CN110935304A - 基于抑制氧化与多场协同解吸的碱式硫酸铝再生脱硫法 - Google Patents

基于抑制氧化与多场协同解吸的碱式硫酸铝再生脱硫法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及能源动力与化工生产技术领域，具体来说是基于抑制氧化与多场协同解吸的碱式硫酸铝再生脱硫法，含尘原烟气通过抑制亚硫酸根氧化和多场协同解吸结合进行脱硫处理，含尘原烟气经处理得到粉煤灰和除尘原烟气；将粉煤灰浸没于脱硫富液中反应得到硫酸铝，硫酸铝与水、碳酸钙或氧化钙混合得到碱式硫酸铝，将碱式硫酸铝、阻氧剂、脱硫富液和解吸贫液混合得到脱硫混合液；除尘原烟气与脱硫混合液反应得到脱硫富液和净烟气。本发明结合脱硫剂特性并针对再生脱硫法存在的共性缺点，选择综合性能优良的碱式硫酸铝作为脱硫剂，不仅提高碱式硫酸铝再生脱硫法解吸性能，而且降低碱式硫酸铝脱硫剂成本，同时实现经济运行的技术目的。

Description

基于抑制氧化与多场协同解吸的碱式硫酸铝再生脱硫法
技术领域
本发明涉及能源动力与化工生产技术领域，具体来说是基于抑制氧化与多场协同解吸的碱式硫酸铝再生脱硫法。
背景技术
国内外SO2可回收湿式再生法烟气脱硫技术主要有亚硫酸钠循环法、柠檬酸钠法、有机胺法以及碱式硫酸铝再生法，其中传统热解吸碱式硫酸铝再生脱硫法利用工业硫酸铝【Al2(SO4)3】与CaCO3或CaO在水溶液中反应来制备碱式硫酸铝【(1-x)Al2(SO4)3·xAl2O3】脱硫溶液，用于对SO2进行吸收，脱硫富液热解吸后获得高纯SO2的同时使碱式硫酸铝再生重复利用，由于碱式硫酸铝具有无毒易得、低药剂成本、高脱硫效率、SO2吸收容量大以及解吸温度低且不易挥发等良好的综合性能，国内外于20世纪30-40年代开始进行研究，并获得了丰富的脱硫经验。
而现有技术的碱式硫酸铝再生法中存在一定的缺陷，表现在如下几点：传统热解吸SO2解吸率低且解吸时间长，导致循环脱硫-解吸性能过快衰减而增加碱式硫酸铝补充成本；同时存在的SO2 3-氧化问题，削弱了解吸再生性能也间接增大了碱式硫酸铝补充成本，这些问题均是制约该方法持续发展及经济运行的技术瓶颈。
综上所述，传统的碱式硫酸铝再生法由于脱硫-解吸循环运行中存在SO3 2-氧化导致解吸潜能降低，同时传统热解吸或辅助蒸汽汽提不能达到理想的解吸性能而导致脱硫剂再生受限的缺陷，其综合的结果导致了脱硫剂补充成本提高，不利于工业化应用和推广。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供基于抑制氧化与多场协同解吸的碱式硫酸铝再生脱硫法，本发明结合脱硫剂特性并针对上述存在的共性缺点，选择综合性能优良的碱式硫酸铝作为脱硫剂，不仅用以达到提高碱式硫酸铝再生脱硫法解吸性能，而且降低碱式硫酸铝脱硫剂成本，同时实现经济运行的技术目的。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
基于抑制氧化与多场协同解吸的碱式硫酸铝再生脱硫法，含尘原烟气通过抑制亚硫酸根氧化和多场协同解吸结合进行脱硫处理，具体过程为：
含尘原烟气通过除尘处理得到粉煤灰和除尘原烟气；
将粉煤灰浸没于脱硫富液中，反应得到硫酸铝，硫酸铝与水、碳酸钙或氧化钙混合得到碱式硫酸铝，将碱式硫酸铝、用于抑制SO2 3-的氧化的阻氧剂、脱硫富液和解吸贫液混合得到脱硫混合液；
除尘原烟气经过与脱硫混合液的混合得到脱硫富液和能够直接排放的净烟气；
其中，解吸贫液通过脱硫富液于解吸装置中解吸处理得到。
优选的，含尘原烟气通过包括铝损失经济补给模块、脱硫抑制氧化模块及多场协同强化解吸模块的装置进行脱硫；
所述铝损失经济补给模块包括除尘器及粉煤灰浸泡池，所述脱硫抑制氧化模块包括脱硫装置、碱式硫酸铝制备池及脱硫混合液循环池，所述多场协同强化解吸模块包括解吸装置；
