ES2895874T3 - Proceso y dispositivo para la desulfuración y desnitrificación de gas de combustión - Google Patents

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Abstract

Un proceso de desnitrificación-desulfuración de gases de combustión, que comprende los siguientes procedimientos: 1) procedimiento de recuperación de poscalentamiento: la temperatura de los gases de combustión se baja por debajo de 50°C en una forma de recuperación de intercambio de calor, y se lleva a cabo la recuperación de poscalentamiento; 2) procedimiento de desulfuración-desnitrificación: el gas de combustión enfriado entra en una torre de absorción, el dióxido de azufre y/o los óxidos de nitrógeno en la misma son absorbidos por una solución de desulfuración- desnitrificación, y dicha solución de desulfuración-desnitrificación es una solución compuesta que contiene poliol y/o poliol polimérico; 3) procedimiento de regeneración de la solución de desulfuración-desnitrificación: en una torre de regeneración, la solución de desulfuración-desnitrificación con dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno absorbidos libera el dióxido de azufre y/o los óxidos de nitrógeno por vías de calentamiento y/o remoción y/o regeneración al vacío, y la solución de desulfuración-desnitrificación después de la regeneración se recicla para su uso; 4) procedimiento de concentración de dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno: en una torre de concentración, el dióxido de azufre y/o los óxidos nitrógeno liberados por el procedimiento de regeneración de la solución de desulfuración-desnitrificación se concentran en un producto de dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno con una mayor pureza; en donde el procedimiento de concentración de dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno es específicamente de la siguiente manera: una mezcla de gas liberada por el procedimiento de regeneración de la solución de desulfuración- desnitrificación, que contiene dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno, ingresa desde una sección media de la torre de concentración, entra en contacto con el agua condensada de la parte superior de la torre de concentración a contracorriente para condensar el vapor de agua en el gas mezclado, el gas mezclado con el vapor de agua eliminado fluye hacia fuera de la parte superior de la torre de concentración; el vapor de agua ingresa desde el extremo inferior de la torre de concentración, entra en contacto con el agua condensada a contracorriente, el dióxido de azufre residual y/o los óxidos de nitrógeno en el agua condensada son extraídos por el vapor de agua, de manera que el agua condensada se convierte en agua destilada, que fluye por la parte inferior de la torre de concentración y se recicla.

Description

DESCRIPCIÓN
Proceso y dispositivo para la desulfuración y desnitrificación de gas de combustión
Campo técnico
La presente invención se refiere al campo industrial de la desulfuración-desnitrificación de gases, y en especial a un proceso para la desulfuración-desnitrificación de un gas de combustión o varios gases de cola combustión (residuales).
Técnica anterior
La combustión de combustibles fósiles produce una gran cantidad de gases de combustión que se descargan a la atmósfera, que, además de dióxido de azufre, trióxido de azufre, cloruro de hidrógeno, fluoruro de hidrógeno, óxidos de nitrógeno y una pequeña cantidad de sustancias orgánicas nocivas, contienen una gran cantidad de polvos, existen diminutas partículas hidrofílicas y no hidrofílicas en esos polvos (principalmente partículas de sal de calcio, partículas de sal de aluminio, partículas de sal de magnesio, partículas de sal de titanio, partículas de sal de hierro, partículas de sal de plomo, partículas de sal de zinc, partículas de sal de cobalto, partículas de elementos de tierras raras, partículas de elementos radiactivos y partículas de otros elementos nocivos, así como partículas minerales como partículas de sílice, partículas de mullita, partículas de silicato y partículas de fosfato). Esas partículas se descargan junto con los gases de combustión a la atmósfera. Al mismo tiempo, el dióxido de azufre, el trióxido de azufre, el cloruro de hidrógeno, el fluoruro de hidrógeno, los óxidos de nitrógeno, las sustancias orgánicas nocivas, las bacterias y similares se adsorben fácilmente en la superficie de estas partículas, por lo que el contenido de partículas en suspensión atmosférica (que generalmente se denominan PM100, PM10, PM2.5, etc.) aumenta significativamente, lo que genera fenómenos de bruma y reacciones fotoquímicas atmosféricas, y provoca una grave contaminación ambiental.
En la actualidad, el proceso de desulfuración y el proceso de desnitrificación son independientes entre sí. Normalmente, la desnitrificación está seguida por la desulfuración.
El proceso de desulfuración existente contiene principalmente el proceso de desulfuración del método de combustión por inyección de calcio en el hogar, el proceso de desulfuración en seco y el proceso de desulfuración en húmedo para gases de combustión, gases de materias primas industriales y otros gases residuales que contienen azufre, etc.
El proceso de desulfuración del método de combustión por inyección de calcio en el hogar es un proceso de desulfuración durante la combustión, en donde un óxido o carbonato o similar que contiene un elemento de calcio o magnesio se inyecta directamente en el hogar de una caldera para la fijación de azufre, o el óxido o carbonato o el elemento similar que contiene calcio o magnesio se mezcla de manera uniforme directamente con un carbón y se introduce en el hogar para su combustión para fijar el azufre. Dicho óxido o carbonato que contiene elementos de calcio o magnesio reacciona a alta temperatura con el dióxido de azufre o el trióxido de azufre generados por la combustión para producir sulfato de calcio o sulfato de magnesio, y también se produce al mismo tiempo sulfito de calcio o sulfito de magnesio. Dicho sulfito es parcialmente oxidado por el oxígeno en los gases de combustión en sulfato de calcio o sulfato de magnesio, por lo que parte del azufre se fija en las cenizas de combustión y se logra la función de desulfuración. Sin embargo, la eficiencia de desulfuración no es alta, generalmente menos del 80 %, y la relación de Ca/S (Mg/S) es mucho mayor que 1,5, lo que significa un gran consumo de recursos de óxido o carbonato que contienen elementos de calcio o magnesio.
En el proceso de desulfuración en seco, un gas de combustión pasa a través de un desulfurador seco antes de ser ventilado y se ventila después de ser desulfurado. El desulfurador seco está cargado con un agente desulfurante seco de partículas sólidas, que normalmente es óxido de hierro, óxido de zinc, óxido de manganeso, óxido de cobalto, óxido de cromo, óxido de molibdeno y similares. Dicho agente desulfurante seco absorbe el dióxido de azufre en el gas de combustión y luego genera el sulfito correspondiente. Cuando dicho óxido pierde su capacidad de absorber dióxido de azufre, debe ser reemplazado por un nuevo agente desulfurante seco. El agente desulfurante seco se consume en gran cantidad y es caro, y al mismo tiempo se producen muchos residuos, que deben apilarse y depositarse en vertederos, lo que provoca una grave transferencia de contaminación y un fenómeno de contaminación secundaria.
Para el proceso de desulfuración en húmedo, hay específicamente proceso de desulfuración en húmedo de piedra caliza, proceso de desulfuración en húmedo de cal, proceso de desulfuración de amoníaco, proceso de desulfuración de álcali dual, proceso de desulfuración de fertilizante de fosfato de amonio, proceso de desulfuración de magnesio húmedo, proceso de desulfuración de agua de mar, proceso de desulfuración de WellmanLord, proceso de desulfuración de sulfito de sodio (o potasio), proceso de desulfuración de solución tampón de sal de ácido orgánico-ácido orgánico, etc.
En el proceso de desulfuración en húmedo de piedra caliza, las piedras de carbonato de calcio de las minas se rompen con una trituradora, se muelen en polvos finos de más de 325 mallas mediante un molino de bolas y luego se formulan en una suspensión que contiene 10 % -15 % de carbonato de calcio en polvo. En una torre de desulfuración, la suspensión de carbonato de calcio entra en contacto con el gas de combustión a contracorriente (o en corriente paralela, o en forma mixta de contracorriente y corriente paralela), y el dióxido de azufre en el gas reacciona con carbonato de calcio en la suspensión para producir sulfito de calcio, por lo que la suspensión de carbonato de calcio se convierte en una suspensión de sulfito de calcio. En la capa de oxidación forzada por aire de la torre de desulfuración, la suspensión de sulfito de calcio se oxida a sulfato de calcio, por lo que la suspensión de sulfito de calcio se convierte en una suspensión de sulfato de calcio. La suspensión de sulfato de calcio sale de la torre de desulfuración y entra en un separador para separar el sulfato de calcio de la suspensión. El agua separada se devuelve para su uso reciclado para preparar una suspensión de carbonato de calcio. El sulfato de calcio separado se deposita en vertederos como residuo de desecho o se utiliza para la reparación de carreteras, o se puede purificar y utilizar para la fabricación de placas de yeso. Sin embargo, este proceso genera una gran cantidad de sólidos de sulfato de calcio, así como algunos desechos sólidos como el sulfito de calcio y el carbonato de calcio sin reaccionar. Con un gran consumo de piedra caliza, enormes dispositivos de trituración y molienda y un alto consumo de energía, la inversión es grande. Además, durante el proceso de absorción se producen precipitados sólidos que tienden a obstruir los dispositivos. La descarga de aguas residuales es grande y la contaminación secundaria es grave. Además, las diminutas partículas hidrofílicas y no hidrofílicas incluidas en la suspensión de carbonato de calcio (principalmente partículas de sal de calcio, partículas de sal de aluminio, partículas de sal de magnesio, partículas de sal de titanio, partículas de sal de hierro, partículas de sal de plomo, partículas de sal de zinc, partículas de sal de cobalto, partículas de elementos de tierras raras, partículas de elementos radiactivos y partículas de otros elementos nocivos, así como partículas minerales como partículas de sílice, partículas de mullita, partículas de silicato, y partículas de fosfato y similares) son arrastradas por los gases de combustión y descargadas en la atmósfera, mientras que el dióxido de azufre, el trióxido de azufre, el cloruro de hidrógeno, el fluoruro de hidrógeno, los óxidos de nitrógeno, las sustancias orgánicas nocivas, las bacterias y similares se adsorben fácilmente en la superficie de estas partículas, por lo que el contenido de partículas suspendidas en la atmósfera (que generalmente se denominan PM100, PM10, PM2.5, etc.) se incrementa significativamente, dando lugar a los fenómenos de bruma y reacciones fotoquímicas atmosféricas, y provocando una grave contaminación ambiental.
