CN1895741A - 以烟道气制备重碱并脱除二氧化硫的方法 - Google Patents

Abstract

以烟道气制备重碱并脱除二氧化硫的方法。将经除尘处理后至少含有二氧化碳的烟道气加压至0.6～2MPa，于20℃～60℃用同时被氯化钠和氨同时饱和的氨盐水溶液吸收后，进行碳酸化及后续处理，得到可供进一步制备碳酸钠用的重碱产品，分离重碱后的母液加碱回收氨用于制备循环使用的氨盐水。本发明的方法不仅能脱除烟道气中的CO₂和SO₂，解决了烟道气排放的环境污染问题，而且能利用其中的CO₂制备重要化工原料重碱及纯碱，变废为宝，充分利用了资源，并大大节约了能源。

Description

以烟道气制备重碱并脱除二氧化硫的方法

技术领域

本发明涉及的是一种以含有二氧化碳的烟道气制备重碱并同时脱除二氧化硫的方法。

背景技术

碳酸钠生产通常可由重碱，即碳酸氢钠经煅烧得到，其制备方法可包括氨碱法、传统的联合制碱法及变换气制碱法等，所用原料均为二氧化碳(CO₂)、氨(NH₃)和氯化钠(NaCl)。其基本原理都是用氨盐水吸收二氧化碳后，经碳酸化过程而产生碳酸氢钠(重碱)沉淀。氨碱法得到的是单一碱产品，联合制碱法和变换气制碱法则都可以同时得到碱和氯化铵两种产品。

氨碱法中的二氧化碳来源于石灰石煅烧的窑气，以石灰石煅烧窑气作为二氧化碳来源时，由于石灰石煅烧制造二氧化碳的煅烧温度为1100℃～1200℃，且煅烧装置庞大复杂，这部分的能耗通常约要占碳酸钠制造总能耗的25％。

联合制碱法和变换气制碱法中的二氧化碳则均来源于合成氨厂的变换气。传统的联合制碱是以合成氨厂的液氨蒸发的纯氨气与脱碳再生的浓CO₂气为原料制碱。变换气制碱，则是将来自合成氨装置的变换气送至联碱装置的碳酸化塔，在其中脱除变换气中的CO₂，同时又进行了联碱的碳酸化过程制取重碱，脱除CO₂后的气体再送回合成氨系统。

由于变换气中含有较大量的由有机硫生成的硫化氢，造成了变换气中的无机硫含量很高。以变换气中的二氧化碳为原料时，这些含硫成分在进入碳酸化设备后，将产生多种副反应，导致在碳酸化溶液中存在有硫氢化钠、硫氢化铵、硫化亚铁、硫代硫酸钠、硫代硫酸铵等复杂成分。这些副反应产物有的溶于母液中被积累，有的则作为沉淀物随碳酸钠被带出。因有这些沉淀物的颗粒甚小，其既影响碳酸钠结晶的成长，又会堵塞滤布等过滤设备，造成滤过作业的困难，以及增高碳酸钠中的水和氯化钠含量，降低了碳酸钠产品的质量。因此在以变换气为原料的制碱工艺中，通常都需增加二次脱除硫化氢的工序，脱除变换气中的硫化氢，使其含量小于50mg/m³。

另一方面，许多以燃煤作为能源的工业企业所排放的烟道气中，都含有CO₂及SO₂，由于直接排放至大气后会导致酸雨等严重的环境问题，均需进行净化处理，通常都是采用以碱性溶液进行吸收处理，对于这些浓度较低的吸收液一般难以加以利用，也造成了对有用资源的浪费。

发明内容

鉴于上述情况，本发明将提供一种利用烟道气制备重碱并脱除二氧化硫的方法，不仅解决了烟道气排放的环境污染问题，也使有用资源得到了充分的利用，而且该制备方法也能大大节约能源。所得到的重碱除可直接使用外，可以进一步供制备重要的化工原料碳酸钠(纯碱)使用。

本发明以烟道气制备重碱并脱除二氧化硫的方法，是将经除尘处理后至少含有二氧化碳的烟道气加压至0.6-2Mpa，于20℃～60℃，优选为30℃～40℃条件下，用同时被氯化钠和氨同时饱和的氨盐水溶液吸收后，进行碳酸化及后续处理，得到可供进一步制备碳酸钠用的重碱产品，分离重碱后的母液按目前的氨碱法等常规方式加碱回收氨，用于制备循环使用的氨盐水。