所述含尘原烟气的脱硫具体过程为：含尘原烟气进入用于过滤灰尘的所述除尘器后，得到除尘原烟气和粉煤灰；
所述除尘原烟气经由风机输送至第一换热器内，并在所述第一换热器内与来自所述脱硫装置出口的净烟气进行热交换，得到除尘降温后原烟气和升温后净烟气，所述升温后净烟气通过烟囱对外排放，所述除尘降温后原烟气中的SO2进入所述脱硫装置内进行反应，得到脱硫富液及所述净烟气，所述脱硫富液进入至脱硫混合液循环池中，并制备得到的脱硫混合液，所述脱硫混合液进入所述脱硫装置内对原烟气中的SO2进行吸收，得到脱硫富液及所述净烟气，所述净烟气进入所述第一换热器进行热交换，所述脱硫富液还进入至所述粉煤灰浸泡池、及第二换热器内；
所述粉煤灰进入所述粉煤灰浸泡池内，粉煤灰中的Al2O3与脱硫富液反应生成硫酸铝，并将制备得到的所述硫酸铝补充至碱式硫酸铝制备池内，并向碱式硫酸铝制备池内加入水、硫酸铝及碳酸钙或氧化钙进行反应得到碱式硫酸铝，进入至脱硫混合液循环池内，所述脱硫混合液循环池上设置有用于添加阻氧剂的阻氧剂投放口和用于将失效的脱硫混合液排出的排放口，所述碱式硫酸铝与经过解吸装置流入的解吸贫液、所述脱硫富液以及经所述阻氧剂投放口添加的阻氧剂混合后得到所述脱硫混合液；
所述脱硫装置中的部分脱硫富液在所述第二换热器与解吸装置出口的解吸贫液进行热交换，并使得脱硫富液加热到预热温度后进入解吸装置，并经过所述解吸装置解吸得到纯SO2气体和解吸贫液，所述解吸贫液进入所述第二换热器与脱硫富液降温后，进入第三换热器，并利用冷却水池的冷却水辅助二次降温达到常温，返回脱硫混合液循环池内再循环脱硫。
优选的，所述碱式硫酸铝制备池中需达到以Al2O3计的铝离子浓度为20-70g/L，碱度为20-60％，温度为常温。
优选的，所述脱硫混合液循环池中的脱硫混合液中以Al2O3计的铝离子浓度为10-50g/L；所述脱硫混合液的碱度为15-55％；所述脱硫混合液的温度为10-40℃。
优选的，所述解吸装置的解吸压力为31.16-101.33kPa；解吸温度为70-100℃。
优选的，所述解吸装置的微波功率480W-1000W，微波频率2450MHz，超声波功率300W-900W，超声波频率20-25kHz。
优选的，所述粉煤灰浸泡池内的粉煤灰粒径为0.5-300μm，且粉煤灰中Al2O3的质量分数为20％-40％，CaO的质量分数为1.5％-10％；
所述粉煤灰浸泡池内粉煤灰与脱硫富液的反应时间超过12小时，脱硫富液与粉煤灰的质量比为3-6：1，且进入至所述粉煤灰浸泡池内的所述脱硫富液的pH为2-3。
优选的，通过所述阻氧剂投放口内投入所述脱硫混合液循环池的阻氧剂的浓度为2mmol/L-10mmol/L。
优选的，经所述风机进入脱硫装置内的、经所述除尘器和所述第一换热器除尘降温后的原烟气中的SO2的体积分数均为0.1％-8％。
本发明还保护了基于抑制氧化与多场协同解吸的碱式硫酸铝再生脱硫法使用的脱硫系统，包括除尘器、风机、第一换热器、烟囱、粉煤灰浸泡池、脱硫装置、碱式硫酸铝制备池、脱硫混合液循环池、第二换热器、解吸装置、第三换热器、冷却水池、排放口及阻氧剂投放口；
所述除尘器通过管道分别与所述风机及所述粉煤灰浸泡池相连，所述风机、所述脱硫装置的气体出口、所述第一换热器及所述烟囱依次连通；所述粉煤灰浸泡池、所述碱式硫酸铝制备池、所述脱硫混合液循环池、所述脱硫装置依次连通；所述脱硫装置的脱硫富液出料端还分别与所述粉煤灰浸泡池、所述脱硫混合液循环池、所述第二换热器连通；所述第二换热器与所述解吸装置的进料端连通；所述解吸装置的解吸贫液出料端与所述第二换热器、所述第三换热器、所述脱硫混合液循环池依次连通；所述第三换热器与所述冷却水池连通；