En el proceso de desulfuración en húmedo con cal, se utiliza un óxido de calcio calcinado para reaccionar con el agua, lo que produce una emulsión acuosa de hidróxido de calcio, que se formula en una suspensión que contiene de 10 % a 15 % de hidróxido de calcio. En una torre de desulfuración, la suspensión de hidróxido de calcio entra en contacto con el gas de combustión a contracorriente (o en corriente paralela, o en forma mixta de contracorriente y corriente paralela), y el dióxido de azufre en el gas reacciona con hidróxido de calcio en la suspensión para producir sulfito de calcio, por lo que la suspensión de hidróxido de calcio se convierte en una suspensión de sulfito de calcio. En la capa de oxidación forzada por aire de la torre de desulfuración, la suspensión de sulfito de calcio se oxida a sulfato de calcio, por lo que la suspensión de sulfito de calcio se convierte en una suspensión de sulfato de calcio. La suspensión de sulfato de calcio sale de la torre de desulfuración y entra en un separador para separar el sulfato de calcio de la suspensión. El agua separada se devuelve para su uso reciclado para preparar una suspensión de hidróxido de calcio. El sulfato de calcio separado se deposita en vertederos como residuo de desecho o se utiliza para la reparación de carreteras, o se puede purificar y utilizar para la fabricación de placas de yeso. Sin embargo, este proceso genera una gran cantidad de sólidos de sulfato de calcio, así como desechos sólidos como sulfito de calcio, carbonato de calcio e hidróxido de calcio sin reaccionar. Con un gran consumo de cal y dispositivos enormes, la inversión es excelente. Además, durante la absorción se producen precipitados sólidos, que tienden a obstruir los dispositivos. La descarga de aguas residuales es grande y la contaminación secundaria es grave. Además, en el proceso de calcinación se consume una gran cantidad de carbón para la producción de óxido de calcio, lo que también provoca una grave contaminación. Mientras tanto, las diminutas partículas hidrofílicas y no hidrofílicas incluidas en la suspensión de hidróxido de calcio (principalmente partículas de sal de calcio, partículas de sal de aluminio, partículas de sal de magnesio, partículas de sal de titanio, partículas de sal de hierro, partículas de sal de plomo, partículas de sal de zinc, partículas de sal de cobalto, partículas de elementos de tierras raras, partículas de elementos radiactivos y partículas de otros elementos nocivos, así como partículas minerales como partículas de sílice, partículas de mullita, partículas de silicato, y partículas de fosfato y similares) son arrastradas por los gases de combustión y descargadas en la atmósfera, mientras que el dióxido de azufre, el trióxido de azufre, el cloruro de hidrógeno, el fluoruro de hidrógeno, los óxidos de nitrógeno, las sustancias orgánicas nocivas, las bacterias y similares se adsorben fácilmente en la superficie de estas partículas, por lo que el contenido de partículas suspendidas en la atmósfera (que generalmente se denominan PM100, PM10, PM2.5, etc.) se incrementa significativamente, dando lugar a los fenómenos de bruma y reacciones fotoquímicas atmosféricas, y provocando una grave contaminación ambiental.
En el proceso de desulfuración de amoníaco, se usa un amoníaco acuoso con una cierta concentración como absorbente para absorber el dióxido de azufre en el gas de combustión, se genera bisulfito de amonio a partir de la reacción, que se convierte en bisulfato de amonio por oxidación forzada. El bisulfato de amonio finalmente se basifica en sulfato de amonio mediante amoníaco, y el sulfato de amonio se separa como un subproducto fertilizante. El proceso es el siguiente: en la torre de desulfuración, el gas de combustión después de desempolvar e intercambiar calor a través del intercambiador de calor gas-gas entra en contacto con amoníaco acuoso a contracorriente o en corriente paralela o en forma mixta de contracorriente y corriente paralela, el dióxido de azufre en el gas de combustión es absorbido por amoníaco acuoso y convertido en bisulfito de amonio. El gas de combustión después de la desulfuración se somete a intercambio de calor a través de un intercambiador de calor gas-gas y luego se descarga a la atmósfera a través de una chimenea. La solución de bisulfito de amonio producida después de la desulfuración pasa por una sección de oxidación forzada o un oxidante forzado separado en la torre de desulfuración, y se oxida mediante aire u ozono, luego se convierte en bisulfato de amonio y luego ingresa en un dispositivo basificado, en el cual se basifica mediante gas amoniaco o amoniaco acuoso concentrado y se convierte en sulfato de amonio, que se cristaliza mediante un cristalizador, se separa y se seca para obtener un subproducto fertilizante de sulfato de amonio. El licor madre de amoníaco acuoso separado se alimenta continuamente con amonía
Para el proceso de desulfuración de álcali dual, en una torre de desulfuración, se utilizan soluciones acuosas de sales de metales alcalinos que son altamente solubles en agua, como NaOH, Na2CO3, Na2SO3, o similares, para absorber el dióxido de azufre de los gases de combustión, produciéndose por reacción bisulfito de sodio o bisulfito de metal alcalino solubles en agua. El gas de combustión purificado se descarga a la atmósfera a través de una chimenea. La solución acuosa de bisulfito de sodio o bisulfito de metal alcalino se alimenta a un reactor de cal para la reacción de neutralización con CaO o CaCO3, durante la cual se lleva a cabo simultáneamente la oxidación con aire para producir precipitados de sulfato de calcio, que se separan para obtener yeso. La solución, a su vez, se convierte en la solución acuosa de sal de metal alcalino que es altamente soluble en agua, tal como NaOH, Na2CO3 o similares, para uso repetido. El objetivo del proceso de desulfuración de álcali dual es evitar el problema de la obstrucción del precipitado en el proceso de piedra caliza (o cal) pura; sin embargo, es sustancialmente un proceso que utiliza piedra caliza (o cal) como agente desulfurante.
En el proceso de desulfuración de fertilizantes de fosfato de amonio (PAFP), el mineral de fosforita natural y el amoníaco se utilizan como materias primas, y un fertilizante compuesto de fosfato de amonio se produce directamente durante el proceso de desulfuración de los gases de combustión. El proceso consiste principalmente en operaciones unitarias como adsorción, extracción, neutralización, absorción, oxidación, concentración y desecación. En la adsorción, el carbón activado se utiliza como medio de adsorción por desulfuración de primera etapa para llevar a cabo un tratamiento de adsorción a SO2 en el gas de combustión. En presencia de oxígeno, el SO2 se oxida catalíticamente a SO3. Cuando la capacidad de adsorción del carbón activado está próxima a la saturación, se obtiene un ácido sulfúrico diluido, con una concentración superior al 30 %, lavando y regenerando el carbón activado. El carbón activado regenerado se usa repetidamente. En la preparación de ácido fosfórico mediante la extracción de mineral de fosforita, el ácido sulfúrico diluido preparado por la desulfuración de la primera etapa se hace reaccionar con polvos de mineral de fosforita (Ca1ü(PO4)F2), generando fluoruro de hidrógeno, ácido fosfórico y sulfato de calcio. El ácido fosfórico se puede obtener después de la extracción y filtración, con una tasa de extracción de mineral de fosforita superior al 90 % y una concentración de ácido fosfórico diluido superior al 10-14 %. En la neutralización, el amoníaco se hace reaccionar con ácido fosfórico obtenido por extracción para producir hidrogenofosfato de diamonio, que se usa como agente desulfurante de segunda etapa. En una torre de desulfuración de segunda etapa, el hidrogenofosfato de diamonio absorbe SO2 para producir hidrogenosulfito de diamonio y dihidrogenofosfato de amonio. En la oxidación, el hidrogenosulfito de diamonio en la solución se oxida a sulfato de amonio, y la solución oxidada se somete a concentración y desecación para producir un fertilizante compuesto de dihidrogenofosfato de amonio sólido y sulfato de amonio. El proceso es muy complejo, con una gran inversión, un gran consumo de vapor y un elevado consumo de energía. Al mismo tiempo, se requiere una gran cantidad de consumo de mineral de fosforita natural. Por lo tanto, la tecnología y el proceso no se pueden aplicar en ningún lugar, solo se pueden usar donde se dispone de minerales de fosforita natural.
