CN214437889U - 基于智能调控的so2吸收副产物制高附加值产品的设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于智能调控的SO2吸收副产物制高附加值产品的设备，所述设备包括顺次连通的硫酸羟胺制备装置和高附加值产品制备装置，所述硫酸羟胺制备装置、高附加值产品制备装置分别与智能调控平台相连。本实用新型以低成本稳定高效为寻优目标，耦合智能化调控全局优化控制，在高效实现SO2脱除的同时，低成本实现成品肟高品质制备；利用智能调控平台中的pH等调控关键参数模型，实现高硫烟气SO2高效脱除，同时稳定产出高品质参数的成品肟，提高了抑制外界因素波动的响应速度。
Description
技术领域
本实用新型属于大气污染治理和资源回收技术领域，具体地说是涉及一种基于智能调控的SO2吸收副产物制高附加值产品的设备。
背景技术
我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，工业燃料中的75％，发电能源的76％和民用商品能源的80％都是煤炭。煤的组成分和结构非常复杂且繁多，这些成分在煤燃烧的过程中会形成烟尘、SO2、NOx、CO2以及微量重金属等多种有害物质，引起酸雨、温室效应、阴霾天气、臭氧层破坏等诸多环境问题。高硫煤电厂的脱硫问题一直是我国研究的重点。传统氨法脱硫存在着运行成本高，而且存在着脱硫副产品硫酸铵附加值低而最终影响运行成本的问题。目前，氨-亚硫酸氢铵法副产亚硫酸氢铵，可生产高附加值产品硫酸羟胺。硫酸羟胺是工业上合成肟等高附加值产品的重要原料。
肟，一般是指含有羰基的醛、酮类化合物与羟胺作用生成的有机化合物，可以参与许多有机化学反应，也是合成许多化工产品的重要原料。传统拉西法制羟胺需烧制大量硫磺产生 SO2，且副产大量低附加值的硫酸铵。已有的中试装置对氨法烟气脱硫工艺进行改进，脱硫产物不直接转化为硫酸铵，而是先转化为亚硫酸氢铵盐溶液，在传统拉西法羟胺合成工艺基础上加以改进，用脱硫产物亚硫酸盐合成硫酸羟胺。但该方法在氨水加入、S/C(亚硫酸氢铵/ 亚硫酸铵)配比、反应物配比、反应环境参数控制等工艺上仍不完善，且磺化反应条件难以实现。
中国专利CN 105731400A设计了一种制备硫酸羟胺的设备。设备包括：钙盐调制降温釜、二磺酸盐制备反应釜和水解反应器。其中钙盐调制降温釜和二磺酸盐制备反应器内含蛇形排布的换热管，管内有冷却循环介质(乙醇水溶液、氨水、丙烷、二氧化碳中的一种)。可以满足磺化反应条件。但该技术具有以下不足：反应原料为钙盐(亚硫酸氢钙)，对现有的氨法脱硫技术得到的副产物为亚硫酸氢铵，在盐的调制、反应物配比、反应环境参数设置等方面均有差异。降温釜为常压降温釜，无法满足高压反应条件。
中国专利CN 205235972 U公开了一种低温高压气体水合物置换反应釜。反应釜通过电机带动转轴旋转,转轴带动螺旋叶转动，使得反应釜本体内液体循环流动，提高了物料的混合均匀性。反应釜通过第二活塞在缸体内移动，使得反应釜本体内液体能够被抽出并排入至盘管内，通过冷却箱对盘管进行冷却，使得反应物料的温度能够快速冷却，保证物料置换顺利进行，通过第一液压缸带动第一活塞移动调整反应釜本体内空间，来调整反应釜本体内的压力，提高了反应速度。但该技术具有以下不足：需要额外配有冷却箱进行冷却，体积较大。
中国专利CN 208302719 U公开了一种肟化反应器。在釜内部设置了2层浆叶和4道挡板，浆叶为四斜叶可拆开启涡轮型式，搅拌起来使物料更加均匀,同时增大换热系数，提高了换热效率。设备内筒、封头采用TA2+Q345R钛-钢复合板不但达到了防腐的要求，与用纯TA2 材料相比，也节省了材料成本，同时Q345R比TA2导热系数高，进而提高了换热效率。但该技术具有以下不足：搅拌装置高于釜体过多，占据过多纵向空间。