所述碱式硫酸铝制备池上设置有用于添加水、硫酸铝、碳酸钙或氧化钙的加料口，所述脱硫混合液循环池上设置有用于添加阻氧剂的阻氧剂投放口和用于将失效的脱硫混合液排出的排放口。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
(1)本发明在传统热解吸碱式硫酸铝再生脱硫法工艺中添加了阻氧剂，通过阻氧剂很好的抑制了脱硫及解吸过程中SO2 3-的氧化，降低了循环工艺脱硫性能的衰减；通过添加阻氧剂抑制了硫酸盐的生成量和延缓了生成时间，同时也为第解吸环节通过对脱硫富液解吸得到更多SO2并使碱式硫酸铝再生提供了更有利的条件；同时抑制脱硫及解吸过程中SO3 2-的氧化问题增强了解吸再生性能，进而间接地降低了碱式硫酸铝补充成本。
(2)本发明在解吸装置中的解吸工艺采用微波、超声波、液相沸腾蒸发以及负压解吸的多场协同方法，增强了脱硫富液中SO2的化学解离能力、降低了解吸温度并促进了物理气液传质能力，通过提高解吸率和缩短解吸时间，更有利于脱硫-解吸循环系统持续、经济运行，使碱式硫酸铝再生-循环脱硫的综合性能得到提升；
本发明在解吸装置中进行SO2解吸环节时的解吸反应式为：
Figure BDA0002298511370000061
在解吸装置中采用微波方法，利用微波热效应达到均匀、快速、高效的加热目的，利用微波非热效应，通过改变极性分子间的相互作用或削弱分子间动态氢键，使分子处于极为活跃的亚稳态，增加有效碰撞频率和降低反应活化能，来增强SO2在脱硫富液中的化学解离能力，进而提高扩散通量和气液传质能力；
在解吸装置中采用超声波方法，利用超声空化效应，一方面激活液相中的微小泡核，经历振荡、生长、收缩、崩溃、聚并以及扩散等过程，增强气液传质而实现解吸脱气的目的，同时空化过程产生的局部高温高压促进化学键断裂而提高脱硫富液的化学解离能力；
在解吸装置中采用液相沸腾蒸发和负压解吸方法，利用蒸汽汽提作用和负压环境建立有利于气液传质的外部条件，促进SO2液相表面的脱离能力而增强解吸性能，使得脱硫效率达到95％以上，且本发明测定得出：当脱硫富液中吸收的SO2的浓度范围在10～30g/L时，本发明的解吸装置中的SO2解吸性能最好。
(3)本发明充分发挥了碱式硫酸铝具有无毒易得、低药剂成本、高脱硫效率、酸性条件不易结垢以及解吸温度低且不易挥发等良好综合性能。且本发明采用酸性脱硫富液浸泡粉煤灰来制备硫酸铝，在实现粉煤灰就地取材、变废为宝的同时，实现了碱式硫酸铝制备过程所需的硫酸铝经济补给，降低了碱式硫酸铝制备药剂成本，且能够平衡脱硫混合液的液位和维护脱硫混合液的脱硫性能。
(4)本发明在实现烟气SO2排放环境保护问题的同时，副产高纯SO2可作为生产硫酸、液体SO2、硫磺或其它化工产品的优良原料，避免了我国硫资源短缺而过分依赖国外的状况，由于硫资源的回收与销售，将目前强制型纯支出脱硫行业变为主动型盈利产业，对实现循环经济政策下的可持续发展战略目标具有重要的意义。
附图说明
图1为本发明基于抑制氧化与多场协同解吸的碱式硫酸铝再生脱硫法工艺流程图。
附图标记说明：
1、除尘器；2、风机；3、第一换热器；4、烟囱；5、粉煤灰浸泡池；6、脱硫装置；7、碱式硫酸铝制备池；8、脱硫混合液循环池；9、第二换热器；10、解吸装置；11、第三换热器；12、冷却水池；13、排放口；14、阻氧剂投放口；15、铝损失经济补给模块；16、脱硫抑制氧化模块；17、多场协同强化解吸模块。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，用以较佳的实施例及附图1配合详细的说明。
实施例1
基于抑制氧化与多场协同解吸的碱式硫酸铝再生脱硫法，含尘原烟气通过包括铝损失经济补给模块15、脱硫抑制氧化模块16及多场协同强化解吸模块17的装置进行脱硫；
铝损失经济补给模块15包括除尘器1及粉煤灰浸泡池5，所述脱硫抑制氧化模块16包括脱硫装置6、碱式硫酸铝制备池7及脱硫混合液循环池8，所述多场协同强化解吸模块17包括解吸装置10；
