CN107213769B - 一种分室加氨的氨法脱硫方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分室加氨的氨法脱硫方法,其特征在于,氧化段包括彼此流体连通的氧化室和加氨室,并且氨吸收剂加入到所述加氨室中。优选地,所述方法的吸收‑氧化循环包括氧化室和次级喷淋吸收段间的液体循环和加氨室和初级喷淋吸收段间的液体循环,所述两个循环间至少通过氧化室和加氨室间的流体连通而相互串流。本发明还公开了用于实施所述方法的装置。
Description
技术领域:
本发明涉及一种分室加氨的氨法脱硫方法及装置。更具体地,本发明涉及一种分室加氨的氨法脱硫方法及装置,其中氧化段包括至少一个氧化室和至少一个加氨室,并且氨吸收剂加入到所述加氨室中。
背景技术:
目前全球脱除气体中二氧化硫的主流工艺是石灰石脱硫方法和氨脱硫方法。石灰石脱硫方法在脱硫过程中会产生大量的废水、石膏渣,处理这些废水、废渣需要大量的投资和运行成本。而且,在石灰石脱硫方法中,每脱除1吨二氧化硫同步产生约0.7吨二氧化碳。氨法脱硫方法基本上不产生废水和废渣,投入的脱硫剂氨转化成有用的硫酸铵化肥,因此是更环境友好的。
中国专利CN 1283346C和CN 1321723C公开了使用氨作为脱除剂脱除燃煤烟气中SO2的方法,排放尾气中SO2浓度小于100mg/Nm3。但是,尾气中氨逃逸量可以高达12mg/Nm3。所述专利未关注气溶胶的形成。
中国专利CN100428979C公开了塔内结晶氨法脱硫工艺及装置,其中将脱硫塔设计成多段结构,从下往上依次为氧化段、结晶段、降温吸收段、主吸收段、脱水除雾段。在该方法中,利用烟气蒸发能力进行结晶,降低了运行能耗,排放尾气中SO2浓度小于200mg/Nm3,氨含量可以低至3mg/Nm3。
中国专利CN103301705B公开了一种脱硫烟气细微颗粒物控制装置及方法,其中在吸收段后设置用于除去大部分大于10μm液滴的吸收液除雾器以及用于去除细微颗粒物的烟气再洗涤和水洗除雾器,实现了60%以上的细微颗粒物脱除率。
但是,仍然需要能够进一步抑制氨逃逸和气溶胶形成的分室加氨的氨法脱硫方法及装置。
发明概述:
为了克服现有氨法脱硫方法中存在的氨逃逸和气溶胶形成的问题,本发明人进行了勤勉的研究。结果发现,通过采用分室加氨、分段加氨以控制氨法脱硫装置不同区域溶液有不同的组成的技术手段,可以实现高效脱硫并控制氨逃逸和气溶胶的形成。由此完成了本发明。
因此,在一个方面,本发明涉及一种分室加氨的氨法脱硫方法,其特征在于,氧化段包括彼此流体连通的氧化室和加氨室,并且氨吸收剂加入到所述加氨室中。
在一个实施方案中,所述氨法脱硫方法的吸收-氧化循环包括氧化室和次级喷淋吸收段间的液体循环和加氨室和初级喷淋吸收段间的液体循环,所述两个循环间至少通过氧化室和加氨室间的流体连通而相互串流。
在另一个方面,本发明涉及一种氨法脱硫装置,其包括:
初级喷淋吸收段,该初级喷淋吸收段被构建成允许从其上部经喷淋进入的第一喷淋液与从下部进入的气体物流逆流接触,并允许接触过的第一喷淋液从其下部取出以提供回流液,和允许经初步吸收的气体物流进入次级喷淋吸收段,例如通过带气帽的隔板;
次级喷淋吸收段,该次级喷淋吸收段被构建成允许从其上部经喷淋进入的第二喷淋液与从初级喷淋吸收段进入的气体物流逆流接触,并允许接触过的喷淋液从其下部取出以提供回流液;和
氧化段,其包括:
氧化室,该氧化室被构建成允许来自次级喷淋吸收段的回流液的至少一部分或者来自初级和次级喷淋吸收段的合并的回流液的一部分与含氧气体接触和反应,并允许从其下部取出液相的至少一部分以循环到次级喷淋吸收段或者次级和初级喷淋吸收段二者;和
