CN107115779A - 一种废气脱硫的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废气脱硫的方法，该方法包括：1)对废气进行换热，温度降至190～250℃；2)换热后的废气进入急冷段，与吸收液接触，废气经过绝热饱和吸收温度降至60‑80℃；3)从急冷段流出的废气进入第一吸收段，使废气在填料中与喷淋的吸收液接触，吸收液吸收废气中的二氧化硫；4)从第一吸收段流出的废气进入第二吸收段，使废气在填料中与喷淋的吸收液逆流接触，除去废气中剩余的全部二氧化硫；5)从第二吸收段流出的废气进行多级水洗，除去废气中夹带的盐溶液；6)将从多级水洗段中流出的废气除去液滴后排放。本发明的方法操作简单，操作费用降低，占地面积也大大降低，排放指标能够大大低于环保标准水平，处于工艺领先水平。

Description

一种废气脱硫的方法
技术领域
本发明涉及一种废气的处理方法，特别是一种含二氧化硫废气的处理方法。
背景技术
自上世纪30年代改良Claus硫磺回收技术实现工业化生产以来，经过了近90年的发展和改进，已经趋于成熟和完善，但常用的二级Claus硫磺回收装置，烟气中二氧化硫排放浓度通常在300-800mg/Nm3，不能满足现阶段标准要求。
现阶段，硫磺回收装置的尾气处理常用的是还原-吸收法，即先把尾气中含硫化合物全部还原为H2S，然后再将其脱除，最终以酸性气或元素硫的形式回收，吸收液可循环再生使用。SCOT是典型的还原-吸收法，此工艺的主要缺陷是装置投资、操作成本和能量消耗都相当高。氧化-吸收法也是尾气处理的一种方法，其特点是先将尾气中的含硫化合物全部氧化为SO2，然后用溶液(或溶剂或碱液)吸收SO2，最终以硫酸盐、亚硫酸盐或SO2的形式回收。但大多数用于低SO2浓度排烟脱硫或处理冶炼厂、硫酸厂的尾气。尾气焚烧部分是把回收硫磺后的尾气直接灼烧，含硫化合物最终以SO2的形式排入大气，这些工艺尾气排放的SO2浓度均大于300mg/Nm3。
随着世界各国保护大气环境的标准日益严格，对硫磺回收装置的硫回收率要求愈来愈高。中石化积极实施绿色低碳发展战略，把降低硫磺回收装置尾气中的二氧化硫排放浓度作为炼油板块争创世界一流企业的重要指标之一，且《石油炼制工业污染物排放标准》(GB 31570-2015)规定：现有企业自2017年7月1日起及新建企业自2015年7月1日起执行硫磺回收装置二氧化硫排放浓度小于400mg/Nm3(特定地区小于100mg/Nm3)。二氧化硫减排势在必行。
钠碱吸收工艺采用钠碱中和的原理，反应速度快，吸收效果好，可大大降低烟气中SO2的排放。该工艺与还原类工艺相比，没有加氢还原反应，省去了加氢还原反应器和再热器；利用钠碱作吸收剂，吸收尾气中的硫化物，从而使尾气达标排放；操作简单；操作费用降低；占地面积也大大降低；排放指标能够大大低于环保标准水平，处于工艺领先水平。
钠碱脱硫具有以下优点：吸收能力强，生产的钠盐溶解度大，可避免设备结垢和淤塞；在较低的循环液下就可得到较高的脱硫率。
发明内容
发明目的：本发明目的是提供一种废气脱硫的方法，该方法可处理较高浓度(50000mg/Nm3)的含SO2高温(170～350℃)废气，最终排放烟气中的SO2指标降低至50mg/Nm3以下。本发明操作简单，吸收能力强，生产的钠盐溶解度大，可避免设备结垢和淤塞等特点；在较低的循环液下就可得到较高的脱硫率；排放出的废气较清洁，几乎不含无机微粒物质，不会造成雾霾天气。
技术方案：本发明目的是提供一种废气脱硫的方法，包括以下步骤：
1)将废气与废气换热器换热，使废气温度降至190～250℃；
