CN204320060U

CN204320060U - 一种利用废碱制备烟气净化中碳酸氢钠的工艺系统

Info

Publication number: CN204320060U
Application number: CN201420741456.9U
Authority: CN
Inventors: 李东林; 汪然; 刘应峰; 陈洪会; 曹静
Original assignee: CHENGDU HUAXITANG INVESTMENT Co Ltd
Current assignee: CHENGDU HUAXITANG INVESTMENT Co Ltd
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2024-12-02

Abstract

本实用新型公开了一种利用废碱制备烟气净化中碳酸氢钠的工艺系统，所述的工艺系统包括依次相连的吸收塔和复分解反应器，所述的吸收塔为连接有烟道的脱硫设备，在所述的烟道上设有废碱粉末入口以及供废碱粉末和烟道气混合的气体混合器。本工艺系统可实现利用废碱治理废气，以废治废的目的，除此之外，获得的碳酸氢钠还可继续投入废气的治理工程，所以不但节约能源，减少污染，而且还降低了烟气净化的成本以及避免烟气净化的二次污染，具有良好的社会价值和经济效益。

Description

一种利用废碱制备烟气净化中碳酸氢钠的工艺系统

技术领域

本实用新型是一种利用废碱制备烟气净化中碳酸氢钠的工艺系统，具体涉及废碱用于烟气净化中碳酸氢钠的制备技术，属于烟道气的净化领域。

背景技术

石油及化工等行业的不断进步在促进经济发展的同时，也给环境造成了污染，目前，全球性的污染问题已日趋严重，更引起了世界各国的普遍关注和重视，尤其是火电厂燃煤、燃煤锅炉以及垃圾焚烧烟气的排放等，对大气的污染相当严重，我们知道，燃煤烟气中含有大量的烟尘、二氧化碳、SO₂和NO_X等有害物质，其中，燃料燃烧排放的二氧化碳是引起温室效应的主要物质；SO₂、NO_X以及飞灰颗粒又是大气污染的主要来源；当然，燃煤锅炉等烟道气产生的烟尘也是造成大气污染的主要原因之一，其主要成分也是SO₂和NO_X。据报道，我国约有70%的城市悬浮微粒水平超标，2/3的城市周围大气中的SO₂超标，因此，为提高当前环境的空气质量，这些污染物的治理和减排更是刻不容缓。

在我国，烟气脱硫脱硝是大气污染治理中最主要的措施，国内外烟气脱硫技术很多，包括石灰石－石膏法、氨法、双碱法、旋转喷雾法等，在各种脱硫脱硝技术中，使用最为广泛的就是吸附剂，通常包括钠类吸附剂、镁类吸附剂、钙类吸附剂等等，在烟气治理过程中，通常使含有SOx和NOx化合物的烟道气流与吸附剂颗粒接触而去除存在于烟道气流中的所有SOx和大量NOx化合物，实际使用效果良好，当然，为更好去除残留的SOx和NOx化合物，还可继续将净化后的烟道气与吸附剂溶液相接触，从而去除烟道气流中的任何残留SOx和NOx化合物。现有情况是，烟道气的脱硫脱硝工艺是一项必须与工业生产进程相匹配并可持续进行的大型化工业处理，不论是干法洗涤所采用的的固体吸附剂还是湿法洗涤所采用的吸附剂溶液，对于整个烟道气脱硫脱硝工艺而言，其使用量是十分庞大的。

