CN106693631A - 一种过氧化氢法烟气脱硫处理工艺及其脱硫处理系统 - Google Patents

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李建军
马桂英
李英杰
何西贵
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Abstract

本发明提供一种过氧化氢法烟气脱硫处理工艺及其脱硫处理系统。所述处理工艺包括调节硫酸尾气参数，混合气体形成，去除二氧化硫，稀硫酸溶液循环利用，达标烟气排放至大气中等工艺步骤；脱硫处理系统包括单塔四层设计的反应吸收塔，过氧化氢储存罐，循环泵，循环槽及烟囱；其中反应吸收塔四层即除雾层、循环液室、吸收层和气体混合室。本发明工艺流程简短，控制方便，操作性强，效率高；系统配套设备少，无需额外增加操作人员，有效节约投资成本、运行成本和占地空间，能实现98％以上脱硫效率，不存在结晶堵塔问题，其副产品稀硫酸不需二次加工，回收成本低，整个生产过程中不产生新的三废产物，且无二次污染。

Description

一种过氧化氢法烟气脱硫处理工艺及其脱硫处理系统
技术领域
本发明属于烟气脱硫技术领域，具体涉及一种过氧化氢法烟气脱硫处理工艺及其脱硫处理系统。
背景技术
硫氧化物及氮氧化物已成为我国主要大气污染物，并以酸雨、雾霾等多种形式对生态环境造成严重破坏，对整个国民经济造成极大负面影响，对人们的工作生活造成极大危害。我国二氧化硫(SO2)的主要来源是我国庞大的硫酸市场需求及部分相关工业企业生产副产物中排放的二氧化硫，对硫酸尾气中的二氧化硫进行处理是关系到环境保护与经济效益的大问题，也是我国SO2减排的重点。
当前我国硫酸行业针对硫酸尾气脱硫处理的方法有很多种,包括氨-酸法、氨法、钠碱法、柠檬酸钠法、石灰石-石膏法、活性焦法等，其中应用最广泛的有氨-酸法、石灰石-石膏法和活性焦法几种。而从已产业化的脱硫技术来看，均存在占地面积大、运行费用高、吸收塔易堵塞、脱硫副产物难以处置等缺陷；而二次污染问题严重的石灰石-石膏法由于历史原因，仍占绝对主导地位。尽管脱硫技术经过国内外的不断改进及工程实践，且现有活性焦法脱硫技术已经相当成熟，特别是在西部缺水地区，活性焦法脱硫技术应该是很好的一种选择。但该方法对比新型催化法技术，存在所用活性焦易磨损，易烧焦、结块，加热再生过程中能耗高，运行成本高等问题。而氨-酸法脱硫存在氨泄漏、脱硫率不高，产品硫铵工艺流程长且操作复杂，生产中还伴生一些亚硫酸铵，亚硫酸铵本身不太稳定，受到阳光照射或撞击后部分会分解产生SO2和CO2，形成二次污染。
专利申请号201310371346.8，名称为“用于不同烟气活性焦高效节能脱硫净化系统及方法”的发明专利，所述脱硫净化系统包括第一吸附脱硫段，第二吸附脱硫段，活性焦再生段和活性焦输送设备；尽管该净化系统和方法其脱硫率较高，但存在占地面积大，运行成本高，活性焦易磨损的问题。
专利申请号201420140181.3，名称为“氨法烟气脱硫装置”的实用新型专利，其结构包括烟道、脱硫塔、氨水循环系统和氧化系统。该脱硫装置中，二氧化硫与氨水反应生成的烟硫酸铵，再经氧化系统氧化为硫酸铵。所述氧化系统存在氧化不完全，会伴生一些亚硫酸铵的缺点，亚硫酸铵本身不太稳定，同样受到阳光照射或撞击后就可能会分解产生SO2和CO2，形成二次污染，从而进一步造成环境污染的恶性循环。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的问题和不足，提供一种过氧化氢法烟气脱硫处理工艺及其脱硫处理系统。所述处理工艺流程简短，控制方便，可操作性强；所述脱硫处理系统中反应吸收塔为单塔四层设计，整个处理系统配套设备少而精，无需额外增加操作人员，有效节约投资成本、运行成本和占地空间，且无二次污染。