Para el proceso de desulfuración de magnesio en húmedo, en una torre de desulfuración, una suspensión de óxido de magnesio o hidróxido de magnesio entra en contacto con el gas de combustión a contracorriente (o en corriente paralela, o en forma mixta de contracorriente y corriente paralela), y el dióxido de azufre en el gas reacciona con óxido de magnesio o hidróxido de magnesio en la suspensión para producir sulfito de magnesio, por lo que la suspensión de óxido de magnesio o hidróxido de magnesio se convierte en una suspensión de sulfito de magnesio. La suspensión de sulfito de magnesio se somete a precipitación y entra en un separador para separar el sulfito de magnesio de la suspensión. El agua separada se devuelve para su uso reciclado para preparar una suspensión de óxido de magnesio o hidróxido de magnesio. El sulfito de magnesio separado se calcina a una temperatura superior a 1235 K para producir gas de óxido de magnesio y de dióxido de azufre. El óxido de magnesio producido se usa repetidamente y el dióxido de azufre se puede reciclar. Sin embargo, los sólidos de sulfito de magnesio producidos en el proceso tienden a obstruir las tuberías y los dispositivos, y además, el sulfito de magnesio no se descompone hasta que se calcina a una temperatura superior a 1235K, por lo que el consumo de energía es elevado, la inversión es grande y la contaminación secundaria es grave. Mientras tanto, las diminutas partículas hidrofílicas y no hidrofílicas incluidas en la suspensión de óxido de magnesio o hidróxido de magnesio (principalmente partículas de sal de calcio, partículas de sal de aluminio, partículas de sal de magnesio, partículas de sal de titanio, partículas de sal de hierro, partículas de sal de plomo, partículas de sal de zinc, partículas de sal de cobalto, partículas de elementos de tierras raras, partículas de elementos radiactivos y partículas de otros elementos nocivos, así como partículas minerales como partículas de sílice, partículas de mullita, partículas de silicato, y partículas de fosfato y similares) son arrastradas por los gases de combustión y descargadas en la atmósfera, mientras que el dióxido de azufre, el trióxido de azufre, el cloruro de hidrógeno, el fluoruro de hidrógeno, los óxidos de nitrógeno, las sustancias orgánicas nocivas, las bacterias y similares se adsorben fácilmente en la superficie de estas partículas, por lo que el contenido de partículas suspendidas en la atmósfera (que generalmente se denominan PM100, PM10, PM2.5, etc.) se incrementa significativamente, dando lugar a los fenómenos de bruma y reacciones fotoquímicas atmosféricas, y provocando una grave contaminación ambiental.
En el proceso de desulfuración del agua de mar se utiliza una gran cantidad de sales de calcio, magnesio, aluminio, sodio, potasio y otros iones, especialmente carbonatos, que tienen una alta alcalinidad. Tal método para absorber directamente dióxido de azufre en el gas de combustión con agua de mar es el proceso de desulfuración del agua de mar y es un proceso es muy simple. En una torre de desulfuración, el agua de mar está en contacto directo con el gas de combustión y absorbe dióxido de azufre en el gas de combustión. Las sustancias alcalinas del agua de mar (especialmente los carbonatos; a veces se añade artificialmente óxido de calcio o hidróxido de calcio al agua de mar para aumentar su alcalinidad) reaccionan con el dióxido de azufre para producir sulfitos. El agua de mar con dióxido de azufre absorbido se somete a exposición solar y oxidación, en donde los sulfitos se oxidan en sulfatos y luego se descargan directamente en el mar. La tecnología y el proceso solo se pueden aplicar a la orilla del mar, porque el consumo de agua de mar es particularmente grande. Debido a la gran cantidad de sulfato que se descarga al mar, el medio ambiente del agua de mar está más o menos dañado.
El proceso de desulfuración de sulfito de sodio (o potasio) es similar al proceso de desulfuración de magnesio húmedo, en donde en una torre de desulfuración, una solución acuosa de sulfito de sodio (o potasio) entra en contacto con el gas de combustión a contracorriente (o en corriente paralela, o en forma mixta de contracorriente y corriente paralela), y el dióxido de azufre en el gas reacciona con el sulfito de sodio (o potasio) en la solución para producir bisulfito de sodio (o potasio), por lo que la solución de sulfito de sodio (o potasio) se convierte en solución de bisulfito de sodio (o potasio). La solución de bisulfito de sodio (o potasio) entra en un regenerador de calentamiento de vapor para la regeneración, y la solución de bisulfito de sodio (o potasio) se convierte en una solución acuosa de sulfito de sodio (o potasio) y al mismo tiempo se libera dióxido de azufre. La solución acuosa de sulfito de sodio (o potasio) se recicla para su uso y el gas de dióxido de azufre se puede recuperar como subproducto. El proceso es bueno en términos de concepción, sin embargo, las pruebas prácticas muestran que la tasa de regeneración de la solución de bisulfito de sodio (o potasio) durante el calentamiento con vapor es muy baja, solo una parte muy pequeña del bisulfito de sodio (o potasio) se puede convertir en sulfito de sodio (o potasio), la mayor parte del bisulfito de sodio (o potasio) no se puede descomponer y el consumo de vapor es grande. Por lo tanto, el proceso no ha podido industrializarse.
El proceso de desulfuración de Wellman-Lord es en realidad un proceso de circulación de sulfito de sodio mejorado, pero con un procedimiento de evaporación de efectos múltiples agregado al mismo, para la evaporación de la solución de desulfuración y cristalización de sulfito de sodio. Hay ejemplos de aplicación a gran escala de este método en los Estados Unidos, Alemania, Francia y Japón, pero su consumo de vapor es grande y el consumo de energía es alto.
En el proceso de desulfuración con solución tampón de ácido orgánico y sal de ácido orgánico, se utiliza una solución tampón compuesta por ácido orgánico y sal de ácido orgánico como solución de desulfuración. En una torre de desulfuración, la solución de desulfuración entra en contacto con el gas de combustión a contracorriente (o en corriente paralela, o en forma mixta de contracorriente y corriente paralela), y el dióxido de azufre del gas reacciona con sal de ácido orgánico en la solución para producir bisulfito y ácido orgánico. La solución entra en un regenerador de calentamiento de vapor para su regeneración, el sulfito en la solución se convierte en sal de ácido orgánico y la solución todavía se convierte en la solución tampón de ácido orgánico y sal de ácido orgánico para uso repetido. Al mismo tiempo, se libera dióxido de azufre y el gas de dióxido de azufre se puede recuperar como subproducto. El proceso es bueno en términos de concepción, sin embargo, las pruebas prácticas muestran que la tasa de regeneración del sulfito en la solución tampón de ácido orgánico y sal de ácido orgánico durante el calentamiento con vapor es muy baja, solo una parte muy pequeña del sulfito se puede convertir en sal de ácido orgánico, la mayor parte del sulfito no se puede descomponer y el consumo de vapor es grande. Por lo tanto, el proceso no ha podido industrializarse. En base a este proceso, una sugerencia es que se agregue óxido de calcio (o hidróxido de calcio) a la solución tampón de ácido orgánico y sal de ácido orgánico, de modo que el sulfito de sodio no regenerado se convierta en sulfito de calcio, se precipite y se separe, con lo que la solución queda completamente regenerada. La solución tampón de ácido orgánico y sal de ácido orgánico regenerada se recicla para su uso, pero el agente desulfurante real sigue siendo óxido de calcio (o hidróxido de calcio). Como la solución contiene algunos iones de calcio, puede producirse una precipitación durante la desulfuración, obstruyendo las tuberías y los dispositivos. En la actualidad, el proceso de desnitrificación utilizado en la producción real es el proceso catalítico de desnitrificación de amoníaco.
En el proceso catalítico de desnitrificación de amoníaco, el amoníaco se inyecta directamente en el gas de combustión a una temperatura de aproximadamente 150 °C-500 °C y en condiciones de un catalizador. Dentro de la capa de catalizador, el gas amoniaco reacciona con NOx para producir N2 y H2O, eliminando de este modo NOx. El proceso consume una gran cantidad de amoníaco, y como el gas de combustión contiene alrededor del 4 %- 9 % de O2, la reacción del gas amoníaco con O2 producirá NOx con el consumo de amoníaco, y la reacción del amoníaco no está completa, se descarga un poco de amoníaco en la atmósfera con los gases de combustión, aumentando la pérdida de amoníaco y provocando una contaminación secundaria. Se consume una gran cantidad de combustibles fósiles durante la producción de amoníaco, lo que genera una gran cantidad de gases residuales, residuos residuales y aguas residuales. Se trata de un proceso con grave contaminación ambiental, por lo que se debe minimizar el uso de amoníaco.
El documento EP 0216388 A2 describe proceso para la depuración de NOx y/o SO2 de gases residuales como, por ejemplo, gases de combustión, que emplea un agente depurador que comprende iones Fe(II) en disolventes no acuosos. El agente de depuración se puede regenerar después de su carga simplemente calentando y/o reduciendo la presión, después de lo cual se puede reutilizar el agente de depuración. El proceso permite depurar NO o NOx solos o junto con SO2.