所述含尘原烟气的脱硫过程为：含尘原烟气进入用于过滤灰尘的除尘器1后，得到除尘原烟气和粉煤灰；
所述除尘原烟气经由风机2输送至第一换热器3内，并在第一换热器3内与来自脱硫装置6出口的净烟气进行热交换，得到除尘降温后原烟气和升温后净烟气，所述升温后净烟气通过烟囱4对外排放，所述除尘降温后原烟气中的SO2进入所述脱硫装置6内进行反应，得到脱硫富液及所述净烟气，所述脱硫富液进入至脱硫混合液循环池8中，并制备得到的脱硫混合液，且脱硫混合液中铝离子的浓度为10g/L，所述脱硫混合液的碱度为15％，所述脱硫混合液的温度为10℃，所述脱硫混合液进入所述脱硫装置6内对原烟气中的SO2进行吸收，所述净烟气进入所述第一换热器3进行热交换，所述脱硫富液还进入至所述粉煤灰浸泡池5及第二换热器9内；
所述粉煤灰进入所述粉煤灰浸泡池5内，粉煤灰中的Al2O3与在脱硫富液内浸泡超过12小时，并与反应脱硫富液生成硫酸铝，进入至所述粉煤灰浸泡池5内的所述脱硫富液的pH为3，脱硫富液与粉煤灰的质量比为6：1，此时粉煤灰浸泡池5内的粉煤灰粒径为0.5μm，且粉煤灰中Al2O3的质量分数为40％，CaO质量分数为10％，制备得到的所述硫酸铝补充至碱式硫酸铝制备池7内，向碱式硫酸铝制备池7内加入水、硫酸铝及碳酸钙或氧化钙进行反应得到碱式硫酸铝，使碱式硫酸铝制备池7内的铝离子的浓度达到20g/L，碱度达到20％，碱式硫酸铝进入至脱硫混合液循环池8内，所述脱硫混合液循环池8上还设置有用于添加阻氧剂的阻氧剂投放口14和用于将失效的脱硫混合液排出的排放口13，所述碱式硫酸铝与经过解吸装置10流入的解吸贫液、所述脱硫富液以及经所述阻氧剂投放口14添加的浓度为2mmol/L的阻氧剂混合后得到脱硫混合液；
所述脱硫装置6中的部分脱硫富液在所述第二换热器9与解吸装置10出口的解吸贫液进行热交换，并使得脱硫富液加热到预热温度后进入解吸装置10，解吸装置10的解吸压力为31.16kPa，解吸温度为70℃，微波频率为2450MHz，微波功率为1000W，超声波频率为25kHz，超声波功率为900W，并经过所述解吸装置10解吸得到纯SO2气体和解吸贫液，所述解吸贫液进入所述第二换热器9与脱硫富液降温后，进入第三换热器11，并利用冷却水池12的冷却水辅助二次降温达到常温，返回脱硫混合液循环池8内再循环脱硫。
实施例2
基于抑制氧化与多场协同解吸的碱式硫酸铝再生脱硫法，含尘原烟气通过包括铝损失经济补给模块15、脱硫抑制氧化模块16及多场协同强化解吸模块17的装置进行脱硫；
铝损失经济补给模块15包括除尘器1及粉煤灰浸泡池5，所述脱硫抑制氧化模块16包括脱硫装置6、碱式硫酸铝制备池7及脱硫混合液循环池8，所述多场协同强化解吸模块17包括解吸装置10；
所述含尘原烟气的脱硫过程为：含尘原烟气进入用于过滤灰尘的除尘器1后，得到除尘原烟气和粉煤灰；
所述除尘原烟气经由风机2输送至第一换热器3内，并在第一换热器3内与来自脱硫装置6出口的净烟气进行热交换，得到除尘降温后原烟气和升温后净烟气，所述升温后净烟气通过烟囱4对外排放，所述除尘降温后原烟气中的SO2进入所述脱硫装置6内进行反应，得到脱硫富液及所述净烟气，所述脱硫富液进入至脱硫混合液循环池8中，并制备得到的脱硫混合液，且脱硫混合液中铝离子的浓度为50g/L，所述脱硫混合液的碱度为55％，所述脱硫混合液的温度为40℃，所述脱硫混合液进入所述脱硫装置6内对原烟气中的SO2进行吸收，所述净烟气进入所述第一换热器3进行热交换，所述脱硫富液还进入至所述粉煤灰浸泡池5及第二换热器9内；
