CN106986313A - 一种柠檬酸盐法烟气脱硫及二氧化硫资源化工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于节能环保技术领域，公开了一种柠檬酸盐法烟气脱硫及二氧化硫资源化工艺，该工艺是采用如下步骤实现的：配制檬酸盐吸收液，输送进SO2吸收装置，与烟气中SO2进行多级逆流接触，生成含SO2的富液，输送进SO2解析装置中，通过蒸汽加热解析，得到SO2气体，将解析出来的SO2气体分别进行氧化吸收、压缩、硫化钠吸收，分别得到硫酸、液体SO2及Na2S2O3、NaHSO3、Na2S等混合液，将混合液通过自氧化还原反应生成硫磺和硫酸钠，得到的硫酸钠经还原得到硫化钠。本发明采用柠檬酸盐法烟气脱硫及二氧化硫资源化工艺进行烟气脱硫，改变了现有单纯将SO2作为三废污染去除的烟气脱硫思路，通过将烟气中SO2进行硫资源回收，实现污染治理同时获得多种含硫产品，经济效益良好。

Description

一种柠檬酸盐法烟气脱硫及二氧化硫资源化工艺
技术领域
本发明涉及节能环保技术领域，特别涉及一种柠檬酸盐法烟气脱硫及二氧化硫资源化工艺。
背景技术
二氧化硫污染已成为制约我国经济、社会可持续发展的重要因素，因此控制二氧化硫污染势在必行。到目前为止，烟气脱硫工艺方法不下几十种。有的脱硫工艺已成功的应用于工业几十年，有的还处于研究阶段。烟气脱硫方法大类上分为湿法、半干法、干法三种。湿法又分为许多种工艺，若从脱硫剂上分，可分为石灰石/石灰-石膏法、双碱法、氨法等，目前应用最广泛的是湿法石灰石脱硫工艺：该法具有脱硫反应速度快、脱硫效率高等优点,但存在投资和运行维护费用都很高、治理烟气中的SO2后却新增了CO2的排放、脱硫后副产品石膏质量不高，销售困难，抛弃和长期堆放又会产生二次污染等问题。双碱法适合烟气中SO2浓度比较高的情况，存在副产物回收困难、投资较高、运行费用高等缺点。氨法工业应用技术较成熟，副产品可做化肥用，无废弃物，缺点是氨消耗量大，氨的运输和贮存存在一定安全隐患。
因此，有必要发明一种全新的烟气脱硫技术，以解决现有烟气脱硫资源回收利用率低、成本高以及排放不达标的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种柠檬酸盐法烟气脱硫及二氧化硫资源化工艺。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种柠檬酸盐法烟气脱硫及二氧化硫资源化工艺，包括如下工艺步骤：
(1)配制吸收液：将柠檬酸盐加水或贫液配制成浓度为1～5mol/L的柠檬酸盐吸收液；
(2)SO2吸收：柠檬酸盐吸收液输送进SO2吸收装置中，与烟气中SO2进行多级逆流接触，生成含SO2的富液；
(3)SO2解析：将步骤(2)所得富液输送进SO2解析装置中，通过蒸汽加热解析，富液变贫液，得到SO2气体；
(4)SO2氧化吸收：将解析出来的SO2气体在氧化装置与O2反应生成SO3，并在吸收装置内与水接触吸收制得硫酸；
(5)SO2压缩：将解析出来的SO2气体在压缩装置中压缩成液体SO2；
(6)硫化钠吸收：将硫化钠溶液输送进吸收装置中，与解析出来的二氧化硫气体进行多级逆流接触，生成含Na2S2O3、NaHSO3、Na2S等物质的混合液；
(7)自氧化还原：将步骤(6)所得混合液输送进自氧化还原装置中，通过自氧化还原反应生成硫磺和硫酸钠；
(8)硫酸钠还原：上述硫酸钠与煤粉经配比后进入还原装置进行还原，还原后得到硫化钠。
优选的，步骤(1)所述贫液为步骤(3)中所得的贫液。
