CN108722118B - 一种低能耗脱硫剂再生方法及脱硫方法 - Google Patents

一种低能耗脱硫剂再生方法及脱硫方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低能耗脱硫剂再生方法及脱硫方法,涉及脱硫工艺技术领域。该低能耗脱硫剂再生方法包括:将吸收二氧化硫后的脱硫剂富液输送至解吸塔,通过解吸塔塔底再沸器加热解吸;将解吸塔塔顶输出的含二氧化硫的水蒸汽输送至降膜蒸发器,将解析塔塔底再沸器产生的凝结水经膨胀阀减压降温后输送至降膜蒸发器,回收解吸塔塔顶物料的热能产生低压蒸汽;将低压蒸汽通过机械压缩增压升温后输送至解吸塔塔底再沸器作为解吸热源。该脱硫方法包括上述低能耗脱硫剂再生方法,能够显著降低脱硫剂再生中的生蒸汽消耗量,降低再生成本,适合于广泛推广应用。

Description

一种低能耗脱硫剂再生方法及脱硫方法
技术领域
本发明涉及脱硫工艺技术领域,且特别涉及一种低能耗脱硫剂再生方法及脱硫方法。
背景技术
可再生湿法烟气脱硫技术是将吸收SO2的吸收剂进行再生后重复利用的循环脱硫工艺,该方法具有不产生新的污染物,SO2可以回收利用,占地面积少,装置投资和操作费用低等优点。该方法工作原理是利用吸收剂吸收气体中的SO2,形成富含SO2的富吸收液,然后将吸收富液进行再生,再生后的吸收剂循环使用,释放出的SO2由于纯度较高,可以生产高附加值的产品。
但是,现有的工艺过程中存在着脱硫剂再生过程中消耗大量蒸汽的问题,能耗高,影响了技术的推广应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低能耗脱硫剂再生方法,旨在降低脱硫剂再生过程中的蒸汽消耗量,减少装置运行成本。
本发明的另一目的在于提供一种脱硫方法,其脱硫过程中脱硫剂再生过程中蒸汽消耗量低,能耗显著减少。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出了一种低能耗脱硫剂再生方法,包括如下步骤:
将吸收二氧化硫后的脱硫剂富液输送至解吸塔,通过解吸塔塔底再沸器蒸汽加热解吸;
将解吸塔塔顶输出的含二氧化硫的水蒸汽输送至降膜蒸发器,将解析塔塔底再沸器产生的凝结水经膨胀阀减压降温后输送至降膜蒸发器,回收解吸塔塔顶物料的热能产生低压蒸汽;
将低压蒸汽机械压缩增压升温后输送至解吸塔塔底再沸器作为解吸热源。
本发明还提出一种脱硫方法,包括吸收过程和上述低能耗脱硫剂再生方法;
吸收过程包括将含二氧化硫的气体和脱硫剂贫液在吸收塔内逆流接触,在吸收塔塔顶将脱硫后的尾气排出,在吸收塔塔底得到脱硫剂富液。
本发明实施例提供一种低能耗脱硫剂再生方法的有益效果是:其通过将吸收二氧化硫后的脱硫剂富液输送至解吸塔进行解吸,通过增设降膜蒸发器,为从解吸塔塔顶输出的含二氧化硫的蒸汽进行降温的同时,将从解吸塔塔底再沸器输出的凝结水进行减压蒸发产生低压蒸汽,将这部分蒸汽进行机械压缩,增压升温后输入再沸器作为再沸器的蒸汽源。采用本发明中提出的脱硫剂再生方法,能够更高效地降低脱硫剂再生能耗,同时具有多模式(蒸汽、热泵)灵活切换的优点,能够满足开工、临时检修等多种工况。本发明还提供了一种脱硫方法,其包括上述低能耗脱硫剂再生方法,同样能够显著降低脱硫剂再生中的生蒸汽消耗量,降低再生成本,适合于广泛推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的脱硫方法的整体工艺流程图。
