CN102815820A - 一种脱出烟气脱硫溶液中SO42-、Cl-的装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种脱出烟气脱硫溶液中SO₄ ^2-、Cl^-的装置及工艺。所述装置包括过滤单元和树脂交换罐，其中，过滤单元包括溶液过滤器和活性炭吸附槽，溶液过滤器、活性炭吸附槽和树脂交换罐按照脱硫溶液的流动方向通过管道顺次连接，溶液过滤器用于去除脱硫溶液中的悬浮物和粉尘，活性炭吸附槽用于去除脱硫溶液中的油类、硅、钙铁和铝并能够进一步去除粉尘。所述工艺包括顺次进行的以下步骤：过滤脱硫溶液，以去除其中的悬浮物、粉尘；使用活性炭吸附脱硫溶液中夹带的油类、硅、钙铁、铝、粉尘；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^-。本发明能够有效地确保良好的悬浮物前处理效果及良好的热稳定性盐脱出效率。

Description

一种脱出烟气脱硫溶液中SO42-、Cl-的装置及工艺

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，涉及一种能够通过阴离子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装置及工艺。

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。

上述专利文献中的技术多用于处理较低浓度及低粉尘含量的热稳定性盐。然而，在有机胺法脱硫工艺中，烟气脱硫溶液中SO₄ ^2-浓度可高达100,000mg/L，Cl^-浓度可高达10,000mg/L，悬浮物的浓度可高达200mg/L。对于这样的烟气脱硫溶液，上述方法不能有效去除该烟气脱硫溶液中的SO₄ ^2-、Cl^-等离子和悬浮物等杂质。

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。

为了克服现有技术对脱硫溶液中含高悬浮物浓度及高浓度的SO₄ ^2-、Cl^-处理难度大、效率低的问题，本发明提供了一种脱出烟气脱硫溶液中SO₄ ^2-、Cl^-的装置及工艺。

本发明的一方面提供了一种脱出烟气脱硫溶液中SO₄ ^2-、Cl^-的装置。所述装置包括过滤单元和树脂交换罐，其中，所述过滤单元包括溶液过滤器和活性炭吸附槽，所述溶液过滤器、活性炭吸附槽和树脂交换罐按照脱硫溶液的流动方向通过管道顺次连接，所述溶液过滤器用于去除脱硫溶液中的悬浮物和粉尘，所述活性炭吸附槽用于去除脱硫溶液中的油类、硅、钙铁和铝并能够进一步去除粉尘。

在本发明的一个示例性实施例中，所述过滤单元还可包括按照所述流动方向连接在所述活性炭吸附槽之后的除碳过滤器，所述除碳过滤器能够去除脱硫溶液中夹带的活性炭。

在本发明的一个示例性实施例中，所述树脂交换罐可包括设置在其下部的脱硫溶液入口和设置在其上部的脱硫溶液出口，其中，经过所述过滤单元的脱硫溶液能够通过所述脱硫溶液入口进入所述树脂交换罐。

在本发明的一个示例性实施例中，所述装置还可包括再生单元，其中，所述再生单元包括配碱槽，所述配碱槽通过管道与所述树脂交换罐连接，所述配碱槽用于形成再生液。

在本发明的一个示例性实施例中，所述再生单元还可包括压缩空气装置，所述压缩空气装置用于向所述树脂交换罐提供压缩空气。

本发明的另一方面提供了一种脱出烟气脱硫溶液中SO₄ ^2-、Cl^-的工艺。所述工艺包括顺次进行的以下步骤：过滤脱硫溶液，以去除其中的悬浮物、粉尘；使用活性炭吸附脱硫溶液中夹带的油类、硅、钙铁、铝、粉尘；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^-。

在本发明的一个示例性实施例中，所述工艺还可包括：在所述活性炭吸附步骤之后并在所述使脱硫溶液通过离子交换树脂的步骤之前，对脱硫溶液进行除碳过滤以去除其中夹带的活性炭。