El documento US 3767 777 A se refiere a la separación de dióxido de azufre de mezclas de gases usando una solución acuosa que contiene un trialquilfosfato soluble en agua.
El documento EP 2409 752 A1 divulga un método para eliminar SOx (x=2 y/o 3) del gas usando una solución que tiene polietilenglicol como ingrediente principal.
El documento US 4418 044 A se refiere a un método para la depuración de una mezcla gaseosa que comprende NO y SO2, dicho método comprende proporcionar una solución de depuración, dicha solución de depuración comprende un disolvente y un soluto, en donde dicho soluto comprende Fe++ y S2O3 -.
Resumen de la invención
Hemos desarrollado tecnologías patentadas, como "Método para eliminar SOx del gas usando polietilenglicol" (Patente n. ° ZL 2009100090 58.1), "Método para eliminar SOx del gas de combustión usando etilenglicol" (Patente No. ZL200710110446.X), "Método para eliminar SOx del gas usando polietilenglicol modificado" (solicitud n. ° 201310409296.8), "Método para eliminar SOx del gas usando una solución compuesta de alcohol amina" (solicitud n. ° 201310481557.7), "Método para eliminar SOx del gas usando una solución compuesta de etilenglicol" (solicitud n. ° 201310682799.2), "Método para eliminar SOx del gas usando una solución compuesta de poliol" (solicitud n. ° 201310682382.6), y similares. Para lograr mejor las aplicaciones industriales a gran escala de las tecnologías anteriores, hemos inventado un proceso para la desulfuración-desnitrificación de los gases de combustión, que se adaptan a esas tecnologías patentadas (en lo sucesivo denominadas "nuestras tecnologías patentadas").
En la presente invención, la solución de desulfuración-desnitrificación utilizada en el proceso de desulfuracióndesnitrificación de los gases de combustión es una solución compuesta que contiene poliol (y/o que contiene poliol polimérico). Las composiciones, contenidos y características de estas soluciones de desulfuración-desnitrificación se han descrito en nuestras tecnologías de patentes y no se repetirán en la presente. Para que la solución de desulfuración-desnitrificación tenga fuertes capacidades de absorción, desnitrificación y desorción de azufre, se pueden añadir aditivos adecuados a la solución de desulfuración-desnitración que contiene poliol (y/o que contiene poliol polimérico). Los tipos, composiciones, contenidos y características de los aditivos añadidos a la solución de desulfuración-desnitrificación también se han descrito en nuestras tecnologías de patentes y no se repetirán en la presente.
El proceso de desulfuración-desnitrificación de los gases de combustión de la presente invención puede lograr la desulfuración y la desnitrificación en simultáneo. El principio de desulfuración se ha descrito en nuestras tecnologías de patentes y no se repetirá en la presente. En la presente solo se describirá el principio de desnitrificación de la siguiente manera:
La desnitrificación es principalmente la eliminación de óxidos de nitrógeno NOx de los gases de combustión (x representa el número de átomos de oxígeno) (los óxidos de nitrógeno incluyen NO2, NO, N2O, etc., más del 90 % de los gases de combustión son NO). La solución de desulfuración-desnitrificación está compuesta por EG (etilenglicol) y/o PEG (polietilenglicol), agua, ácido policarboxílico y/o sal de ácido policarboxílico y aditivo.
Para describir con mayor claridad los principios fundamentales de la presente invención, el mecanismo de esterificación y el mecanismo de desnitrificación de la solución de desulfuración-desnitrificación de la presente invención se explicarán tomando etilenglicol, ácido cítrico y sus sales, y sustancias que contienen grupos sulfona solo como ejemplos. Sin embargo, la solución de desulfuración-desnitrificación de la presente invención no se limita a estar compuesta únicamente de etilenglicol, ácido cítrico y sus sales, y sustancias que contienen grupos sulfona y/o sulfóxido. Más bien, es una solución de desulfuración-desnitrificación compuesta de etilenglicol y/o polietilenglicol, ácido orgánico y/o sales de ácido orgánico y aditivos (se han enumerado ejemplos en nuestras tecnologías de patentes y no se enumerarán en la presente).
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La formula
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representa una sustancia que contiene un grupo sulfóxido. Dicha sustancia interactúa con ácidos carboxílicos que contienen lípidos de la siguiente manera:
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Cuando la solución de desulfuración-desnitrificación entra en contacto con el gas de combustión en una torre de absorción, se producen las siguientes reacciones de desnitrificación:
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Para la solución de desulfuración-desnitrificación con NOX absorbido, se produce la siguiente reacción de desorción en una torre de regeneración:
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La solución de desulfuración-desnitrificación después de la regeneración se recicla para su uso.
Anteriormente presentamos las solicitudes de patente "Método para eliminar SOx del gas usando polietilenglicol modificado" (solicitud n. ° 201310409296.8), "Método para eliminar SOx del gas usando una solución compuesta de alcohol amina" (solicitud n. ° 201310481557.7), "Método para eliminar SOx del gas usando una solución compuesta de etilenglicol" (solicitud n. ° 201310682799.2), "Método para eliminar SOx del gas usando una solución compuesta de poliol" (solicitud n. ° 201310682382.6), y similares, la solución de desulfuración que se enseña allí no solo tiene la capacidad de eliminar el dióxido de azufre del gas, sino que también tiene la capacidad de absorber óxidos de nitrógeno en el gas. En particular, al añadir una pequeña cantidad de aditivos que contienen grupo sulfóxido y/o sulfona (como DMSO y/o sulfolano, o sus sustitutos de hidroxilo y/o carboxilo) a dicha solución, la capacidad de la solución para absorber óxidos de nitrógeno aumenta considerablemente.
El proceso de desulfuración-desnitrificación de los gases de combustión de la presente invención incluye los siguientes procesos clave: recuperación de poscalentamiento, desulfuración-desnitrificación, regeneración de la solución de desulfuración-desnitrificación y concentración de dióxido de azufre y NOx.
1) Proceso de recuperación de poscalentamiento: la temperatura de los gases de combustión se baja por debajo de 50°C en una forma de recuperación de transferencia de calor, y se lleva a cabo la recuperación de poscalentamiento.
En la actualidad, la temperatura normal de los gases de escape de los gases de combustión es de 130 °C a 170 °C, y la cantidad de gases de escape es enorme, con considerable calor sensible y calor latente (calor contenido en el vapor de agua en los gases de combustión). El proceso para enfriar los gases de combustión desde 130°C-170°C hasta menos de 50°C y lograr recuperar este calor se denomina proceso de recuperación de poscalentamiento. La forma de recuperación de poscalentamiento generalmente incluye recuperación de intercambio de calor indirecto, recuperación de intercambio de calor directo, así como recuperación de intercambio de calor indirecto-directo simultáneo. Para la forma de recuperación de intercambio de calor indirecto, en un intercambiador de calor de paredtubo, el gas de combustión caliente se mueve a lo largo de un lado de la pared de intercambio de calor, el fluido de almacenamiento de calor se mueve a lo largo del otro lado de la pared, el gas de combustión no está en contacto con el fluido de almacenamiento de calor, el fluido de almacenamiento de calor enfría los gases de combustión por conducción de calor a través de la superficie de la pared indirectamente, mientras que la temperatura del fluido de almacenamiento de calor aumenta. Para la forma de intercambio de calor directo, en un intercambiador de calor directo, el fluido de almacenamiento de calor está en contacto directo con el gas de combustión (ya sea en contacto en contracorriente o en contacto en corriente paralela), el gas de combustión se enfría, mientras que la temperatura del fluido de almacenamiento de calor aumenta. Para la forma de recuperación de intercambio de calor indirectodirecto simultáneo, en el proceso de recuperación de poscalentamiento, existen tanto la forma de recuperación de intercambio de calor directo como la forma de recuperación de intercambio de calor indirecto. En la forma de recuperación de intercambio de calor directo, el fluido de almacenamiento de calor descrito en la presente es un líquido, preferiblemente un líquido de alto punto de ebullición, menos volátil, inmiscible en agua, como aceite de silicona, aceite de parafina, aceite graso de alto punto de ebullición y similares. En el modo de recuperación de intercambio de calor indirecto, el fluido de almacenamiento de calor descrito en la presente puede ser un líquido o un gas. El fluido de almacenamiento de calor de alta temperatura con calor absorbido de los gases de combustión se puede utilizar como fuente de calor para calentar el agua de reposición de la caldera, o se puede utilizar en cualquier otro lugar donde se necesite calefacción. En virtud del alto coste de un dispositivo de recuperación de intercambio de calor indirecto, la forma de recuperación de intercambio de calor directo y la forma de recuperación de intercambio de calor indirecto-directo simultáneo se utilizan preferiblemente para la recuperación de poscalentamiento.
