CN111760422B - 烟气有机胺法脱除二氧化硫的变流态湍泡式预吸收工艺 - Google Patents

烟气有机胺法脱除二氧化硫的变流态湍泡式预吸收工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种烟气有机胺法脱除二氧化硫的变流态湍泡式预吸收工艺，该预吸收工艺采用的有机胺法变流态湍泡式预吸收管的竖直管段包括逆喷湍泡段或者逆喷湍泡段和模式折溅段，气液在逆喷湍泡段进行液包气型吸收SO2反应，气液在模式折溅段的折溅型湍泡器中折流湍散混合实现二次湍泡式接触吸收反应；在该预吸收工艺中，即可单独使用逆喷湍泡段、亦可在处理含较高SO2浓度的烟气时联合使用逆喷湍泡段和模式折溅段；在竖直管段内完成预吸收操作的气液混合物下行进入有机胺法脱硫塔的下部腔室进行气液分离。本发明的预吸收工艺与常规工艺相比，降低尾排SO2排出残留浓度最高可达60%，或缩小脱硫塔的塔径降低填料用量，节省投资达20%。

Description

烟气有机胺法脱除二氧化硫的变流态湍泡式预吸收工艺
技术领域
本发明涉及各类炉窑或反应器所产生含SO2烟气进行环保处理或回收处理技术领域，具体地说是一种烟气有机胺法脱除二氧化硫的变流态湍泡式预吸收工艺。
背景技术
各类窑炉或反应排放的烟气常含有SO2直接排放污染环境或造成原料经济损失，国内目前脱硫方法很多：如钙法、钠法、双氧水法、氧化镁法、氧化锌法、碱性渣法、冶炼金属渣法等，特别是有机胺法脱硫因其安全环保节能自动化程度高无二次污染，SO2资源充分回收，利用低压饱和蒸汽解吸等，得到迅速推广应用。但由于有机胺法脱硫吸收塔布液量一般都比较低（1.5t～8.0t）/(m2·h)）, 普遍存在吸收塔内胺液吸收不充分的问题，而较多的吸收液解吸时需要加热升温消耗大量低压饱和蒸汽，显著提升了有机胺脱硫运行成本的难题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种烟气有机胺法脱除二氧化硫的变流态湍泡式预吸收工艺。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的：
一种烟气有机胺法脱除二氧化硫的变流态湍泡式预吸收工艺，其特征在于：该预吸收工艺的步骤如下：
A、经净化预处理后的含SO2浓度在0.15%～1.5%的烟气竖直向下送入有机胺法变流态湍泡式预吸收管的竖直管段；
B、有机胺法变流态湍泡式预吸收管的竖直管段进口处设置的气体引流器使烟气流向竖直向下、竖直管段的中部设置的逆向喷淋器喷出的欠富胺液呈实心状均匀向上喷射散开，竖直向下的烟气和向上的喷射液相逆向冲击进行变流态湍泡式接触形成液包气型吸收SO2反应；
或者该预吸收工艺的步骤如下：
A、经净化预处理后的含SO2浓度在1.5%～5.5%的烟气竖直向下送入有机胺法变流态湍泡式预吸收管的竖直管段；
B、有机胺法变流态湍泡式预吸收管的竖直管段进口处设置的气体引流器使烟气流向竖直向下、竖直管段的中部设置的逆向喷淋器喷出的欠富胺液呈实心状均匀向上喷射散开，竖直向下的烟气和向上的喷射液相逆向冲击进行变流态湍泡式接触形成液包气型吸收SO2反应；
C、在有机胺法变流态湍泡式预吸收管的竖直管段的下部内置折溅型湍泡器，经步骤B反应后的气液进入折溅型湍泡器，气液在折溅型湍泡器中折流湍散混合实现二次湍泡式接触吸收反应。
所述步骤B中的竖直向下的烟气和向上的喷射液相逆向冲击形成激烈更新的表观尺寸为Φ0.01～Φ5.0mm的巨量微湍泡，烟气中的SO2气态分子突破气膜传质边界完成一次预吸收反应。
所述步骤B中的烟气在气体引流器的作用下竖直向下的气速为10m/s～25m/s，烟气通过逆向喷淋器喷出的欠富胺液的阻力降为0.2～0.5KPa，逆向喷淋器喷出的欠富胺液和烟气的喷淋液气比为0.5～2.0L/m3，竖直管段内的截面液体流量为50～200m3/(m2·h)。
