CN106621736A - 硫化碱生产过程中的烟气脱硫工艺 - Google Patents

硫化碱生产过程中的烟气脱硫工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种硫化碱生产过程中的烟气脱硫工艺，涉及硫化碱的生产过程，具体包括以下步骤：制作钢屑过滤器；将蒸馏水缓慢流过钢屑过滤器，流经钢屑过滤器后的蒸馏水中的含氧量小于0.5mg/L；将经过步骤（2）处理的蒸馏水通入NaOH中形成NaOH溶液；将烟气通过进气管通入到步骤（3）中形成的NaOH溶液中，其中进气管伸入到NaOH溶液的底部；将步骤（4）中NaOH溶液与烟气中的SO2反应后形成的脱硫浆液进入沉降罐；将步骤（5）中沉降后的浆液与石灰乳液进行钠碱的再生反应，生成NaOH溶液及CaSO3；将步骤（6）中得到的NaOH溶液送入到步骤（4）中进行重复使用即可。本方案即有效的减少了NaSO4的积累导致的洗涤效果差和清选困难的问题，同时本方案也大大的提高了烟气中SO2的去除效果。

Description

硫化碱生产过程中的烟气脱硫工艺
技术领域
本发明涉及硫化碱的生产过程，具体为一种硫化碱生产过程中的烟气脱硫工艺。
背景技术
硫化碱生产的主要原料是芒硝和煤炭，芒硝和煤炭在进行高温煅烧时将进行强烈的还原反应，同时产生大量含有二氧化硫的烟尘，这些烟气若不加治理，将对环境造成极大的伤害。
目前对烟气中的二氧化硫进行脱硫的方法主要有钠碱法，钠碱湿法烟气脱硫工艺，即采用NaOH溶液吸收烟气中的SO2和粉尘，产生含有大量烟尘、硫酸盐、亚硫酸盐等废液，浓度高达12％以上。对于国外一些水资源不缺乏的国家，这些废液一般不经处理而直接排放；但对我国，由于水资源匮乏，人口密度高，这些废液若不经处理而直接排放，会对周围环境造成严重的二次污染。而对含盐浓度高达12％的废液，目前国际上也尚无物美价廉的方法，我国的处理费用约330元/吨，这对我国这样一个发展中国家来说，运行费用太高，难以承受，合理处理废液往往是催化裂化烟气脱硫技术成败的关键因素之一。目前，废液的处理是在催化裂化烟气脱硫设备中进行的，实际脱硫效率均不超过90％，实际除尘效率不超过60％，同时还存在着结垢和堵塞以及脱硫效率不高、运行维护成本高等问题。
为了解决上述问题，中国专利号ZL200910244888.2中公开了一种催化裂化再生烟气脱硫除尘工艺，步骤是： (1)烟气进入脱硫塔，在脱硫塔内以NaOH溶液为脱硫剂进行脱硫除尘，所流出的脱硫浆液进入沉降罐，以去除固体粉尘杂质； (2)沉降后的浆液进入再生罐完成钠碱再生，利用石灰乳液对Na 2 SO 3 进行再生，生成NaOH及CaSO 3 沉淀； (3)再生浆液进入浓缩罐中实现固液分离及碱液浓缩，得到高浓度高纯度的碱液及高纯度的Ca SO 3沉淀； (4)Ca SO 3沉淀经过先酸化、再氧化结晶脱水的过程，得到高纯度低含水率的固体石膏。
但上述工艺在对烟气进行脱硫处理时1、NaOH与SO2反应生成Na2SO3，而Na2SO3会与O2产生副反应生成硫酸钠，硫酸钠在系统中的积累会影响洗涤效果，同时硫酸钠的去除也十分的麻烦。2、当烟气进入硫酸塔内以NaOH溶液反应时，当反应一段时间后，NaOH的浓度会逐渐降低，此时烟气中的SO2将不能与NaOH溶液进行充分反应，进而导致烟气中的SO2的去除效果较差。