所述粉煤灰进入所述粉煤灰浸泡池5内，粉煤灰中的Al2O3与在脱硫富液内浸泡超过12小时，并与反应脱硫富液生成硫酸铝，进入至所述粉煤灰浸泡池5内的所述脱硫富液的pH为2，脱硫富液与粉煤灰的质量比为3：1，此时粉煤灰浸泡池5内的粉煤灰粒径为300μm，且粉煤灰中Al2O3的质量分数为20％，CaO质量分数为1.5％，制备得到的所述硫酸铝补充至碱式硫酸铝制备池7内，向碱式硫酸铝制备池7内加入水、硫酸铝及碳酸钙或氧化钙进行反应得到碱式硫酸铝，使碱式硫酸铝制备池7内的铝离子的浓度达到70g/L，碱度达到60％，碱式硫酸铝进入至脱硫混合液循环池8内，所述脱硫混合液循环池8上还设置有用于添加阻氧剂的阻氧剂投放口14和用于将失效的脱硫混合液排出的排放口13，所述碱式硫酸铝与经过解吸装置10流入的解吸贫液、所述脱硫富液以及经所述阻氧剂投放口14添加的浓度为10mmol/L的阻氧剂混合后得到脱硫混合液；
所述脱硫装置6中的部分脱硫富液在所述第二换热器9与解吸装置10出口的解吸贫液进行热交换，并使得脱硫富液加热到预热温度后进入解吸装置10，解吸装置10的解吸压力为101.33kPa，解吸温度为100℃，微波频率为2450MHz，微波功率为480W，超声波频率为20kHz，超声波功率为300W，并经过所述解吸装置10解吸得到纯SO2气体和解吸贫液，所述解吸贫液进入所述第二换热器9与脱硫富液降温后，进入第三换热器11，并利用冷却水池12的冷却水辅助二次降温达到常温，返回脱硫混合液循环池8内再循环脱硫。
实施例3
基于抑制氧化与多场协同解吸的碱式硫酸铝再生脱硫法，含尘原烟气通过包括铝损失经济补给模块15、脱硫抑制氧化模块16及多场协同强化解吸模块17的装置进行脱硫；
铝损失经济补给模块15包括除尘器1及粉煤灰浸泡池5，所述脱硫抑制氧化模块16包括脱硫装置6、碱式硫酸铝制备池7及脱硫混合液循环池8，所述多场协同强化解吸模块17包括解吸装置10；
所述含尘原烟气的脱硫过程为：含尘原烟气进入用于过滤灰尘的除尘器1后，得到除尘原烟气和粉煤灰；
所述除尘原烟气经由风机2输送至第一换热器3内，并在第一换热器3内与来自脱硫装置6出口的净烟气进行热交换，得到除尘降温后原烟气和升温后净烟气，所述升温后净烟气通过烟囱4对外排放，所述除尘降温后原烟气中的SO2进入所述脱硫装置6内进行反应，得到脱硫富液及所述净烟气，所述脱硫富液进入至脱硫混合液循环池8中，并制备得到的脱硫混合液，且脱硫混合液中铝离子的浓度为30g/L，所述脱硫混合液的碱度为30％，所述脱硫混合液的温度为25℃，所述脱硫混合液进入所述脱硫装置6内对原烟气中的SO2进行吸收，所述净烟气进入所述第一换热器3进行热交换，所述脱硫富液还进入至所述粉煤灰浸泡池5及第二换热器9内；
所述粉煤灰进入所述粉煤灰浸泡池5内，粉煤灰中的Al2O3与在脱硫富液内浸泡超过12小时，并与反应脱硫富液生成硫酸铝，进入至所述粉煤灰浸泡池5内的所述脱硫富液的pH为2.4，脱硫富液与粉煤灰的质量比为4：1，此时粉煤灰浸泡池5内的粉煤灰粒径为160μm，且粉煤灰中Al2O3的质量分数为34％，CaO质量分数为6％，制备得到的所述硫酸铝补充至碱式硫酸铝制备池7内，向碱式硫酸铝制备池7内加入水、硫酸铝及碳酸钙或氧化钙进行反应得到碱式硫酸铝，使碱式硫酸铝制备池7内的铝离子的浓度达到50g/L，碱度达到40％，碱式硫酸铝进入至脱硫混合液循环池8内，所述脱硫混合液循环池8上还设置有用于添加阻氧剂的阻氧剂投放口14和用于将失效的脱硫混合液排出的排放口13，所述碱式硫酸铝与经过解吸装置10流入的解吸贫液、所述脱硫富液以及经所述阻氧剂投放口14添加的浓度为5mmol/L的阻氧剂混合后得到脱硫混合液；
所述脱硫装置6中的部分脱硫富液在所述第二换热器9与解吸装置10出口的解吸贫液进行热交换，并使得脱硫富液加热到预热温度后进入解吸装置10，解吸装置10的解吸压力为57.88kPa，解吸温度为80℃，微波频率为2450MHz，微波功率为800W，超声波频率为25kHz，超声波功率为540W，并经过所述解吸装置10解吸得到纯SO2气体和解吸贫液，所述解吸贫液进入所述第二换热器9与脱硫富液降温后，进入第三换热器11，并利用冷却水池12的冷却水辅助二次降温达到常温，返回脱硫混合液循环池8内再循环脱硫。
