CN102908806A - 常压离子交换器脱出烟气脱硫溶液中热稳定性盐的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种常压离子交换器脱出烟气脱硫溶液中热稳定性盐的方法。本发明的方法能够在常压下实现对烟气脱硫溶液的净化，并且脱硫溶液夹带损耗低、脱盐效率高；还能够将对烟气脱硫溶液的净化处理与烟气脱硫系统有机地结合起来，提高了脱硫溶液的利用率和再生废液的利用率，并且环境友好。

Description

常压离子交换器脱出烟气脱硫溶液中热稳定性盐的方法

技术领域

本发明涉及离子交换净化技术领域，具体涉及一种用常压离子交换器除去脱硫溶液中阴离子等杂质的方法。

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吸性能产生影响，影响脱硫系统的脱硫效率；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，离子交换器在工作时都是带压操作。然而，在常压条件下运行时，由于存在水力分布不均等因素影响，会存在脱硫液夹带损耗严重、脱盐效率低等问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的之一在于提供一种能够克服离子交换器在常压下运行时脱硫液夹带损耗严重、脱盐效率低等问题，而提供的一种树脂脱盐方法。

本发明提供了一种常压离子交换器脱出烟气脱硫溶液中热稳定性盐的方法，所述烟气脱硫溶液是由包括吸收塔和解吸塔的烟气脱硫系统产生的含有SO₄ ^2-和Cl^-的脱硫溶液，其特征在于，所述方法包括顺次进行的以下步骤：A、使烟气脱硫溶液以下进上出的方式通过离子交换器以脱出烟气脱硫溶液中的SO₄ ^2-和Cl^-，得到净化后的烟气脱硫溶液；B、对离子交换器进行第一次放空，得到第一放空液；C、使用循环液浸泡并洗涤离子交换器，得到洗涤液；D、使用软水对离子交换器进行第一次浸泡和清洗，得到第一清洗液；E、使用软水对离子交换器进行第二次浸泡和清洗，得到第二清洗液；F、对离子交换器进行第二次放空，得到第二放空液；G、使用碱液再生离子交换器中的树脂，得到再生废液；H、对离子交换器进行第三次放空，得到第三放空液；I、使用水洗液对离子交换器进行第三次浸泡和清洗，得到第三清洗液；J、使用软水对离子交换器进行第四次浸泡和清洗，得到第四清洗液；其中，所述循环液为所述第二清洗液和/或第二放空液，或者为软水，并且仅在所述步骤C初次进行时为软水；所述第一放空液、洗涤液、第一清洗液和净化后的烟气脱硫溶液被返回烟气脱硫系统的吸收塔；所述水洗液为第四清洗液或软水。

在本发明的一个优选的示例性实施例中，所述烟气脱硫系统还包括洗涤塔，所述再生废液、第三放空液、第三清洗液被提供至烟气脱硫系统的洗涤塔。

在本发明的一个优选的示例性实施例中，所述步骤C、步骤D、步骤E、步骤G、步骤I、步骤J均以上进下出的方式对离子交换器进行处理。

在本发明的一个优选的示例性实施例中，所述步骤B、步骤F和步骤H是通过设置在离子交换器的上部的放空管进行的。

在本发明的一个优选的示例性实施例中，所述离子交换器的高径比为1∶1.5～1∶2，树脂填装量为离子交换器体积的0.5～0.7倍，烟气脱硫溶液通过离子交换器的树脂层的流速为8～10m/h，脱硫溶液的用量为填装树脂体积的5～6倍。

在本发明的一个优选的示例性实施例中，所述循环液通过树脂层的流速为20～25m/h，其用量为填装树脂体积的2～3倍。

在本发明的一个优选的示例性实施例中，所述步骤D和步骤E中的软水通过树脂层的流速为15～20m/h，步骤D中软水的用量为填装树脂体积的1～2倍，步骤E中软水的用量为填装树脂体积的2～3倍。

在本发明的一个优选的示例性实施例中，所述碱液的浓度为3～5％，其通过树脂层的流速为10～12m/h，其用量为树脂体积的3～4倍。

在本发明的一个优选的示例性实施例中，所述步骤I的水洗液和步骤J的软水通过树脂层的流速均为20～25m/h，二者的用量均为填装树脂体积的2～3倍。

与现有技术相比，本发明的方法的有益效果包括：能够在常压下实现对烟气脱硫溶液的净化，并且脱硫溶液夹带损耗低、脱盐效率高；还能够将对烟气脱硫溶液的净化处理与烟气脱硫系统有机地结合起来，提高了脱硫溶液的利用率和再生废液的利用率，并且环境友好。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，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为用于实现本发明的常压离子交换器脱出烟气脱硫溶液中热稳定性盐的方法的一个示例性装置的结构示意图。