所述步骤C中的折溅型湍泡器位于逆向喷淋器的下方，折溅型湍泡器布满有机胺法变流态湍泡式预吸收管的竖直管段的下部，且折溅型湍泡器的高度为0.4～1.6m。
所述步骤C中的折溅型湍泡器能够使烟气分单元产生横向微旋流、使液体竖向折溅流动，利用烟气微旋向运动及液滴的竖向折溅流动使气液再碰撞产生微湍泡式激烈反应，完成二次预吸收反应。
所述步骤C中的烟气在折溅型湍泡器中的旋向运动线速度在1.0m/s～10 m/s，折溅型湍泡器的竖向折溅角度在5º～30º，烟气通过折溅型湍泡器的阻力降在0.3～0.8KPa。
所述步骤B中的逆向喷淋器的喷头为耐蚀耐磨合金铸造或工程塑料模压制作，所述步骤C中的折溅型湍泡器采用工程塑料或复合塑料通过模塑或注塑成型，折溅型湍泡器的内部光滑切角圆润。
所述有机胺法变流态湍泡式预吸收管的竖直管段为FRP材质或耐蚀合金钢管。
所述步骤B中的逆向喷淋器通过管道与预吸收泵相连通，预吸收泵通过管道与有机胺法脱硫塔底部的储液槽相连通，且有机胺法脱硫塔底部的储液槽通过管道与富胺排出泵相连接以排出富胺液。
所述有机胺法变流态湍泡式预吸收管下部的斜管与有机胺法脱硫塔的下部相连通，且上述斜管的出口处位于有机胺法脱硫塔内的储液槽上侧。
本发明相比现有技术有如下优点：
本发明的有机胺法变流态湍泡式预吸收管的竖直管段包括逆喷湍泡段、或者逆喷湍泡段和模式折溅段，气液在逆喷湍泡段进行液包气型吸收SO2反应，气液在模式折溅段的折溅型湍泡器中折流湍散混合实现二次湍泡式接触吸收反应；在该预吸收工艺中，即可单独使用逆喷湍泡段、亦可在处理含较高SO2浓度的烟气时联合使用逆喷湍泡段和模式折溅段；逆喷湍泡段喷出的欠富胺液处于未饱和状态，而经过逆喷湍泡段、或者逆喷湍泡段和模式折溅段后的烟气中的SO2分压与胺液表面SO2分压已接近平衡状态，完成预吸收功能，大大减轻了后续脱硫塔的脱硫负荷；能够降低尾排SO2排出残留浓度最高可达60%，或缩小填料式脱硫塔的塔径降低填料使用量，能节省投资达20%；该变流态湍泡式预吸收工艺的配置简洁，投资省、效率高且节能效果明显，故适宜推广使用。
附图说明
附图1为本发明的烟气有机胺法脱除二氧化硫的变流态湍泡式预吸收工艺所采用的装置结构示意图。
其中：1—竖直管段；2—逆向喷淋器；3—折溅型湍泡器；4—预吸收泵；5—富胺排出泵；6—储液槽。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示：在有机胺法脱硫塔的底部设有储液槽6，该储液槽6通过管道与富胺排出泵5相连接以排出富胺液；在有机胺法脱硫塔的顶部设有烟气排出口以排出脱硫烟气，在有机胺法脱硫塔内的填料上侧设有贫胺液输入口。在有机胺法脱硫塔的一侧设有有机胺法变流态湍泡式预吸收管，该有机胺法变流态湍泡式预吸收管的下部斜管与有机胺法脱硫塔的下部相连通，且上述斜管的出口处位于有机胺法脱硫塔内的储液槽6上侧，在储液槽6中设有监测仪器以监测储液槽6中的液体容量和浓度，使储液槽6中的液体高度不超过机胺法变流态湍泡式预吸收管下部的斜管出口，当储液槽6中的液体浓度达到富胺液的要求时，启动富胺排出泵5排出。该有机胺法变流态湍泡式预吸收管的竖直管段1包括逆喷湍泡段、或者逆喷湍泡段和模式折溅段，逆喷湍泡段位于竖直管段1的中上部且模式折溅段位于竖直管段1的下部，在竖直管段1的中部（逆喷湍泡段的下部）设有逆向喷淋器2，该逆向喷淋器2通过管道与预吸收泵4相连通，预吸收泵4通过管道与有机胺法脱硫塔底部的储液槽6相连通；在模式折溅段内布满折溅型湍泡器3。在有机胺法变流态湍泡式预吸收管的竖直管段1内完成预吸收操作的气液混合物下行进入有机胺法脱硫塔的下部腔室进行气液分离。
一种烟气有机胺法脱除二氧化硫的变流态湍泡式预吸收工艺，该预吸收工艺的步骤如下：