需要说明的是：本发明所述解吸装置10为MC8S-3微波超声波紫外光三合一反应仪，设备型号为MC8S-3。
在本发明实施例1-实施例3的操作下均具有优异的脱硫性能，且脱硫效率均达到了95％以上，下面本发明又对阻氧剂抑制氧化性能、微波/超声波解吸效应及负压/液相蒸发解吸性能均进行了研究，研究结果具体如下：
(1)阻氧剂抑制氧化性能实验：
实施例4
将铝量30g/L、碱度30％的碱式硫酸铝脱硫溶液装入400mL玻璃烧杯内，然后在25℃、87kPa的条件下1min内通入至玻璃烧杯内纯度为99.99％的SO2气体800ml形成脱硫富液，然后将脱硫富液在恒温水浴作用下分别在解吸装置内进行15min、30min、45min及60min的热解吸，解吸装置的解吸压力为101.33kPa，解吸温度为80℃，待达到吸收和解吸过程预定时间后，分别取样测量其中SO3 2-和SO4 2-浓度；
实施例5
与实施例4的制备过程相同，不同之处仅在于，在热解吸过程之前，在碱式硫酸铝脱硫溶液中添加浓度为1.5mmol/L的茶多酚阻氧剂；
实施例6
与实施例4的制备过程相同，不同之处仅在于，在热解吸过程之前，在碱式硫酸铝脱硫溶液中添加浓度为5mmol/L的茶多酚阻氧剂；
实施例7
与实施例4的制备过程相同，不同之处仅在于，在热解吸过程之前，在碱式硫酸铝脱硫溶液中添加浓度为10mmol/L的茶多酚阻氧剂；
氧化率随脱硫、解吸过程的变化规律如表1所示：
表1添加茶多酚条件下SO3 2-的氧化率随脱硫、解吸过程的变化规律
Figure BDA0002298511370000131
Figure BDA0002298511370000141
碱式硫酸铝脱硫过程以及脱硫富液解吸过程中，在添加阻氧剂后，相同时间下SO3 2-的氧化率逐渐减小，添加茶多酚阻氧剂浓度越大对氧化率的抑制效果越显著，但达到一定浓度后抑氧效果明显减弱，在相同的实验条件下，茶多酚浓度5mmol/L与10mmol/L在相同时间的氧化率相当接近，因此増加阻氧剂后有效的抑制了SO3 2-的氧化，通过添加阻氧剂抑制了硫酸盐的生成量和延缓了生成时间，降低了循环工艺脱硫性能的衰减。
(2)微波/超声波解吸效应实验：
将铝量30g/L、碱度30％的碱式硫酸铝脱硫溶液1200mL装入玻璃烧杯，在常温、常压(20℃、87kPa)条件下，6min内通入纯度为99.99％的SO2气体3600mL，得到脱硫富液，然后等分为三份，并将等分的三份分别进行实施例8-实施例10的操作：
实施例8
将装有脱硫富液的烧杯放入80℃恒温水浴锅中加热解吸，每隔1min测量一次温度并取样测定SO3 2-和SO4 2-浓度，待脱硫富液温度升高到80℃温度时终止解吸，检测解吸过程中的解吸率。
实施例9
与实施例8的制备过程相同，不同之处仅在于，利用微波升温并解吸，微波解吸功率800W，微波频率为2450MHz，检测解吸过程中的解吸率；
实施例10
与实施例9的制备过程相同，不同之处仅在于，在升温和微波解吸的同时进行超声解吸，超声功率为300W、频率为25kHz，检测解吸过程中的解吸率；
实施例8-实施例10的结果表明，在脱硫富液由20升温至80℃时，实施例8在升温10min内，解吸率只有10.16％；实施例9在微波中升温4min，解吸率达到20.38％；实施例10在超声协同微波升温3.5min，解吸率达到36％；综上所述，微波、超声波对强化传统热解吸具有促进作用。
(3)负压/液相蒸发解吸性能实验：
实施例11
将铝量30g/L、碱度30％的碱式硫酸铝脱硫溶液800mL装入玻璃抽滤瓶，在常温、常压(25℃、87kPa)条件下，2min内通入纯度为99.99％的SO2气体1600ml得到脱硫富液，并将得到的脱硫富液均分成两份；