因此，针对现有技术的不足，亟需研究一种结构简单、稳定高效、换热能力强的脱硫副产高附加值产品的设备。
实用新型内容
为克服现有氨基湿法烟气脱硫副产物资源化技术的缺点和不足，本实用新型设计了一种基于智能调控的高硫煤烟气SO2吸收副产高附加值产品的设备，能够最大化利用烟气中的SO2资源，提高副产品利用价值。
本实用新型采用的技术方案为：
一种基于智能调控的SO2吸收副产物制高附加值产品的设备，所述设备包括顺次连通的硫酸羟胺制备装置和高附加值产品制备装置，所述硫酸羟胺制备装置、高附加值产品制备装置分别与智能调控平台相连。
作为优选，所述硫酸羟胺制备装置包括顺次连通的氨氧化炉、二磺酸盐制备反应器和水解反应器，所述二磺酸盐制备反应器包括高压反应釜、冷却液层、搅拌装置、真空泵、第一 pH计、第一温度计和压力表，冷却液层包裹在高压反应釜外层；所述水解反应器包括水解反应釜、搅拌器和第二温度计，所述搅拌器和第二温度计设置在水解反应釜内，高压反应釜通过输送泵与水解反应釜相连通。
作为优选，所述氨氧化炉中设有铂金网，所述铂金网放置于铂金网支撑架上。其用来固定支撑铂金网和装载拉西环，起催化反应床作用。
作为优选，所述搅拌装置包括电机、转轴和叶，叶片共有三层，每层间距12cm，每层有向上叶片2个，向下叶片2个，均与转轴夹角60°，每个叶片平面与水平面的夹角为15～25°。
作为优选，所述水解反应釜设置在加热器中，水解反应釜通过出料口与高附加值产品制备装置相连通。
作为优选，所述高附加值产品制备装置包括第一肟化反应器、第二肟化反应器、硫酸铵萃取分离器、硫酸铵萃取沉降槽、肟萃取分离器、肟萃取沉降槽、肟中间泵槽、硫酸铵泵槽、优化调控单元，所述第一肟化反应器、硫酸铵萃取分离器、硫酸铵萃取沉降槽、肟中间泵槽顺次连通，所述第二肟化反应器、肟萃取分离器、肟萃取沉降槽、硫酸铵泵槽顺次连通，所述肟中间泵槽与第二肟化反应器连通，硫酸铵泵槽与第一肟化反应器连通。
作为优选，所述第一肟化反应器内设有第二pH计、第三温度计，所述第二肟化反应器内设有第三pH计、第四温度计。
作为优选，所述智能调控平台与二磺酸盐制备反应器的第一pH计、第一温度计、水解反应器的第二温度计、以及高附加值产品制备装置的第一肟化反应器的第二pH计和第三温度计、第二肟化反应器的第三pH计和第四温度计相连。
相对于现有技术，本实用新型的有益效果在于：
1、设计了一种从烟气中回收二氧化硫并基于智能调控平台生产高附加值化工产品的设备，在保证高脱硫效率的同时，使脱硫产物能满足后续化工工艺要求，大幅度提高二氧化硫的资源价值，工艺流程便捷易操作；用电厂高硫煤中的硫替代化工厂所需的硫磺，不但解决了电厂烟气硫污染问题，同时节约了化工生产成本，为电厂取得可观的经济效益；
2、本实用新型硫酸羟胺制备装置设置有高压反应釜，利用冷却液层对高压反应釜进行冷却降温，避免了内置式冷却管需外接冷却装置的缺点，可降低成本并节省空间，提高经济性，提高了硫酸羟胺的产率；
3、本实用新型可以提高肟化转化率，并且肟化可以在较低的温度下进行，最终成品肟纯度高(合成肟所需原料通常在0.05％以下)，减少了原料的消耗；同时，由于有机溶剂萃取作用，无机相中肟、原料总含量可降低到0.2wt％以下，提高了肟化反应的收率；
4、利用智能调控平台中的pH等调控关键参数模型，实现高硫烟气SO2高效脱除，同时稳定产出高品质参数的成品肟，提高了抑制外界因素波动的响应速度。
附图说明
图1为本实用新型氨氧化炉与二磺酸盐制备反应器连接的结构示意图；
图2本实用新型硫酸羟胺制备装置与高附加值产品制备装置连接的结构示意图；
图3是本实用新型硫酸羟胺制备装置的结构示意图；
