CN103303877B - 多气源低浓度so2烟气综合回收制酸工艺流程 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多气源低浓度SO2烟气综合回收制酸工艺流程，采用压力调节配气方式将烟气混合，经过高效洗涤器洗涤和净化组合塔深度净化后，进入烟气脱硫装置，尾气送烟囱排放。脱硫解吸出的高浓度SO2气被空气或部分预洗涤后的湿烟气稀释后进入制酸装置，生产成品硫酸，硫酸尾气返回净化组合塔及烟气脱硫装置，脱硫后达标排放。本发明为多气源混合输送、吸收-解吸法回收SO2与一转一吸制酸技术相结合的硫资源综合回收技术，具有硫回收率高、设备与投资最优化、运行费用低的特点，可以实现清洁生产和SO2的综合回收利用，促进企业循环经济的发展，可以广泛应用于有色、钢铁、火电、化工等行业含低浓度SO2烟气的综合治理。

Description

多气源低浓度SO2烟气综合回收制酸工艺流程
技术领域
本发明公开了一种多气源低浓度SO2烟气综合回收制酸工艺流程，属于SO2烟气综合回收利用及制酸技术领域，特别涉及多气源低浓度SO2烟气综合回收制酸的工艺流程。
背景技术
钢铁、有色、火电及化工企业的炉窑装置通常会产生低浓度的SO2烟气，随着近年来国家对SO2的排放标准的日益严格，以上各种工业炉窑排放的低浓度SO2污染源会逐渐成为影响企业发展的重要因素。目前，在钢铁、有色、火电及化工等企业中，由各种炉窑产出的含低浓度SO2烟气，由于其浓度既达不到直接外排的标准，又不能满足一般烟气制酸对SO2浓度的要求，而且往往有多股气源，排放不稳定，排放压力也各不相同，SO2的治理和回收利用难度较大。
目前，世界上低浓度SO2烟气处理所采用的脱硫工艺很多，但实际投入运行的仅十多种，大部分处于中试或开发阶段。按脱硫剂与SO2的反应方式分类，脱硫技术分为湿法、半干法和干法等三类，由于湿法具有脱硫效率高、系统运行稳定等优点，因而在已建成的现有脱硫装置中占有主导地位。按脱硫副产品方案分类，脱硫技术又分为抛弃法和回收法两种方式。抛弃法的代表性工艺为：石灰(石)-石膏法。
针对上述各种炉窑产生含低浓度SO2烟气，广泛应用的石灰(石)-石膏法脱硫工艺，虽然实现了炉窑烟气的达标排放，但该工艺需要的石灰及产出的石膏废渣存在着运输、储存及填埋、防渗等大量需要处理的后续问题，给企业增加了负担。若脱硫污水和石膏废渣处置不当将形成环境安全隐患，甚至造成二次污染。同时大量SO2进入了废渣，硫资源白白浪费不能回收利用，不符合资源综合利用和循环经济的要求。
常用回收法脱硫工艺有：氧化镁再生工艺、柠檬酸钠吸收-解吸法、碱式硫酸铝吸收-解吸法及再生胺吸收-解吸法等湿法回收工艺。吸收-解吸法的基本原理为：通过各种特定的吸收剂对烟气中所含SO2进行吸收，完成吸收过程的富含SO2的吸收剂，通过加热等方式将吸收剂所含的SO2解吸出来(再生)，产生出高浓度的SO2气体，可用于生产硫酸或液体SO2；再生后的吸收剂重新回用于SO2吸收过程。
氧化镁再生工艺相对特殊，该工艺是将反应生成的亚硫酸镁通过提纯结晶后，采用煅烧方式分解亚硫酸镁，产生SO2气体及氧化镁，工艺流程相对较为复杂，系统能耗较大。柠檬酸钠吸收-解吸法和碱式硫酸铝吸收-解吸法在国内有色和化工行业已有较多的使用案例，但因其吸附液存在抗氧化性差、易结晶以及解吸能耗相对较高等问题，在很大程度上限制了该两种技术的推广使用。作为一种新兴的湿法低浓度SO2回收技术，加拿大Cansolv公司推出的再生胺吸收-解吸工艺，在原有单胺吸附液的基础上开发出特种二胺吸收液，解决了吸收液抗氧化问题，同时在很大程度上降低了解吸能耗，使得该工艺在低浓度SO2烟气综合治理领域具有较为广泛的应用前景。各种湿法回收工艺性能比较详见表1。