优选的，由于烟气温度高并含有灰尘等固体颗粒物，为保证后续吸收工作的正常实施，在SO2吸收过程中，需要对烟气进行降温除尘净化处理。同上述理由，步骤(8)中硫酸钠与煤粉还原过程产生的烟气合并进行净化处理。
优选的，步骤(3)解析后的SO2气体浓度高、温度高且含有水分，在分别进行压缩、氧化吸收或Na2S吸收时均需要在改装置内进行预处理，除去水分、降低温度或配气稀释。
优选的，步骤(8)得到的硫化钠可循环用于步骤(6)中，实现资源的回收利用。
本发明的另一目的是提供一种柠檬酸盐法烟气脱硫及二氧化硫资源化的系统，包括吸收液配置装置、SO2吸收装置、SO2解析装置、SO2氧化吸收装置、SO2压缩装置、硫化钠吸收装置、自氧化还原装置、硫酸钠还原装置。
优选的，在SO2吸收装置之前，设立烟气净化装置，硫酸钠与煤粉还原过程产生的烟气也合并进行净化处理。该装置内，高温烟气可以进入换热器初冷，再进入喷淋洗涤塔采用喷头喷雾对烟气进行降温增湿除尘，保证后续吸收工艺的稳定。
优选的，在SO2氧化吸收装置、SO2压缩装置、Na2S吸收装置之前，还要设立SO2预处理装置，由于解析出的SO2气体浓度高、温度高且含有水份，在分别进行压缩、氧化吸收或Na2S吸收时均需要在预处理装置内进行预处理，除去水份、降低温度或配气稀释。
优选的，吸收液配制装置用于将柠檬酸盐与水或贫液配制成一定浓度的柠檬酸盐吸收液向SO2吸收装置提供吸收液。该装置包括贫液槽，用于解析塔底部解析后的贫液中转；还包括一个柠檬酸盐配制槽，用于将定量贫液和柠檬酸盐在配制槽内混合，制成脱SO2用的柠檬酸盐吸收液。
优选的，SO2吸收装置为三级柠檬酸盐脱硫塔，降温后的饱和烟气进入三级柠檬酸盐脱硫塔对烟气中SO2进行脱除，每级塔吸收液进行本塔循环。为保证吸收效率，控制一级吸收塔循环液的pH＝1～3.5左右，二级吸收塔pH＝1.5～4左右，三级吸收塔pH＝2～4.5左右，三级吸收塔为串联垂直布置。一级吸收塔的饱和SO2富液(SO2浓度20～45g/L)的一部分送SO2解析塔进行再沸脱吸。三级柠檬酸溶液总脱硫效率在97％以上。吸收后的烟气经换热后送烟囱排放，烟囱出口SO2浓度<50mg/Nm3。
优选的，SO2解析装置用于接收来自SO2吸收装置的富含二氧化硫的柠檬酸盐吸收液，在该装置内富液通过蒸汽加热，富液变贫液，解析得到SO2气体。
优选的，SO2压缩装置用于将解析出来的SO2气体经预处理装置中硫酸干燥，在该装置中通过机械压缩机灌装制得液体SO2。
优选的，Na2S吸收装置，用于将解析出来的SO2气体经预处理装置，通过降低温度、配气稀释，在该装置中与Na2S溶进行多级逆流接触反应，生成含Na2S2O3、NaHSO3、Na2S等物质的混合液。
优选的，自氧化还原装置，用于将Na2S吸收处理后的混合液，在该装置中一定温度和压力下生成硫磺和硫酸钠。混合液分离出硫磺和硫酸钠溶液，硫磺经熔硫、热滤、造粒，得到产品硫磺，硫酸钠溶液通过蒸发结晶得到固体硫酸钠，母液用于配制Na2S溶液。
优选的，硫酸钠还原装置，用于将自氧化还原装置处理后的硫酸钠，在该装置中与煤粉按一定比例进行还原，还原后得到固体硫化钠。固体硫化钠返回到Na2S吸收装置循环利用。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
1)变废为宝：本工艺方案将烟气中SO2作为生产硫磺的原料，采用化工过程进行吸收和解析，终端产出硫磺等产品，实现了资源回收、变废为宝，克服了现有脱硫方法直接将烟气中SO2作为废物去除的缺点。
2)烟气脱硫可以实现赢利：本工艺方案终端产出硫磺等产品，销售所得可以补偿脱硫运行费用，实现了经济效益和环境保护的同步，有助于提高项目建设单位的市场竞争力。