发明内容
本发明意在提供一种能始终保证SO2与NaOH溶液充分反应的的烟气脱硫工艺。
本方案中的硫化碱生产过程中的烟气脱硫工艺，包括以下步骤：
（1）、制作钢屑过滤器，在钢屑过滤器中放置1/2-3/4的钢屑，并对钢屑进行压实处理；
（2）、将制作NaOH溶液的蒸馏水缓慢流过钢屑过滤器，蒸馏水的流速为0.5L/min-1L/min，流经钢屑过滤器后的蒸馏水中的含氧量小于0.5mg/L；
（3）、将经过步骤（2）处理的蒸馏水通入罐体中，罐体底部中放置有NaOH固体，罐体上部的弹性网上放置有CaO固体，蒸馏水通入到罐体中与NaOH固体形成NaOH溶液，通入蒸馏水的同时对NaOH溶液不断进行搅拌；形成的NaOH溶液位于弹性网的下方；
（4）、将硫化碱生产过程中产生的烟气通过进气管通入到步骤（3）中形成的NaOH溶液中，其中进气管伸入到罐体的底部；
（5）、将步骤（4）中NaOH溶液与烟气中的SO2反应后形成的脱硫浆液进入沉降罐，在沉降罐内静置3min-5min，以去除其中的固体粉尘杂质；
（6）、将步骤（5）中沉降后的上清液与石灰乳液进行钠碱的再生反应，生成NaOH溶液及CaSO3；
（7）、将步骤（6）中得到的NaOH溶液送入到步骤（4）中进行重复使用即可。
步骤（1）中制作出用于对后续步骤中使用的钢屑过滤器，同时对钢屑进行压实处理能有效的保证作用的效果。
步骤（2）中将蒸馏水按一定的速度缓慢的流过钢屑过滤器，流过钢屑过滤器后的蒸馏水中的含氧量大大减小，使得后续制作的NaOH溶液含氧量也大大减少。
步骤（3）中将蒸馏水通入NaOH中形成NaOH溶液，并在溶解的过程中不断进行搅拌，通过搅拌来使得NaOH与蒸馏水充分接触，NaOH均匀的溶解在蒸馏水中形成NaOH溶液，同时在弹性网上放置CaO，并使NaOH溶液位于弹性网的下方，弹性网上开设有若干供烟气通过的通孔
步骤（4）中在通过进气管将烟气通入到NaOH溶液时，将进气管伸入到NaOH溶液的底部，故当烟气从进气管排出与NaOH溶液反应时，烟气中的SO2能与NaOH溶液进行充分的接触和反应并生成Na2SO3，同时当NaOH溶液与SO2反应一段时间后，NaOH溶液的浓度降低，当烟气通入到NaOH溶液中时，烟气中的SO2不能完全的与NaOH溶液进行反应，烟气中未能反应完的SO2从NaOH溶液溢出后穿过弹性网并与弹性网上的CaO反应，SO2与CaO反应将生产CaSO3，生成的CaSO3将增加弹性网上物质的重量并使得弹性网产生向下的弹性变形，弹性网向下变形时将浸入到NaOH溶液内，此时弹性网上的CaO将先与NaOH溶液中的水反应生成Ca（OH）2, Ca（OH）2进一步与Na2SO3反应并重新生成NaOH，从而增加了NaOH溶液的浓度，保证了烟气中的SO2能充分的与NaOH溶液反应，避免了传统工艺中，烟气从顶部与NaOH溶液接触导致的反应不充分的问题，保证了烟气中SO2的去除效果
步骤（5）中将步骤（4）反应后形成的脱硫浆液放入到沉降罐，通过在沉降罐内静置将脱硫浆液中固体粉尘杂质进行去除。
步骤（6）中将沉降后的浆液与石灰乳进行再生反应，生成NaOH溶液及CaSO3，其中生产的CaSO3进行沉降，上层的即为NaOH溶液。
步骤（7）将步骤（6）得到的NaOH溶液再次送回到步骤（4）中，从而实现了NaOH溶液的重复使用。