图标:1-含SO2废气;2-冷却洗涤塔;3-循环洗涤水;4-循环急冷浆液;5-外排循环浆液;6-静电除雾器;7-急冷除尘烟气;8-吸收塔;9-贫液泵;10-脱硫剂贫液;11-净化尾气;12-脱硫剂富液;13-富液泵;14-贫富液换热器;15-解吸塔;16-再沸器;17-含SO2水蒸汽;18-降膜蒸发器;19-解吸塔顶分水罐;20-二氧化硫气体;21-回流水;22-回流水泵;23-低压蒸汽;24-蒸汽压缩机组;25-再沸器凝结水;26-膨胀阀;27-降膜蒸发器强制循环泵;28-开工蒸汽。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例提供的低能耗脱硫剂再生方法及脱硫方法进行具体说明。
本发明实施例提供的一种低能耗脱硫剂再生方法,其包括如下步骤:
S1、解吸
具体地,将吸收二氧化硫后的脱硫剂富液输送至解吸塔,通过解吸塔塔底再沸器蒸汽加热解吸。解吸塔的工艺条件包括:以130-150℃的饱和蒸汽为热源,塔底温度为115-125℃,塔顶压力为50-120kpa,塔顶温度为110-120℃。
需要指出的是,解吸塔的的工艺条件一方面要保证解吸的效果,一方面要使低压蒸汽产生阶段产生的蒸汽量和蒸汽温度符合工艺要求。因此,解吸塔的塔顶温度和塔底温度等工艺条件需要进行严格的控制。发明人发现,解吸塔中的操作条件在上述范围内时,脱硫剂富液的解吸效果较好且后续低压蒸汽的产生量也较多,能够最大程度地回收热量,降低蒸汽消耗量。
S2、低压蒸汽的产生
具体地,将解吸塔塔顶输出的含二氧化硫的水蒸汽输送至降膜蒸发器,将解析塔塔底再沸器产生的凝结水经膨胀阀减压降温后输送至降膜蒸发器,回收解吸塔塔顶物料的热能并生产低压蒸汽。
需要说明的是,在解吸塔顶物料出口设置一台降膜蒸发器,在为出塔物料降温分离的同时,产出干净的低压蒸汽。塔顶热能回收以水为工质,无需采用其它专用制冷剂,从而避免了现有技术中存在的各种难题和风险,能够更高效地降低脱硫剂再生能耗,同时具有多模式(蒸汽、热泵)灵活切换的优点,能够满足开工、临时检修等多种工况。
此外,在降膜蒸发器的输出端还得到二氧化硫和水的气液混合物,将气液混合物进行分离后得到高纯度二氧化硫气体和回流水;然后,将高纯度二氧化硫气体外排回收,将回流水输送至解吸塔塔顶循环利用。高纯度二氧化硫气体可以输送至下一工序进行利用,将回流水通过输送泵打入解吸塔进行利用。
进一步地,为了得到温度满足要求的低压蒸汽,并提升低压蒸汽的产量,降膜蒸发器上通过强制循环泵使水在降膜蒸发器内进行循环蒸发,产生低压蒸汽。
S3、增压升温后进行利用
具体地,将低压蒸汽机械压缩增压升温后输送至解吸塔塔底再沸器作为解吸热源。为了满足再沸器中蒸汽的要求需要将低压蒸汽进行机械压缩升温和增压后才能作为再沸器的蒸汽源利用。
优选地,为了适应解吸塔的工艺条件,低压蒸汽增压升温至130-150℃后再输送至解吸塔塔底再沸器。
需要指出的是,本发明提供的低能耗脱硫剂再生方法,以纯净水为工质回收解吸塔塔顶排出物料的热量,可降低机械压缩蒸汽回收系统设备选材难度,系统稳定性更高;同时分离出的高浓度SO2拥有更高的压力,能够直接送至硫磺回收装置,无需设置酸性气增压风机。
本发明实施例还提供了一种脱硫方法,包括吸收过程和上述低能耗脱硫剂再生方法;吸收过程包括将含二氧化硫的气体和脱硫剂贫液在吸收塔内逆流接触,在吸收塔塔顶将脱硫后的尾气排出,在吸收塔塔底得到脱硫剂富液。
优选地,将吸收塔塔底得到的脱硫剂富液和解吸塔塔底贫液泵输出的脱硫剂贫液进行换热,然后再将脱硫剂贫液从吸收塔塔顶输入,将脱硫剂富液从解吸塔塔顶输入。用脱硫剂富液对脱硫剂贫液进行降温,以提升在吸收塔中对二氧化硫的吸收效果,同时对富液进行预热,有利于降低再生过程的蒸汽消耗量。