附图标记说明：

脱硫溶液进口1、第二脱硫溶液出口2、离子交换器3、循环液出口4、再生废液出口5、第四清洗液出口6、循环槽7、水洗槽8、第一脱硫溶液出口9、软水进口10、水洗液进口11、循环液进口12、放空管13以及碱液进口14。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例来描述本发明的常压离子交换器脱出烟气脱硫溶液中热稳定性盐的方法。

在本发明的一个示例性实施例中，待处理的烟气脱硫溶液是由包括吸收塔和解吸塔的烟气脱硫系统产生的含有SO₄ ^2-和Cl^-的脱硫溶液，常压离子交换器脱出烟气脱硫溶液中热稳定性盐的方法包括顺次进行的以下步骤：A、使烟气脱硫溶液以下进上出的方式通过离子交换器，以脱出烟气脱硫溶液中的SO₄ ^2-和Cl^-等热稳定性盐，得到净化后的烟气脱硫溶液；B、对离子交换器进行第一次放空，得到第一放空液；C、使用循环液浸泡并洗涤离子交换器，得到洗涤液；D、使用软水对离子交换器进行第一次浸泡和清洗，得到第一清洗液；E、使用软水对离子交换器进行第二次浸泡和清洗，得到第二清洗液；F、对离子交换器进行第二次放空，得到第二放空液；G、使用碱液再生离子交换器中的树脂，得到再生废液；H、对离子交换器进行第三次放空，得到第三放空液；I、使用水洗液对离子交换器进行第三次浸泡和清洗，得到第三清洗液；J、使用软水对离子交换器进行第四次浸泡和清洗，得到第四清洗液。其中，所述循环液为所述第二清洗液和/或第二放空液，或者为软水，并且仅在所述步骤C初次进行时为软水；所述第一放空液、洗涤液、第一清洗液和净化后的烟气脱硫溶液被返回烟气脱硫系统的吸收塔；所述水洗液为第四清洗液或软水。本实施例的方法能够在常压下实现对烟气脱硫溶液的净化，并且脱硫溶液夹带损耗低、脱盐效率高。优选地，再生废液、第三放空液、第三清洗液被提供至烟气脱硫系统的用于对烟气进行洗涤、除尘的洗涤塔。本实施例的方法能够将对烟气脱硫溶液的净化处理与烟气脱硫系统有机地结合起来，提高了脱硫溶液的利用率和再生废液的利用率，并且环境友好。

优选地，上述步骤C、步骤D、步骤E、步骤G、步骤I、步骤J均以上进下出的方式对离子交换器进行处理。即，述步骤C、步骤D、步骤E、步骤G、步骤I、步骤J中的液体分别从离子交换器的上部进入，然后从离子交换器的下部流出。

在本发明的另一个示例性实施例中，离子交换器的高径比可以为1∶1.5～1∶2，树脂填装量可以为离子交换器体积的0.5～0.7倍，烟气脱硫溶液通过离子交换器的树脂层的流速可以为8～10m/h，脱硫溶液的用量为填装树脂体积的5～6倍。这样能够进一步提高脱盐效率和脱盐效果。

在本发明的另一个示例性实施例中，所述循环液通过树脂层的流速为20～25m/h，其用量为填装树脂体积的2～3倍。步骤D和步骤E中的软水通过树脂层的流速为15～20m/h，步骤D中软水的用量为填装树脂体积的1～2倍，步骤E中软水的用量分别为填装树脂体积的2～3倍。所述碱液的浓度为3～5％，其通过树脂层的流速为10～12m/h，其用量为树脂体积的3～4倍。步骤I的水洗液和步骤J的软水通过树脂层的流速均为20～25m/h，二者的用量均为填装树脂体积的2～3倍。这样能够进一步提高脱盐效率和脱盐效果。

下面，将参照附图来详细说明本发明示例性实施例。

图1为用于实现本发明的常压离子交换器脱出烟气脱硫溶液中热稳定性盐的方法的一个示例性装置的结构示意图。

如图1所示，用于实现本发明的方法的一个示例性装置包括脱硫溶液进口1、第二脱硫溶液出口2、离子交换器3、循环液出口4、再生废液出口5、第四清洗液出口6、循环槽7、水洗槽8、第一脱硫溶液出口9、软水进口10、水洗液进口11、循环液进口12、放空管13以及碱液进口14，各进出口上都安装有控制阀门。