2) Proceso de desulfuración-desnitrificación: En la torre de absorción, el dióxido de azufre y/o los óxidos de nitrógeno en el gas de combustión o varios gases de cola de combustión (residuos) son absorbidos por la solución de desulfuración-desnitrificación, y dicha solución de desulfuración-desnitración es una solución compuesta que contiene poliol y/o poliol polimérico. En la torre de absorción, el gas de combustión con una temperatura inferior a 50 °C entra en contacto con una solución de desulfuración-desnitrificación (generalmente denominada "solución pobre de desulfuración-desnitrificación") directamente, y el dióxido de azufre en el gas de combustión es absorbido por la solución pobre de desulfuración-desnitrificación, mientras que los óxidos de nitrógeno y el dióxido de carbono en los gases de combustión también pueden ser absorbidos parcialmente por la solución pobre de desulfuracióndesnitración, y luego la solución pobre de desulfuración-desnitración se convierte en una "solución rica de desulfuración-desnitrificación". La solución rica de desulfuración-desnitrificación fluye fuera de la torre de absorción y se envía al proceso de regeneración de la solución de desulfuración-desnitrificación. Después de ser purificado por desulfuración-desnitrificación, el gas de combustión (es mejor que su temperatura sea 5 °C más alta que la temperatura ambiente) se descarga a través de una chimenea a la atmósfera. El principio de absorber dióxido de azufre mediante la solución de desulfuración-desnitrificación en el proceso de desulfuración-desnitrificación se ha descrito con considerable detalle en nuestras tecnologías de patentes, y no se describirá en la presente.
3) Proceso de regeneración de la solución de desulfuración-desnitrificación: En la torre de regeneración, la solución rica de desulfuración-desnitrificación con dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno absorbidos libera el dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno por vías de calentamiento y/o remoción de gas y/o regeneración al vacío, y la solución de desulfuración-desnitrificación después de la regeneración se recicla para su uso.
La solución rica de desulfuración-desnitrificación enviada por el proceso de desulfuración-desnitración tiene una temperatura más baja, y después del intercambio de calor indirecto (generalmente a través de un intercambiador de calor tubular) con la solución pobre de desulfuración-desnitrificación que fluye desde la parte inferior de la torre de regeneración, se calienta nuevamente a más de 90 °C, y luego ingresa desde el extremo superior de la torre de regeneración. En la torre de regeneración, la solución rica de desulfuración-desnitrificación entra en contacto con un gas caliente para la remoción del fondo (el gas para la remoción puede ser un gas inerte, como nitrógeno, argón, vapor de agua o similares, con una temperatura superior a la temperatura del vapor saturado del agua correspondiente a la presión en la torre de regeneración) suficientemente a contracorriente. El dióxido de azufre, los óxidos de nitrógeno, el dióxido de carbono y similares disueltos en la solución rica de desulfuración-desnitrificación se desorben y se mezclan con el gas para extraerlo para formar un gas mixto, que sale de la parte superior de la torre de regeneración y se envía al proceso de concentración para el tratamiento de concentración. La solución rica de desulfuración-desnitrificación después de la regeneración se convierte en la solución pobre de desulfuracióndesnitrificación, fluye hacia el fondo de la torre de regeneración y se somete a intercambio de calor y enfriamiento por debajo de 50 °C, y luego se envía al proceso de desulfuración-desnitrificación para uso reciclado. Aquí, los métodos de calentamiento y remoción de gas se utilizan para la regeneración de la solución de desulfuracióndesnitrificación, por lo que se denomina torre de regeneración de solución de desulfuración-desnitrificación por calentamiento y remoción de gas (o regenerador de la solución de desulfuración-desnitrificación), que es un regenerador binario. Para mejorar el efecto de regeneración, se utiliza una bomba de vacío para aspiración, de modo que la torre de regeneración de solución de desulfuración-desnitrificación tenga un cierto grado de vacío, mientras que se utilizan tres formas para la regeneración de la solución de desulfuración-desnitrificación, a saber, remoción de gas, calentamiento y vacío, por lo que se denomina torre de regeneración de solución de desulfuracióndesnitrificación de remoción de gas, calentamiento y vacío (o regenerador de solución de desulfuracióndesnitrificación), que es un regenerador ternario. A su vez, para mejorar aún más el efecto de regeneración, también se puede instalar un sistema de regeneración por ultrasonidos y/o un sistema de regeneración por microondas y/o un sistema de regeneración por radiación en la torre de regeneración de solución de desulfuración-desnitrificación (o el regenerador de la solución de desulfuración-desnitrificación), que forma una torre de regeneración de solución de desulfuración-desnitración múltiple (o regenerador de solución de desulfuración-desnitración) que implica remoción de gas, calentamiento, vacío y ondas ultrasónicas y/o microondas y/o radiación, que es un regenerador múltiple. 4) Proceso de concentración de dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno: En una torre de concentración, el dióxido de azufre y/o los óxidos de nitrógeno liberados se concentran en un producto de gas (o líquido) de dióxido de azufre y/o un producto de gas de óxido de nitrógeno con una mayor pureza.
El gas mezclado liberado durante la regeneración de la solución de desulfuración-desnitrificación ingresa desde la sección media de la torre de concentración, entra en contacto con el agua condensada desde la parte superior de la torre de concentración a contracorriente para condensar el vapor de agua en el gas mezclado. El gas mezclado con el vapor de agua eliminado fluye por la parte superior de la torre de concentración, el componente principal del gas es dióxido de azufre, y también hay algunos componentes como óxidos de nitrógeno, dióxido de carbono y similares, en los que el dióxido de azufre puede estar más comprimido, enfriado y procesado en dióxido de azufre líquido puro, o reducido a azufre con coque, o procesado en ácido sulfúrico; los óxidos de nitrógeno también pueden estar reducidos a nitrógeno o ser utilizados como materias primas para el ácido nítrico; el gas restante puede ser devuelto al proceso de desulfuración-desnitrificación para su tratamiento y luego ventilarse; el vapor de agua entra desde el extremo inferior de la torre de concentración, entra en contacto con el agua condensada a contracorriente. El dióxido de azufre residual, los óxidos de nitrógeno y otros ingredientes nocivos en el agua condensada son extraídos por el vapor de agua, por lo que se logra la función de concentrar los gases de dióxido de azufre y óxido de nitrógeno. Al mismo tiempo, eliminar el dióxido de azufre, los óxidos de nitrógeno y otros ingredientes dañinos del agua condensada. Convertir el agua condensada en agua destilada y que fluya por la parte inferior de la torre de concentración y sea reciclada en agua de caldera.
Los dispositivos clave correspondientes en el proceso de desulfuración-desnitrificación de gases de combustión de la presente invención incluyen: torre de recuperación de poscalentamiento (o recuperador de poscalentamiento), torre de absorción, torre de regeneración y torre de concentración, en la cual:
La torre de recuperación de poscalentamiento: se utiliza para el intercambio de calor entre los gases de combustión y el fluido de almacenamiento de calor, bajando la temperatura de los gases de combustión por debajo de 50°C y llevando a cabo la recuperación de poscalentamiento;
La torre de absorción: se utiliza para el contacto directo del gas de combustión enfriado con la solución de desulfuración-desnitrificación, de modo que la solución de desulfuración-desnitrificación absorbe dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno en el gas de combustión y se convierte en la solución rica de desulfuración-desnitrificación y luego se descarga desde la torre de absorción. La mencionada solución de desulfuración-desnitrificación es una solución compuesta que contiene poliol y/o poliol polimérico;
La torre de regeneración se utiliza para desorber dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno a partir de la solución rica en desulfuración-desnitrificación, que a su vez se convierte en la solución pobre de desulfuración-desnitrificación, mediante calentamiento y/o remoción de gas y/o regeneración al vacío. La solución pobre de desulfuracióndesnitrificación obtenida por regeneración se envía de regreso a la torre de absorción para su uso reciclado;
La torre de concentración se utiliza para eliminar, por condensación, el vapor de agua de la mezcla de gas que comprende dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno, que es liberado por la regeneración de la solución rica de desulfuración-desnitrificación en la torre de regeneración, de manera que el dióxido de azufre y/o los óxidos de nitrógeno se condensan en un gas de dióxido de azufre y/u óxido de nitrógeno o un producto líquido con una mayor pureza.
Además, dicha torre de recuperación de poscalentamiento puede proporcionarse con una o más etapas de bombas de circulación interna de recuperación de poscalentamiento para aumentar el volumen de circulación del fluido de almacenamiento de calor. La torre de absorción también puede proporcionarse con una o más etapas de bombas de circulación interna de desulfuración-desnitrificación para aumentar el volumen de circulación de la solución de desulfuración-desnitrificación.
Preferiblemente, se proporciona un intercambiador de calor entre la torre de absorción y la torre de regeneración, y la solución rica de desulfuración-desnitrificación de la torre de absorción y la solución pobre de desulfuracióndesnitrificación que fluye desde la torre de regeneración se someten a un intercambio de calor indirecto a través del intercambiador de calor.
En una implementación específica de la presente invención, dichos procesos y dispositivos para la desulfuracióndesnitración, la regeneración de la solución de desulfuración-desnitración y la concentración de dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno en el proceso y dispositivo de desulfuración-desnitración de gases de combustión se muestran en figura 1.
El proceso y los dispositivos de recuperación de poscalentamiento en el proceso de desulfuración-desnitrificación de los gases de combustión de la presente invención se clasifican preferiblemente en dos categorías, como se muestra en la figura 2 y la figura 3, respectivamente.