加氨室,该加氨室被构建成在顶部和/或侧面与所述氧化室流体联通,允许来自初级喷淋吸收段的回流液的至少一部分或者来自初级和次级喷淋吸收段的合并的回流液的一部分从其上部进入并与氨吸收剂混合,和允许从其下部取出液体物流以循环到初级喷淋吸收段或者次级和初级喷淋吸收段二者。
在一个实施方案中,所述装置还包括在初级喷淋吸收段上游的降温浓缩段,该降温浓缩段被构建成允许待处理的气体物流如燃煤锅炉中产生的烟气被降温浓缩段循环洗涤液洗涤和冷却,同时利用气体物流中的热量浓缩所述降温浓缩段循环洗涤液,并允许所述冷却的气体物流进入初级喷淋吸收段,例如通过带气帽的隔板。
附图简要说明
提供附图以帮助理解本发明,然而所述附图不意图以与权利要求书不一致的方式限制本发明,其中:
图1为按照本发明一个实施方案的方法的示意图。
图2为按照本发明一个实施方案的吸收循环流程示意图。
图3为按照本发明一个实施方案的加氨室开孔示意图。
在所述附图中,相同的附图标记指代相同的物流或单元,其中:1表示吸收塔,2表示氧化室,3表示降温浓缩段,4表示氨水,5表示液氨,6表示加氨室,7表示空气,8表示初级喷淋吸收段,9表示次级喷淋吸收段,10表示气帽,11表示初级喷淋吸收循环泵,12表示次级喷淋吸收循环泵。
优选实施方案的描述
在一个方面,本发明提供了一种分室加氨的氨法脱硫方法,其特征在于,氧化段包括彼此流体连通的氧化室和加氨室,并且氨吸收剂加入到所述加氨室中。
在一些实施方案中,所述氨法脱硫方法的吸收-氧化循环包括氧化室和次级喷淋吸收段间的液体循环和加氨室和初级喷淋吸收段间的液体循环,所述两个循环间至少通过氧化室和加氨室间的流体连通而相互串流。
在一些实施方案中,所述氨法脱硫方法包括:
提供待处理的含二氧化硫的气体物流;
将所述待处理的含二氧化硫的气体物流送入降温浓缩段,在那里所述气体物流被降温浓缩段循环洗涤液洗涤和降温,同时利用气体物流中的热量浓缩所述降温浓缩段循环洗涤液;
离开降温浓缩段的气体物流进入初级喷淋吸收段,在其中所述气体物流与第一喷淋吸收液逆流接触;
离开初级喷淋吸收段的气体物流进入次级喷淋吸收段,在其中所述气体物流与第二喷淋吸收液逆流接触;
将来自初级喷淋吸收段底部和次级喷淋吸收段底部的液体料流作为回流液分别送入加氨室和氧化室,或者将二者合并后将合并的液体料流分开送入加氨室和氧化室,并且向氧化室中送入含氧气体和向加氨室中送入氨吸收剂,所述加氨室和氧化室流体联通;
将从氧化室下部取出的液体料流的至少一部分作为第二喷淋吸收液送入次级喷淋吸收段,并且任选地,将从氧化室下部取出的液体料流的至少一部分送入后续单元以回收硫酸铵;
将从加氨室下部取出的液体料流作为第一喷淋吸收液送入初级喷淋吸收段;和
将从次级喷淋吸收段的上部离开的气体料流经除雾滴后放空,任选在经过进一步的细微颗粒物脱除处理之后。
在本发明的方法中,所述待处理的含二氧化硫的气体可以是在任何工业生产方法中产生的任何含二氧化硫的气体。所述待处理的含二氧化硫的气体的实例包括但不限于煤燃烧产生的烟气和流化床催化裂化工艺中产生的烟气。
在本发明的方法中,使用氨作为吸收剂来脱除气体物流中的硫氧化物。所述氨可以呈液氨、气态氨、氨水或其组合的形式。
在本发明的方法中,所述含氧气体可以是例如氧气、空气、富氧空气、贫氧空气等。
本发明方法的一个关键特征是,在氧化段中,分开设置彼此流体连通的氧化室和加氨室,并且通常仅向加氨室中引入氨吸收剂。这样,可以分别控制氧化室和加氨室中的氧化率和物料的pH。
在本发明的方法中,对氨吸收剂的添加方式没有具体限制。在一个实施方案中,采用管式分布器、微孔式分布器、静态混合器等直接将氨吸收剂加入到液体物流中。在另一个实施方案中,先将氨吸收剂与气体物流如空气混合,然后将该混合的气体物流直接加入到例如加氨室中,或者采用管式分布器、微孔式分布器、静态混合器等加入到液体物流中,例如进至加氨室的液体物流中。在氨吸收剂如液氨与气体物流混合的情况中,对气体物流的量没有具体的限制,但优选该量可以使得液氨气化后气氨的体积与所述气体物流的体积之比为1:0.03-1:0.2,优选1:0:03-1:0.1。