优选地,将含二氧化硫的气体通入吸收塔之前,将气体在冷却洗涤塔中进行冷却除尘,再将除尘除雾后的烟气通入吸收塔;更优选地,将含硫废气从冷却喷淋塔的塔底输入,将洗涤水从冷却喷淋塔的塔顶输入,且将洗涤水通过塔底急冷循环泵在塔底和塔顶之间循环。
需要说明的是,通过冷却洗涤塔对废气进行冷却同时可以去除废气中的颗粒物及三氧化硫等强酸性气体,冷却后可以提升脱硫剂贫液对二氧化硫的脱除效果。
为了进一步脱除废气中携带的雾滴,在冷却喷淋塔的顶部设置静电除雾器,脱除急冷废气中携带的雾滴后再通入吸收塔。
具体地,吸收塔为填料塔,解吸塔为填料塔或板式塔,吸收塔采用填料塔的吸收效果更加。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例还提供一种脱硫方法,请结合图1,具体包括以下步骤:
(1)高温含SO2废气1在冷却洗涤塔2内与循环洗涤水3接触,进行冷却、除尘,除去废气中的颗粒物及三氧化硫等强酸性气体。冷却洗涤塔2为空塔,循环洗涤水也可以作为外排循环浆液5采出,塔顶设置湿式静电除雾器6,以进一步脱除急冷废气携带的雾滴。
(2)冷却除尘后的急冷除尘烟气7从吸收塔8底部进入,与脱硫剂贫液10逆向接触,烟气中的二氧化硫被捕获,吸收塔8为填料塔,净化后的净化尾气11经机械除雾后直接排放。
(3)吸收了二氧化硫的脱硫剂富液12通过富液泵13输送至贫富液换热器14,解吸塔15塔底的贫液通过贫液泵9也输送至贫富液换热器14,使脱硫剂富液12预热后进入解吸塔15,通过塔底再沸器16蒸汽加热解吸,解吸塔15为填料塔。解吸塔15以开工蒸汽28为蒸汽源对富液进行升温,再生后的脱硫剂贫液10返回吸收塔8循环使用。
(4)在解吸塔15顶物料出口设置降膜蒸发器18,以解吸塔15底再沸器凝结水25为工质,经膨胀阀26减压降温后对塔顶排出物料含SO2水蒸汽17进行冷却分离,塔顶物料走壳程,纯水走管程,使纯水蒸发,回收塔顶物料热能生产低压蒸汽23。通过降膜蒸发器强制循环泵27将蒸发水进行循环,并在降膜蒸发器18的输出端输出二氧化硫和水的气液混合物进入解吸塔顶分水罐19进行分离后,回流水21通过回流水泵22输入解吸塔15的塔顶,二氧化硫气体20输入下一工序。
(5)低压蒸汽23送入蒸汽压缩机组24,经多级压缩增能升温后,供解吸塔底再沸器16循环使用。注:脱硫剂为有机胺。
实施例2-3
与实施例1中的工艺方法相同,不同之处在于操作的工艺参数,此外实施例3解吸塔为板式塔。
对比例
工艺过程为现有的有机胺法烟气脱硫工艺,脱硫再生采用常压蒸汽加热再生模式,其不设置降膜蒸发器。
试验例
实施例1-3和对比例中的工艺参数以及对应的能耗费用如表1所示。注:1.0MPa蒸汽价格,130元/T;电价0.65元/kWh。
表1技术改造前后解吸塔主要运行数据
由表1可知,采用本发明提供的脱硫方法相比于现有的脱硫方法能够显著降低解吸塔的设备能耗,节约生产成本,非常适合于二氧化硫脱硫剂的再生过程。
综上所述,本发明提供的低能耗脱硫剂再生方法,其通过将吸收二氧化硫后的脱硫剂富液输送至解吸塔进行解吸,通过增设降膜蒸发器,为从解吸塔塔顶输出的含二氧化硫的蒸汽进行降温的同时,将从解吸塔塔底再沸器输出的凝结水进行减压蒸发,产生低压蒸汽,将这部分蒸汽进行机械压缩增压升温后输入再沸器作为再沸器的蒸汽源。采用本发明中提出的脱硫剂再生方法,能够更高效地降低脱硫剂再生能耗,同时具有多模式(蒸汽、热泵)灵活切换的优点,能够满足开工、临时检修等多种工况。