2)换热后的废气进入急冷段，与吸收液顺流接触，废气经过绝热饱和吸收温度降至60-80℃；
3)从急冷段流出的废气进入吸收塔下部，在吸收塔内上升进入第一吸收段，使废气在填料中与喷淋的吸收液接触，吸收液吸收废气中的二氧化硫；
4)从第一吸收段流出的废气在吸收塔内继续上升进入第二吸收段，使废气在填料中与喷淋的吸收液接触，除去废气中60～99.9％的剩余二氧化硫；
5)从第二吸收段流出的废气在吸收塔内继续上升进入多级水洗段，所述多级水洗段包含两级以上的水洗段，废气与各级水洗段内喷淋的水在填料中接触，除去废气中夹带的盐溶液；
6)将从多级水洗段中流出的废气除去液滴后排放；
吸收液为可吸收二氧化硫的碱性溶液。
为了对高温废气进行快速降温，提高降温效率，使急冷段为喷淋管，喷淋管设置为垂直管或水平管；当废气压力较大时，为了提高降温效率，在急冷管内，使废气与吸收液逆流接触；当废气压力较小时，为了减小废气的压降损失，在急冷管内，使废气与吸收液顺流接触。
吸收塔塔釜设有吸收液，塔釜的吸收液通过循环泵被输送至急冷段喷淋，与废气接触后重新回到塔釜；塔釜的吸收液通过饱和循环泵被输送至第一吸收段上部进行喷淋，与废气接触后重新回到塔釜。
为了降低塔釜排出的吸收液中亚硫酸钠含量，满足COD排放标准，在塔釜的吸收液中均匀分布氧化性气体，使吸收液中60～99.9％的亚硫酸钠氧化为硫酸钠；为了进一步氧化待排出的吸收液中的亚硫酸钠，使塔釜与氧化罐相连，氧化罐中盛有碱液，在氧化罐中均匀分布氧化性气体，使来自塔釜的吸收液在氧化罐内充分氧化后排出；具体地，使吸收液中剩余亚硫酸钠的60～99.9％在氧化罐内氧化后排出；碱液为质量分数为1～30％的NaOH溶液。
为了节省成本，提高吸收液的使用率，将第二吸收段与吸收循环槽相连，吸收循环槽内的吸收液通过吸收循环泵输送至第二吸收段上部进行喷淋，与废气接触后的吸收液重新回到吸收循环槽。
为了使吸收液在急冷段、第一吸收段和第二吸收段内充分吸收二氧化硫，将碱液加入到循环泵的入口，使碱液与吸收液充分混合。
为了充分除去废气夹带的盐溶液，使步骤5)中，多级水洗段包括从下到上依次设置的一级水洗段、二级水洗段和三级水洗段，废气依次在一级水洗段、二级水洗段和三级水洗段中与喷淋的水逆流接触；为了节省成本，提高水洗段水的利用率，将各级水洗段分别与水循环槽相连，水循环槽内的水通过循环泵被输送至各级的水洗段上部进行喷淋，与废气接触后重新回到水循环槽内。
有益效果：本发明采用钠碱吸收方法处理高浓度高温含SO2废气，采用钠碱中和的原理，反应速度快，吸收效果好，可大大降低废气中SO2的排放。本发明的方法与还原-吸收法相比，没有加氢还原反应，省去了加氢还原反应器和再热器；利用钠碱作吸收剂，吸收尾气中的硫化物能力强，可处理含二氧化硫浓度为300～50000mg/Nm3的废气，最终排放的废气中二氧化硫浓度小于50mg/Nm3，满足现阶段最严格的排放要求；产生的钠盐溶解度大，可避免设备结垢和淤塞；在循环液使用量较低的情况下就可得到较高的脱硫率，最终排放的废气几乎不含无机微粒物质，不会造成雾霾天气，烟气排放蒸汽拖尾现象不明显。本发明操作简单，操作费用降低，占地面积也大大降低，排放指标能够大大低于环保标准水平，处于工艺领先水平。
附图说明
图1为使用实施例1的方法处理含二氧化硫废气的流程图；
图2为使用实施例2的方法处理含二氧化硫废气的流程图。
具体实施方式
实施例1
一种废气脱硫的方法，包括换热、吸收、氧化和循环部分。