En comparación con el proceso de desulfuración en húmedo convencional (como el proceso de desulfuración de calcio, el proceso de desulfuración de amoníaco y similares), la presente invención tiene las siguientes ventajas: (1) Cuando se utiliza un proceso convencional de desulfuración en húmedo para la desulfuración de un gas de combustión, los subproductos son sulfato de calcio y sulfito de calcio, o sulfato de amonio y sulfito de amonio, mientras que el subproducto del proceso de desulfuración-desnitrificación de los gases de combustión de la presente invención es el dióxido de azufre con una alta pureza, tal subproducto es una materia prima química importante y tiene un amplio mercado y un gran valor de aplicación; (2) el agente desulfurante utilizado en el proceso de desulfuración en húmedo convencional (como el proceso de desulfuración de calcio, el proceso de desulfuración de amoníaco y similares) es carbonato de calcio, óxido de calcio y/o amoníaco; cuando se utiliza carbonato de calcio como agente desulfurante, se requiere un gran consumo de carbonato de calcio, mientras que la extracción de carbonato de calcio dañará gravemente el medio ambiente, generando pérdida de agua y erosión del suelo, deslizamientos de tierra y destrucción del medio ambiente ecológico; cuando se utiliza óxido de calcio como agente desulfurante, se requiere un gran consumo de óxido de calcio, mientras que el óxido de calcio se obtiene por calcinación de carbonato de calcio y carbón, también se necesita una extracción de carbonato de calcio a gran escala y se consume una gran cantidad de carbón, lo que resulta en una grave contaminación secundaria, pérdida de agua y erosión del suelo, deslizamientos de tierra y destrucción del medio ambiente ecológico; cuando se utiliza amoníaco como agente desulfurante, el proceso de producción de amoníaco en sí es un proceso grave con alta contaminación y alto consumo de energía, inflamabilidad y explosividad. Además, como el amoníaco es volátil, será transportado en gran cantidad por los gases de combustión al medio ambiente, causando un grave fenómeno de contaminación secundaria. Los agentes de desulfuración-desnitrificación correspondientes al proceso de desulfuración-desnitrificación de gases de combustión de la presente invención son disolventes de éster de poliácido de poliol orgánico con alto punto de ebullición, no toxicidad, inocuidad y alta seguridad, que se pueden reciclar completamente para su uso, sin consumo de carbonato de calcio y/u óxido de calcio y/o amoniaco, y sin contaminación secundaria; (3) el proceso de desulfuración en húmedo convencional (como el proceso de desulfuración de calcio) utiliza una gran cantidad de minerales, carbonato de calcio u óxido de calcio, partículas diminutas hidrofílicas y no hidrofílicas incluidas en la suspensión (principalmente partículas de sal de calcio, partículas de sal de aluminio, partículas de sal de magnesio, partículas de sal de titanio, partículas de sal de hierro, partículas de sal de plomo, partículas de sal de zinc, partículas de sal de cobalto, partículas de elementos de tierras raras, partículas de elementos radiactivos y partículas de otros elementos nocivos, partículas minerales como partículas de sílice, partículas de mullita, partículas de silicato, y partículas de fosfato y similares) se descargan a la atmósfera junto con el gas de combustión, mientras que el dióxido de azufre, el trióxido de azufre, el cloruro de hidrógeno, el fluoruro de hidrógeno, los óxidos de nitrógeno, las sustancias orgánicas nocivas, las bacterias y similares se adsorben fácilmente en la superficie de estas partículas, por lo tanto, el contenido de partículas atmosféricas suspendidas (que generalmente se denominan PM100, PM10, PM2.5, etc.) se incrementa significativamente, dando lugar a fenómenos de bruma y reacciones fotoquímicas atmosféricas, y provocando una grave contaminación ambiental. El proceso de desulfuración-desnitrificación de gases de combustión de la presente invención se utiliza para la desulfuración-desnitrificación de gases de combustión o gases de escape, y no existen tales fenómenos. Las amplias aplicaciones de la presente invención pueden eliminar los fenómenos de bruma y reacciones fotoquímicas atmosféricas; (4) el proceso de desulfuración en húmedo convencional tiene un alto coste de operación y no puede producir beneficios económicos; mientras el proceso de desulfuración-desnitrificación de gases de combustión de la presente invención tiene un bajo coste de operación y una alta eficiencia de desulfuración-desnitrificación, al mismo tiempo, los desechos se convierten en valiosas materias primas químicas, produciendo mayores beneficios económicos, sociales y ambientales; (5) el proceso de desulfuración en húmedo convencional producirá precipitados insolubles de sal de calcio o sal de amonio a lo largo de los procesos de desulfuración y regeneración, que obstruyen los dispositivos y tuberías, mientras que el proceso de desulfuracióndesnitrificación de gases de combustión de la presente invención no producirá precipitados insolubles de sal de calcio o sal de amonio; (6) el proceso de desulfuración en húmedo convencional solo es aplicable a la desulfuración de gases con menor contenido de azufre, mientras que el proceso de desulfuración-desnitrificación de gases de combustión de la presente invención se puede utilizar para la desulfuración-desnitración de ambos gases con bajo contenido de azufre y gases con bajo contenido de azufre y gases con alto contenido de azufre. Al mismo tiempo, la desulfuración-desnitrificación del proceso de desulfuración-desnitrificación de los gases de combustión de la presente invención tiene un alto grado de purificación, y el contenido total de azufre en los gases puede reducirse constantemente por debajo de 50 mg/m3 y la solución tiene un alto punto de ebullición, la pérdida es menor, la relación gas-líquido de desulfuración-desnitrificación es grande y el consumo de energía es bajo, en tanto que tiene bajo coste de operación, un proceso corto, menos inversión y operación simple.
El proceso de desnitrificación-desulfuración de gases de combustión de la presente invención tiene una amplia gama de aplicaciones industriales y se puede usar para la eliminación simultánea de dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno en el gas, o se puede usar para eliminar dióxido de azufre en el gas solo o puede usarse para eliminar óxidos de nitrógeno en el gas solo. Se pueden utilizar para la desulfuración-desnitrificación de gases de combustión, gases de incineración, gases de hornos de coque, gases residuales sintéticos de plantas de colorantes, gases contaminantes vertidos de plantas de fibras químicas y otros gases de materias primas industriales o gases residuales que contienen SOx. El contenido total de azufre en los gases que contienen azufre anteriores es inferior al 99,9 % (relación de volumen
Descripción de dibujos
La figura 1 es un diagrama esquemático de los procesos y dispositivos para la desulfuración-desnitrificación de los gases de combustión, la regeneración de la solución de desulfuración-desnitrificación y la concentración de dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno.
En la figura 1: 1 indica un gas de combustión con una temperatura inferior a 50°C; 2 indica un turboventilador; 3 indica una torre de absorción; 4 indica una bomba de circulación interna de desulfuración-desnitrificación; 5 indica una chimenea; 6 indica un gas de combustión después de la desulfuración-desnitrificación; 7 indica una solución pobre de desulfuración-desnitrificación; 8 indica una solución rica de desulfuración-desnitrificación; 9 indica una bomba de solución rica; 10 indica una bomba de desulfuración-desnitrificación; 11 indica un tanque de solución pobre; 12 indica una bomba de solución pobre; 13 indica un enfriador; 14 indica un intercambiador de calor; 15 indica agua de refrigeración; 16 indica agua caliente; 17 indica un calentador de solución rica; 18 indica un medio caliente; 19 indica un medio frío; 20 indica una torre de regeneración; 21 indica un gas de desorción regenerado; 22 indica vapor de remoción; 23 indica una torre de concentración; 24 indica una bomba de agua destilada; 25 indica un gas concentrado de dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno; 26 indica agua destilada. Cada símbolo encerrado en un círculo en la figura tiene los siguientes significados: F1, F2, F3, y F4 indican el caudal del gas de combustión 1, el caudal de la solución pobre de desulfuración 7, el caudal del vapor que entra en la torre de regeneración 20 y el caudal del vapor que entra en la torre de concentración 23, respectivamente; A1 indica la composición del gas de combustión 1; A2 indica la composición del gas de combustión después de la desulfuración-desnitrificación 6; A3 indica la composición del gas concentrado de dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno 25; A4 indica el contenido de SO2 y NO en la solución rica de desulfuración-desnitrificación 8; A5 indica el contenido de SO2 y NO en la solución pobre de desulfuración-desnitrificación 7 después de la regeneración; A6 indica el contenido de SO2 y NO en el agua destilada 26; P1 indica una presión de fondo de la torre de absorción 3; P2 indica una presión superior de la torre de absorción 3; P3 indica la presión en la torre de regeneración 20; P4 indica la presión del vapor 22; P5 indica la presión en la torre de concentración 23; T1 indica la temperatura del gas de combustión 1; T2 indica la temperatura del gas de combustión después de la desulfuración-desnitrificación 6; T3 indica la temperatura en la torre de absorción 3; T4 indica la temperatura de la solución pobre de desulfuración-desnitrificación 7 que entra en la torre de absorción 3; T5 indica la temperatura de la solución pobre de desulfuración-desnitrificación 7 que sale del enfriador 13; T6 indica la temperatura de la solución pobre de desulfuración-desnitrificación que sale del intercambiador de calor 14; T7 indica la temperatura de la solución rica de desulfuración-desnitrificación que entra en el intercambiador de calor 14; Te indica la temperatura de la solución pobre de desulfuración-desnitrificación que entra en el intercambiador de calor 14; Tg indica la temperatura de la solución rica de desulfuración-desnitrificación que sale del intercambiador de calor 14; T10 indica la temperatura a la que la solución rica de desulfuración-desnitrificación entra en la torre de regeneración 20; T11 indica la temperatura en la torre de regeneración 20; T12 indica la temperatura del gas de desorción regenerado 21; T13 indica la temperatura del vapor 22; T14 indica la temperatura del agua destilada 26; T15 indica la temperatura en la torre de concentración 23; y T16 indica la temperatura del gas concentrado de dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno 25.