现有的专利文献CN101570370（高资源化处理环己酮皂化废碱液的方法，2009-11-04）和CN102874848A（一种从环己酮废碱液中回收碳酸氢钠及有机酸钠盐的方法，2013-01-16）均公开了一种利用废碱液制取碳酸氢钠的生产方法，特别是专利文献CN101570370，揭示了利用环己酮废碱液与烟道气中的二氧化碳反应而获得碳酸氢钠的方法，达到了以废治废零排放的工艺效果，但经实践证明，由该方法获得碳酸氢钠的质量还停留在粗品阶段，若将该方法获得碳酸氢钠作为吸附剂用作烟道气脱硫脱硝的净化工艺，其去除效果并不理想，同时，由该方法获得碳酸氢钠粗品产率较低，若为适应烟道气脱硫脱硝工艺吸附剂的使用量，不但要增加其工业规模，同时还要增加粗品净化工序，大大的提高了整个制备工艺的成本投入，为此，本实用新型应运而生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种利用废碱制备烟气净化中碳酸氢钠的工艺系统，本工艺系统可实现废碱治理废气（烟道气），然后依次经吸收塔和复分解反应器后获得碳酸氢钠的过程，具有以废治废、节约能源、减少污染等优势，除此之外，获得的碳酸氢钠还可继续投入废气的治理工程，为降低企业的运行成本起到了十分重要的作用。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种利用废碱制备烟气净化中碳酸氢钠的工艺系统，所述的工艺系统包括依次相连的吸收塔和复分解反应器，所述的吸收塔为连接有烟道的脱硫设备，在所述的烟道上设有废碱粉末入口以及供废碱粉末和烟道气混合的气体混合器，本工艺系统可实现废碱治理废气，然后经吸收塔和复分解反应器而获得碳酸氢钠的过程，其工艺流程如下：废碱粉末在烟道内与烟道气一并送入气体混合器，充分混合后获得烟气混合物，再送入吸收塔进行脱硫处理，如：利用脱硫液对烟气混合物进行循环洗涤，达到排放标准的烟道气经吸收塔顶部的烟囱进行排放，脱硫浆液则送至复分解反应器，与碳酸氢铵反应后获得碳酸氢钠，完成碳酸氢钠的制备，本工艺系统不仅实现了利用废碱治理废气，以废治废的目的，除此之外，获得的碳酸氢钠还可继续投入废气的治理工程，所以不但节约能源，减少污染，而且还降低了烟气净化的成本以及避免烟气净化的二次污染，具有良好的社会价值和经济效益。

本实用新型选用的废碱通常来自于化工生产中的废弃物或废渣，例如：己内酰胺焚烧废碱、碳酸钠废碱或碳酸氢钠废碱等，一般情况下，为干燥的固体，为此，所述的工艺系统还包括内设有磨粉机系统的废碱通道，所述的磨粉机系统为实现废碱粉碎并获得废碱粉末的磨碎机构，所述的废碱通道通过废碱粉末入口与烟道相连通，在该磨粉机系统上还设有供废碱粉末送入烟道的干粉喷射器。

在所述的废碱通道内还设有供废碱加入至磨粉机系统并计量的加料漏斗，所述的加料漏斗包括相互连接的料斗和计量称，计量称连接在磨粉机系统上，在实际使用时，来自外界的干燥废碱首先送入料斗，然后再通过计量称计量后送入磨粉机系统，干燥废碱在磨粉机系统内被粉碎成粒度为300～400目的废碱颗粒后，再由干粉喷射器经废碱粉末入口送入烟道。

为更好的实现上述结构，本实用新型在所述的烟道内还设有引风机，所述的废碱粉末入口位于引风机的前端，废碱粉末由干粉喷射器送入烟道后，通过引风机并在引风机的压力下一并送入气体混合器进行充分混合。

另一种情况是，在所述的烟道内还设有引风机，所述的废碱粉末入口位于引风机的后端，烟道气首先通过引风机并在引风机的压力下送至气体混合器，由干粉喷射器送入烟道内的废碱粉末则在烟道气的带动下一并送至气体混合器进行充分混合。

上述两种情况的区别在于，当废碱粉末入口位于引风机的前端，废碱粉末和烟道气则会一并通过引风机然后再送至气体混合器，长期使用时，废碱粉末可能会对引风机叶轮造成影响，从而降低引风机的使用寿命。

为将吸收塔内的脱硫浆液排入复分解反应器完成碳酸氢钠的制备，本实用新型在所述吸收塔的底部设有浆液排管，所述的吸收塔通过浆液排管与复分解反应器相连接。

为提高脱硫浆液中Na₂SO₄的浓度，吸收塔通常采用循环泵往复洗涤，脱硫浆液不断的吸收SO₂，当脱硫浆液中Na₂SO₄的浓度达到24～28%时，即可经浆液排管由排出泵排出，为除去废碱带入的游离碳及其他杂质，在所述的吸收塔和复分解反应器之间还设有压滤机，所述的吸收塔通过浆液排管与压滤机相连接，压滤机的清液出口则连接在复分解反应器上。

在实际操作过程中，由吸收塔排出的脱硫浆液首先会由助沉剂澄清后再送入压滤机，可用于除去脱硫浆液中含有的游离碳、不溶物杂质等物质，优化的，所述的压滤机为板框过滤机，过滤后得到的硫酸钠溶液十分清澈，过滤而得的滤饼则可作为固废运送至渣场。