表1湿法回收工艺性能比较表
发明内容
本发明所要解决的技术问题是通过多气源混合输送、吸收-解吸法回收SO2与一转一吸制酸技术的组合，实现对多气源低浓度SO2烟气的综合回收利用，避免二次污染，实现清洁生产。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案，多气源低浓度SO2烟气综合回收制酸工艺流程，包括多气源管道混气装置、烟气预洗涤装置、烟气脱硫装置、制酸装置及烟气返回装置，其特征在于：所述工艺流程为：
(1)采用压力调节配气技术将多股低浓度SO2烟气，通过多气源管道混气系统混合后，进入烟气预洗涤装置，经过烟气预洗涤装置内的高效洗涤器洗涤和净化组合塔深度净化后，进入烟气脱硫装置；
(2)烟气脱硫装置采用可再生胺“吸收-解吸法”脱硫工艺，在SO2吸收塔内吸收了SO2的富液经升温后送至SO2解吸塔将SO2解吸出来，再经过冷却除水后得到高浓度SO2气体，解吸后的贫液经降温后返回SO2吸收塔循环使用，脱硫尾气经过脱硫风机送烟囱排放；
(3)烟气脱硫装置解吸出的高浓度SO2气与稀释空气或部分预洗涤后的湿烟气在混气室混合后进入制酸装置，生产成品硫酸；
(4)硫酸尾气通过烟气返回装置返回净化组合塔及烟气脱硫装置，脱硫后达标排放。
其中，步骤(1)中，多气源管道混气装置采用压力调节方式，在每股烟气管道上设置调节阀门，通过阀门调节烟气的压力平衡，使得均匀混气；烟气预洗涤装置采用负压操作模式以及“高效洗涤器+净化组合塔”的预洗涤流程，其中，高效洗涤器为动力波洗涤器或文丘里洗涤器等洗涤器，净化组合塔包括填料洗涤塔、电除雾器和配套的板式换热器，经过预洗涤后的烟气温度在20℃～55℃。
步骤(2)中，烟气脱硫装置的SO2吸收为负压操作模式，采用可再生胺或离子液的可再生脱硫剂为吸收剂，在SO2吸收塔内吸收烟气中的SO2，吸收系统温度20℃～55℃；烟气脱硫系统的SO2解吸采用单效、双效或机械压缩(MVR)的蒸汽解吸流程，解吸温度90℃～140℃。
步骤(3)中，制酸装置采用一转一吸制酸流程，利用空气或部分预洗涤后的湿烟气将解吸气SO2浓度稀释至体积百分比6％～20％，氧硫比O2/SO2＝0.8～2进入制酸装置，其中，干燥塔和吸收塔采用共槽模式，转化工段设置余热锅炉回收中温位余热。
步骤(4)中，硫酸尾气由制酸装置返回烟气预洗涤装置的净化组合塔，经增湿除酸雾后进入SO2吸收塔，脱硫后排放。
本发明的有益效果在于：该发明为多气源混合输送、吸收-解吸法回收SO2与一转一吸制酸技术相结合的硫资源综合回收技术，具有硫回收率高、设备与投资最优化、运行费用低的特点，可以实现清洁生产和SO2的综合回收利用，促进企业循环经济的发展，可以广泛应用于钢铁、有色、火电、化工等行业含低浓度SO2烟气的综合治理。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明，参见图1，多气源低浓度SO2烟气综合回收制酸工艺流程，包括多气源管道混气装置1、烟气预洗涤装置2、烟气脱硫装置3、制酸装置4及烟气返回装置5，其特征在于：所述工艺流程为：
(1)采用压力调节配气技术将多股低浓度SO2烟气，通过多气源管道混气装置1混合后，进入烟气预洗涤装置2，经过烟气预洗涤装置2内的高效洗涤器201洗涤和净化组合塔202深度净化后，进入烟气脱硫装置3；