为实现上述发明目的，本发明采用由如下的技术措施构成的技术方案来实现的。
本发明所述一种过氧化氢法烟气脱硫处理工艺，包括以下工艺步骤：
(1)调节硫酸尾气参数
在硫酸尾气进入反应吸收塔前，调节好硫酸尾气温度，压力，氧气含量各参数，使硫酸尾气符合脱硫要求；
(2)混合气体形成
将步骤(1)调节好参数的硫酸尾气通入反应吸收塔中气体混合室即吸收塔第四层，将过氧化氢储存罐中的过氧化氢通过输送管道送入反应吸收塔中气体混合室后分解产生水和氧气，产生的氧气和硫酸尾气在反应吸收塔中气体混合室中混合接触反应，形成含有三氧化硫的混合气体；
(3)去除二氧化硫
经步骤(2)形成的混合气体与反应吸收塔中循环液室即吸收塔第二层中的稀硫酸溶液喷头喷淋而下的稀硫酸溶液在反应吸收塔中吸收层即吸收塔第三层混合接触，接触后的硫酸尾气则溶于稀硫酸中并落入反应吸收塔底部，此时二氧化硫得到去除；所述稀硫酸溶液为经脱硫处理系统产生，由循环泵经输送管道输送至反应吸收塔外的循环槽后再输送至循环液室；
(4)稀硫酸溶液的循环利用
将步骤(3)产生的稀硫酸溶液，从反应吸收塔底部经输送管道由循环泵外排至循环槽内；调节循环槽内稀硫酸浓度，当其浓度达到2.90％后，循环回流至反应吸收塔中循环液室的稀硫酸溶液再经稀硫酸溶液喷头喷淋而下与混合气体在反应吸收塔中吸收层混合接触；循环上述步骤(3)过程，以达到二氧化硫的去除；
(5)达标烟气排放至大气中
所述硫酸尾气经步骤(1)—(4)净化后通过反应吸收塔中除雾层即吸收塔第一层安装的除雾器除水干燥后，达到排放标准的烟气经反应吸收塔顶部连接的输送管道送入烟囱排放至大气中。
本发明上述方案中，步骤(1)中所述硫酸尾气进气温度控制为60—80℃之间。
本发明上述方案中，步骤(2)中所述过氧化氢储存罐中的过氧化氢，其浓度为27.5％的过氧化氢溶液。
本发明上述方案中，步骤(3)中所述硫酸尾气溶于稀硫酸中的比例为1：40体积比。
本发明上述方案中，步骤(3)中所述过氧化氢溶液浓度为0.1-1.0％，此浓度既可以保证较好的吸收效果，又控制了吸收剂的单位消耗。
本发明上述方案中，步骤(4)中所述稀硫酸溶液在反应吸收塔中循环液室的硫酸浓度应保持在20～30％范围内，以达到吸收要求的酸浓度。
本发明所述过氧化氢法烟气脱硫处理工艺中，经反复试验所述稀硫酸循环溶液的浓度控制在不低于2.90％；这是为避免产生稀硫酸量过多，返回到循环液室后破坏循环液室内稀硫酸中的水与稀硫酸平衡造成吸收剂的损失。
本发明所述过氧化氢法烟气脱硫处理工艺中，采取精确计量加入过氧化氢溶液吸收剂于反应吸收塔内、并通过气体混合室连续添加过氧化氢溶液、循环槽连续排放稀硫酸的连续稳定操作控制技术，保持反应吸收塔内硫酸浓度稳定在20～30％范围内；确保从反应吸收塔中外排的稀硫酸中过氧化氢残余量最低，避免过氧化氢对硫酸质量的影响。
本发明实现所述一种过氧化氢法烟气脱硫处理工艺采用的脱硫处理系统，包括反应吸收塔、过氧化氢储存罐，输送管道，循环泵，循环槽和烟囱；其中，所述反应吸收塔采用单塔四层设计：有除雾层即吸收塔第一层，除雾层紧邻循环液室即吸收塔第二层，循环液室紧邻吸收层即吸收塔第三层，吸收层紧邻气体混合室即吸收塔第四层；所述过氧化氢储存罐置于反应吸收塔下部左外侧，通过输入管道与反应吸收塔底部气体混合室连接，气体混合室与反应吸收塔下部右外侧循环泵连接，循环泵与反应吸收塔中部右外侧循环槽连接，循环槽连接反应吸收塔中循环液室，所述烟囱安装于反应吸收塔顶部外侧，烟气通过除雾层后经输送管道排放至大气中。
本发明上述方案中，所述反应吸收塔的单塔四层设计为大开孔率填料塔或空塔。
本发明上述方案中，所述除雾层即吸收塔第一层中安装有除雾器。