在本发明的一个示例性实施例中，在所述使脱硫溶液通过离子交换树脂步骤中，所述脱硫溶液通过离子交换树脂的流速可以为8～10m/h，每次处理的脱硫溶液量可以为所述离子交换树脂体积的5～6倍。

在本发明的一个示例性实施例中，所述工艺还可包括在所述使脱硫溶液通过离子交换树脂的步骤之后，通过再生液对所述离子交换树脂进行再生的步骤，并将经过离子交换之后形成的再生液废液作为洗涤液提供至对脱硫烟气进行预处理的洗涤塔。

在本发明的一个示例性实施例中，所述工艺还可包括：在所述再生步骤之后，使用压缩空气对离子交换树脂进行吹扫，以使离子交换树脂中夹带的再生液尽量排出。

与现有技术相比，本发明通过在脱硫溶液进入树脂罐前的溶液过滤器、吸附槽、除碳过滤器等前处理工序，有效地确保了良好的悬浮物前处理效果及良好的热稳定性盐脱出效率。

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示出了根据本发明示例性实施例的脱出烟气脱硫溶液中SO₄ ^2-、Cl^-的装置的示意图。

附图标记说明：

1-脱硫溶液进口、2-溶液过滤器、3-活性炭吸附槽、4-除碳过滤器、5-树脂交换罐、6-软水进口、7-配碱槽、8-再生废液出口、9-碱液槽、10-压缩空气、11-净化后脱硫溶液出口。

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脱出烟气脱硫溶液中SO₄ ^2-、Cl^-的装置及工艺。

根据本发明一方面的脱出烟气脱硫溶液中SO₄ ^2-、Cl^-的装置包括过滤单元和树脂交换罐，其中，所述过滤单元包括溶液过滤器和活性炭吸附槽，所述溶液过滤器、活性炭吸附槽和树脂交换罐按照脱硫溶液的流动方向通过管道顺次连接，所述溶液过滤器用于去除脱硫溶液中的悬浮物和粉尘，所述活性炭吸附槽用于去除脱硫溶液中的油类、硅、钙铁和铝并能够进一步去除粉尘。

在本发明的装置的一个示例性实施例中，所述过滤单元还可包括按照所述流动方向连接在所述活性炭吸附槽之后的除碳过滤器，所述除碳过滤器能够去除脱硫溶液中夹带的活性炭。

优选地，所述树脂交换罐包括设置在其下部的脱硫溶液入口和设置在其上部的脱硫溶液出口，其中，经过所述过滤单元的脱硫溶液能够通过所述脱硫溶液入口进入所述树脂交换罐，从而，脱硫溶液能够从下而上的经过树脂交换罐。

在本发明的装置的一个示例性实施例中，所述装置还可包括再生单元，其中，所述再生单元包括配碱槽，所述配碱槽通过管道与所述树脂交换罐连接，所述配碱槽用于形成再生液。再生液能够使与脱硫溶液经过离子交换的离子交换树脂回复机能，从而继续交换出后一批脱硫溶液中的SO₄ ^2-、Cl^-等阴离子。

在本发明的装置的一个示例性实施例中，所述再生单元还可包括压缩空气装置，所述压缩空气装置用于向所述树脂交换罐提供压缩空气。

根据本发明另一方面的脱出烟气脱硫溶液中SO₄ ^2-、Cl^-的工艺包括顺次进行的以下步骤：过滤脱硫溶液，以去除其中的悬浮物、粉尘；使用活性炭吸附脱硫溶液中夹带的油类、硅、钙铁、铝、粉尘；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^-。

在本发明的工艺的一个示例性实施例中，所述工艺还可以包括：在所述活性炭吸附步骤之后并在所述使脱硫溶液通过离子交换树脂的步骤之前，对脱硫溶液进行除碳过滤以去除其中夹带的活性炭。

在本发明的工艺的一个示例性实施例中，所述工艺还可包括在所述使脱硫溶液通过离子交换树脂的步骤之后，通过再生液对所述离子交换树脂进行再生的步骤，并将经过离子交换之后形成的再生液废液作为洗涤液提供至对脱硫烟气进行预处理的洗涤塔。洗涤塔位于吸收塔之前，烟气经过洗涤塔之后进入吸收塔。在吸收塔中，烟气中的硫氧化物被脱硫溶液吸收。