图1中，箭头的方向表示气体或液体的流动方向。如图1所示，换热主要在烟气换热器8和急冷段9中进行。来自硫磺回收的高SO2浓度的高温废气22首先经过烟气换热器8换热，废气从300℃降至220℃。降温后的废气27从急冷段9的顶部进入，急冷段9为垂直的喷淋管，塔底部的吸收液被急冷循环泵15输送至急冷段9作为急冷循环液29喷淋，气液两相逆流接触，对高温废气进行绝热饱和降温，废气经过绝热饱和吸收，温度由220℃降至75℃，同时废气中的部分二氧化硫被循环液吸收。
吸收主要在吸收塔内进行。吸收塔包含三段，自下而上分别为第一吸收段7，第二吸收段6和水洗段，水洗段又分为一级水洗段5、二级水洗4和三级水洗3，每段每级均设喷头、液体分布器和填料等。在急冷段中降温后的废气以气液混合物28的形式从急冷段9进入吸收塔下部，废气再由吸收塔下部上升至第一吸收段7，饱和循环泵16将塔底部的吸收液输送至第一吸收段7上部喷淋，在填料段与上升的废气逆流接触，吸收废气中的部分二氧化硫。经第一吸收段7处理的废气上升至第二吸收段6，吸收循环泵17将来自吸收段的吸收液输送至第二吸收段6上部喷淋，充分吸收废气中剩余的二氧化硫，除去废气中60～99.9％的剩余二氧化硫，反应如下：
2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O；
Na2SO3+H2O+SO2→2NaHSO3；
在第二吸收段6中，废气中所有的SO2被吸收液吸收。
废气继续上行至一级水洗段5、二级水洗段4和三级水洗段3，一级水洗泵20、二级水洗泵19和三级水洗泵18分别将一级水循环槽11、二级水循环槽12和三级水循环槽13中的工艺水输送至各段的填料中，废气在一级水洗段5、二级水洗段4和三级水洗段3中分别与来自一级水洗泵20、二级水洗泵19和三级水洗泵18的工艺水逆流接触，除去尾气中夹带的盐溶液雾滴，废气得到进一步净化；尾气最后经过除沫器2、烟囱1排放至大气。工艺水23进入除沫器上方的喷淋器进行喷淋。
循环槽用来收集各段各级集液盘上溢流的溶液，吸收液循环槽10与一级水循环槽11、二级水循环槽12和三级水循环槽13是四合一设备，四合一设备的设计可减少占地面积，降低投资。
在吸收塔塔釜设置空气分布管，均匀分布空气，以充分均匀氧化吸收液，吸收液中部分Na2SO3氧化成硫酸钠，具体地，使吸收液中60～99.9％的亚硫酸钠在塔釜氧化为硫酸钠；部分氧化后的吸收液再输送到氧化罐14中，在氧化罐14中加入碱液25和空气26，将NaHSO3中和为Na2SO3，同时在氧化罐底部设计空气分布管，均匀分布空气，反应如下：
NaHSO3+NaOH→Na2SO3+H2O；
2Na2SO3+O2→2Na2SO4；
具体地，使吸收液中剩余亚硫酸钠的60～99.9％在氧化罐内氧化后排出，碱液为质量分数为1～30％的NaOH溶液。
使得氧化后氧化罐14内的吸收液满足COD排放标准《石油炼制工业污染物排放标准》(GB 31570-2015)的规定，最后通过外送泵21加压将硫酸钠溶液24送到污水处理厂。
碱液25加入到循环泵15、循环泵16和循环泵17的入口，经过离心泵的高速旋转使其与吸收液充分混合，更有利于吸收SO2；在氧化罐14中加入少量碱液，使得外排盐水满足标准《石油炼制工业污染物排放标准》(GB 31570-2015)中外排污水pH的要求。各段碱液的注入量均由pH分析仪控制。
将本实施方式的方法应用于福建12万吨/年硫磺回收装置中，吸收效果较好，吸收洗涤后的尾气达到下表所列的浓度：
表1
名称 处理前的二氧化硫浓度 二氧化硫排放浓度
12万吨/年硫磺回收装置 3000mg/Nm3 30mg/Nm3
本方法采用吸收液多级多梯度吸收尾气中的SO2，从而达到降低Sθ2排放的目的。