3)真正实现近零排放：采用本工艺方案对脱硫装置进行升级改造，通过吸收解析过程对烟气SO2深度捕集，总脱硫效率在96.5％以上，烟囱出口SO2浓度＜50mg/Nm3，可达零排放标准，远低于现有国标限值，同时PM2.5也几乎完全得到去除。
4)脱硫石膏的困扰不再：本工艺方案终端产出硫磺等产品，消除了石灰石-石膏法所带来的产生大宗固废脱硫石膏处置难题。
5)炉料硫分选择更加容易：采用本工艺方案脱硫，炉料硫分相当于原料“品位”，在保证生产正常的情况下，硫分越高产出越好，所以对炉料硫分不再限制。
附图说明
图1是实施例1中柠檬酸盐法烟气脱硫及二氧化硫资源化的工艺流程图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
一种柠檬酸盐法烟气脱硫及二氧化硫资源化工艺，包括如下工艺步骤：
(1)配制吸收液：将柠檬酸盐加贫液配制成浓度为1mol/L的柠檬酸盐吸收液；
(2)净化烟气：将高温烟气通入净化装置，进入换热器初冷，再进入喷淋洗涤塔采用喷头喷雾对烟气进行降温增湿除尘，
(3)SO2吸收：柠檬酸盐吸收液输送进SO2吸收装置中，与烟气中SO2进行多级逆流接触，生成含SO2的富液；
(4)SO2解析：将步骤(3)所得富液输送进SO2解析装置中，通过蒸汽加热解析，富液变贫液，得到SO2气体，所得贫液用于步骤(1)中配制柠檬酸盐吸收液；
(5)SO2预处理：将步骤(4)解析后的SO2进行预处理，除去水份、降低温度或配气稀释；
(6)SO2氧化吸收：将解析出来的SO2气体在氧化装置与O2反应生成SO3，并在吸收装置内与水接触吸收制得硫酸；
(7)SO2压缩：将解析出来的SO2气体在压缩装置中压缩成液体SO2；
(8)硫化钠吸收：将硫化钠溶液输送进吸收装置中，与解析出来的二氧化硫气体进行多级逆流接触，生成含Na2S2O3、NaHSO3、Na2S等物质的混合液；
(9)自氧化还原：将步骤(8)所得混合液输送进自氧化还原装置中，通过自氧化还原反应生成硫磺和硫酸钠；
(10)硫酸钠还原：上述硫酸钠与煤粉经配比后进入还原装置进行还原，还原后得到硫化钠。
实施例2
一种柠檬酸盐法烟气脱硫及二氧化硫资源化工艺，包括如下工艺步骤：
(1)配制吸收液：将柠檬酸盐加水配制成浓度为3mol/L的柠檬酸盐吸收液；
(2)SO2吸收：柠檬酸盐吸收液输送进SO2吸收装置中，与烟气中SO2进行多级逆流接触，生成含SO2的富液；
(3)SO2解析：将步骤(2)所得富液输送进SO2解析装置中，通过蒸汽加热解析，富液变贫液，得到SO2气体；
(4)SO2氧化吸收：将解析出来的SO2气体在氧化装置与O2反应生成SO3，并在吸收装置内与水接触吸收制得硫酸；
(5)SO2压缩：将解析出来的SO2气体在压缩装置中压缩成液体SO2；
(6)硫化钠吸收：将硫化钠溶液输送进吸收装置中，与解析出来的二氧化硫气体进行多级逆流接触，生成含Na2S2O3、NaHSO3、Na2S等物质的混合液；
(7)自氧化还原：将步骤(6)所得混合液输送进自氧化还原装置中，通过自氧化还原反应生成硫磺和硫酸钠；
(8)硫酸钠还原：上述硫酸钠与煤粉经配比后进入还原装置进行还原，还原后得到硫化钠。
实施例3
一种柠檬酸盐法烟气脱硫及二氧化硫资源化工艺，包括如下工艺步骤：
(1)配制吸收液：将柠檬酸盐加贫液配制成浓度为5mol/L的柠檬酸盐吸收液；
(2)净化烟气：将高温烟气通入净化装置，进入换热器初冷，再进入喷淋洗涤塔采用喷头喷雾对烟气进行降温增湿除尘，
(3)SO2吸收：柠檬酸盐吸收液输送进SO2吸收装置中，与烟气中SO2进行多级逆流接触，生成含SO2的富液；
(4)SO2解析：将步骤(3)所得富液输送进SO2解析装置中，通过蒸汽加热解析，富液变贫液，得到SO2气体，所得贫液用于步骤(1)中配制柠檬酸盐吸收液；