在本发明的工艺的一个示例性实施例中，所述工艺还可包括：在所述再生步骤之后，使用压缩空气对离子交换树脂进行吹扫，以使离子交换树脂中夹带的再生液尽量排出，从而能够保证下次循环时脱盐的效率，吹扫的时间可以为300s～400s。

在本发明的一个示例性实施例中，离子交换树脂罐的高径比为1﹕（1.5～2），树脂的填装量为树脂罐体积的0.5～0.7倍，脱硫溶液经过树脂罐时是下进上出，脱硫溶液通过树脂层的流速为8～10m/h，每次处理的脱硫溶液量为填装树脂体积的5～6倍，其中选用的树脂为大孔弱酸丙烯酸系树脂。

在本发明的一个示例性实施例中，当脱硫溶液进液完成后，再生树脂的过程中再生液是上进下出，再生液的浓度为3～5%，再生液通过树脂层的流速为10～12m/h，再生液的用量为树脂体积的3～4倍。此外，所用的再生液采用的高纯碱及脱盐水按比例配制而来。

下面，结合图1来详细描述本发明的示例性实施例。

图1示出了根据本发明示例性实施例的脱出烟气脱硫溶液中SO₄ ^2-、Cl^-的装置的示意图。

参照图1，在一个示例性实施例中，脱出烟气脱硫溶液中SO₄ ^2-、Cl^-的装置包括脱硫溶液进口1、溶液过滤器2、活性炭吸附槽3、除碳过滤器4、树脂交换罐5、软水进口6、配碱槽7、再生废液出口8、碱液槽9、压缩空气10和净化后脱硫溶液出口11。

其中，脱硫溶液进口1与溶液过滤器2相连接。溶液过滤器2为全自动反清洗不锈钢滤芯过滤器，其能有效过滤脱硫溶液中的悬浮物、粉尘。溶液过滤器2与活性炭吸附槽3连接，其能有效吸附脱硫溶液中夹带的油类、硅、钙铁、铝、粉尘。活性炭吸附槽3除碳过滤器4连接，其能过滤脱硫溶液中从活性炭吸附槽夹带的活性炭。

除碳过滤器4的出口与树脂交换罐5连接。离子交换树脂罐的高径比为1﹕1.5～1﹕2，树脂的填装量为树脂罐体积的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。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为8～10m/h，每次处理的脱硫溶液量为填装树脂体积的5～6倍，净化后的脱硫溶液由脱硫溶液出口11返回脱硫系统继续使用。

树脂的再生系统由软水进口6、配碱槽7、碱液槽9及再生废液出口8组成，当脱硫溶液净化完成后就需对树脂进行再生。碱液槽9装有质量浓度为30%的高纯碱溶液，其与软水进口6按1:5～1:9的比例在配碱槽9中均匀混合。再生时配碱槽中的稀碱液与树脂交换罐5的上部连接，再生液由上往下经过树脂罐，再生液通过树脂层的流速为10～12m/h，再生液的用量为树脂体积的3～4倍，再生后的废液由再生废液出口8排到脱硫烟气预处理的洗涤塔。

再生后的树脂进行空气吹扫处理，压缩空气10与树脂罐5的上部连接，吹扫出的废液由再生废液出口8排到脱硫烟气预处理的洗涤塔，吹扫时间控制在300s～400s。

为了充分说明本发明的效果，以进入脱盐系统前溶液中SO₄ ^2-浓度为100,000mg/L，Cl^-浓度为10,000mg/L，悬浮物的浓度为200mg/L举例说明各步骤（或器件）对悬浮物和阴离子的处理效果。

溶液经过溶液过滤器，悬浮物浓度从200mg/L降低到60mg/L左右，经过活性炭吸附槽及除碳过滤器后悬浮物浓度在降低到10mg/L左右，经这三个步骤处理后溶液中的阴离子浓度无明显变化，从活性炭过滤器出来的溶液进过树脂交换罐处理后，SO₄ ^2-浓度从100,000mg/L降低到50,000mg/L左右，Cl^-浓度从10,000mg/L降低到1,000mg/L左右，悬浮物浓度仍然为10mg/L左右。