本实用新型涉及的复分解反应器可实现Na₂SO₄溶液和碳酸氢铵反应并制得碳酸氢钠的过程，其反应方程式为：Na₂SO₄ +2NH₄HCO₃↔2 NaHCO₃+ (NH₄ )₂SO₄，经复分解反应后，可获得碳酸氢钠悬浮液与复分解反应副产物硫酸铵的混合浆液，为更好的实现碳酸氢钠产品的制备，所述的复分解反应器上还依次连接有稠厚器以及提纯机构，所述的稠厚器为实现复分解产物晶液分离的辅助设备，在该稠厚器的澄清段设有供复分解副产物排出的清液溢流口，在该稠厚器的锥底则设有供碳酸氢钠悬浮液排出的出料口，所述的提纯机构连接在出料口上，在实际使用时，混合浆液经稠厚器进行分离，澄清段的清液溢流口排出复分解副产物—硫酸铵溶液，该溶液可送至下游工序完成化肥等的制备，锥底的出料口排出碳酸氢钠悬浮液，并直接送至提出机构。

所述的提纯机构为带式过滤机，在实际应用过程中，碳酸氢钠悬浮液经带式过滤机洗涤提纯后，经干燥得到碳酸氢钠产品，带式过滤机主要由脱水皮带、滤布、耐磨带、真空盘、进料箱、卸料装置、洗水装置、框架和带机驱动装置等部件组成，带式过滤机通过喂料、过滤、洗涤、脱渣、滤布再生可连续自动完成，自动化程度高，可对物料进行多级平流或逆流洗涤，过滤液（母液）和洗涤液可分开集液，节省洗液同时确保质量。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本实用新型涉及的工艺系统可实现废碱治理废气（烟道气），然后依次经吸收塔和复分解反应器后获得碳酸氢钠的过程，实现了利用废碱治理废气，以废治废的目的，彻底的解决了废碱对环境的污染，除此之外，获得的碳酸氢钠还可继续投入废气的治理工程，为降低企业的运行成本起到了十分重要的作用，社会效益十分显著。

（2）本实用新型可适用于烟道气净化领域，即：使用废碱作为预处理剂对烟道气进行粗净化除去SO₃及大部分SO₂和一部分NO_Y后，再利用吸收塔对烟道混合气进行脱硫处理，脱出残余SO₂后，达到符合国家排放指标的烟气即可直接进行排放，吸收塔吸收SO₂获得的脱硫浆液则可安排送至复分解反应器，用于碳酸氢钠的制备，在解决了废碱对环境的污染和实现烟道气的净化处理的同时，更有效的解决了烟道气净化处理领域中脱硫浆液的排放和处理，有效的控制了烟道气净化的工业成本，适宜广泛推广使用。

（3）本实用新型在适用于烟道气的治理过程中，还具有良好的实际应用效果，首先，废碱经粉碎后由干粉喷射器喷入烟道中，经气体混合器后可与烟道气充分混合，混合反应后能除去烟道气中的SO₃及大部分SO₂和一部分NO_Y，该步骤能有效的提高后续脱硫液在吸收塔内的脱硫效率，提高烟气的净化效率，在实际使用过程中，烟道气的净化率可高达98 %。

（4）本实用新型可实现烟道气净化中碳酸氢钠的工业化生产，其工业化设计合理，依次采用吸收塔、复分解反应器等组合而成，不仅可实现烟道气的净化处理，还可实现碳酸氢钠规模化的生产，在获得碳酸氢钠产品的同时，更降低了烟道气净化的整体成本，经济效益十分显著。

（5）本实用新型涉及的压滤机可选用板框过滤机，主要用于除去脱硫浆液中含有的游离碳、不溶物杂质等物质，过滤后得到的硫酸钠溶液十分清澈，过滤而得的滤饼可作为固废运送至渣场。

（6）为提高碳酸氢钠的产品质量，本实用新型涉及的提纯机构则采用带式过滤机，带式过滤机通过喂料、过滤、洗涤、脱渣、滤布再生可连续自动完成，自动化程度高，可对物料进行多级平流或逆流洗涤，过滤液（母液）和洗涤液可分开集液，在节省洗液的同时还可确保产品质量。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