在本发明的方法中,存在两个吸收-氧化循环过程,一个是在次级喷淋吸收段与氧化室之间的液体物流循环,另一个是在初级喷淋吸收段与加氨室之间的液体物流循环,所述两个循环间至少通过氧化室和加氨室间的流体连通而相互串流。另外,输送来自氧化室和加氨室的循环喷淋吸收液的管线可以彼此独立,但是优选在二者间设置由阀门控制的连通管线,以允许调节进入初级吸收喷淋段和次级喷淋吸收段的液体的量和/或pH。另外,来自初级吸收喷淋段和次级喷淋吸收段的回流液可以被分别送至加氨室和氧化室,也可以在合并后将合并的回流液的一部分送至加氨室和另一部分送至氧化室。基于来自初级吸收喷淋段和次级吸收喷淋段的回流液的总量计,30体积%-85体积%,例如约60-约70体积%,例如约60体积%的回流液进入加氨室,其余的回流液进入氧化室。
在一个具体的实施方案中,来自初级喷淋吸收段和次级喷淋吸收段底部的喷淋液合并回流,其中合并的回流液的约60-约70体积%,例如65体积%进入加氨室,在其中所述回流液与氨吸收剂合并以调节pH值,并且合并的回流液的其余部分进入氧化室。
在一些具体的实施方案中,液氨被用作氨吸收剂,其中一部分液氨(例如基于加入到加氨室中的总氨计约55mol%)通过微孔式分布器或者其它类型的分布器均匀地进入在加氨室中的回流液部分中,和另一部分(例如基于加入到加氨室中的总氨计约45mol%)与含氧气体如空气混合后加入到加氨室,所述含氧气体如空气的体积为液氨气化后的气态氨体积的约3%-约10%,例如约5%。
主要通过调节引入加氨室的氨吸收剂的量和调节两个吸收-氧化循环的相对量,可以控制加氨室出口和氧化室出口的循环液的pH值以及氧化室和加氨室中各自的氧化率。在一些实施方案中,加氨室出口的循环液的pH在4.6-8.0,优选5.6-6.4的范围内,加氨室中的氧化率在93%-99.5%,优选97.5%-99%的范围内,并且氧化室出口的循环液的pH在4.0-6.8,优选4.5-5.9的范围内,氧化室中的氧化率≥98.5%,优选98.5%-99.5%。本文中使用的术语“氧化率”是指进入氧化室和加氨室中的回流液中存在的亚硫酸(氢)铵被氧化成硫酸铵的转化率。
任选地,在本发明的方法中,还在氧化室、降温浓缩段(pH控制在在2.5-5.5的范围内,优选3-3.5的范围内)、初级喷淋吸收段和次级喷淋吸收段中至少之一中添加氨吸收剂,以控制各段中物料的pH。
参考附图1和2,描述本发明的方法的一个实施方案。待处理的气体物流如燃煤锅炉的烟气进入降温浓缩段3,在那里所述气体物流被降温浓缩段循环洗涤液洗涤和降温,同时利用烟气中的热量浓缩所述降温浓缩段循环洗涤液。如图1所示,还向降温浓缩段3的气体物流中引入氨吸收剂4(如氨水),尽管这不是必须的。经冷却的气体物流向上进入(例如通过气帽)初级喷淋吸收段8,在那里所述气体物流与从初级喷淋吸收段8上部经喷淋器进入的第一喷淋液逆流接触,以将气体物流中的硫氧化物的至少一部分吸收在所述喷淋液中和因此降低气体物流的硫氧化物含量。接触后的第一喷淋液汇集在初级喷淋吸收段8的底部,其被取出作为进入氧化室2和加氨室6的回流液。在初级喷淋吸收段8中经过初级吸收的气体物流向上进入(例如通过气帽)次级喷淋吸收段9,在那里所述气体物流与从次级喷淋吸收段9上部经喷淋器进入的第二喷淋液逆流接触,以进一步降低气体物流的硫氧化物含量和可能地减少夹带的氨的量。接触后的第二喷淋液汇集在次级喷淋吸收段9的底部,其被取出作为进入氧化室2和加氨室6的回流液。所述在次级喷淋吸收段9中被进一步处理过的气体物流可以经脱除雾滴后放空,或者在经过随后的任选的细微颗粒物脱除段进一步处理后放空。来自次级喷淋吸收段9的回流液或者来自初级喷淋吸收段8和次级喷淋吸收段9的合并的回流液的一部分(如图1中所示)进入氧化室2,在那里其与含氧气体如空气7接触,由此所述回流液中亚硫酸(氢)铵的至少一部分被氧化成硫酸铵。