CN106178895A - 一种低能耗烟气脱硫工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种低能耗烟气脱硫工艺，旨在解决现有可再生湿法烟气脱硫工艺富液再生能耗高的问题。本发明包括如下步骤：A.烟气冷却、除尘和脱硫。含SOx的高温烟气在洗涤塔内与急冷水接触，进行急冷、除尘,经除尘除雾器后进入吸收塔的底部，与吸收剂进行逆向接触，净化后的烟气经机械除雾装置后排空；B.富液再生。吸收了SO2的富液进入再生塔再生，采用热泵技术将再生塔塔顶高温蒸汽的热量进行回收，用作富液再生。

Description

一种低能耗烟气脱硫工艺
技术领域
本发明涉及烟气净化技术领域，尤其是涉及一种低能耗烟气脱硫工艺。
背景技术
可再生湿法烟气脱硫技术是一种回收二氧化硫的烟气脱硫技术，采用有机胺吸收剂,利用吸收剂吸收容量大、反应过程可逆的特点，对烟气中二氧化硫进行高选择性的化学吸收，吸收二氧化硫后的富液在一定条件下加热再生分离出高纯度二氧化硫气体,可以制成液态二氧化硫产品或制酸,在炼厂可以直接送至硫回收装置生产硫磺，实现硫资源回收。该技术过程简单，脱硫效率高，不产生二次污染，代表性工艺有中石化的可再生湿法烟气脱硫工艺(Regenerable Absorption Process for SOx Cleanup，简称RASOC)，专利号CN101185838A，国外Shell公司CANSOLV工艺，专利号CN1780678A。但是，胺法脱硫技术富液再生要消耗大量蒸汽，能耗高，影响了技术的推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低能耗烟气脱硫工艺，以解决现有胺法脱硫技术富液再生能耗高的技术问题。
本发明提供的低能耗烟气脱硫工艺，包括：
步骤S1，含SOx的高温烟气在洗涤塔内与急冷水接触，进行急冷、除尘，降温的同时除去烟气中的部分颗粒物及三氧化硫等强酸性气体，洗涤后的含硫烟气经除尘除雾器进一步脱除烟气所携带的雾滴和颗粒物；
步骤S2，冷却除尘后的烟气进入吸收塔的底部，与吸收剂进行逆向接触，净化后的烟气经过机械除雾装置后排空；
步骤S3，吸收了SO2的富液经换热器预热后进入再生塔再生；
步骤S4，从再生塔塔顶出来的含SO2的高温蒸汽进入热泵蒸发器与制冷工质进行换热，蒸汽被冷却成冷凝水与SO2气体分离，制冷工质吸热并气化,经气液分离器后引入压缩机,利用机械压缩的方法，将制冷工质升温升压，然后引入到再生塔塔底热泵冷凝器内代替原来蒸汽给吸收剂加热，该制冷工质在热泵冷凝器处放热，液化并放出一部分热量，经过辅助冷凝器和热力膨胀阀以后，制冷工质由液相变成气液二相混合物，进入热泵蒸发器，开始新的循环。
有益效果：
本发明提供的低能耗烟气脱硫工艺，采用热泵技术,用闭式蒸汽压缩循环系统,从塔顶出来含二氧化硫的高温蒸汽进入热泵蒸发器,与制冷工质换热,蒸汽被冷却成冷凝水,与二氧化硫气体分离。制冷工质吸热并气化,经气液分离器引入压缩机,利用机械压缩的方法，将制冷工质升温升压，然后引入到塔底再沸器(热泵冷凝器)内代替原来蒸汽给吸收剂加热,该制冷工质在冷凝器处放热，液化并放出一部分热量，经过减压阀以后，制冷工质由液相变成气液二相混合物，之后进入热泵蒸发器，开始新的循环；这样用少量的高品位能量(机械能、电能)，来获取较多的低品位能量(蒸汽)。通过外部输入功，把低温位的热量转移到高温位。高温位获得的热量是消耗的高品位能量和吸收的低品位能量之和，这个热量往往可以达到输入功的3～20倍以上，这样可有效降低吸收剂再生时的能耗，大大提高可再生湿法烟气脱硫的优势，使胺法脱硫更具有市场竞争力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的低能耗烟气脱硫工艺的流程示意图。