图2为本实用新型实施例2的结构示意图。

其中，1—吸收塔，2—复分解反应器，3—烟道，4—气体混合器，5—磨粉机系统，6—干粉喷射器，7—料斗，8—计量称，9—引风机，10—浆液排管，11—稠厚器，12—带式过滤机。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

本实用新型涉及一种利用废碱制备烟气净化中碳酸氢钠的工艺系统，本工艺系统可实现利用废碱治理废气，以废治废的目的，除此之外，获得的碳酸氢钠还可继续投入废气的治理工程，所以不但节约能源，减少污染，而且还降低了烟气净化的成本以及避免烟气净化的二次污染，具有良好的社会价值和经济效益。如图1所示，本实施例主要由依次相连的吸收塔1、复分解反应器2、稠厚器11以及带式过滤机12组成，其中，吸收塔1作为废气脱硫设备，与烟道3相连接，废碱由废碱通道内的磨粉机系统5粉碎成粒度为300～400目的废碱粉末后，再由干粉喷射器6送入烟道3，废碱粉末入口位于引风机9的后端，烟道气首先通过引风机9，然后在带动由干粉喷射器6送入烟道3内的废碱粉末一并送至气体混合器4，废碱粉末与烟道气在气体混合器4内充分接触反应后，可脱除烟道气中的SO₃及大部分的SO₂和一部分NO_Y，获得烟气混合物并沿烟道3送至吸收塔1继续进行脱硫处理。在实际操作过程中，废碱与烟道气的混合比应由烟道气所含的污染物， SO_X（X选取2或3）和NO_Y（Y选取1或2）的含量而决定，因此，为控制废碱的加入量，本实施例在废碱通道内还设有供废碱加入至磨粉机系统5并计量的加料漏斗，如图1所示，该加料漏斗包括相互连接的料斗7和计量称8，计量称8连接在磨粉机系统5上，在实际使用时，来自外界的干燥废碱首先送入料斗7，然后再通过计量称8计量后送入磨粉机系统5，计量称8的加入量由电机M进行控制，并与烟道气的污染物测定参数电连接，即，如图1中虚线所示。

经气体混合器4混合反应后的烟气混合物沿烟道3送入吸收塔1，继续完成废气的脱硫处理，首先，烟气混合物由吸收塔1中部送入塔内，然后，通过吸收塔1内布置的三层喷淋层向送入吸收塔1内的烟气混合物高速喷出脱硫雾滴，一方面，烟气混合物进入吸收塔1的中部，在塔内迅速降温增湿，并与逆向高速运动的脱硫雾滴迎头接触，发生强烈紊流作用，气、液两相进行充分传质传热，烟气混合物中的SO₂被大量吸收；另一方面，烟气混合物中的废碱粉末进入塔内后，同样随气流逆流而上，与自上而下的脱硫液充分的接触，过量的废碱颗粒溶解到脱硫液中，随脱硫浆液在塔内循环洗涤继续吸收烟气中残留的SO₂、NO_Y及重金属氧化物，在此过程中，烟气混合物中SO₂的脱除效率可高达到98%；在实际操作过程中，为使废气达到国家排放标准，由上述除雾处理后的烟道气被送至吸收塔1氧化段，与氧化液反应，除去烟气物中的NO_Y，获得的脱硫浆液在循环洗涤过程中，不断的吸收SO₂，在吸收塔1氧化段脱硫浆液的浓度逐步增大，当达到24～28%时通过吸收塔1底部的浆液排管10送到压滤机，如：板框过滤机，过滤掉废碱中的游离碳及其他杂质后，获得澄清的Na₂SO₄溶液再通过压滤机的清液出口送至复分解反应器2，完成碳酸氢钠的制备。