将其中一份脱硫富液在常压恒温(87kPa、67℃)下进行水浴热解吸实验，解吸时间60min，并每隔10min取样测定SO3 2-和SO4 2-浓度；
实施例12
与实施例11的制备方法相同，不同之处仅在于，将另一份脱硫富液在负压恒温(41kPa、67℃)下进行水浴热解吸实验；
将实施例11与实施例12的解吸率随时间变化规律进行记录，结果如表2所示：
表2不同压力下水浴恒温解吸的解吸率随时间变化规律表
Figure BDA0002298511370000161
结果表明，实施例11在常压87kPa恒温水浴67℃热解吸，40min的解吸率仅为27.6％、60min的解吸率缓慢上升到33.8％；而实施例12在同温度(67℃)的脱硫富液中于41kPa的负压下进行解吸，40min的解吸率为37.3％、60min达到47.8％，说明同一解吸温度下，解吸压力越低解吸率越高。进一步的，本发明还对41KPa，78℃下的微沸腾脱硫富液进行了解吸实验，测得40min解吸率达到82％、60min达到90％以上，说明负压及沸腾蒸发对强化传统热解吸具有促进作用。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.基于抑制氧化与多场协同解吸的碱式硫酸铝再生脱硫法，其特征在于，含尘原烟气通过抑制亚硫酸根氧化和多场协同解吸结合进行脱硫处理，具体过程为：
含尘原烟气通过除尘处理得到粉煤灰和除尘原烟气；
将粉煤灰浸没于脱硫富液中，反应得到硫酸铝，硫酸铝与水、碳酸钙或氧化钙混合得到碱式硫酸铝，将碱式硫酸铝、用于抑制SO2 3-的氧化的阻氧剂、脱硫富液和解吸贫液混合得到脱硫混合液；
除尘原烟气经过与脱硫混合液的混合得到脱硫富液和能够直接排放的净烟气；
其中，解吸贫液通过脱硫富液于解吸装置中解吸处理得到。
2.根据权利要求1所述的基于抑制氧化与多场协同解吸的碱式硫酸铝再生脱硫法，其特征在于，含尘原烟气通过包括铝损失经济补给模块(15)、脱硫抑制氧化模块(16)及多场协同强化解吸模块(17)的装置进行脱硫；
所述铝损失经济补给模块(15)包括除尘器(1)及粉煤灰浸泡池(5)，所述脱硫抑制氧化模块(16)包括脱硫装置(6)、碱式硫酸铝制备池(7)及脱硫混合液循环池(8)，所述多场协同强化解吸模块(17)包括解吸装置(10)；
含尘原烟气的脱硫过程具体为：含尘原烟气进入用于过滤灰尘的所述除尘器(1)后，得到除尘原烟气和粉煤灰；
所述除尘原烟气经由风机(2)输送至第一换热器(3)内，并在所述第一换热器(3)内与来自所述脱硫装置(6)出口的净烟气进行热交换，得到除尘降温后原烟气和升温后净烟气，所述升温后净烟气通过烟囱(4)对外排放，所述除尘降温后原烟气中的SO2进入所述脱硫装置(6)内进行反应，得到脱硫富液及所述净烟气，所述脱硫富液进入至脱硫混合液循环池(8)中，并制备得到脱硫混合液，所述脱硫混合液进入所述脱硫装置(6)内对原烟气中的SO2进行吸收，所述净烟气进入所述第一换热器(3)进行热交换，所述脱硫富液还进入至所述粉煤灰浸泡池(5)及第二换热器(9)内；
所述粉煤灰进入所述粉煤灰浸泡池(5)内，粉煤灰中的Al2O3与脱硫富液反应生成硫酸铝，制备得到的所述硫酸铝补充至碱式硫酸铝制备池(7)内，向碱式硫酸铝制备池(7)内加入水、硫酸铝及碳酸钙或氧化钙进行反应得到碱式硫酸铝，进入至脱硫混合液循环池(8)内，所述脱硫混合液循环池(8)上还设置有用于添加阻氧剂的阻氧剂投放口(14)和用于将失效的脱硫混合液排出的排放口(13)，所述碱式硫酸铝与经过解吸装置(10)流入的解吸贫液、所述脱硫富液以及经所述阻氧剂投放口(14)添加的阻氧剂混合后得到脱硫混合液；