图4是本实用新型高附加值产品制备装置的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明，这些实施例是对本实用新型的说明而作，不是对本实用新型的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参照图1～4，一种基于智能调控的SO2吸收副产物制高附加值产品的设备，所述设备包括顺次连通的硫酸羟胺制备装置和高附加值产品制备装置，所述硫酸羟胺制备装置、高附加值产品制备装置分别与智能调控平台27相连。
所述硫酸羟胺制备装置包括顺次连通的氨氧化炉28、二磺酸盐制备反应器和水解反应器，所述氨氧化炉中设有铂金网，所述铂金网放置于铂金网支撑架上，其用来固定支撑铂金网和装载拉西环，起催化反应床作用。氨气与空气的混合气体进入氨氧化炉28在高温下进行催化氧化反应，反应产生气体由气体进口12进入二磺酸盐制备反应器。
所述二磺酸盐制备反应器包括高压反应釜1、冷却液层2、搅拌装置、真空泵10、第一 pH计8-1、第一温度计9-1和压力表11，冷却液层2包裹在高压反应釜1外层；冷却液由冷却液入口3进入，由冷却液出口4排出，控制溶液温度小于5℃条件下。搅拌装置包括电机7、转轴5和叶片6，所述搅拌装置包括电机、转轴和叶，叶片共有三层，每层间距12cm，每层有向上叶片2个，向下叶片2个，均与转轴夹角60°，每个叶片平面与水平面的夹角为15～ 25°。尾气从气体出口13排出进行尾气处理。调节pH至1.5，采用分散式加酸方式，避免局部酸性过高SO2气体逸出，酸是浓度为50％以下的硫酸20％以下的盐酸、50％以下的硝酸、 50％以上的醋酸中的一种或几种。
所述水解反应器包括水解反应釜15、搅拌器14和第二温度计9-2，所述搅拌器14和第二温度计9-2设置在水解反应釜内，高压反应釜1通过输送泵18与水解反应釜15相连通。所述水解反应釜15设置在加热器16中，水解反应釜15通过出料口17与高附加值产品制备装置相连通。降温时在搅拌下进行，确保不出现大量结冰，冷却介质可以是乙醇水溶液、氨水、丙烷、二氧化碳，冷却介质循环冷却；二磺酸盐制备反应器生成的二磺酸盐经输送泵18 进入水解反应釜15，将上述pH值为1.5的混合溶液在100℃加热2h；水解过程在搅拌器14 搅拌下进行，避免出现爆沸现象；水解后的混合溶液进行减压蒸馏提浓；提浓后的产品经出料口17进入高附加值产品制备装置。
所述高附加值产品制备装置包括第一肟化反应器19、第二肟化反应器20、硫酸铵萃取分离器21、硫酸铵萃取沉降槽22、肟萃取分离器23、肟萃取沉降槽24、肟中间泵槽25、硫酸铵泵槽26，所述第一肟化反应器19、硫酸铵萃取分离器21、硫酸铵萃取沉降槽22、肟中间泵25槽顺次连通，所述第二肟化反应器20、肟萃取分离器23、肟萃取沉降槽24、硫酸铵泵槽26顺次连通，所述肟中间泵槽25与第二肟化反应器20连通，硫酸铵泵槽26与第一肟化反应器19连通。所述第一肟化反应器19内设有第二pH计8-2、第三温度计9-3，所述第二肟化反应器20内设有第三pH计8-3、第四温度计9-4。
将合成肟所需原料和含有硫酸羟胺的硫酸铵溶液加入第一肟化反应器19，原料进料量为 6.3mol/min，第一肟化反应器内原料：硫酸羟胺摩尔比为3:2，溶液中硫酸羟胺量为4.5mo1/min。并同时通入少量氨，pH值保持在4左右。反应液由第一肟化反应器19底部流至硫酸铵萃取分离器。向硫酸铵萃取混合槽21加入有机溶剂甲苯，加入量为1440g/min。反应液在硫酸铵萃取混合槽21搅拌混合，再在硫酸铵萃取沉降槽22进行沉降。沉降槽22下层为硫酸铵液，去硫酸铵结晶装置，上层去肟中间泵槽25。离开肟化系统的无机相中，原料+肟质量浓度为 0.35％。将提浓后的硫酸羟胺和由肟中间泵槽25送来的原料、肟加入第二肟化反应器20，并同时通入少量氨，硫酸羟胺进料量为7.2mol/min，第二肟化反应器内原料与硫酸羟胺摩尔比为2:7，溶液中原料量为1.8mo1/min，同时通氨，控制反应液pH值在4.5左右。反应液在肟萃取混合槽23搅拌混合，再在肟萃取沉降槽24进行沉降。沉降槽24上层为原料、肟和有机溶剂，下层去硫酸铵泵槽26。