本发明上述方案中，所述循环液室即吸收塔第二层中安装有若干稀硫酸溶液喷头。
本发明所述过氧化氢法烟气脱硫处理系统采用PLC即可编程逻辑控制器的控制系统进行控制，控制室不需设置常规监视设备，装置的监视与控制均通过PLC来实现。
本发明所述脱硫处理工艺中，所用过氧化氢脱硫活性强、反应速率快，二氧化硫的排放浓度低于200mg/m3以下，远低于国家标准GB26132-2010的要求，脱硫率可达98％以上，对氮氧化物亦有较高的脱除效率，且脱硫脱硝可同时进行。所述脱硫处理系统中，由于反应吸收塔采用单塔四层设计，因此脱硫处理系统配套设备少而精，无需额外增加操作人员，有效节约投资成本、运行成本和占地空间，且无二次污染。
本发明与现有技术相比具有的优点及有益的技术效果如下：
1、本发明所述的过氧化氢法烟气脱硫处理系统采用单塔四层设计，该反应吸收塔吸收反应和副产品的回收均在一个塔内，配套设备少而精，且可操作性强，无需额外增加操作人员，有效节约投资成本、运行成本和占地空间。
2、本发明所述的过氧化氢法烟气脱硫处理工艺，不仅工艺流程简短，控制与操作简便，而且其脱硫效率高、操作方便，所用过氧化氢脱硫活性强、反应速率快，二氧化硫的排放浓度低于200mg/m3以下，远低于国家标准GB26132-2010的要求，脱硫率可达98％以上，对氮氧化物亦有较高的脱除效率，且脱硫脱硝可同时进行。
3、本发明所述的过氧化氢法烟气脱硫处理工艺，由于反应吸收塔内进行脱硫需要不断补充加水，而过氧化氢法脱硫工艺产生的水恰好可用于吸收SO3气体并产生的稀硫酸。通过控制稀硫酸中含水量与酸的平衡和过氧化氢浓度，产生稀硫酸达到规定浓度后外排至循环槽，并调节酸浓度，实现循环利用，节约资源并使硫酸全部回收。
4、本发明所述的过氧化氢法烟气脱硫处理工艺，所述脱硫处理工艺中脱硫副产品为稀硫酸，与传统工艺相比不存在结晶堵塔的问题。
本发明所述过氧化氢法烟气脱硫处理系统中吸收塔为大开孔率填料塔或空塔，其系统阻力小于≤600Pa，因此可节省系统动力消耗。
5、本发明所述过氧化氢法烟气脱硫处理系统中，所产生的稀硫酸直接返回至反应吸收塔中用于调节酸浓度，副产品不需二次加工，回收成本大大降低；整个生产过程中不产生新的三废产物，因而无二次污染，属典型的清洁生产工艺。
附图说明
图1为本发明实现所述一种过氧化氢法烟气脱硫处理工艺采用的脱硫处理系统的整体结构示意图。
图中，1反应吸收塔，2除雾层即吸收塔第一层，3循环液室即吸收塔第二层，4吸收层即吸收塔第三层，5气体混合室即吸收塔第四层，6过氧化氢储存罐，7输送管道，8除雾器，9稀硫酸溶液喷头，10循环泵，11循环槽，12烟囱。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但并不意味着是对本发明保护范围的任何限定。
本发明所述实现一种过氧化氢法烟气脱硫处理工艺采用的脱硫处理系统，其结构如图1所示，包括反应吸收塔1、过氧化氢储存罐6，输送管道7，循环泵10，循环槽11和烟囱12；其中，所述反应吸收塔1采用单塔四层设计，包括其中部除雾层2即吸收塔第一层，除雾层2紧邻其中部循环液室3即吸收塔第二层，循环液室3紧邻其中部吸收层4即吸收塔第三层，吸收层4紧邻其底部气体混合室5即吸收塔第四层；所述过氧化氢储存罐6置于反应吸收塔1下部左侧外，通过输送管道7与反应吸收塔1底部的气体混合室5连接，气体混合室5经输送管道7与反应吸收塔1下部右侧外安装的循环泵10连接，循环泵10经输送管道7与反应吸收塔1中部右侧外设计的循环槽11连接，循环槽11经输送管道7连接于反应吸收塔中循环液室3内安装的若干稀硫酸溶液喷头9，所述除雾层2内设置一除雾器8，反应吸收塔顶部外侧安装烟囱12，反应吸收塔内烟气通过除雾层2后经连接烟囱的输送管道排放至大气中。