实施例2
如图2所示，除将实施例1中作为急冷管9的垂直喷淋管替换为水平喷淋管，使急冷管9内的气液逆流接触，并将吸收液循环槽10、一级水循环槽11、二级水循环槽12和三级水循环槽13分开布置外，其余与实施例1相同，在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种废气脱硫的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)将废气与废气换热器换热，使废气温度降至190～250℃；
2)换热后的废气进入急冷段，与吸收液接触，废气经过绝热饱和吸收，温度降至60-80℃；
3)从急冷段流出的废气进入吸收塔下部，在吸收塔内上升进入第一吸收段，使废气在填料中与喷淋的吸收液接触，吸收液吸收废气中的二氧化硫；
4)从第一吸收段流出的废气在吸收塔内继续上升进入第二吸收段，使废气在填料中与喷淋的吸收液接触，除去废气中60～99.9％的剩余二氧化硫；
5)从第二吸收段流出的废气在吸收塔内继续上升进入多级水洗段，所述多级水洗段包含两级以上的水洗段，废气与各级水洗段内喷淋的水在填料中接触，除去废气中夹带的盐溶液；
6)将从多级水洗段中流出的废气除去液滴后排放；
所述吸收液为可吸收二氧化硫的碱性溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述急冷段为喷淋管，所述喷淋管为垂直管或水平管，在喷淋管内，废气与吸收液顺流接触或逆流接触。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述吸收塔塔釜设有吸收液，塔釜的吸收液通过循环泵被输送至急冷段喷淋，与废气接触后重新回到塔釜。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述吸收塔塔釜设有吸收液，塔釜的吸收液通过循环泵被输送至第一吸收段上部进行喷淋，与废气接触后重新回到塔釜。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在塔釜的吸收液中均匀分布氧化性气体，使吸收液中60～99.9％的亚硫酸钠氧化为硫酸钠。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述塔釜与氧化罐相连，氧化罐中盛有碱液，在氧化罐中均匀分布氧化性气体，使吸收液中剩余亚硫酸钠的60～99.9％在氧化罐内氧化后排出。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二吸收段与吸收循环槽相连，吸收循环槽内的吸收液通过循环泵输送至第二吸收段上部进行喷淋，与废气接触后的吸收液重新回到吸收循环槽。
8.根据权利要求3或4或7所述的方法，其特征在于，将碱液加入到所述循环泵的入口，使碱液与吸收液充分混合。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5)中，所述多级水洗段包括从下到上依次设置的一级水洗段、二级水洗段和三级水洗段，所述废气依次在一级水洗段、二级水洗段和三级水洗段中与喷淋的水接触，除去废气夹带的盐溶液。
10.根据权利要求1或9所述的方法，其特征在于，所述多级水洗段中的各级水洗段分别与水循环槽相连，水循环槽内的水通过循环泵被输送至各级的水洗段上部进行喷淋，与废气接触后重新回到水循环槽内。
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