将氧化室2下部的液相的一部分经管线13取出,并且取出的液体物流的至少一部分经循环泵12送至次级喷淋吸收段9的上部作为喷淋吸收液,并且任选地,取出的液体物流的至少一部分送下游单元处理以回收硫酸铵。还提供加氨室6,其在上部和侧面经开孔与所述氧化室2流体连通,两个室之间允许物质交换。来自初级喷淋吸收段8底部的回流液的至少一部分或者来自初级喷淋吸收段8底部和次级喷淋吸收段9底部的合并的回流液的至少一部分从上部进入加氨室6,并在其中与氨吸收剂5(如液氨)合并(例如通过微孔式分配器)。另外的氨吸收剂5(如液氨)与空气7混合后被加入到加氨室6中。从加氨室6下部经管线14取出一部分液体,并将其通过循环泵11送入初级喷淋吸收段8的上部作为喷淋吸收液。管线13和14之间可以设有连通通道,由此允许调节进入初级喷淋吸收段8和次级喷淋吸收段9的喷淋液的量和pH值。在所述方法中,除在加氨室6和降温浓缩段3引入氨吸收剂外,任选还在初级喷淋吸收段8、次级喷淋吸收段9、任选的细微颗粒物脱除段中的一个或多个中引入氨吸收剂,以调节和控制各段中物流的组成和pH值(未显示)。
在另一方面,本发明提供了适合进行上述本发明方法的氨法脱硫装置,其包括:
初级喷淋吸收段,该初级喷淋吸收段被构建成允许从其上部经喷淋进入的第一喷淋液与从下部进入的气体物流逆流接触,并允许接触过的第一喷淋液从其下部取出以提供回流液,和允许经初步吸收的气体物流进入次级喷淋吸收段,例如通过带气帽的隔板;
次级喷淋吸收段,该次级喷淋吸收段被构建成允许从其上部经喷淋进入的第二喷淋液与从初级喷淋吸收段进入的气体物流逆流接触,并允许接触过的第二喷淋液从其下部取出以提供回流液;和
氧化段,其包括:
氧化室,该氧化室被构建成允许来自次级喷淋吸收段的回流液的至少一部分或者来自初级和次级喷淋吸收段的合并的回流液的一部分与含氧气体接触和反应,并允许从其下部取出液相的至少一部分以循环到次级喷淋吸收段或者次级和初级喷淋吸收段二者;和
加氨室,该加氨室被构建成在顶部和/或侧面与所述氧化室流体联通,允许来自初级喷淋吸收段的回流液的至少一部分或者来自初级和次级喷淋吸收段的合并的回流液的一部分从其上部进入并与氨吸收剂混合,和允许从其下部取出液体物流以循环到初级喷淋吸收段或者次级和初级喷淋吸收段二者。
在一个实施方案中,所述装置还包括在初级喷淋吸收段上游的降温浓缩段,该降温浓缩段被构建成允许待处理的气体物流如燃煤锅炉中产生的烟气被降温浓缩段循环洗涤液洗涤和冷却,同时利用气体物流中的热量浓缩所述降温浓缩段循环洗涤液,并允许所述冷却的气体物流进入初级喷淋吸收段,例如通过带气帽的隔板。
在一个优选的实施方案中,所述装置的各个段被容纳在一个吸收塔中。
在本发明的装置中,氧化室的容积可以根据氧化所需的停留时间确定,加氨室的容积一般不小于循环泵在2分钟内的流量。
在一些实施方案中,所述氧化段的氧化室和加氨室可以独立设置。例如,所述氧化室和加氨室可以由两个彼此流体连通的槽提供。又例如,所述氧化室可以设置在容纳所述装置的各个段的吸收塔内和加氨室可以设置在所述吸收塔内或吸收塔外。
在另外一些实施方案中,所述氧化段的氧化室和加氨室由一个槽分隔形成。在又另外一些实施方案中,所述氧化段的氧化室和加氨室都设置在容纳所述装置的各个段的吸收塔内,并且由吸收塔内下部的一段分隔形成。在这样的实施方案中,加氨室横截面积最大占所述槽/吸收塔横截面积的85%,例如不超过60%,或者不超过50%,或者不超过40%,或者在8-50%的范围内,或者在10-40%的范围内,或者在12-35%的范围内。一般地,加氨室设置在氧化室的控制液位以下。例如,加氨室的顶部可以在氧化室的控制液位以下至少20厘米,优选在氧化室的控制液位以下100-200厘米。