本方案的烟气脱硫工艺，1、在制作用于对烟气进行处理的NaOH溶液时，先将制作用的蒸馏水缓慢流过钢屑过滤器，通过钢屑过滤器中的钢屑对蒸馏水进行去氧处理，故经过该步骤制作出的NaOH溶液中的含氧量将相对于普通NaOH溶液的含氧量大大降低，从而使得在NaOH溶液在与SO2反应生成Na2SO3时不会与O2发生副反应而生成NaSO4，减少了NaSO4在系统中的积累对烟气中SO2洗涤效果的影响，因此本方案即有效的减少了NaSO4的积累导致的洗涤效果差和清选困难的问题，同时本方案也大大的提高了烟气中SO2的去除效果。2、本方案在NaOH溶液的上部设置放有CaO的弹性网，当NaOH溶液由于浓度过低导致烟气中的SO2去除不充分时，利用SO2与弹性网上的CaO反应生产CaSO3，进而使得弹性网变形并浸入到NaOH溶液内，最终使得CaO与溶液中生成的Na2SO3反应再次生成NaOH，从而保证了NaOH溶液的浓度，进而使得烟气中的SO2能始终充分的NaOH溶液进行反应，保证了烟气中SO2的去除效果。
进一步，在步骤（7）之前，先将步骤（6）中得到的NaOH溶液进行蒸发浓缩，然后再将蒸发浓缩后的NaOH溶液送入到步骤（4）中进行重复使用。在将步骤（6）中得到的NaOH溶液送入到步骤（4）中重复使用之前，先对其进行蒸发浓缩，蒸发浓缩后的NaOH溶液具有较高的浓度，从而避免了NaOH溶液的浓度较低导致的对烟气中的SO2吸收不完全的情况，因此本方案具有较高浓度的NaOH溶液能充分满足SO2的吸收需求，保证了烟气的脱硫效果。
进一步，经蒸发浓缩后的NaOH溶液的浓度大于0.3mol/L。该浓度能较好的满足烟气中SO2的反应需求，保证了脱硫效果。
进一步，步骤（3）中对NaOH溶液进行搅拌的速度为100r/min -150r/min。该搅拌速度即能使得NaOH溶液与蒸馏水之间能充分的混合形成NaOH溶液，又不会因为速度过高对外部动力装置提出特殊的要求。
进一步，步骤（2）中，蒸馏水流经钢屑过滤器的流速为0.8L/min。该速度使得蒸馏水的氧在流经铜屑过滤器时能充分的与铜屑进行反应，保证了蒸馏水中氧的去除效果。
进一步，步骤（5）中，脱硫浆液在沉降罐中静置的时间为4min。将脱硫浆液在沉降罐中静置4min，使得脱硫浆液中的固体粉尘杂质能充分的沉淀，保证了固体粉尘杂质的可靠分离。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
实施例1：
硫化碱生产过程中的烟气脱硫工艺，包括以下步骤：
（1）、制作钢屑过滤器，在钢屑过滤器中放置1/2的钢屑，并对钢屑进行压实处理；
（2）、将制作NaOH溶液的蒸馏水缓慢流过钢屑过滤器，蒸馏水的流速为0.5L/min，流经钢屑过滤器后的蒸馏水中的含氧量小于0.5mg/L；
（3）、将经过步骤（2）处理的蒸馏水通入罐体中，罐体底部中放置有NaOH固体，罐体上部的弹性网上放置有CaO固体，蒸馏水通入到罐体中与NaOH固体形成NaOH溶液，通入蒸馏水的同时对NaOH溶液不断进行搅拌，搅拌的速度为100r/min，形成的NaOH溶液位于弹性网的下方；，；
（4）、将硫化碱生产过程中产生的烟气通过进气管通入到步骤（3）中形成的NaOH溶液中，其中进气管伸入到NaOH溶液的底部；
（5）、将步骤（4）中NaOH溶液与烟气中的SO2反应后形成的脱硫浆液进入沉降罐，在沉降罐内静置3min，以去除其中的固体粉尘杂质；