所述智能调控平台27与二磺酸盐制备反应器的第一pH计8-1、第一温度计9-1、水解反应器的第二温度计9-2、以及高附加值产品制备装置的第一肟化反应器的第二pH计8-2和第三温度计9-3、第二肟化反应器的第三pH计8-3和第四温度计9-4相连。通过智能调控平台 27实时监测，可以根据实时运行参数对成品肟品质参数进行建模优化，实时调整运行参数至最佳。
本实用新型以低成本稳定高效为寻优目标，耦合智能化调控全局优化控制，在高效实现 SO2脱除的同时，低成本实现成品肟高品质制备。利用智能调控平台中的pH等调控关键参数模型，实现高硫烟气SO2高效脱除，同时稳定产出高品质参数的成品肟，提高了抑制外界因素波动的响应速度。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于智能调控的SO2吸收副产物制高附加值产品的设备，其特征在于：所述设备包括顺次连通的硫酸羟胺制备装置和高附加值产品制备装置，所述硫酸羟胺制备装置、高附加值产品制备装置分别与智能调控平台相连；
所述硫酸羟胺制备装置包括顺次连通的氨氧化炉、二磺酸盐制备反应器和水解反应器，所述二磺酸盐制备反应器包括高压反应釜、冷却液层、搅拌装置、真空泵、第一pH计、第一温度计和压力表，冷却液层包裹在高压反应釜外层；所述水解反应器包括水解反应釜、搅拌器和第二温度计，所述搅拌器和第二温度计设置在水解反应釜内，高压反应釜通过输送泵与水解反应釜相连通；
所述高附加值产品制备装置包括第一肟化反应器、第二肟化反应器、硫酸铵萃取分离器、硫酸铵萃取沉降槽、肟萃取分离器、肟萃取沉降槽、肟中间泵槽、硫酸铵泵槽、优化调控单元，所述第一肟化反应器、硫酸铵萃取分离器、硫酸铵萃取沉降槽、肟中间泵槽顺次连通，所述第二肟化反应器、肟萃取分离器、肟萃取沉降槽、硫酸铵泵槽顺次连通，所述肟中间泵槽与第二肟化反应器连通，硫酸铵泵槽与第一肟化反应器连通；
所述第一肟化反应器内设有第二pH计、第三温度计，所述第二肟化反应器内设有第三pH计、第四温度计；
所述智能调控平台与二磺酸盐制备反应器的第一pH计、第一温度计、水解反应器的第二温度计、以及高附加值产品制备装置的第一肟化反应器的第二pH计和第三温度计、第二肟化反应器的第三pH计和第四温度计相连。
2.根据权利要求1所述基于智能调控的SO2吸收副产物制高附加值产品的设备，其特征在于：所述氨氧化炉中设有铂金网，所述铂金网放置于铂金网支撑架上。
3.根据权利要求1所述基于智能调控的SO2吸收副产物制高附加值产品的设备，其特征在于：所述搅拌装置包括电机、转轴和叶片，叶片共有三层，每层间距12cm，每层有向上、向下叶片各2个，均与转轴夹角60°，每个叶片平面与水平面的夹角为15～25°。
4.根据权利要求1所述基于智能调控的SO2吸收副产物制高附加值产品的设备，其特征在于：所述水解反应釜设置在加热器中，水解反应釜通过出料口与高附加值产品制备装置相连通。
Priority Applications (1)
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| CN202120165155.6U CN214437889U (zh) | 2021-01-21 | 2021-01-21 | 基于智能调控的so2吸收副产物制高附加值产品的设备 |
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- 2021-01-21 CN CN202120165155.6U patent/CN214437889U/zh active Active
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