脱硫溶液进口1与离子交换器3的下部连接，离子交换器的高径比为1∶1.5～1∶2，离子交换器的上部安装有连通大气的放空管13，树脂的填装量为离子交换器体积的0.5～0.7倍，脱硫溶液经过离子交换器时是下进上出，脱硫溶液通过树脂层的流速为10～12m/h，每次处理的脱硫溶液量为填装树脂体积的8～9倍。进脱硫溶液时，脱硫溶液进口1及第一脱硫溶液出口9处的阀门开启，净化后的脱硫溶液返回烟气脱硫系统的吸收塔。

脱硫溶液进液完成后是对离子交换器进行第一次放空的步骤(简称为放空I步骤)。具体来讲，关闭脱硫溶液进口1及第一脱硫溶液出口9处的阀门，开启第二脱硫溶液出口2处的阀门，该步骤的时间为离子交换器中存留的脱硫液刚好排尽的时间，一般设置为800s～1000s，放空排出的液体返回烟气脱硫系统的吸收塔。

放空I步骤完成后是使用循环液对离子交换器中的树脂进行浸泡并洗涤的步骤(简称为循环洗步骤)。具体来讲，关闭第二脱硫溶液出口2处的阀门，开启循环液进口12处的阀门，当运行到循环洗液正好将离子交换器内填装的树脂全部浸泡时，开启第二脱硫溶液出口2处的阀门，延迟时间一般为400s～450s，循环液通过树脂层的流速为15～20m/h，每次循环液用量为填装树脂体积的2～3倍，循环洗的液体排回脱硫系统。

循环洗步骤完成后是使用软水对离子交换器进行第一次浸泡和清洗的步骤(简称为水洗A步骤)。具体来讲，关闭循环洗进口12的阀门，开启软水进口10的阀门，水洗A溶液经过离子交换器时是上进下出，水洗A溶液通过树脂层的流速为15～20m/h，每次处理的水洗A量为填装树脂体积的2～3倍，水洗A的液体排回脱硫系统。

水洗A步骤完成后是使用软水对离子交换器进行第二次浸泡和清洗的步骤(简称为水洗B步骤)。具体来讲，关闭第二脱硫溶液出口2处的阀门，开启循环液出口4的阀门，水洗B溶液经过离子交换器时是上进下出，水洗B溶液通过树脂层的流速为15～20m/h，每次处理的水洗B量为填装树脂体积的2～3倍，水洗B的液体排回循环槽，供下次循环洗步骤时使用。

水洗B步骤完成后是对离子交换器进行第二次放空的步骤(简称为放空II步骤)。具体来讲，关闭软水进口10的阀门，放空的时间为离子交换器中存留的液体刚好排尽的时间，一般设置为400s～500s，放空的液体排到循环槽。

放空II步骤完成后是使用碱液再生离子交换器中的树脂的步骤(简称为碱洗步骤)。具体来讲，关闭循环液出口4的阀门，开启碱液进口14的阀门，当运行到碱液正好将离子交换器内填装的树脂全部浸泡时，开启再生废液出口5的阀门，延迟时间一般为600s～700s，碱液的浓度为3～5％，碱液通过树脂层的流速为12～15m/h，碱液的用量为树脂体积的4～5倍，再生后的废液排到洗涤塔。

碱洗步骤完成后是对离子交换器进行第三次放空的步骤(简称为放空III步骤)。具体来讲，关闭碱液进口14的阀门，放空的时间为离子交换器中存留的液体刚好排尽的时间，一般设置为400s～500s，放空的液体排到洗涤塔。

放空III步骤完成后是使用水洗液对离子交换器进行第三次浸泡和清洗的步骤(简称为水洗C步骤)。具体来讲，关闭再生废液出口5的阀门，开启水洗液进口11的阀门，水洗C溶液经过树脂罐时是上进下出，当运行到水液正好将离子交换器内填装的树脂全部浸泡时，开启再生废液出口5的阀门，延迟时间为400s～450s，水洗C溶液通过树脂层的流速为20～25m/h，每次处理的水洗C量为填装树脂体积的2～3倍。

水洗C步骤完成后是使用软水对离子交换器进行第四次浸泡和清洗的步骤(简称为水洗D步骤)。具体来讲，关闭水洗液进口11及再生废液出口5的阀门，开启软水进口10及第四清洗液出口6的阀门，水洗D溶液经过离子交换器时是上进下出，水洗D溶液通过树脂层的流速为20～25m/h，每次处理的水洗D量为填装树脂体积的2～3倍，水洗D的液体排回水洗槽，供下次水洗C步骤时使用。