(5)SO2预处理：将步骤(4)解析后的SO2进行预处理，除去水份、降低温度或配气稀释；
(6)SO2氧化吸收：将解析出来的SO2气体在氧化装置与O2反应生成SO3，并在吸收装置内与水接触吸收制得硫酸；
(7)SO2压缩：将解析出来的SO2气体在压缩装置中压缩成液体SO2；
(8)硫化钠吸收：将硫化钠溶液输送进吸收装置中，与解析出来的二氧化硫气体进行多级逆流接触，生成含Na2S2O3、NaHSO3、Na2S等物质的混合液；
(9)自氧化还原：将步骤(8)所得混合液输送进自氧化还原装置中，通过自氧化还原反应生成硫磺和硫酸钠；
(10)硫酸钠还原：上述硫酸钠与煤粉经配比后进入还原装置进行还原，还原后得到硫化钠。
以上为本发明较佳实施例，只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种柠檬酸盐法烟气脱硫及二氧化硫资源化工艺，其特征在于：包括如下工艺步骤：
(1)配制吸收液：将柠檬酸盐加水或贫液配制成浓度为1～5mol/L的柠檬酸盐吸收液；
(2)SO2吸收：柠檬酸盐吸收液输送进SO2吸收装置中，与烟气中SO2进行多级逆流接触，生成含SO2的富液；
(3)SO2解析：将步骤(2)所得富液输送进SO2解析装置中，通过蒸汽加热解析，富液变贫液，得到SO2气体；
(4)SO2氧化吸收：将解析出来的SO2气体在氧化装置与O2反应生成SO3，并在吸收装置内与水接触吸收制得硫酸；
(5)SO2压缩：将解析出来的SO2气体在压缩装置中压缩成液体SO2；
(6)硫化钠吸收：将硫化钠溶液输送进吸收装置中，与解析出来的SO2气体进行多级逆流接触，生成含Na2S2O3、NaHSO3、Na2S等物质的混合液；
(7)自氧化还原：将步骤(6)所得混合液输送进自氧化还原装置中，通过自氧化还原反应生成硫磺和硫酸钠；
(8)硫酸钠还原：上述硫酸钠与煤粉经配比后进入还原装置进行还原，还原后得到硫化钠。
2.根据权利要求1所述的柠檬酸盐法烟气脱硫及二氧化硫资源化工艺，其特征在于：步骤(1)所述贫液为步骤(3)中所得的贫液。
3.根据权利要求1所述的柠檬酸盐法烟气脱硫及二氧化硫资源化工艺，其特征在于：所述SO2吸收过程中，需先将烟气进行降温除尘净化处理。
4.根据权利要求1所述的柠檬酸盐法烟气脱硫及二氧化硫资源化工艺，其特征在于：所述步骤(3)解析后的SO2气体进行后续处理前，需要进行预处理，除去水分、降低温度或配气稀释。
5.根据权利要求1所述的柠檬酸盐法烟气脱硫及二氧化硫资源化工艺，其特征在于：所述步骤(8)得到的硫化钠可循环用于步骤(6)中。
6.一种权利要求1所述的柠檬酸盐法烟气脱硫及二氧化硫资源化的系统，其特征在于：所述系统包括吸收液配制装置、SO2吸收装置、SO2解析装置、SO2氧化吸收装置、SO2压缩装置、硫化钠吸收装置、自氧化还原装置、硫酸钠还原装置。
7.根据权利要求6所述的柠檬酸盐法烟气脱硫及二氧化硫资源化的系统，其特征在于：所述系统还包括烟气净化装置，所述烟气净化装置在SO2吸收装置前。
8.根据权利要求6所述的柠檬酸盐法烟气脱硫及二氧化硫资源化的系统，其特征在于：所述系统还包括SO2预处理装置，所述SO2预处理装置设置在SO2氧化吸收装置、SO2压缩装置、硫化钠吸收装置前。
9.根据权利要求6所述的柠檬酸盐法烟气脱硫及二氧化硫资源化的系统，其特征在于：所述吸收液配制装置中设有贫液槽和柠檬酸盐配置槽。
10.根据权利要求6所述的柠檬酸盐法烟气脱硫及二氧化硫资源化的系统，其特征在于：所述SO2吸收装置为三级柠檬酸盐脱硫塔。
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