在本发明的装置中,加氨室的底面不开孔。加氨室在侧面,优选侧面的下部,例如在侧面的下1/8的部分,或者下1/6的部分,或者下1/5的部分,或者下1/4的部分,或者下1/3的部分开一个或多个与氧化室流体连通的平衡孔。每个开孔的面积一般不超过0.25m2,优选不超过0.1m2,更优选不超过0.05m2,仍更优选不超过0.01m2。对所述开孔的形状没有具体的限制,例如所述开孔可以为圆形、长方形、正方形、椭圆形、六边形等。在一个具体的实施方案中,开孔为80×80mm或者90×90mm或者100×100mm的正方形。在另一个具体的实施方案中,开孔为直径80,或85,或90,或95,或100,或110mm的圆形。所述侧面开孔的数量可以按照流速为4m/s时至少达到单台循环泵的流量所需的横截面积和单个开孔的孔面积计算。一般地,所述侧面开孔的数量使得所述开孔的总面积等于或大于按照流速为4m/s时达到单台循环泵的流量所需的横截面积。所述加氨室在顶板上也有一个或多个开孔。一般地,在顶板上的开孔数量为侧面开孔数量的1倍-3倍,并且在顶板上的开孔的尺寸可以与侧面开孔的尺寸相同或不同,优选大致相同。在顶板上的开孔的形状可以与侧面开孔的形状相同或不同,优选大致相同。在加氨室的侧面及顶部的平衡孔一般应远离各物料的入口和出口设置。图3中示意性描述了按照本发明一个实施方案的加氨室的开孔的设置。加氨室侧面和/或顶部的开孔的设置允许所述两个循环间相互串流。
加氨室的形状不是关键的。通常可以根据其位置并考虑设备加工的方便性确定其形状。例如,在加氨室与塔或罐壁相连时可以将其做成半圆柱型;在加氨室被置于塔中间时,可以将其做成卧罐型;在加氨室被置于塔外时可以将其做成圆柱立罐型。
在一个具体的实施方案中,本发明的装置如图1-3中所示,其中加氨室6横截面积为吸收塔1横截面积的约15-约30%,例如18%,20%,22%或25%;加氨室6高度为氧化段高度的约30-约42%,例如35%,38%,或40%,并且加氨室6整体在氧化室2内的控制液位以下,例如在控制液位以下至少约50cm,例如在控制液位以下60cm,80cm,100cm,或150cm;加氨室6容积为约15-40m3,例如18,22,或26m3,氧化室2容积为约150-400m3,例如180,220,或260m3,加氨室6和氧化室2的容积比为约1:10;加氨室6在侧面的下部(例如下1/4或1/5或1/6部分)可以有约5-约15,例如10个平衡口,在顶板有10-30,例如20个平衡孔,每个孔的尺寸可以为80×80mm,所述平衡孔远离回流液入口和加氨口设置;来自初级喷淋吸收段8和次级喷淋吸收段9的回流液合并,其中约60-70%,例如65体积%的总回流液进入加氨室6与液氨5混合,回流液的其余部分进入氧化室2;基于进料至加氨室6的液氨的总量计,例如约55%的液氨5被直接加入到加氨室6(例如通过微孔式分布器),和另外的45%的液氨5与空气7混合后加入到加氨室6,空气7的体积为液氨气化后气态氨体积的约5%-约10%。进出氧化室2和加氨室6的各管道可以根据需要设置阀门,以允许调节进出两个室的物料的流量,进而允许调节进出两个室的液体物流的组成。
本发明实现的技术效果
1.本发明有利地解决了氨法脱硫中氨逃逸和气溶胶形成的问题,从而适应更严格的排放要求。在原烟气中SO2浓度≤30000mg/Nm3,总颗粒物浓度≤30mg/Nm3的条件下,经处理的净烟气可达到SO2含量≤35mg/Nm3和总尘(含气溶胶)含量≤5mg/Nm3。
2.在本发明方法中,处理后的烟气中游离氨含量≤3mg/Nm3,氨利用率可高达99%以上。
3.本发明的装置净化效率高、运行稳定可靠、避免了二次污染、适应范围广。
实施例
实施例1