A、经净化预处理后的含SO2浓度在0.15%～1.5%的烟气竖直向下送入有机胺法变流态湍泡式预吸收管的竖直管段1；
B、有机胺法变流态湍泡式预吸收管的竖直管段1进口处设置的气体引流器使烟气流向竖直向下、竖直管段的中部设置的逆向喷淋器2喷出的欠富胺液呈实心状均匀向上喷射散开，竖直向下的烟气和向上的喷射液相逆向冲击进行变流态湍泡式接触形成液包气型吸收SO2反应；
或者该预吸收工艺的步骤如下：
A、经净化预处理后的含SO2浓度在1.5%～5.5%的烟气竖直向下送入有机胺法变流态湍泡式预吸收管的竖直管段1；
B、有机胺法变流态湍泡式预吸收管的竖直管段1进口处设置的气体引流器使烟气流向竖直向下、竖直管段的中部设置的逆向喷淋器2喷出的欠富胺液呈实心状均匀向上喷射散开，竖直向下的烟气和向上的喷射液相逆向冲击进行变流态湍泡式接触形成液包气型吸收SO2反应；
C、在有机胺法变流态湍泡式预吸收管的竖直管段1的下部内置折溅型湍泡器3，经步骤B反应后的气液进入折溅型湍泡器3，气液在折溅型湍泡器3中折流湍散混合实现二次湍泡式接触吸收反应。
进一步的说，步骤B中的烟气在气体引流器的作用下竖直向下的气速为10m/s～25m/s，烟气通过逆向喷淋器2喷出的欠富胺液的阻力降为0.2～0.5KPa，逆向喷淋器2喷出的欠富胺液和烟气的喷淋液气比为0.5～2.0L/m3，竖直管段1内的截面液体流量为50～200m3/(m2·h)；竖直向下的烟气和向上的喷射液相逆向冲击形成激烈更新的表观尺寸为Φ0.01～Φ5.0mm的巨量微湍泡，烟气中的SO2气态分子突破气膜传质边界完成一次预吸收反应。
步骤C中的折溅型湍泡器3位于逆向喷淋器2的下方，折溅型湍泡器3布满有机胺法变流态湍泡式预吸收管的竖直管段1的下部，且折溅型湍泡器3的高度为0.4～1.6m；折溅型湍泡器3能够使烟气分单元产生横向微旋流、使液体竖向折溅流动，烟气在折溅型湍泡器3中的旋向运动线速度在1.0m/s～10 m/s，折溅型湍泡器3的竖向折溅角度在5º～30º，烟气通过折溅型湍泡器3的阻力降在0.3～0.8KPa；利用烟气微旋向运动及液滴的竖向折溅流动使气液再碰撞产生微湍泡式激烈反应，完成二次预吸收反应。
下面通过具体实施例来验证本发明提供的烟气有机胺法脱除二氧化硫的变流态湍泡式预吸收工艺。
运行实例：某锌冶炼厂烧结环集烟气条件，烟气量为260000Nm3/h、SO2浓度为5000mg/Nm3、烟气温度为100℃，烟气压力为3.5KPa，采用本发明的有机胺法变流态湍泡式预吸收工艺+填料式脱硫塔工艺进行吸收，经净化预处理烟气含尘≤5mg/m3、酸雾≤10mg/m3、温度≤40℃后进入有机胺法变流态湍泡式预吸收管的竖直管段1，竖直管段1的管径为DN2400mm，竖直管段1内设逆喷湍泡段和模式折溅段，逆喷湍泡段的截面内等边三角形布置向上喷淋喷头三只总流量Q=350m3/h。项目投入使用后，填料式脱硫塔布新液量100m3/h；当有机胺法变流态湍泡式预吸收管未投入运行时，处理烟气含SO2浓度超过7600mg/Nm3时，尾排SO2浓度达到96mg/Nm3接近排放临界值（≤100mg/Nm3）；当有机胺法变流态湍泡式预吸收管投入运行时，处理烟气含SO2浓度超过14800mg/Nm3时，尾排SO2浓度才达到95mg/Nm3接近排放临界值，有机胺法变流态湍泡式预吸收管的烟气通过阻力≤550Pa。变流态湍泡式预吸收工艺的吸收效率达48.6%，富胺液解吸效果明显节省蒸汽量25%，该变流态湍泡式预吸收工艺的配置简洁，占地少、投资省、效率高且节能效果明显，故适宜推广使用。