附图标记：
1-洗涤塔； 2-除尘除雾器； 3-吸收塔；
4-机械除雾装置； 5-换热器； 6-再生塔；
7-热泵冷凝器； 8-辅助冷凝器； 9-热力膨胀阀；
10-热泵蒸发器； 11-压缩机； 12-气液分离器；
13-急冷水； 14-高温烟气； 15-排污水；
16-循环水； 17-净化后的烟 18-去SO2回收装置；
19-冷凝水； 气；
箭头指的是气体或气液的流动方向。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
图1为本发明实施例提供的低能耗烟气脱硫工艺的流程示意图；如图1所示，本实施例提供的低能耗烟气脱硫工艺，包括：
步骤S1，含SOx的高温烟气14在洗涤塔1内与急冷水接触，进行急冷、除尘，洗涤后的含硫烟气经除尘除雾器进一步脱除烟气所携带的雾滴和颗粒物；
步骤S2，冷却除尘后的烟气进入吸收塔3的底部，与吸收剂进行逆向接触，净化后的烟气17经过机械除雾装置4后排空；
步骤S3，吸收了SO2的富液经换热器5预热后进入再生塔6再生；
步骤S4，在再生系统,从再生塔6塔顶出来的含SO2的高温蒸汽进入热泵蒸发器10与制冷工质进行换热，蒸汽被冷却成冷凝水19与SO2气体分离，分离出来的高纯度SO2去SO2回收装置18。
在热泵系统,制冷工质在热泵蒸发器10与再生塔6塔顶含SO2的高温蒸汽进行换热,制冷工质吸热并气化,经气液分离器12后引入压缩机11,利用机械压缩的方法，将制冷工质升温升压，然后引入到再生塔6塔底热泵冷凝器7内代替原来蒸汽给吸收剂加热，该制冷工质在热泵冷凝器7处放热，液化并放出一部分热量，经过辅助冷凝器8和热力膨胀阀9以后，制冷工质由液相变成气液二相混合物，进入热泵蒸发器10，开始新的循环。
进一步的，在步骤S3中，整个富液再生由再生系统和热泵系统组成，且所述热泵系统为蒸汽压缩式热泵系统。
进一步的，步骤S4中分离出的SO2气体回收制取液态SO2、生产硫酸或硫磺。
进一步的，在步骤S1中，所述洗涤塔1为空塔。
进一步的，在步骤S2中，所述吸收塔3为填料塔、板式塔或空塔中的任意一种。
进一步的，在步骤S3中，所述再生塔6为填料塔或板式塔。
进一步的，所述蒸汽压缩式热泵系统采用闭式热泵流程。
进一步的，再生系统与热泵系统分别构成独立的封闭系统，再生物料与制冷工质分开，所述制冷工质在所述热泵系统的独立封闭系统中循环，再生物料与所述制冷工质通过换热器进行热交换。
进一步的，再生系统和热泵系统的压力值不相等,再生系统的压力值为-0.1～0.1Mpa,热泵系统的压力值为0～20Mpa。
进一步的，闭式蒸汽压缩式热泵系统所用制冷工质临界温度高于采用热泵技术前富液再生作热源的蒸汽温度。鉴于安全性和环保性问题，进一步优选临界压力低、不可燃、低毒甚至无毒、不会破坏臭氧层的制冷工质。
在本发明的一个具体实施例中，如表1和表2所示，
表1再生塔工艺参数
表2采用制冷剂的计算结果
为了简化计算，特作如下假设：
1、压缩机绝热效率为70％，电机效率为95％，机械效率为95％，容积效率为80％，不考虑电机功率因子；
2、压缩机入口过热度为5℃，冷凝器出口过冷度为1℃，塔顶水蒸气和SO2释放热量时温度恒定为100℃；
3、塔顶和塔底蒸汽进口和出口均为饱和状态，不考虑蒸汽的过热及冷凝水的过冷现象；
4、塔釜富液沸腾温度恒定为105℃。
采用五氟丙烷(R245fa)作制冷工质，相关数据如表2，从表中可以看出，采用新工艺即低能耗烟气脱硫工艺后节能率达45％。针对该项目，对原有再生装置进行改造，按总投资费用为800万元算的话，不到两年时间就可以收回成本。由此可见，与现有的胺法脱硫工艺相比,采用本发明工艺可大幅降低吸收剂再生能耗，这就大大提高了可再生湿法烟气脱硫的优势，使胺法脱硫工艺更具有市场竞争力。
