可以由再生废液出口7排到对脱硫烟气进行预处理的洗涤塔中。这里，再次吹扫步骤也能够一定程度提高树脂的脱盐效率。吹扫的时间可以控制在300s～400s。

此外，在一个示例性实施例中，脱硫溶液净化工艺还可以包括：设置在使脱硫溶液通过离子交换树脂的步骤之前，顺序进行的过滤步骤和活性炭吸附步骤。具体来讲，过滤步骤是指在所述使脱硫溶液通过离子交换树脂的步骤之前，对所述脱硫溶液进行过滤以去除其中的悬浮物、粉尘；所述活性炭吸附步骤是指使用活性炭吸附所述脱硫溶液中夹带的油类、硅、钙铁、铝、粉尘。

综上所述，本发明的低损耗的脱硫溶液净化工艺能够在有效地去除脱硫溶液中的SO₄ ^2-、Cl^-等阴离子及其它杂质，同时减少了脱硫溶液损耗，并且能够提高树脂的脱盐效率。

尽管上面已经结合附图和示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (10)

1.一种低损耗的脱硫溶液净化工艺，其特征在于，所述脱硫溶液净化工艺包括顺次进行的以下步骤：

使脱硫溶液通过离子交换树脂以脱出脱硫溶液中的SO₄ ^2-和Cl^-；

使用压缩气体第一次吹扫所述离子交换树脂，以排出所述离子交换树脂中夹带的脱硫溶液，然后回收所述夹带的脱硫溶液；

使用软水对所述离子交换树脂进行清洗；

使用再生液再生所述离子交换树脂；

使用软水清洗所述离子交换树脂以去除残留的再生液；

使用压缩气体第二次吹扫所述离子交换树脂。

2.根据权利要求1所述的低损耗的脱硫溶液净化工艺，其特征在于，所述使用软水对所述离子交换树脂进行清洗步骤包括：第一次清洗和第二次清洗，其中，所述第一次清洗使用的软水体积为所述离子交换树脂装填体积的1～2倍，并且将所述第一次清洗步骤得到的溶液回收至脱硫系统；所述第二次清洗使用的软水体积为所述离子交换树脂装填体积的2～3倍。

3.根据权利要求2所述的低损耗的脱硫溶液净化工艺，其特征在于，所述脱硫溶液净化工艺循环进行，并且所述脱硫溶液净化工艺还包括使用循环液对所述排出夹带的脱硫溶液后的离子交换树脂进行清洗，并将使用循环液清洗后得到的溶液回收至脱硫系统，其中，所述循环液为上次循环以前的脱硫溶液净化工艺中的所述第二次清洗步骤得到的溶液。

4.根据权利要求3所述的低损耗的脱硫溶液净化工艺，其特征在于，所述使用循环液对所述排出夹带的脱硫溶液后的离子交换树脂进行清洗的步骤中，所述循环液的用量为所述离子交换树脂装填体积的2～3倍，所述循环液通过所述离子交换树脂时的流速为20～25m/h。

5.根据权利要求1所述的低损耗的脱硫溶液净化工艺，其特征在于，所述使用软水对所述离子交换树脂进行清洗步骤中软水通过所述离子交换树脂时的流速为15～20m/h。

6.根据权利要求1所述的低损耗的脱硫溶液净化工艺，其特征在于，在所述再生步骤中，再生液的质量浓度为3～5％，再生液通过所述离子交换树脂时的流速为10～12m/h，再生液的用量为所述离子交换树脂装填体积的3～4倍。

7.根据权利要求1所述的低损耗的脱硫溶液净化工艺，其特征在于，在所述使用软水清洗所述离子交换树脂以去除残留的再生液中，所述软水通过所述离子交换树脂时的流速为20～25m/h，所述软水的用量为所述离子交换树脂装填体积的4～5倍。

8.根据权利要求1所述的低损耗的脱硫溶液净化工艺，其特征在于，所述第一次吹扫和所述第二次吹扫步骤中，吹扫所用的时间均为300s～400s。

9.根据权利要求1所述的低损耗的脱硫溶液净化工艺，其特征在于，所述压缩气体、所述软水、所述再生液通过所述离子交换树脂时的流动方向与所述脱硫溶液通过所述离子交换树脂时的流动方向相反。

10.根据权利要求1所述的低损耗的脱硫溶液净化工艺，其特征在于，所述脱硫溶液净化工艺还包括：在所述使脱硫溶液通过离子交换树脂的步骤之前，对所述脱硫溶液进行过滤以去除其中的悬浮物、粉尘，然后使用活性炭吸附所述脱硫溶液中夹带的油类、硅、钙铁、铝、粉尘。

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