La figura 2 es un diagrama esquemático del proceso y los dispositivos para la forma de recuperación de intercambio de calor directo en la recuperación de poscalentamiento de los gases de combustión.
En la figura 2: 27 indica un gas de combustión con una temperatura de 130-180°C de una caldera; 28 indica un gas de combustión con una temperatura por debajo de 50°C después de la recuperación del poscalentamiento; 29 indica una torre de recuperación de poscalentamiento del tipo de intercambio de calor directo; 30 indica una bomba de circulación interna de recuperación de poscalentamiento; 31 indica un fluido de almacenamiento de calor que está caliente; 32 indica una bomba de fluido de almacenamiento de calor; 33 indica un tanque de sedimentación de fluido de almacenamiento de calor; 34 indica polvo y agua; 35 indica una bomba de circulación externa de fluido de almacenamiento de calor; 36 indica un radiador de fluido de almacenamiento de calor; 37 indica un enfriador de fluido de almacenamiento de calor; 38 indica un fluido acumulador de calor que está frío; 39 indica un medio a calentar; 40 indica un medio calentado; 41 indica agua de enfriamiento; y 42 indica agua caliente.
La figura 3 es un diagrama esquemático del proceso y los dispositivos para la forma de recuperación de calor del intercambio de calor directo-indirecto simultáneo en la recuperación de poscalentamiento de los gases de combustión.
En la figura 3: 27 indica un gas de combustión con una temperatura de 130-180°C de una caldera; 28 indica un gas de combustión con una temperatura por debajo de 50°C después de la recuperación del poscalentamiento; 29 indica una torre de recuperación de poscalentamiento del tipo de intercambio de calor directo; 30 indica una bomba de circulación interna de recuperación de poscalentamiento; 31 indica un fluido de almacenamiento de calor que está caliente; 32 indica una bomba de fluido de almacenamiento de calor; 33 indica un tanque de sedimentación de fluido de almacenamiento de calor; 34 indica polvo y agua; 35 indica una bomba de circulación externa de fluido de almacenamiento de calor; 37 indica un enfriador de fluido de almacenamiento de calor; 38 indica un fluido de almacenamiento de calor que está frío; 39 indica un medio a calentar; 40 indica un medio calentado; 41 indica agua de enfriamiento; 42 indica agua caliente; y 43 indica un recuperador de calor para el intercambio de calor indirecto de un gas de combustión.
Descripción detallada
El proceso de desnitrificación-desulfuración de gases de combustión de la presente invención se describirá a continuación junto con realizaciones específicas. Las realizaciones están destinadas a ilustrar mejor la presente invención y no deben interpretarse como restrictivas de las reivindicaciones de la presente invención.
Los métodos de operación son los siguientes:
Los métodos de operación de los procesos y dispositivos para la desulfuración-desnitrificación de los gases de combustión, la regeneración de la solución de desulfuración-desnitrificación y la concentración de dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno se muestran en la figura 1: Un gas de combustión 1 con una temperatura inferior a 50 °C se presuriza mediante un turboventilador 2 y luego entra en una torre de absorción 3 desde la parte inferior. Al mismo tiempo, una solución pobre de desulfuración-desnitrificación 7 entra en la torre de absorción 3 desde la parte superior. En la torre de absorción 3, el gas de combustión 1 se pone en contacto directo con la solución pobre de desulfuración-desnitrificación 7. En ese punto, el dióxido de azufre, algunos óxidos de nitrógeno y el dióxido de carbono en gas de combustión 1 son absorbidos por la solución pobre de desulfuración-desnitrificación 7. Después de que se absorban el dióxido de azufre, algunos óxidos de nitrógeno y dióxido de carbono, el gas de combustión 1 se convierte en un gas de combustión 6 después de la desulfuración-desnitrificación, fluye por la parte superior de la torre de absorción 3 y se descarga a través de una chimenea 5 a la atmósfera mientras que los contenidos A1 y A2 de dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno y dióxido de carbono en el gas de combustión 1 con una temperatura inferior a 50°C y en el gas de combustión 6 después de la desulfuración-desnitración se analizan en línea. Para aumentar la superficie de contacto gas-líquido, extender el tiempo de contacto gas-líquido y mejorar la eficiencia de desulfuración, es necesario aumentar el volumen de circulación de la solución pobre de desulfuración-desnitración 7 en la torre de absorción 3, esto a su vez requiere un mayor número de etapas (o unidades) de la bomba de circulación interna de desulfuración-desnitrificación 4 en la torre de absorción 3, el número aumentado puede ser 0, 1, 2, 3, 4 ... o n (n es un número entero positivo), y así sucesivamente. El número específico aumentado de etapas que se requiere se puede determinar por el contenido de dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno del gas de combustión después de la desulfuración-desnitrificación en la salida superior de la torre de absorción 3. La solución pobre de desulfuración-desnitrificación 7 con dióxido de azufre absorbido, algunos óxidos de nitrógeno y dióxido de carbono se convierte en una solución rica de desulfuración-desnitración 8, fluye hacia el fondo de la torre de absorción 3, es presurizada por una bomba de solución rica 9, y se somete a intercambio de calor en el paso de carcasa de un intercambiador de calor 14 con la solución pobre de desulfuración-desnitrificación caliente 7 de la torre de regeneración 20 para aumentar la temperatura y luego se calienta mediante un medio caliente 18 (el medio caliente puede ser un líquido con una temperatura superior a 100 °C o puede ser un gas de combustión de 130°C-170 °C o puede ser un vapor de agua con una temperatura superior a 100 °C) por encima de 90 °C a través de un calentador de solución rica 17. La solución rica de desulfuración-desnitrificación 8 con una temperatura superior a 90°C entra en la torre de regeneración 20 desde el extremo superior, mientras que un vapor de remoción 22 entra en la torre de regeneración 20 desde el fondo. En la torre de regeneración 20, la solución rica de desulfuracióndesnitrificación 8 con una temperatura superior a 90°C se pone en contacto directo con el vapor de remoción 22. En ese punto, el dióxido de azufre, algunos óxidos de nitrógeno y el dióxido de carbono en la solución rica en desulfuración-desnitrificación 8 se desorben y entran en el vapor de remoción 22 para mezclarse en un gas de desorción regenerado 21, que fluye hacia afuera de la parte superior de la torre de regeneración 20. Después de liberar dióxido de azufre, algunos óxidos de nitrógeno y dióxido de carbono, la solución rica de desulfuracióndesnitrificación 8 con una temperatura superior a 90°C se convierte en la solución pobre de desulfuracióndesnitrificación caliente 7 con una temperatura superior a 90°C, que fluye hacia afuera del fondo de la torre de regeneración 20 y se somete a intercambio de calor con la solución rica de desulfuración-desnitrificación 8 enviada desde la bomba de solución rica 9 en el paso del tubo y el paso de la carcasa del intercambiador de calor 14 para bajar la temperatura. La solución pobre de desulfuración-desnitrificación enfriada 7 se mueve a lo largo del paso del tubo del enfriador 13, se enfría hasta una temperatura normal mediante el agua de enfriamiento 15 en el paso de la carcasa y se presuriza mediante una bomba de solución pobre 12 y se envía a un tanque de solución pobre 11. Luego, la solución pobre de desulfuración-desnitrificación 7 en el tanque de solución pobre 11 se presuriza mediante una bomba de desulfuración 10 y se envía a la torre de absorción 3 para su desulfuración-desnitrificación. La solución de desulfuración-desnitración se convierte de tal manera en la torre de absorción 3, la solución pobre de desulfuración-desnitración 7 absorbe dióxido de azufre, algunos óxidos de nitrógeno y dióxido de carbono, y se convierte en la solución rica de desulfuración-desnitración 8, mientras que en la torre de regeneración 20, la solución rica de desulfuración-desnitrificación 8 se calienta, se remueve y/o se regenera al vacío y de nuevo se convierte en la solución pobre de desulfuración-desnitración 7, y la solución pobre de desulfuración-desnitrificación 7 se recicla nuevamente para su uso, y se carga continuamente así. El gas de desorción regenerado 21 que sale de la parte superior de la torre de regeneración 20 entra en una torre de concentración 23 desde el medio, y entra en contacto con el agua destilada condensada en el extremo superior de la torre de concentración 23. En el segmento de condensación de la torre de concentración 23, el vapor de agua en el gas de desorción regenerado 21 es condensado por el agua de enfriamiento 15. Un gas concentrado 25 de dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno compuesto por gas mezclado sin condensación de dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, dióxido de carbono y similares sale de la torre de concentración 23, y puede recuperarse como gas de materia prima. Simultáneamente, el agua destilada condensada contiene dióxido de azufre y similares, continúa fluyendo hacia el fondo de la torre de concentración 23 y entra en contacto con el vapor de remoción 22 desde el fondo. El dióxido de azufre y otros gases en el agua destilada se remueven y desorben mediante vapor de remoción 22, de modo que el agua condensada está esencialmente libre de dióxido de azufre y otros gases, alcanzando un estándar de agua destilada para recuperación 26, y es enviada para uso reciclado por una bomba de agua destilada 24. Durante todo el proceso, el agua de enfriamiento 15 se calienta y se convierte en agua caliente 16, que se puede recuperar como agua caliente de reposición para la caldera. Después de liberar calor, el medio caliente 18 se convierte en un medio frío 19. El medio frío 19 puede ser agua destilada u otro líquido, que se puede usar a continuación para absorber calor y luego convertirse en el medio caliente 18 para uso repetido. Cuando el medio frío 19 es un gas de combustión enfriado, se continúa enfriando hasta que la temperatura del gas de combustión 1 desciende por debajo de 50°C.