(2)烟气脱硫装置3采用有可再生胺“吸收-解吸法”脱硫工艺，在SO2吸收塔301内吸收了SO2的富液经升温后送至SO2解吸塔302将SO2解吸出来，再经过冷却除水后得到高浓度SO2气体，解吸后的贫液经降温后返回SO2吸收塔301循环使用，脱硫尾气经过脱硫风机303送烟囱排放；
(3)烟气脱硫装置3解吸出的高浓度SO2气与稀释空气或部分预洗涤后的湿烟气在混气室401混合后进入制酸装置4，生产成品硫酸；
(4)硫酸尾气通过烟气返回装置5返回净化组合塔202及烟气脱硫装置3，脱硫后达标排放。
所述多气源管道混气装置1采用压力调节方式，在每股烟气管道上设置调节阀门，通过阀门调节烟气的压力平衡，使得均匀混气。
所述烟气预洗涤装置2采用负压操作模式以及“高效洗涤器201+净化组合塔202”的预洗涤流程，经过预洗涤后的烟气温度在20℃～55℃。
所述高效洗涤器201为动力波洗涤器或文丘里洗涤器。
所述净化组合塔202包括填料洗涤塔、电除雾器和配套的板式换热器。
所述烟气脱硫装置3的SO2吸收为负压操作模式，采用可再生胺或离子液的可再生脱硫剂为吸收剂，在SO2吸收塔301内吸收烟气中的SO2，吸收系统温度20℃～55℃。
所述烟气脱硫装置3的SO2解吸采用单效、双效或机械压缩(MVR)的蒸汽解吸流程，解吸温度90℃～140℃。
所述制酸装置4采用一转一吸制酸流程，利用空气或部分预洗涤后的湿烟气将解吸气SO2浓度稀释至体积百分比6％～20％，氧硫体积比O2/SO2＝0.8～2进入制酸装置，其中，干燥塔402和SO3吸收塔405采用共槽模式，转化工段设置余热锅炉回收中温位余热。
所述硫酸尾气由制酸装置4返回烟气预洗涤装置2的净化组合塔202，经增湿除酸雾后进入SO2吸收塔301，脱硫后排放。
实施例：下面以锡冶炼过程澳炉、烟化炉、沸腾炉含SO2烟气综合回收制酸为例说明该工艺流程。
如图1所示，分别来自于1台澳炉、2台烟化炉、2台沸腾炉等5台炉子的布袋收尘系统的含低浓度SO2烟气a、b、c、d、e首先经压力调节后混合进入高效洗涤器201，在与由大口径喷嘴逆向喷入的液体相撞的过程中，实现烟气的净化和烟气温度的降低；然后饱和的湿烟气进入净化组合塔202下部的填料洗涤塔，与自上往下淋洒的洗涤液与烟气在填料表面进行换热，使烟气温度降至40℃左右进入净化组合塔202上部的电除雾器。
经净化组合塔202上部的电除雾器深度除尘和除酸雾后的烟气进入SO2吸收塔301底部，与从上至下的贫胺液在填料表面进行气液吸收反应，脱除SO2后的烟气由SO2吸收塔301顶部排出；吸收后富含SO2的富液通过富液输送泵送至贫富液热交换器升温至100℃左右进入SO2解吸塔302。
在SO2解吸塔302内，富液与逆向流动的二次蒸汽在填料表面进行SO2的解吸反应，解吸出的SO2随蒸汽流向塔顶，通过解吸塔冷凝器冷凝后，在回流液分离槽内进行气液分离，成品气送至制酸装置4，回流液返回SO2解吸塔302顶部进行深度解吸。经过蒸汽再沸器加热的贫液返回SO2解吸塔302，二次蒸汽对进塔的富液进行解吸，贫液依次经过贫富液热交换器、贫液冷却器换热后进入贫液罐循环使用。
来自脱硫装置3的高浓度SO2与空气或部分预洗涤湿烟气在混气室401混合并稀释至SO2浓度为体积比11％，然后进入干燥塔402的下部，自下往上流动与自上往下喷淋的98％H2SO4通过填料层充分接触，除去烟气中的水分，然后经过硫酸风机403增压后送转化工段的SO2转化器404。