综上所述，本发明公开了一种脱出烟气脱硫溶液中SO₄ ^2-、Cl^-的装置及工艺。本发明通过在脱硫溶液进入树脂交换罐前的溶液过滤器、吸附槽、除碳过滤器等前处理工序，有效地确保了良好的悬浮物前处理效果及良好的热稳定性盐脱出效率。

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)

1.一种脱出烟气脱硫溶液中SO₄ ^2-、Cl^-的装置，其特征在于，所述装置包括过滤单元和树脂交换罐，其中，所述过滤单元包括溶液过滤器和活性炭吸附槽，所述溶液过滤器、活性炭吸附槽和树脂交换罐按照脱硫溶液的流动方向通过管道顺次连接，所述溶液过滤器用于去除脱硫溶液中的悬浮物和粉尘，所述活性炭吸附槽用于去除脱硫溶液中的油类、硅、钙铁和铝并能够进一步去除粉尘。

2.根据权利要求1所述的脱出烟气脱硫溶液中SO₄ ^2-、Cl^-的装置，其特征在于，所述过滤单元还包括按照所述流动方向连接在所述活性炭吸附槽之后的除碳过滤器，所述除碳过滤器能够去除脱硫溶液中夹带的活性炭。

3.根据权利要求1所述的脱出烟气脱硫溶液中SO₄ ^2-、Cl^-的装置，其特征在于，所述树脂交换罐包括设置在其下部的脱硫溶液入口和设置在其上部的脱硫溶液出口，其中，经过所述过滤单元的脱硫溶液能够通过所述脱硫溶液入口进入所述树脂交换罐。

4.根据权利要求1所述的脱出烟气脱硫溶液中SO₄ ^2-、Cl^-的装置，其特征在于，所述装置还包括再生单元，其中，所述再生单元包括配碱槽，所述配碱槽通过管道与所述树脂交换罐连接，所述配碱槽用于形成再生液。

5.根据权利要求4所述的脱出烟气脱硫溶液中SO₄ ^2-、Cl^-的装置，其特征在于，所述再生单元还包括压缩空气装置，所述压缩空气装置用于向所述树脂交换罐提供压缩空气。

6.一种脱出烟气脱硫溶液中SO₄ ^2-、Cl^-的工艺，其特征在于，所述工艺包括顺次进行的以下步骤：

过滤脱硫溶液，以去除其中的悬浮物、粉尘；

使用活性炭吸附脱硫溶液中夹带的油类、硅、钙铁、铝、粉尘；

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^-。

7.根据权利要求6所述的脱出烟气脱硫溶液中SO₄ ^2-、Cl^-的工艺，其特征在于，所述工艺还包括：在所述活性炭吸附步骤之后并在所述使脱硫溶液通过离子交换树脂的步骤之前，对脱硫溶液进行除碳过滤以去除其中夹带的活性炭。

8.根据权利要求6所述的脱出烟气脱硫溶液中SO₄ ^2-、Cl^-的工艺，其特征在于，在所述使脱硫溶液通过离子交换树脂步骤中，所述脱硫溶液通过离子交换树脂的流速为8～10m/h，每次处理的脱硫溶液量为所述离子交换树脂体积的5～6倍。

9.根据权利要求6所述的脱出烟气脱硫溶液中SO₄ ^2-、Cl^-的工艺，其特征在于，所述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后，通过再生液对所述离子交换树脂进行再生的步骤，并将经过离子交换之后形成的再生液废液作为洗涤液提供至对脱硫烟气进行预处理的洗涤塔。

10.根据权利要求9所述的脱出烟气脱硫溶液中SO₄ ^2-、Cl^-的工艺，其特征在于，所述工艺还包括：在所述再生步骤之后，使用压缩空气对离子交换树脂进行吹扫，以使离子交换树脂中夹带的再生液尽量排出。

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