采用发明的装置对来自煤燃烧过程的烟气进行氨法脱硫处理,其中所述装置基本上如图1-3中所示,除了氧化室和加氨室由在吸收塔外的2个槽提供,所述两个槽在中部设有DN500连通管;来自加氨室下部出口的循环液进入初级喷淋吸收段上部,来自氧化室下部出口的循环液进入次级喷淋吸收段上部;来自初级和次级喷淋吸收段的回流液在降温浓缩段与初级喷淋吸收段之间的气液分离器处汇合,总量2700m3/h,其中60体积%的回流液去加氨室,和40体积%的回流液去氧化室;以204kg/h的流量将液氨通过微孔式分布器均匀和缓和地加入到加氨室,和另外将300kg/h的液氨通过分布管加入到空气中,空气体积为液氨气化后气态氨体积的10%,然后将该混合后的气体进料到加氨室;加氨室容积为27m3;氧化室的容积为200m3;无送至下游单元回收硫酸铵的物流。
原烟气流量600000Nm3/h,温度145℃,SO2浓度1600mg/Nm3,总颗粒物浓度21.3mg/Nm3。加氨室下部出口循环液pH为6.1,加氨室中的氧化率为98%。氧化室下部出口的循环液pH为5.3,氧化室中的氧化率为99.5%。降温浓缩段出口的气体温度为51.4℃。
离开次级喷淋吸收段的净烟气的SO2含量为17.3mg/Nm3,总颗粒物(含气溶胶)含量为1.8mg/Nm3,夹带的氨的量为0.35mg/Nm3。
实施例2
重复实施例1的试验,除了将氧化室和加氨室设置在同一个直径为5.5m的槽内,加氨室横截面积为槽横截面积的18%,加氨室顶部较氧化室中的液位低1m;加氨室侧面的下部开13个平衡口,顶板开22个平衡孔,单孔尺寸为80×80mm,平衡孔远离循环液取出口和加氨口设置;加氨室为半圆柱形的形状,容积为27m3,氧化室容积为220m3;来自初级和次级喷淋吸收段的喷淋液合并,其中合并的回流液的70%与2522kg/h的20%氨水合并后进入加氨室,其余的回流液进入氧化室。
从加氨室取出的循环液的pH为6.3,加氨室中的氧化率为98.6%。从氧化室取出的循环液的pH为5.4,氧化室中的氧化率为99.7%。
净烟气的SO2含量为16.3mg/Nm3,总颗粒物(含气溶胶)含量为2.1mg/Nm3,夹带的氨的量为0.42mg/Nm3。
实施例3
采用实施例1的装置进行试验,除了将氧化室和加氨室设置在同一个直径为6m的槽内,加氨室横截面积为槽横截面积的20%,加氨室顶部较氧化室中的液位低1.5m;加氨室侧面的下部开8个平衡口,顶板开13个平衡孔,单孔尺寸为100×100mm,平衡孔远离循环液取出口和加氨口设置;加氨室容积为25m3,位于槽中间,为卧罐型,氧化室容积为228m3;来自初级和次级喷淋吸收段的喷淋液不合并,分别送往加氨室和氧化室,其中至加氨室的回流液流量为1700m3/h,和至氧化室的回流液流量为600m3/h;用作吸收剂的20%氨水以5432kg/h的流量加入到进至加氨室的回流液中,和以1316kg/h的流量加入到至氧化室的回流液中。
原烟气流量300000Nm3/h,温度145℃,SO2浓度8500mg/Nm3,总颗粒物浓度28.5mg/Nm3。
从加氨室取出的循环液的pH为6.5,加氨室中的氧化率96.8%。从氧化室取出的循环液的pH为5.3,氧化室中的氧化率99%。
净烟气的SO2含量为31.4mg/Nm3,总颗粒物(含气溶胶)含量为2.8mg/Nm3,夹带的氨的量为0.7mg/Nm3。
对比例:
重复实施例3的试验,但是不采用分室加氨即加氨室和氧化室合二为一,来自初级和次级喷淋吸收段的喷淋液2300m3/h合并进入氧化室,进入前补充6770kg/h的20%氨水,氧化后返回初级和次级喷淋吸收段吸收,氧化后循环液的pH为5.9,氧化率为98.3%。
净烟气的SO2含量为67mg/Nm3,总颗粒物(含气溶胶)含量为12mg/Nm3,夹带的氨的量为2.7mg/Nm3,20%氨水消耗增加22kg/h。各项指标均比实施例3差。
实施例和对比例中一些指标的检测方法及主要仪器见下表1。