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种烟气有机胺法脱除二氧化硫的变流态湍泡式预吸收工艺，其特征在于：该预吸收工艺采用的设备包括有机胺法脱硫塔，在有机胺法脱硫塔的底部设有储液槽，该储液槽通过管道与富胺排出泵相连接以排出富胺液；在有机胺法脱硫塔的顶部设有烟气排出口以排出脱硫烟气，在有机胺法脱硫塔内的填料上侧设有贫胺液输入口；在有机胺法脱硫塔的一侧设有有机胺法变流态湍泡式预吸收管，该有机胺法变流态湍泡式预吸收管的下部斜管与有机胺法脱硫塔的下部相连通，且上述斜管的出口处位于有机胺法脱硫塔内的储液槽上侧，在储液槽中设有监测仪器以监测储液槽中的液体容量和浓度，使储液槽中的液体高度不超过机胺法变流态湍泡式预吸收管下部的斜管出口，当储液槽中的液体浓度达到富胺液的要求时，启动富胺排出泵排出；该有机胺法变流态湍泡式预吸收管的竖直管段包括逆喷湍泡段和模式折溅段，逆喷湍泡段位于竖直管段的中上部且模式折溅段位于竖直管段的下部，在逆喷湍泡段的下部设有逆向喷淋器，该逆向喷淋器通过管道与预吸收泵相连通，预吸收泵通过管道与有机胺法脱硫塔底部的储液槽相连通；在模式折溅段内布满折溅型湍泡器；
该预吸收工艺的步骤如下：
A、经净化预处理后的含SO2浓度在1.5%～5.5%的烟气竖直向下送入有机胺法变流态湍泡式预吸收管的竖直管段；
B、有机胺法变流态湍泡式预吸收管的竖直管段进口处设置的气体引流器使烟气流向竖直向下、竖直管段的中部设置的逆向喷淋器喷出的欠富胺液呈实心状均匀向上喷射散开，竖直向下的烟气和向上的喷射液相逆向冲击进行变流态湍泡式接触形成液包气型吸收SO2反应；
C、在有机胺法变流态湍泡式预吸收管的竖直管段的下部内置折溅型湍泡器，经步骤B反应后的气液进入折溅型湍泡器，气液在折溅型湍泡器中折流湍散混合实现二次湍泡式接触吸收反应；
所述步骤B中的竖直向下的烟气和向上的喷射液相逆向冲击形成激烈更新的表观尺寸为Φ0.01～Φ5.0mm的巨量微湍泡，烟气中的SO2气态分子突破气膜传质边界完成一次预吸收反应；所述步骤B中的烟气在气体引流器的作用下竖直向下的气速为10m/s～25m/s，烟气通过逆向喷淋器喷出的欠富胺液的阻力降为0.2～0.5KPa，逆向喷淋器喷出的欠富胺液和烟气的喷淋液气比为0.5～2.0L/m3，竖直管段内的截面液体流量为50～200m3/(m2·h)；
所述步骤C中的折溅型湍泡器能够使烟气分单元产生横向微旋流、使液体竖向折溅流动，利用烟气微旋向运动及液滴的竖向折溅流动使气液再碰撞产生微湍泡式激烈反应，完成二次预吸收反应；
所述步骤C中的烟气在折溅型湍泡器中的旋向运动线速度在1.0m/s～10m/s，折溅型湍泡器的竖向折溅角度在5º～30º，烟气通过折溅型湍泡器的阻力降在0.3～0.8KPa。
2.根据权利要求1所述的烟气有机胺法脱除二氧化硫的变流态湍泡式预吸收工艺，其特征在于：所述步骤C中的折溅型湍泡器位于逆向喷淋器的下方，折溅型湍泡器布满有机胺法变流态湍泡式预吸收管的竖直管段的下部，且折溅型湍泡器的高度为0.4～1.6m。
3.根据权利要求1所述的烟气有机胺法脱除二氧化硫的变流态湍泡式预吸收工艺，其特征在于：所述步骤B中的逆向喷淋器的喷头为耐蚀耐磨合金铸造或工程塑料模压制作。
4.根据权利要求1所述的烟气有机胺法脱除二氧化硫的变流态湍泡式预吸收工艺，其特征在于：所述有机胺法变流态湍泡式预吸收管的竖直管段为FRP材质或耐蚀合金钢管。
5.根据权利要求1所述的烟气有机胺法脱除二氧化硫的变流态湍泡式预吸收工艺，其特征在于：所述步骤B中的逆向喷淋器通过管道与预吸收泵相连通，预吸收泵通过管道与有机胺法脱硫塔底部的储液槽相连通，且有机胺法脱硫塔底部的储液槽通过管道与富胺排出泵相连接以排出富胺液。
6.根据权利要求1所述的烟气有机胺法脱除二氧化硫的变流态湍泡式预吸收工艺，其特征在于：所述有机胺法变流态湍泡式预吸收管下部的斜管与有机胺法脱硫塔的下部相连通，且上述斜管的出口处位于有机胺法脱硫塔内的储液槽上侧。
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