CN104607034A - 一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的装置及其方法 - Google Patents

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郭持皓
常耀超
孙留根
梁东东
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Abstract

本发明涉及一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的装置及其方法。其特征在于其装置的结构包括：装置壳体，位于装置壳体上部的捕沫装置，位于装置壳体中部的活性炭吸收洗脱装置，设置于装置壳体下部烟气进气管。本发明采用球状活性炭作为脱硫剂，烟气由塔底部进入，使活性炭处于流化状态，喷淋液（稀硫酸或清水）与球状活性炭接触，带走活性炭脱硫产物硫酸，恢复活性炭表面活性，因而活性炭再生速度也大大加快，从而实现烟气脱硫的连续操作。可以单塔连续操作、活性炭填充量小、占地面积小、一次投资省、故障率低。

Description

一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的装置及其方法。
技术背景
由于活性炭具有吸附功能。烟气中的SO2 被活性炭吸附后，在60-150℃下，与烟气中的水蒸汽、氧气反应产生硫酸：
SO2+H2O+O2＝H2SO4
活性炭吸附饱和后，活性下降。用水将脱硫剂表面的稀硫酸喷淋冲洗干净后，活性炭恢复活性，可循环使用。
因此活性炭可作为烟气脱硫的脱硫剂且循环使用，并以硫酸的形式回收二氧化硫。 
目前，针对活性炭脱硫技术的装置为固定床反应器，及活性炭填充塔的形式，塔内设支撑格栅，格栅上方静置柱状活性炭。由于脱硫操作和脱硫剂再生操作是交替作业，因此需要两台完全相同的填充塔A、B轮换使用来实现不间断烟气脱硫作业。
两塔工作过程如下：烟气首先由A塔底部进气口通入，从下往上由活性炭层中的间隙中穿过，在此过程中烟气中的SO2被活性炭吸附并与氧气、水气生产硫酸，实现脱硫。活性炭层吸附达到饱和之后需要通过喷淋操作来释放活性炭的活性，在此过程中烟气通过阀门切换进入B塔重复在A塔内的脱硫过程，待到B塔内活性炭层吸附饱和后，第A塔内的活性炭层脱硫性能已经恢复，烟气再切换进入A塔脱硫，如此反复循环，实现连续的烟气脱硫作业。
整个脱硫过程虽然能实现烟气脱硫的连续作业，但是整个操作过程中是通过双塔轮转切换实现，操作较繁琐、活性炭填充量大、占地面积大，投资高、故障率较高。
发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术中存在的不足，提供一种可以单塔连续操作、活性炭填充量小、占地面积小、一次投资省、故障率低的用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的装置及其方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的装置，其特征在于其装置的结构包括：
装置壳体，该壳体为筒状塔式壳体，在壳体的顶部开有出气口、底部侧壁设有循环液排出管；
捕沫装置，该装置包括位于装置壳体上部的捕沫器，设置于捕沫器上方的、向下喷水的淋水管，设置于捕沫器下方的、向上喷水的淋水管；
活性炭吸收洗脱装置，该活性炭吸收洗脱装置包括水平位于装置壳体中部的承重棚板，由承重栅板承托的活性炭层，设置于活性炭层上方的、向下喷水的淋水管；
烟气进气管，该进气管设置于装置壳体下部侧壁上。
本发明的一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的装置，其特征在于在捕沫装置和活性炭吸收洗脱装置之间设有格栅档板。
本发明的一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的装置，其特征在于在装置壳体底部侧壁设有的循环液排出管上方，还设有循环液溢流管。
本发明的一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的装置，其特征在于所述的烟气进气管穿过装置壳体下部侧壁，为出气端向下的弯管。
本发明的一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的装置，其特征在于所述的活性炭吸收洗脱装置为若干个。
本发明的一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的装置，其特征在于所述的活性炭吸收洗脱装置为二个。
一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的方法，采用所述的用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的装置生产的方法，其特征在于：
（1）采用直径4~8mm的球形活性炭或8~20mm的空心球活性炭做脱硫剂；
（2）填充层每层活性炭静止层高度500mm，流化区高度1000mm，根据烟气中SO2浓度高低设置多层填充层；
（3）流化区域气速2.5~6m/s;
（4）塔内喷淋密度为20~40m3/m2·h；
（5）单层填充床层阻力800~1500Pa。
本发明的一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的方法，其特征在于为了维持脱硫反应温度，控制循环液温度为60~80℃。
本发明利用在湍动塔内形成三相接触流化区域，球形活性炭在此区域内在气流、喷淋液和自身重力的作用下，做剧烈的旋转和翻腾，形成气、液、固三相的湍流运动和搅拌作用，从而获得高的传质效果，实现快速的脱硫过程，同时实现连续的塔内烟气脱硫作业。
附图说明
图1为本发明的装置的结构示意图。
具体实施方式
一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的装置，其结构包括：
装置壳体1，该壳体为筒状塔式壳体，在壳体的顶部开有出气口2、底部侧壁设有循环液排出管3；
捕沫装置，该装置包括位于装置壳体上部的捕沫器4，设置于捕沫器上方的、向下喷水的淋水管5，设置于捕沫器下方的、向上喷水的淋水管6；
活性炭吸收洗脱装置，该活性炭吸收洗脱装置包括水平位于装置壳体中部的承重栅板7，由承重栅板承托的活性炭层8，设置于活性炭层上方的、向下喷水的淋水管9；
烟气进气管10，该进气管设置于装置壳体下部侧壁上。
本发明的一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的装置，为了防止活性炭进入捕沫装置，在捕沫装置和活性炭吸收洗脱装置之间设有格栅档板11。
本发明的一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的装置，为了应付循环液排出管故障，在装置壳体底部侧壁设有的循环液排出管上方，还设有循环液溢流管12。
本发明的一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的装置，所述的烟气进气管穿过装置壳体下部侧壁，为出气端向下的弯管。
本发明的一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的装置，所述的活性炭吸收洗脱装置为若干个。
一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的方法，（1）采用直径4~8mm的球形活性炭或8~20mm的空心球活性炭做脱硫剂；（2）填充层每层活性炭静止层高度500mm，流化区高度1000mm，根据烟气中SO2浓度高低设置多层填充层；（3）流化区域气速2.5~6m/s;（4）塔内喷淋密度为20~40m3/m2·h；（5）单层填充床层阻力800~1500Pa。
本发明把原有两台活性炭填充塔交替轮换工作的烟气脱硫装置变成单台连续工作的湍动脱硫塔，采用多相流的湍动塔，采用球状活性炭作为循环使用的脱硫剂，烟气由塔底部进入脱硫塔，控制烟气流速使活性炭处于流化状态，流化状态下活性炭与烟气接触面积增加，吸附二氧化硫并反应生成硫酸的速度大大加快，塔内流化区域的上下两端设置格栅挡板以防活性炭随气流带出塔外，流化区域上方设置喷淋装置，喷淋液（稀硫酸或清水）由喷淋装置进入塔内，在流化区域内与球状活性炭接触，带走活性炭脱硫产物硫酸，恢复活性炭表面活性，因而活性炭再生速度也大大加快，从而实现烟气脱硫的连续操作。
实施例1
一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的装置，其活性炭吸收洗脱装置为二个，采用直径4~8mm的球形活性炭或8~20mm的空心球活性炭做脱硫剂；填充层每层活性炭静止层高度500mm，流化区高度1000mm，烟气流速为2.5~6m/s;塔内吸收液喷淋液密度为20~40m3/m2·h；单层填充床层阻力800~1500Pa；处理SO2浓度1%以下的烟气，塔出口烟气浓度≤400mg/Nm3。由于流化区域内湍动剧烈，磨损较大，因此将活性炭外形设计为流动性更好的球状，为了维持脱硫反应温度，洗涤液要维持在60~80℃，因此洗涤循环液槽和洗涤管路需要设置保温。
实施例2
铜钴矿硫酸化焙烧制酸的焙烧烟气（SO2浓度3%）经过一转一吸流程制硫酸后，尾气中含SO2浓度达3000mg/Nm3，采用本装置进行烟气脱硫同时制取稀硫酸。80℃烟气进入脱硫塔，塔内设置两层填充层，球形活性炭烟气和喷淋液的作用下在流化区域内湍动翻腾，烟气中的二氧化硫快速被吸附、氧化成硫酸然后进入液相喷淋液，烟气经过两层活性炭脱硫之后烟气中SO2浓度降至350mg/Nm3,达到排放标准。硫酸在喷淋液中不断积累，当稀硫酸浓度达到制指定浓度后（根据用户要求，一般低于20%）作为成品稀硫酸产出。循环液槽中补充新水继续洗涤喷淋。
附图中13为人口。