（6）、将步骤（5）中沉降后的浆液与石灰乳液进行钠碱的再生反应，生成NaOH溶液及CaSO3；
（7）、将步骤（6）中得到的NaOH溶液进行蒸发浓缩，经蒸发浓缩后的NaOH溶液的浓度大于0.3mol/L；
（8）、将步骤（7）中得到的NaOH溶液送入到步骤（4）中进行重复使用即可。
实施例2：
硫化碱生产过程中的烟气脱硫工艺，包括以下步骤：
（1）、制作钢屑过滤器，在钢屑过滤器中放置3/4的钢屑，并对钢屑进行压实处理；
（2）、将制作NaOH溶液的蒸馏水缓慢流过钢屑过滤器，蒸馏水的流速为1L/min，流经钢屑过滤器后的蒸馏水中的含氧量小于0.5mg/L；
（3）、将经过步骤（2）处理的蒸馏水通入罐体中，罐体底部中放置有NaOH固体，罐体上部的弹性网上放置有CaO固体，蒸馏水通入到罐体中与NaOH固体形成NaOH溶液，通入蒸馏水的同时对NaOH溶液不断进行搅拌，搅拌的速度为150r/min，形成的NaOH溶液位于弹性网的下方；
（4）、将硫化碱生产过程中产生的烟气通过进气管通入到步骤（3）中形成的NaOH溶液中，其中进气管伸入到NaOH溶液的底部；
（5）、将步骤（4）中NaOH溶液与烟气中的SO2反应后形成的脱硫浆液进入沉降罐，在沉降罐内静置5min，以去除其中的固体粉尘杂质；
（6）、将步骤（5）中沉降后的浆液与石灰乳液进行钠碱的再生反应，生成NaOH溶液及CaSO3；
（7）、将步骤（6）中得到的NaOH溶液进行蒸发浓缩，经蒸发浓缩后的NaOH溶液的浓度大于0.3mol/L；
（8）、将步骤（7）中得到的NaOH溶液送入到步骤（4）中进行重复使用即可。
实施例3：
硫化碱生产过程中的烟气脱硫工艺，包括以下步骤：
（1）、制作钢屑过滤器，在钢屑过滤器中放置1/2的钢屑，并对钢屑进行压实处理；
（2）、将制作NaOH溶液的蒸馏水缓慢流过钢屑过滤器，蒸馏水的流速为0.8L/min，流经钢屑过滤器后的蒸馏水中的含氧量小于0.5mg/L；
（3）、将经过步骤（2）处理的蒸馏水通入罐体中，罐体底部中放置有NaOH固体，罐体上部的弹性网上放置有CaO固体，蒸馏水通入到罐体中与NaOH固体形成NaOH溶液，通入蒸馏水的同时对NaOH溶液不断进行搅拌，搅拌的速度为120r/min，形成的NaOH溶液位于弹性网的下方；
（4）、将硫化碱生产过程中产生的烟气通过进气管通入到步骤（3）中形成的NaOH溶液中，其中进气管伸入到NaOH溶液的底部；
（5）、将步骤（4）中NaOH溶液与烟气中的SO2反应后形成的脱硫浆液进入沉降罐，在沉降罐内静置4min，以去除其中的固体粉尘杂质；
（6）、将步骤（5）中沉降后的浆液与石灰乳液进行钠碱的再生反应，生成NaOH溶液及CaSO3；
（7）、将步骤（6）中得到的NaOH溶液进行蒸发浓缩，经蒸发浓缩后的NaOH溶液的浓度大于0.3mol/L；
（8）、将步骤（7）中得到的NaOH溶液送入到步骤（4）中进行重复使用即可。
对比例：
催化裂化再生烟气脱硫除尘工艺，步骤是：
(1)烟气进入脱硫塔，在脱硫塔内以NaOH溶液为脱硫剂进行脱硫除尘，所流出的脱硫浆液进入沉降罐，以去除固体粉尘杂质；
(2)沉降后的浆液进入再生罐完成钠碱再生，利用石灰乳液对Na 2 SO 3 进行再生，生成NaOH及CaSO 3 沉淀；