在燃煤烟道气中，其所含的CO₂约为15％～25％(v)，SO₂约为0.01％～0.12％(v)，以及少量的氮氧化物，其余主要为N₂。本发明制碱方法可以直接使用经除尘处理后的烟道气中的CO₂而无需分离提纯。由于其中CO₂的含量较低，为提高其在碳酸化过程中的吸收反应速度，需提高其在作为原料气中的分压，否则将难以实现和完成为制碱所需的碳酸化反应过程。现有研究表明，氨盐水碳酸化反应速度是由液膜控制的。因此只要气相中的CO₂保持一定，气相中的惰性气体等的浓度不会影响CO₂的吸收速度，气液界面上CO₂的分压几乎等于气相本体中CO₂的分压。根据公式(A)可知，提高烟道气的压力，可以提高CO₂在原料气中的分压，达到满足制碱的生产要求。

$P_{{\mathrm{CO}}_2}=P\×{\mathrm{CO}}_2\%---\left(A\right)$

式中：P_CO2——气相CO₂分压(MPa)，P——气体总压力(MPa)，CO₂％——CO₂体积分数。

试验显示，将烟道气的压力提高至0.6～2Mpa，是较为满意和可行的。

所说对烟道气进行的除尘处理，可以采用目前常用的水洗涤等方式进行，以除去其中的机械性微粒，减少在制碱过程中的沉淀物杂质。

对烟道气以水洗涤除尘方式的另一个有点是可以降低烟道气的温度。烟道气的温度过高，对于用氨盐水的吸收显然是不利的。

所说的碳酸化处理，可以按目前的氨碱法、联合制碱法等工艺中的常规操作方式，在碳酸化塔，如常用的索尔维碳酸化塔、筛板式碳酸化塔、复合筛板式碳酸化塔、外冷式碳酸化塔等中进行和完成。再经沉淀、分离等后续处理，即可得到重碱产品，进一步煅烧则可得到碳酸钠产品。

随所用燃料中含硫量的不同，烟道气中相应的SO₂含量也有所不同，但含量仅约为0.01％～0.12％(v)。在碳酸化制碱过程中，可产生相应的硫酸铵。分离滤除经碳酸化过程生成的重碱后，母液中主要存在的是氯化铵及硫酸铵。可按目前相应制碱工艺的方式，通过石灰乳等碱性物质，使其重新转化为氨，并在需要时适当补充损失的氨或相应铵盐及绿化钠会，用于循环制备氨盐水。

本发明上述方法由于是以烟道气为原料制备重碱，并可进一步按目前工艺制备得到重要的化工原料纯碱，不仅解决了对烟道气脱除CO₂和SO₂的环境保护问题，而且能充分利用所脱除的CO₂及SO₂制备得到重要的化工原料，变废为宝，充分利用了资源，取得了环境效益和经济效益一举两得的双重效果，而且本发明的制碱方法无需与石灰石煅烧和/或合成氨工艺配套，设备和工艺都相对简单，并且大大节约了能源。同时，也可以使氨法脱除SO₂的工业应用成为可能。

以下通过实施例的具体实施方式再对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。

具体实施方式

将常规含有CO₂约为15％～25％(v)，SO₂约为0.01％～0.12％(v)，N₂及少量氮氧化物、温度为130℃～150℃的烟道气，在喷淋洗涤塔中用清水喷淋洗涤除尘后，送至气柜中加压至0.6～2Mpa，于20℃～60℃，优选为30℃～40℃后，用同时被氯化钠和氨同时饱和的氨盐水溶液吸收，然后按制碱常规方式送至碳酸化塔进行碳酸化反应处理。反应后按常规方式过滤得到重碱产品，并可进一步经煅烧处理制备得到碳酸钠。分离重碱后的母液加入石灰乳，使绿化铵和硫酸铵还原为氨，根据需要补充氨或铵盐及绿化钠后，循环制备成氨盐水，用于吸收除尘后的烟道气。

Claims (2)

1.以烟道气制备重碱并脱除二氧化硫的方法，其特征是将经除尘处理后至少含有二氧化碳的烟道气加压至0.6～2Mpa，于20℃～60℃用同时被氯化钠和氨同时饱和的氨盐水溶液吸收后，进行碳酸化及后续处理，得到可供进一步制备碳酸钠用的重碱产品，分离重碱后的母液加碱回收氨用于制备循环使用的氨盐水。

2.如权利要求1所述的以烟道气制备重碱并脱除二氧化硫的方法，其特征是用所说的氨盐水溶液吸收的加压烟道气的温度为30℃～40℃。