在转化工段的SO2转化器404内，96％的SO2气体与O2发生催化氧化反应，生成SO3气体，含有SO3和少量SO2的烟气进入SO3吸收塔405用98％H2SO4进行吸收，SO3与98％H2SO4中的H2O反应生成H2SO4。吸收了SO3后的烟气经烟气返回装置5送往烟气预洗涤装置2的净化组合塔202增湿并除去酸雾后，再送往SO2吸收塔301进一步脱除其中的SO2。
制酸装置4中干燥和吸收采用共槽型式操作，干燥酸和吸收酸分别由干燥塔402和SO3吸收塔405的塔底自流至酸循环槽406混酸和加水，经冷却水间接冷却后分别送往干燥塔402和SO3吸收塔405的分酸装置。成品酸由酸循环槽406引出，在成品酸槽407内通过加水方式调整硫酸浓度至93％H2SO4或98％H2SO4，再用泵送至酸库。

Claims (9)

1.多气源低浓度SO2烟气综合回收制酸工艺流程，包括多气源管道混气装置、烟气预洗涤装置、烟气脱硫装置、制酸装置及烟气返回装置，其特征在于：所述工艺流程为：
(1)采用压力调节配气技术将多股低浓度SO2烟气，通过多气源管道混气装置混合后，进入烟气预洗涤装置，经过烟气预洗涤装置内的高效洗涤器洗涤和净化组合塔深度净化后，进入烟气脱硫装置；
(2)烟气脱硫装置采用可再生胺“吸收-解吸法”脱硫工艺，在SO2吸收塔内吸收了SO2的富液经升温至90℃～140℃后送至SO2解吸塔将SO2解吸出来，再经过冷却除水后得到高浓度SO2气体，解吸后的贫液经降温至20℃～55℃后返回SO2吸收塔循环使用，脱硫尾气经过脱硫风机送烟囱排放；
(3)烟气脱硫装置解吸出的高浓度SO2气与稀释空气或部分预洗涤后的湿烟气在混气室混合后进入制酸装置，生产成品硫酸；
(4)硫酸尾气通过烟气返回装置返回净化组合塔及烟气脱硫装置，脱硫后达标排放。
2.如权利要求1所述的多气源低浓度SO2烟气综合回收制酸工艺流程，其特征在于：所述多气源管道混气装置采用压力调节方式，在每股烟气管道上设置调节阀门，通过阀门调节烟气的压力平衡，使得均匀混气。
3.如权利要求1所述的多气源低浓度SO2烟气综合回收制酸工艺流程，其特征在于：所述烟气预洗涤装置采用负压操作模式以及“高效洗涤器+净化组合塔”的预洗涤流程，经过预洗涤后的烟气温度在20℃～55℃。
4.如权利要求3所述的多气源低浓度SO2烟气综合回收制酸工艺流程，其特征在于：所述高效洗涤器为动力波洗涤器或文丘里洗涤器。
5.如权利要求3所述的多气源低浓度SO2烟气综合回收制酸工艺流程，其特征在于：所述净化组合塔包括填料洗涤塔、电除雾器和配套的板式换热器。
6.如权利要求1所述的多气源低浓度SO2烟气综合回收制酸工艺流程，其特征在于：所述烟气脱硫装置的SO2吸收为负压操作模式，采用可再生胺或离子液的可再生脱硫剂为吸收剂，在吸收塔内吸收烟气中的SO2，吸收系统温度20℃～55℃。
7.如权利要求1所述的多气源低浓度SO2烟气综合回收制酸工艺流程，其特征在于：所述烟气脱硫装置的SO2解吸采用单效、双效或机械压缩(MVR)的蒸汽解吸流程，解吸温度90℃～140℃。
8.如权利要求1所述的多气源低浓度SO2烟气综合回收制酸工艺流程，其特征在于：所述制酸装置采用一转一吸制酸流程，利用空气或部分预洗涤后的湿烟气将解吸气SO2浓度稀释至体积百分比6％～20％，氧硫比O2/SO2＝0.8～2进入制酸装置，其中，干燥塔和吸收塔采用共槽模式，转化工段设置余热锅炉回收中温位余热。
9.如权利要求1所述的多气源低浓度SO2烟气综合回收制酸工艺流程，其特征在于：所述硫酸尾气由制酸装置返回烟气预洗涤装置的净化组合塔，经增湿除酸雾后进入SO2吸收塔，脱硫后排放。
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