本发明还提供了一种脱硫方法,其包括上述低能耗脱硫剂再生方法,同样能够显著降低脱硫剂再生中的蒸汽消耗量,降低再生成本,适合于广泛推广应用。
与已经公开的技术相比,本发明提供的脱硫方法具有以下技术优势:(1)与传统蒸汽加热再生工艺相比,本发明通过回收塔顶排出物料中的低压蒸汽,利用电能转化机械能做功,实现低品位蒸汽增能转化为高品位蒸汽,为解吸塔低再沸器供热,大幅降低吸收剂再生费用。(2)在塔顶设置降膜蒸发器回收塔顶物料热能,产生低压蒸汽,通过机械压缩蒸汽增能(MVR)系统回收高品位蒸汽。MVR系统循环工质为纯净水,避免了开式热泵工艺直接以塔顶排出物料为工质的腐蚀问题和SO2歧化反应风险,能够降低设备投资,也避免了闭式热泵工艺采用有机制冷剂的各种风险。(3)采用解吸塔底再沸器高温高压凝结水为降膜蒸发器供水,能量损失小,效率高。(4)解吸塔只需一套再沸器就能够满足多种工况需求,装置建设投资较小,操作灵活,适用性强。在装置开停工或MVR压缩机停机维护时能很方便地切换为直接蒸汽供热解吸方式。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种低能耗脱硫剂再生方法,其特征在于,包括如下步骤:
将吸收二氧化硫后的脱硫剂富液输送至解吸塔,通过解吸塔塔底再沸器蒸汽加热解吸;
将解吸塔塔顶输出的含二氧化硫的水蒸汽输送至降膜蒸发器,将解析塔塔底再沸器产生的凝结水经膨胀阀减压降温后输送至降膜蒸发器,回收解吸塔塔顶物料的热能产生低压蒸汽,所述解吸塔的工艺条件包括:以130-150℃的饱和蒸汽为热源,塔底温度为115-125℃,塔顶压力为50-120kpa,塔顶温度为110-120℃;
将所述低压蒸汽机械压缩增压升温后输送至解吸塔塔底再沸器作为解吸热源。
2.根据权利要求1所述的低能耗脱硫剂再生方法,其特征在于,所述低压蒸汽增压升温至130-150℃后再输送至解吸塔塔底再沸器。
3.根据权利要求1所述的低能耗脱硫剂再生方法,其特征在于,在所述降膜蒸发器的输出端还得到二氧化硫和水的气液混合物,将所述气液混合物进行分离后得到二氧化硫气体和回流水;
然后,将所述二氧化硫气体外排回收,将所述回流水输送至解吸塔塔顶。
4.根据权利要求2所述的低能耗脱硫剂再生方法,其特征在于,所述降膜蒸发器上通过强制循环泵使水在降膜蒸发器内进行循环蒸发,产生低压蒸汽。
5.一种脱硫方法,其特征在于,包括吸收过程和权利要求1-4中任一项所述的低能耗脱硫剂再生方法;
所述吸收过程包括将含二氧化硫的气体和脱硫剂贫液在吸收塔内逆流接触,在吸收塔塔顶将脱硫后的尾气排出,在吸收塔塔底得到脱硫剂富液。
6.根据权利要求5所述的脱硫方法,其特征在于,将吸收塔塔底得到的脱硫剂富液和解吸塔塔底贫液泵输出的脱硫剂贫液进行换热,然后再将脱硫剂贫液从吸收塔塔顶输入,将脱硫剂富液从解吸塔塔顶输入。
7.根据权利要求5所述的脱硫方法,其特征在于,将含二氧化硫的气体通入吸收塔之前,将气体在冷却洗涤塔中进行冷却除尘,再将除尘除雾后的烟气通入吸收塔;
优选地,将含硫废气从冷却喷淋塔的塔底输入,将洗涤水从冷却喷淋塔的塔顶输入,且将洗涤水通过塔底急冷循环泵在塔底和塔顶之间循环。
8.根据权利要求7所述的脱硫方法,其特征在于,在冷却喷淋塔的顶部设置静电除雾器,脱除急冷废气中携带的雾滴后再通入吸收塔。
9.根据权利要求5所述的脱硫方法,其特征在于,所述吸收塔为填料塔,所述解吸塔为填料塔或板式塔。
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