在本实施例中，复分解反应器2可实现Na₂SO₄溶液和碳酸氢铵反应并制得碳酸氢钠，其反应方程式为：Na₂SO₄ +2NH₄HCO₃↔2 NaHCO₃+ (NH₄ )₂SO₄，经复分解反应后，可获得碳酸氢钠悬浮液与复分解反应副产物硫酸铵的混合浆液，为更好的实现碳酸氢钠产品的制备，本实施例在复分解反应器2上还依次连接有稠厚器11以及带式过滤机12，其中，稠厚器11为实现复分解产物晶液分离的辅助设备，在该稠厚器11的澄清段设有供复分解副产物排出的清液溢流口，在该稠厚器11的锥底则设有供碳酸氢钠悬浮液排出的出料口；提纯机构为带式过滤机12，连接在出料口上，操作时，混合浆液经稠厚器11进行分离，澄清段的清液溢流口排出复分解副产物—硫酸铵溶液，该溶液可送至下游工序完成化肥等的制备，锥底的出料口排出碳酸氢钠悬浮液，并直接送至带式过滤机12，在实际应用过程中，碳酸氢钠悬浮液经带式过滤机12洗涤提纯后，经干燥得到碳酸氢钠产品，带式过滤机12主要由脱水皮带、滤布、耐磨带、真空盘、进料箱、卸料装置、洗水装置、框架和带机驱动装置等部件组成，带式过滤机12通过喂料、过滤、洗涤、脱渣、滤布再生可连续自动完成，自动化程度高，可对物料进行多级平流或逆流洗涤，过滤液（母液）和洗涤液可分开集液，节省洗液同时确保质量。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于：本实施例涉及的废碱粉末入口位于引风机9的前端，其结构如图2所示，在实际使用时，废碱粉末由干粉喷射器6送入烟道3后，再通过引风机9并在引风机9的压力下一并送入气体混合器4进行充分混合。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种利用废碱制备烟气净化中碳酸氢钠的工艺系统，其特征在于：所述的工艺系统包括依次相连的吸收塔（1）和复分解反应器（2），所述的吸收塔（1）为连接有烟道（3）的脱硫设备，在所述的烟道（3）上设有废碱粉末入口以及供废碱粉末和烟道气混合的气体混合器（4）。

2.根据权利要求1所述的一种利用废碱制备烟气净化中碳酸氢钠的工艺系统，其特征在于：所述的工艺系统还包括内设有磨粉机系统（5）的废碱通道，所述的磨粉机系统（5）为实现废碱粉碎并获得废碱粉末的磨碎机构，所述的废碱通道通过废碱粉末入口与烟道（3）相连通，在该磨粉机系统（5）上还设有供废碱粉末送入烟道（3）的干粉喷射器（6）。

3.根据权利要求2所述的一种利用废碱制备烟气净化中碳酸氢钠的工艺系统，其特征在于：在所述的废碱通道内还设有供废碱加入至磨粉机系统（5）并计量的加料漏斗，所述的加料漏斗包括相互连接的料斗（7）和计量称（8），计量称（8）连接在磨粉机系统（5）上。

4.根据权利要求3所述的一种利用废碱制备烟气净化中碳酸氢钠的工艺系统，其特征在于：在所述的烟道（3）内还设有引风机（9），所述的废碱粉末入口位引风机（9）的前端。

5.根据权利要求3所述的一种利用废碱制备烟气净化中碳酸氢钠的工艺系统，其特征在于：在所述的烟道（3）内还设有引风机（9），所述的废碱粉末入口位于引风机（9）的后端。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种利用废碱制备烟气净化中碳酸氢钠的工艺系统，其特征在于：在所述吸收塔（1）的底部设有浆液排管（10），所述的吸收塔（1）通过浆液排管（10）与复分解反应器（2）相连接。

7.根据权利要求6所述的一种利用废碱制备烟气净化中碳酸氢钠的工艺系统，其特征在于：在所述的吸收塔（1）和复分解反应器（2）之间还设有压滤机，所述的吸收塔（1）通过浆液排管（10）与压滤机相连接，压滤机的清液出口则连接在复分解反应器（2）上。

8.根据权利要求7所述的一种利用废碱制备烟气净化中碳酸氢钠的工艺系统，其特征在于：所述的压滤机为板框过滤机。

9.根据权利要求1～5任一项所述的一种利用废碱制备烟气净化中碳酸氢钠的工艺系统，其特征在于：在所述的复分解反应器（2）上还依次连接有稠厚器（11）以及提纯机构，所述的稠厚器（11）为实现复分解产物晶液分离的辅助设备，在该稠厚器（11）的澄清段设有供复分解副产物排出的清液溢流口，在该稠厚器（11）的锥底则设有供碳酸氢钠悬浮液排出的出料口，所述的提纯机构连接在出料口上。

10.根据权利要求9所述的一种利用废碱制备烟气净化中碳酸氢钠的工艺系统，其特征在于：所述的提纯机构为带式过滤机（12）。