Claims (8)

1.一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的装置，其特征在于其装置的结构包括：
装置壳体，该壳体为筒状塔式壳体，在壳体的顶部开有出气口、底部侧壁设有循环液排出管；
捕沫装置，该装置包括位于装置壳体上部的捕沫器，设置于捕沫器上方的、向下喷水的淋水管，设置于捕沫器下方的、向上喷水的淋水管；
活性炭吸收洗脱装置，该活性炭吸收洗脱装置包括水平位于装置壳体中部的承重棚板，由承重栅板承托的活性炭层，设置于活性炭层上方的、向下喷水的淋水管；
烟气进气管，该进气管设置于装置壳体下部侧壁上。
2.根据权利要求1所述的一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的装置，其特征在于在捕沫装置和活性炭吸收洗脱装置之间设有格栅档板。
3.根据权利要求1所述的一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的装置，其特征在于在装置壳体底部侧壁设有的循环液排出管上方，还设有循环液溢流管。
4.根据权利要求1所述的一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的装置，其特征在于所述的烟气进气管穿过装置壳体下部侧壁，为出气端向下的弯管。
5.根据权利要求1所述的一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的装置，其特征在于所述的活性炭吸收洗脱装置为若干个。
6.根据权利要求1所述的一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的装置，其特征在于所述的活性炭吸收洗脱装置为二个。
7.一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的方法，采用所述的用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的装置生产的方法，其特征在于：
（1）采用直径4~8mm的球形活性炭或8~20mm的空心球活性炭做脱硫剂；
（2）填充层每层活性炭静止层高度500mm，流化区高度1000mm，根据烟气中SO2浓度高低设置多层填充层；
（3）流化区域气速2.5~6m/s;
（4）塔内喷淋密度为20~40m3/m2·h；
（5）单层填充床层阻力800~1500Pa。
8.根据权利要求7所述的一种用于活性炭烟气脱硫并生产稀硫酸的方法，其特征在于为了维持脱硫反应温度，控制循环液温度为60~80℃。
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