表1.一些指标的检测方法及主要仪器
本申请说明书中提到的专利、专利申请、测试方法通过引用结合在本文。
虽然参考示例性实施方案描述了本发明,但本领域技术人员将理解,在不偏离本发明的精神和范围的情况下,可以做出各种改变和修改。因此,本发明不限于作为实施本发明的最佳方式公开的特定实施方案,而是包括落入所附权利要求书范围内的所有实施方案。
Claims (18)
1.一种分室加氨的氨法脱硫方法,其特征在于,氧化段包括彼此流体连通的氧化室和加氨室,并且氨吸收剂加入到所述加氨室中,并且其特征还在于,所述方法的吸收-氧化循环包括氧化室和次级喷淋吸收段间的液体循环和加氨室和初级喷淋吸收段间的液体循环,所述两个循环间至少通过氧化室和加氨室间的流体连通而相互串流。
2.权利要求1的方法,该方法包括以下步骤:
提供待处理的含二氧化硫的气体物流;
将所述待处理的含二氧化硫的气体物流送入降温浓缩段,在那里所述气体物流被降温浓缩段循环洗涤液洗涤和降温,同时利用气体物流中的热量浓缩所述降温浓缩段循环洗涤液;
离开降温浓缩段的气体物流进入初级喷淋吸收段,在其中所述气体物流与第一喷淋吸收液逆流接触;
离开初级喷淋吸收段的气体物流进入次级喷淋吸收段,在其中所述气体物流与第二喷淋吸收液逆流接触;
将来自初级喷淋吸收段底部和次级喷淋吸收段底部的液体料流作为回流液分别送入加氨室和氧化室,或者将二者合并后将合并的液体料流分开送入加氨室和氧化室,并且向氧化室中送入含氧气体和向加氨室中送入氨吸收剂,所述加氨室和氧化室流体联通;
将从氧化室下部取出的液体料流的至少一部分作为第二喷淋吸收液送入次级喷淋吸收段,并且任选地,将从氧化室下部取出的液体料流的至少一部分送入后续单元以回收硫酸铵;
将从加氨室下部取出的液体料流作为第一喷淋吸收液送入初级喷淋吸收段;和
将从次级喷淋吸收段的上部离开的气体料流经除雾滴后排放,或者在经除雾滴处理后经过进一步的细微颗粒物脱除处理之后排放。
3.权利要求2的方法,该方法具有以下特征中至少之一:
-所述待处理的含二氧化硫的气体是煤燃烧产生的烟气或者流化床催化裂化工艺中产生的烟气或者其它工业过程中产生的烟气;和
-所述含氧气体是氧气、空气、富氧空气或贫氧空气。
4.权利要求1的方法,该方法具有以下特征中至少之一:
-所述氨吸收剂呈液氨、气态氨、氨水或其组合的形式;
-氨吸收剂被采用管式分布器、微孔式分布器或静态混合器加入到液体物流中,和/或氨吸收剂先与含氧空气混合,然后该混合的气体物流被直接加入到加氨室中;
-从加氨室下部引出的循环液的pH在4.6-8.0的范围内;
-从氧化室下部引出的循环液的pH在4.0-6.8的范围内;
-除了存在于进至氧化室的回流液中的氨吸收剂和由加氨室进入氧化室的氨吸收剂外,不另外向氧化室中添加氨吸收剂;
-加氨室中的氧化率在93%-99.5%的范围内;
-氧化室中的氧化率≥98.5%;
-基于来自初级吸收喷淋段和次级吸收喷淋段的回流液的总量计,30%-85%的回流液进入加氨室,其余的回流液进入氧化室;和
-从氧化室下部取出循环液的管线和从加氨室下部取出循环液的管线间设置有阀门,以允许调节分别进至初级喷淋吸收段和次级喷淋吸收段的循环液的量和/或pH值。
5.权利要求2的方法,其中来自初级喷淋吸收段和次级喷淋吸收段底部的喷淋液合并,其中合并的回流液的30%-85%进入加氨室以与氨吸收剂合并,并且合并的回流液的其余部分进入氧化室。
6.权利要求3的方法,其中氨吸收剂的至少一部分通过微孔式分布器进入将被进料至加氨室的回流液部分或者直接进料至加氨室中,和/或氨吸收剂的至少一部分与含氧气体混合后加入到加氨室。
7.权利要求6的方法,其中使用液氨作为吸收剂,并且所述液氨通过混合器加入溶液中,和/或所述液氨先与含氧气体混合并且然后加入到加氨室,含氧气体量为液氨气化后气氨体积的3%-10%。