水洗D步骤完成后还可以进行一个放空步骤(简称为放空IV步骤)，这样能够使本发明的方法在连续多次使用的情况下获得更好的效果。具体来讲，关闭软水进口10的阀门，放空时间为300s～400s，放空的液体排到水洗槽，供下次水洗C步骤时使用。

在本示例性实施例中，各个放空步骤的时间是为了兼顾让树脂中存留的液体尽可能放空和放空的时间效率两个因素而得到的，可以适当调整。

综上所述，本发明的方法能够在常压下实现对烟气脱硫溶液的净化，并且脱硫溶液夹带损耗低、脱盐效率高。此外，本发明的方法还能够将对烟气脱硫溶液的净化处理与烟气脱硫系统有机地结合起来，提高了脱硫溶液的利用率和再生废液的利用率，并且环境友好。

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 (9)

1.一种常压离子交换器脱出烟气脱硫溶液中热稳定性盐的方法，所述烟气脱硫溶液是由包括吸收塔和解吸塔的烟气脱硫系统产生的含有SO₄ ^2-和Cl^-的脱硫溶液，其特征在于，所述方法包括顺次进行的以下步骤：

A、使烟气脱硫溶液以下进上出的方式通过离子交换器以脱出烟气脱硫溶液中的SO₄ ^2-和Cl^-，得到净化后的烟气脱硫溶液；

B、对离子交换器进行第一次放空，得到第一放空液；

C、使用循环液浸泡并洗涤离子交换器，得到洗涤液；

D、使用软水对离子交换器进行第一次浸泡和清洗，得到第一清洗液；

E、使用软水对离子交换器进行第二次浸泡和清洗，得到第二清洗液；

F、对离子交换器进行第二次放空，得到第二放空液；

G、使用碱液再生离子交换器中的树脂，得到再生废液；

H、对离子交换器进行第三次放空，得到第三放空液；

I、使用水洗液对离子交换器进行第三次浸泡和清洗，得到第三清洗液；

J、使用软水对离子交换器进行第四次浸泡和清洗，得到第四清洗液；

其中，所述循环液为所述第二清洗液和/或第二放空液，或者为软水，并且仅在所述步骤C初次进行时为软水；

所述第一放空液、洗涤液、第一清洗液和净化后的烟气脱硫溶液被返回烟气脱硫系统的吸收塔；

所述水洗液为第四清洗液或软水。

2.根据权利要求1所述的常压离子交换器脱出烟气脱硫溶液中热稳定性盐的方法，其特征在于，所述烟气脱硫系统还包括洗涤塔，所述再生废液、第三放空液、第三清洗液被提供至所述洗涤塔。

3.根据权利要求1所述的常压离子交换器脱出烟气脱硫溶液中热稳定性盐的方法，其特征在于，所述步骤C、步骤D、步骤E、步骤G、步骤I、步骤J均以上进下出的方式对离子交换器进行处理。

4.根据权利要求1所述的常压离子交换器脱出烟气脱硫溶液中热稳定性盐的方法，其特征在于，所述步骤B、步骤F和步骤H是通过设置在离子交换器的上部的放空管进行的。

5.根据权利要求1所述的常压离子交换器脱出烟气脱硫溶液中热稳定性盐的方法，其特征在于，所述离子交换器的高径比为1∶1.5～1∶2，树脂填装量为离子交换器体积的0.5～0.7倍，烟气脱硫溶液通过离子交换器的树脂层的流速为8～10m/h，脱硫溶液的用量为填装树脂体积的5～6倍。

6.根据权利要求5所述的常压离子交换器脱出烟气脱硫溶液中热稳定性盐的方法，其特征在于，所述循环液通过树脂层的流速为20～25m/h，其用量为填装树脂体积的2～3倍。

7.根据权利要求5所述的常压离子交换器脱出烟气脱硫溶液中热稳定性盐的方法，其特征在于，所述步骤D和步骤E中的软水通过树脂层的流速为15～20m/h，步骤D中软水的用量为填装树脂体积的1～2倍，步骤E中软水的用量为填装树脂体积的2～3倍。

8.根据权利要求5所述的常压离子交换器脱出烟气脱硫溶液中热稳定性盐的方法，其特征在于，所述碱液的浓度为3～5％，其通过树脂层的流速为10～12m/h，其用量为树脂体积的3～4倍。

9.根据权利要求5所述的常压离子交换器脱出烟气脱硫溶液中热稳定性盐的方法，其特征在于，所述步骤I的水洗液和步骤J的软水通过树脂层的流速均为20～25m/h，二者的用量均为填装树脂体积的2～3倍。

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