(3)再生浆液进入浓缩罐中实现固液分离及碱液浓缩，得到高浓度高纯度的碱液及高纯度的CaSO 3 沉淀；
(4)CaSO 3 沉淀经过先酸化、再氧化结晶脱水的过程，得到高纯度低含水率的固体石膏。
采用以上各实施例对烟气脱硫处理中产生的Na2SO4和对SO2的处理效果如下表所示：
实施例1 实施例2 实施例3 对比例
烟气处理量（L） 100 100 100 100
产生的NaSO4质量（g） 10 7.5 8.2 230
处理后的SO2含量（%） 0.15 0.1 0.13 2.5
由上表可知，采用本方案中的实施例1和实施例2和实施例3与对比例处理相同量的烟气时，实施例1和实施例2和实施例3中产生的NaSO4质量与对比例中产生的Na2SO4的质量相比大幅度的下降，因此采用本方案的实施例1和实施例2和实施例3对烟气进行处理时能有效的减少Na2SO4的积累，避免了Na2SO4的积累导致的清理困难和影响洗涤效果的问题；同时，实施例1和实施例2和实施例3中处理后的烟气中SO2的含量也较对比例中的含量有较大的减少，因此本方案中的实施例1和实施例2和实施例3在提高对烟气中SO2的处理效果上也有较大的提升。

Claims (6)

1.一种硫化碱生产过程中的烟气脱硫工艺，包括以下步骤：
（1）、制作钢屑过滤器，在钢屑过滤器中放置1/2-3/4的钢屑，并对钢屑进行压实处理；
（2）、将制作NaOH溶液的蒸馏水缓慢流过钢屑过滤器，蒸馏水的流速为0.5L/min-1L/min，流经钢屑过滤器后的蒸馏水中的含氧量小于0.5mg/L；
（3）、将经过步骤（2）处理的蒸馏水通入罐体中，罐体底部放置有NaOH固体，罐体上部的弹性网上放置有CaO固体，蒸馏水通入到罐体中与NaOH固体形成NaOH溶液，通入蒸馏水的同时对NaOH溶液不断进行搅拌形成的NaOH溶液位于弹性网的下方；
（4）、将硫化碱生产过程中产生的烟气通过进气管通入到步骤（3）中的NaOH溶液中，其中进气管伸入到罐体的底部；
（5）、将步骤（4）中NaOH溶液与烟气中的SO2反应后形成的脱硫浆液进入沉降罐，在沉降罐内静置3min-5min，以去除其中的固体粉尘杂质；
（6）、将步骤（5）中沉降后的上清液与石灰乳液进行钠碱的再生反应，生成NaOH溶液及CaSO3；
（7）、将步骤（6）中得到的NaOH溶液送入到步骤（4）中进行重复使用即可。
2.根据权利要求1所述的硫化碱生产过程中的烟气脱硫工艺，其特征在于：在步骤（7）之前，先将步骤（6）中得到的NaOH溶液进行蒸发浓缩，然后再将蒸发浓缩后的NaOH溶液送入到步骤（4）中进行重复使用。
3.根据权利要求2所述的硫化碱生产过程中的烟气脱硫工艺，其特征在于：经蒸发浓缩后的NaOH溶液的浓度大于0.3mol/L。
4.根据权利要求1所述的硫化碱生产过程中的烟气脱硫工艺，其特征在于：步骤（3）中对NaOH溶液进行搅拌的速度为100r/min -150r/min。
5.根据权利要求1所述的硫化碱生产过程中的烟气脱硫工艺，其特征在于：步骤（2）中，蒸馏水流经钢屑过滤器的流速为0.8L/min。
6.根据权利要求1所述的硫化碱生产过程中的烟气脱硫工艺，其特征在于：步骤（5）中，脱硫浆液在沉降罐中静置的时间为4min。
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