所述脱硫装置(6)中的部分脱硫富液在所述第二换热器(9)与解吸装置(10)出口的解吸贫液进行热交换，并使得脱硫富液加热到预热温度后进入解吸装置(10)，并经过所述解吸装置(10)解吸得到纯SO2气体和解吸贫液，所述解吸贫液进入所述第二换热器(9)与脱硫富液降温后，进入第三换热器(11)，并利用冷却水池(12)的冷却水辅助二次降温达到常温，返回脱硫混合液循环池(8)内再循环脱硫。
3.根据权利要求2所述的基于抑制氧化与多场协同解吸的碱式硫酸铝再生脱硫法，其特征在于，所述碱式硫酸铝制备池(7)中需达到以Al2O3计的铝离子浓度为20-70g/L，碱度为20-60％，温度为常温。
4.根据权利要求2所述的基于抑制氧化与多场协同解吸的碱式硫酸铝再生脱硫法，其特征在于，所述脱硫混合液循环池(8)中的脱硫混合液中以Al2O3计的铝离子浓度为10-50g/L；所述脱硫混合液的碱度为15-55％；所述脱硫混合液的温度为10-40℃。
5.根据权利要求2所述的基于抑制氧化与多场协同解吸的碱式硫酸铝再生脱硫法，其特征在于，所述解吸装置(10)的解吸压力为31.16-101.33kPa；解吸温度为70-100℃。
6.根据权利要求2所述的基于抑制氧化与多场协同解吸的碱式硫酸铝再生脱硫法，其特征在于，所述解吸装置(10)的微波功率480W-1000W，微波频率2450MHz，超声波功率300W-900W，超声波频率20-25kHz。
7.根据权利要求2所述的基于抑制氧化与多场协同解吸的碱式硫酸铝再生脱硫法，其特征在于，所述粉煤灰浸泡池(5)内的粉煤灰粒径为0.5-300μm，且粉煤灰中Al2O3的质量分数为20％-40％，CaO的质量分数为1.5％-10％；
所述粉煤灰浸泡池(5)内粉煤灰与脱硫富液的反应时间超过12小时，脱硫富液与粉煤灰的质量比为3-6：1，且进入至所述粉煤灰浸泡池(5)内的所述脱硫富液的pH为2-3。
8.根据权利要求2所述的基于抑制氧化与多场协同解吸的碱式硫酸铝再生脱硫法，其特征在于，通过所述阻氧剂投放口(14)投入所述脱硫混合液循环池(8)的阻氧剂的浓度为2mmol/L-10mmol/L。
9.根据权利要求2所述的基于抑制氧化与多场协同解吸的碱式硫酸铝再生脱硫法，其特征在于，经所述风机(2)进入脱硫装置(6)内的、经所述除尘器(1)和所述第一换热器(3)除尘降温后的原烟气中的SO2的体积分数均为0.1％-8％。
10.根据权利要求1-9任一项所述的基于抑制氧化与多场协同解吸的碱式硫酸铝再生脱硫法使用的脱硫系统，其特征在于，包括除尘器(1)、风机(2)、第一换热器(3)、烟囱(4)、粉煤灰浸泡池(5)、脱硫装置(6)、碱式硫酸铝制备池(7)、脱硫混合液循环池(8)、第二换热器(9)、解吸装置(10)、第三换热器(11)、冷却水池(12)、排放口(13)及阻氧剂投放口(14)；
所述除尘器(1)通过管道分别与所述风机(2)及所述粉煤灰浸泡池(5)相连，所述风机(2)、所述脱硫装置(6)的气体出口、所述第一换热器(3)及所述烟囱(4)依次连通；所述粉煤灰浸泡池(5)、所述碱式硫酸铝制备池(7)、所述脱硫混合液循环池(8)、所述脱硫装置(6)依次连通；所述脱硫装置(6)的脱硫富液出料端还分别与所述粉煤灰浸泡池(5)、所述脱硫混合液循环池(8)、所述第二换热器(9)连通；所述第二换热器(9)与所述解吸装置(10)的进料端连通；所述解吸装置(10)的解吸贫液出料端与所述第二换热器(9)、所述第三换热器(11)、所述脱硫混合液循环池(8)依次连通；所述第三换热器(11)与所述冷却水池(12)连通；
所述碱式硫酸铝制备池(7)上设置有用于添加水、硫酸铝、碳酸钙或氧化钙的加料口，所述脱硫混合液循环池(8)上设置有用于添加阻氧剂的阻氧剂投放口(14)和用于将失效的脱硫混合液排出的排放口(13)。
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