实施例1
本实施例按图1所述脱硫处理系统结构连接好各仪器设备，按照上述脱硫处理工艺步骤及所述参数进行操作；整个操作过程采用PLC即可编程逻辑控制器的控制系统进行控制，控制室不需设置常规监视设备，装置的监视与控制均通过PLC来实现。
本实施例硫酸尾气进气的二氧化硫含量为1600mg/Nm3，调节硫酸尾气温度为60℃，进气压力为1500Pa，氧气含量为4％，经理论计算并结合试验所用过氧化氢溶液吸收剂浓度确定为0.1-1.0％，本实施例所用过氧化氢溶液吸收剂浓度为0.1％。
所用的反应吸收塔参数为反应吸收塔直径D＝4.8m的填料塔，高度H＝15.5m；所用循环泵为杨程30m，流量为300m3/h的904L卧式离心泵；所用输送管道选用玻璃钢或不锈钢材质。
本实施例具体操作过程及步骤如下：
1、将调节好各参数的硫酸尾气通入反应吸收塔1底部气体混合室5即吸收塔第四层；
2、将储存在过氧化氢储存罐6中的其浓度为27.5％的过氧化氢溶液吸收剂经输送管道7输送至反应吸收塔1底部气体混合室5，并分解产生水和氧气，步骤1通入的硫酸尾气与氧气在气体混合室5混合接触反应后，生成含有三氧化硫的混合气体；
3、经步骤2所形成混合气体与反应吸收塔1中循环液室3即吸收塔第二层的稀硫酸溶液喷头9喷淋而下的稀硫酸溶液在反应吸收塔1吸收层4即吸收塔第三层混合接触，接触后的硫酸尾气则溶于稀硫酸中并落入反应吸收塔1底部，而接触后的硫酸尾气以1:40体积比溶于稀硫酸中，此时二氧化硫得到去除；所述稀硫酸溶液为经脱硫处理系统产生，由反应吸收塔底部外的循环泵10经输送管道7输送至反应吸收塔中部外的循环槽11后再经输送管道输送至循环液室3；
4、将步骤3所述的稀硫酸溶液，从反应吸收塔1底部经循环泵10外排至循环槽11内；调节循环槽11内稀硫酸浓度，当其浓度调节到2.90％后，循环回流至反应吸收塔1中循环液室3的稀硫酸溶液再经稀硫酸溶液喷头喷淋而下与混合气体在反应吸收塔中吸收层4混合接触，循环上述步骤3过程，使反应吸收塔中循环液室3的硫酸浓度保持在20％内，以达到吸收要求的酸浓度；从而达到二氧化硫的去除；
5、所述硫酸尾气经步骤1—4净化后通过反应吸收塔中除雾层2即吸收塔第一层内安装的除雾器8除水干燥后，达到排放标准的烟气经反应吸收塔1顶部连接的输送管道送入烟囱排放至大气中。
通过实施例1的脱硫处理工艺和脱硫处理系统进行脱硫脱硝操作时，其中所用吸收剂为27.5％的过氧化氢溶液，所述稀硫酸溶液浓度控制在不低于2.90％，反应吸收塔1吸收层4中过氧化氢最终浓度为0.1％，吸收层内硫酸浓度保持在20％，硫酸尾气进气温度为60℃，压力为1500Pa，硫酸尾气进气二氧化硫含量为1600mg/Nm3。经脱硫系统处理后二氧化硫浓度小于200mg/Nm3，脱硫率大于98％。
实施例2
本实施例同样按图1所示结构连接好各仪器设备，其所用仪器设备与实施例1相同，操作过程和步骤与实施例1也相同，和实施例1不同之处在于，所述硫酸尾气进气温度为70℃，反应吸收塔1吸收层4中过氧化氢溶液吸收剂浓度为0.5％，吸收层内硫酸浓度保持在25％，其他所用参数与实施例1均相同。经脱硫系统处理后其二氧化硫浓度小于200mg/Nm3，脱硫率大于98％。
实施例3
本实施例同样按图1所示结构连接好各仪器设备，其所用仪器设备及操作过程和步骤与实施例1相同，不同之处在于，所述硫酸尾气进气温度为80℃，反应吸收塔1吸收层4中过氧化氢溶液吸收剂浓度为1％，吸收层4内硫酸浓度保持在30％。经脱硫系统处理后其二氧化硫浓度小于200mg/Nm3，脱硫率大于98％。

Claims (10)

1.一种过氧化氢法烟气脱硫处理工艺，其特征在于包括以下工艺步骤：
(1)调节硫酸尾气参数
在硫酸尾气进入反应吸收塔(1)前，调节好硫酸尾气温度，压力，氧气含量各参数，使硫酸尾气符合脱硫要求；