8.权利要求2的方法,其中还在降温浓缩段、初级喷淋吸收段和次级喷淋吸收段中至少之一中添加氨吸收剂。
9.权利要求1-8中任一项的方法,其中在原烟气SO2浓度≤30000mg/Nm3,总颗粒物浓度≤30mg/Nm3条件下,净烟气达到SO2≤35mg/Nm3,包括气溶胶在内的总颗粒物≤5mg/Nm3,氨逃逸≤3mg/Nm3。
10.用于实施氨法脱硫方法的装置,其包括:
初级喷淋吸收段,该初级喷淋吸收段被构建成允许从其上部经喷淋进入的第一喷淋液与从下部进入的气体物流逆流接触,并允许接触过的第一喷淋液从其下部取出以提供回流液,和允许经初步吸收的气体物流进入次级喷淋吸收段;
次级喷淋吸收段,该次级喷淋吸收段被构建成允许从其上部经喷淋进入的第二喷淋液与从初级喷淋吸收段进入的气体物流逆流接触,并允许接触过的第二喷淋液从其下部取出以提供回流液;和
氧化段,其包括:
氧化室,该氧化室被构建成允许来自次级喷淋吸收段的回流液的至少一部分或者来自初级和次级喷淋吸收段的合并的回流液的一部分与含氧气体接触和反应,并允许从其下部取出液相的至少一部分以循环到次级喷淋吸收段或者次级和初级喷淋吸收段二者;和
加氨室,该加氨室被构建成在顶部和/或侧面与所述氧化室流体联通,允许来自初级喷淋吸收段的回流液的至少一部分或者来自初级和次级喷淋吸收段的合并的回流液的一部分从其上部进入并与氨吸收剂混合,和允许从其下部取出液体物流以循环到初级喷淋吸收段或者次级和初级喷淋吸收段二者。
11.权利要求10的装置,该装置还包括在初级喷淋吸收段上游的降温浓缩段,该降温浓缩段被构建成允许待处理的气体物流被降温浓缩段循环洗涤液洗涤和冷却,同时利用气体物流中的热量浓缩所述降温浓缩段循环洗涤液,并允许所述冷却的气体物流进入初级喷淋吸收段。
12.权利要求10的装置,其具有以下特征中至少之一:
-所述氧化段的氧化室和加氨室独立设置;或者所述氧化段的氧化室和加氨室由一个槽分隔形成;或者所述氧化段的氧化室和加氨室都设置在容纳所述装置的各个段的吸收塔内,并且由吸收塔内下部的一段分隔形成;
-加氨室的容积不小于在2分钟内从下部取出的液体的量;和
-从氧化室下部取出循环液的管线和从加氨室下部取出循环液的管线间设置有阀门,以允许调节分别进至初级喷淋吸收段和次级喷淋吸收段的循环液的量和/或pH值。
13.权利要求10的装置,其中所述氧化室和加氨室由两个彼此流体连通的槽提供,或者所述氧化室设置在容纳所述装置的各个段的吸收塔内和加氨室设置在所述吸收塔内或吸收塔外。
14.权利要求10的装置,其中所述氧化段的氧化室和加氨室由一个槽分隔形成,或者都设置在容纳所述装置的各个段的吸收塔内且由吸收塔内下部的一段分隔形成,其中加氨室横截面积最大占所述槽/吸收塔横截面积的85%,并且其中所述加氨室在侧面和/或顶部有开孔。
15.权利要求14的装置,其中加氨室横截面积占所述槽/吸收塔横截面积的5-50%。
16.权利要求14的装置,其中加氨室设置在氧化室内的控制液位以下至少20厘米。
17.权利要求10的装置,其中通过在加氨室侧面和/顶部设置开孔来实现所述加氨室与所述氧化室间的流体联通,并且其中所述装置具有以下特征中至少之一:
-加氨室在侧面的下部1/3的部分开一个或多个孔;
-加氨室在顶板上有一个或多个开孔;
-加氨室的单个开孔的面积不超过0.25m2;
-加氨室的开孔为圆形、长方形、正方形、椭圆形或六边形;
-在加氨室的侧面和/或顶部的平衡孔远离各物料的入口和出口设置。
18.权利要求10的装置,其中通过至少在加氨室侧面设置开孔来实现所述加氨室与所述氧化室间的流体联通,并且其中所述侧面开孔的数量使得所述开孔的总面积等于或大于按照流速为4m/s时达到加氨室和初级喷淋吸收段间的循环泵的流量所需的横截面积。
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