综上所述，本发明提供的低能耗烟气脱硫工艺，采用热泵技术,用闭式蒸汽压缩循环系统,从塔顶出来含二氧化硫的高温蒸汽进入热泵蒸发器,与制冷工质换热,蒸汽被冷却成冷凝水,与二氧化硫气体分离。制冷工质吸热并气化,经气液分离器后引入压缩机,利用机械压缩的方法，将制冷工质升温升压，然后引入到塔底再沸器(热泵冷凝器)内代替原来蒸汽给吸收剂加热,该制冷工质在冷凝器处放热，液化并放出一部分能量，经过热力膨胀阀以后，制冷工质由液相变成气液二相混合物，之后进入热泵蒸发器，开始新的循环；这样用少量的高品位能量(机械能、电能)，来获取较多的低品位能量(蒸汽)。通过外部输入功，把低温位的热量转移到高温位。高温位获得的热量是消耗的高品位能量和吸收的低品位能量之和，这个热量往往可以达到输入功的3～20倍以上，这样可有效降低吸收剂再生时的能耗，大大提高可再生湿法烟气脱硫的优势，使胺法脱硫更具有市场竞争力。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种低能耗烟气脱硫工艺，其特征在于，包括：
步骤S1，含SOx的高温烟气在洗涤塔内与急冷水接触，进行急冷、除尘，洗涤后的含硫烟气经除尘除雾器进一步脱除烟气所携带的雾滴和颗粒物；
步骤S2，冷却除尘后的烟气进入吸收塔的底部，与吸收剂进行逆向接触，净化后的烟气经过机械除雾装置后排空；
步骤S3，吸收了SO2的富液经换热器预热后进入再生塔再生；
步骤S4，从再生塔塔顶出来的含SO2的高温蒸汽进入热泵蒸发器与制冷工质进行换热，蒸汽被冷却成冷凝水与SO2气体分离,制冷工质吸热并气化,经气液分离器后引入压缩机,利用机械压缩的方法，将制冷工质升温升压，然后引入到再生塔塔底热泵冷凝器内代替原来蒸汽给吸收剂加热，该制冷工质在热泵冷凝器处放热并液化，经过辅助冷凝器和热力膨胀阀以后，制冷工质由液相变成气、液二相混合物，进入热泵蒸发器，开始新的循环。
2.根据权利要求1所述的一种低能耗烟气脱硫工艺，其特征在于:
在步骤S3中，整个富液再生由再生系统和热泵系统组成，且所述热泵系统为蒸汽压缩式热泵系统。
3.根据权利要求2所述的一种低能耗烟气脱硫工艺，其特征在于:
所述蒸汽压缩式热泵系统采用闭式热泵流程。
4.根据权利要求2所述的一种低能耗烟气脱硫工艺，其特征在于:
再生系统与热泵系统分别构成独立的封闭系统，所述制冷工质在所述热泵系统的独立封闭系统中循环，在再生塔底部，吸收了SO2的富液与所述制冷工质通过热泵冷凝器进行热交换，在再生塔顶部，含SO2的高温蒸汽与所述制冷工质通过热泵蒸发器进行热交换。
5.根据权利要求2所述的一种低能耗烟气脱硫工艺，其特征在于:
再生系统和热泵系统的压力值不相等,再生系统的压力值为-0.1～0.1Mpa,热泵系统的压力值为0～20Mpa。
6.根据权利要求5所述的一种低能耗烟气脱硫工艺，其特征在于:
闭式蒸汽压缩式热泵系统所用制冷工质临界温度高于采用热泵技术前富液再生作热源的蒸汽温度。
7.根据权利要求1所述的一种低能耗烟气脱硫工艺，其特征在于:
步骤S4中分离出的SO2气体回收制取液态SO2、生产硫酸或硫磺。
8.根据权利要求1所述的一种低能耗烟气脱硫工艺，其特征在于:
在步骤S1中，所述洗涤塔为空塔。
9.根据权利要求1所述的一种低能耗烟气脱硫工艺，其特征在于:
在步骤S2中，所述吸收塔为填料塔、板式塔或空塔中的任意一种。
10.根据权利要求1所述的一种低能耗烟气脱硫工艺，其特征在于:
在步骤S3中，所述再生塔为填料塔或板式塔。
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