(2)混合气体形成
将步骤(1)调节好参数的硫酸尾气通入反应吸收塔(1)中气体混合室(5)即吸收塔第四层，将过氧化氢储存罐(6)中的过氧化氢通过输送管道(7)送入反应吸收塔(1)中气体混合室(5)后分解产生水和氧气，产生的氧气和硫酸尾气在反应吸收塔中气体混合室(5)中混合接触反应，形成含有三氧化硫的混合气体；
(3)去除二氧化硫
经步骤(2)形成的混合气体与反应吸收塔(1)中循环液室(3)即吸收塔第二层中的稀硫酸溶液喷头(9)喷淋而下的稀硫酸溶液在反应吸收塔(1)中吸收层(4)即吸收塔第三层混合接触，接触后的硫酸尾气则溶于稀硫酸中并落入反应吸收塔(1)底部，此时二氧化硫得到去除；所述稀硫酸溶液为经脱硫处理系统产生，由循环泵(10)经输送管道(7)输送至反应吸收塔(1)外的循环槽(11)后再输送至循环液室(3)；
(4)稀硫酸溶液的循环利用
将步骤(3)产生的稀硫酸溶液，从反应吸收塔底部经输送管道由循环泵外排至循环槽内；调节循环槽内稀硫酸浓度，当其浓度达到2.90％后，循环回流至反应吸收塔中循环液室的稀硫酸溶液再经稀硫酸溶液喷头喷淋而下与混合气体在反应吸收塔中吸收层混合接触，循环上述步骤(3)过程，以达到二氧化硫的去除；
(5)达标烟气排放至大气中
所述硫酸尾气经步骤(1)—(4)净化后通过反应吸收塔中除雾层(2)即吸收塔第一层安装的除雾器(8)除水干燥后，达到排放标准的烟气经反应吸收塔(1)顶部连接的输送管道(7)送入烟囱排放至大气中。
2.根据权利要求1所述一种过氧化氢法烟气脱硫处理工艺，其特征在于步骤(1)中所述硫酸尾气的进气温度控制为60—80℃之间。
3.根据权利要求1所述一种过氧化氢法烟气脱硫处理工艺，其特征在于步骤(2)中所述过氧化氢储存罐(6)中的过氧化氢，其浓度为27.5％的过氧化氢溶液。
4.根据权利要求1所述一种过氧化氢法烟气脱硫处理工艺，其特征在于步骤(3)中所述硫酸尾气溶于稀硫酸中的比例为1：40体积比。
5.根据权利要求1或3所述一种过氧化氢法烟气脱硫处理工艺，其特征在于步骤(3)中所述过氧化氢溶液浓度为0.1-1.0％。
6.根据权利要求1所述一种过氧化氢法烟气脱硫处理工艺，其特征在于步骤(4)中所述稀硫酸溶液在反应吸收塔(1)中循环液室(3)的硫酸浓度应保持在20～30％范围，以达到吸收要求的酸浓度。
7.根据权利要求1-6任一所述一种过氧化氢法烟气脱硫处理工艺采用的脱硫处理系统，其特征在于包括反应吸收塔(1)，过氧化氢储存罐(6)，输送管道(7)，循环泵(10)，循环槽(11)和烟囱(12)；其中，所述反应吸收塔(1)为单塔四层：有除雾层(2)即吸收塔第一层，除雾层紧邻循环液室(3)即吸收塔第二层，循环液室紧邻吸收层(4)即吸收塔第三层，吸收层紧邻气体混合室(5)即吸收塔第四层；所述过氧化氢储存罐置于反应吸收塔下部左外侧，通过输入管道(7)与反应吸收塔底部气体混合室连接，气体混合室与反应吸收塔下部右外侧循环泵(10)连接，循环泵与反应吸收塔中部右外侧循环槽(11)连接，循环槽连接反应吸收塔中循环液室，所述烟囱(12)安装于反应吸收塔顶部外侧，烟气通过除雾层后经输送管道排放至大气中。
8.根据权利要求7所述一种过氧化氢法烟气脱硫处理系统，其特征在于所述反应吸收塔(1)的单塔四层设计为大开孔率填料塔或空塔。
9.根据权利要求7或8所述一种过氧化氢法烟气脱硫处理系统，其特征在于所述除雾层(2)即吸收塔第一层中安装有除雾器(8)。
10.根据权利要求7或8所述一种过氧化氢法烟气脱硫处理系统，其特征在于所述循环液室(3)即吸收塔第二层中安装有若干稀硫酸溶液喷头(9)。
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