Los métodos de proceso y operación de los dispositivos para la forma de recuperación de intercambio de calor directo en la recuperación de poscalentamiento de gases de combustión se muestran en la figura 2: Un gas de combustión 27 de una caldera con una temperatura de 130-180°C entra en una torre de recuperación de poscalentamiento del tipo de intercambio de calor directo 29 desde la parte inferior y entra en contacto directamente con un fluido de almacenamiento de calor que está frío 38 rociado desde la parte superior de la torre para el intercambio de calor directo, mientras que el gas de combustión 27 con una temperatura de 130-180°C de la caldera se enfría y se convierte en un gas de combustión 28 con una temperatura inferior a 50°C, y se descarga desde la parte superior de la torre de recuperación de poscalentamiento del tipo de intercambio de calor directo 29. Para aumentar el área de contacto gas-líquido, extender el tiempo de contacto gas-líquido y mejorar el efecto de intercambio de calor, es necesario aumentar el volumen de circulación del fluido de almacenamiento de calor en la torre de recuperación de poscalentamiento del tipo de intercambio de calor directo 29, esto a su vez necesita aumentar el número de etapas (o unidades) de la bomba de circulación interna de recuperación de poscalentamiento 30 en la torre de recuperación de poscalentamiento del tipo de intercambio de calor directo 29, el número aumentado de etapas (o unidades) de la bomba de circulación interna de recuperación de poscalentamiento 30 puede ser 0, o 1, o 2, o 3, o 4 ... o n (n es un número entero positivo), el número específico aumentado de etapas que se requiere puede estar determinado por la temperatura del gas de combustión 28 descargado desde la parte superior de la torre de recuperación de poscalentamiento del tipo de intercambio de calor directo 29. En la torre de recuperación de poscalentamiento del tipo de intercambio de calor directo 29, el fluido de almacenamiento de calor que está frío 38 absorbe el calor del gas de combustión 27 y luego se convierte en un fluido de almacenamiento de calor que está caliente 31, su temperatura está cerca o por debajo de la temperatura del gas de combustión 27. Al mismo tiempo, el fluido de almacenamiento de calor que está frío 38 también adsorberá y enriquecerá HCl, HF y diminutos polvos (incluidas las partículas diminutas solubles en agua e insolubles en agua, es decir, partículas diminutas polares y no polares; dichas partículas generalmente se denominan PM100 y/o PM50 y/o PM2.5, y similares) en el gas de combustión 27. Además, algo de vapor de agua en el gas de combustión 27 se condensará en agua, se mezclará junto con el fluido de almacenamiento de calor que está caliente 31 y se descargará desde la parte inferior de la torre de recuperación de poscalentamiento del tipo de intercambio de calor directo 29, y se enviará a un tanque de sedimentación de fluido de almacenamiento de calor 33 mediante una bomba de fluido de almacenamiento de calor 32 para la sedimentación. Los polvos que contienen HCl y HF, así como el agua 34, se separan y se descargan del fondo del tanque de sedimentación de fluido de almacenamiento de calor 33. Después de eliminar el polvo y el agua, el fluido de almacenamiento de calor que está caliente 31 se presuriza mediante una bomba de circulación externa de fluido de almacenamiento de calor 35 y se envía a un radiador de fluido de almacenamiento de calor 36. En el radiador de fluido de almacenamiento de calor 36, la mayor parte del calor se transfiere a un medio a calentar 39, y después de absorber el calor, el medio a calentar 39 se convierte en un medio calentado 40 y se utiliza como fuente de calor para la recuperación de calor. Después de liberar algo de calor, el fluido de almacenamiento de calor que está caliente 31 entra en un enfriador de fluido de almacenamiento de calor 37 para ser enfriado por agua de enfriamiento 41 hasta una temperatura normal, y se convierte en el fluido de almacenamiento de calor que está frío 38, que entra en la torre de recuperación de poscalentamiento del tipo de intercambio de calor directo 29 para una absorción de calor repetida. Al mismo tiempo, el agua de enfriamiento 41 absorbe calor y luego se convierte en agua caliente 42, en donde el calor puede recuperarse para su uso.
El proceso y los métodos de operación de los dispositivos para la forma de recuperación de intercambio de calor directo-indirecto simultáneo en la recuperación de poscalentamiento de los gases de combustión se muestran en la figura 3: Un gas de combustión 27 de una caldera con una temperatura de 130-180°C entra en un recuperador de calor del tipo de intercambio de calor indirecto de los gases de combustión 43 y, por medio de un intercambio de calor indirecto, parte del calor es absorbido por un medio a calentar 39, que luego se convierte en un medio calentado 40. La temperatura del medio calentado 40 es cercana es cercana pero más baja que la temperatura del gas de combustión 27 con una temperatura de 130-180°C de una caldera. El medio calentado 40 se puede recuperar como fuente de calor. Después de liberar algo de calor, el gas de combustión 27 entra en una torre de recuperación de poscalentamiento del tipo de intercambio de calor directo 29 desde la parte inferior, y se pone en contacto directo con un fluido de almacenamiento de calor que está frío 38 rociado desde la parte superior de la torre para el intercambio de calor directo, mientras que el gas de combustión 27 se enfría y se convierte en un gas de combustión 28 con una temperatura inferior a 50°C, y se descarga desde la parte superior de la torre de recuperación de poscalentamiento del tipo de intercambio de calor directo 29. Para aumentar el área de contacto gas-líquido, extender el tiempo de contacto gas-líquido y mejorar el efecto de intercambio de calor, es necesario aumentar el volumen de circulación del fluido de almacenamiento de calor en la torre de recuperación de poscalentamiento del tipo de intercambio de calor directo 29, esto a su vez necesita aumentar el número de etapas (o unidades) de la bomba de circulación interna de recuperación de poscalentamiento 30 en la torre de recuperación de poscalentamiento del tipo de intercambio de calor directo 29, el número aumentado de etapas (o unidades) de la bomba de circulación interna de recuperación de poscalentamiento 30 puede ser 0, o 1, o 2, o 3, o 4 ... o n (n es un número entero positivo), el número específico aumentado de etapas que se requiere puede estar determinado por la temperatura del gas de combustión 28 descargado desde la parte superior de la torre de recuperación de poscalentamiento del tipo de intercambio de calor directo 29. En la torre de recuperación de poscalentamiento del tipo de intercambio de calor directo 29, el fluido de almacenamiento de calor que está frío 38 absorbe el calor del gas de combustión 27 y luego se convierte en un fluido de almacenamiento de calor que está caliente 31, su temperatura está cerca o por debajo de la temperatura del gas de combustión 27 que ingresa en la torre de recuperación de poscalentamiento del tipo de intercambio de calor directo 29 desde la parte inferior. Al mismo tiempo, el fluido de almacenamiento de calor que está frío 38 también adsorberá y enriquecerá HCl, HF y diminutos polvos (incluidas las partículas diminutas solubles en agua e insolubles en agua, es decir, partículas diminutas polares y no polares; dichas partículas generalmente se denominan PM100 y/o PM50 y/o PM2.5, y similares) en el gas de combustión 27. Además, algo de vapor de agua en el gas de combustión 27 se condensará en agua, se mezclará junto con el fluido de almacenamiento de calor que está caliente 31 y se descargará desde la parte inferior de la torre de recuperación de poscalentamiento del tipo de intercambio de calor directo 29, y se enviará a un tanque de sedimentación de fluido de almacenamiento de calor 33 mediante una bomba de fluido de almacenamiento de calor 32 para la sedimentación. Los polvos que contienen HCl y HF, así como el agua 34, se separan y se descargan del fondo del tanque de sedimentación de fluido de almacenamiento de calor 33. Después de eliminar el polvo y el agua, el fluido de almacenamiento de calor que está caliente 31 es presurizado por una bomba de circulación externa de fluido de almacenamiento de calor 35 y enviado a un enfriador de fluido de almacenamiento de calor 37 para ser enfriado por agua de enfriamiento 41 hasta una temperatura normal, y se convierte en el fluido de almacenamiento de calor que está frío 38, que luego ingresa en la torre de recuperación de poscalentamiento del tipo de intercambio de calor directo 29 para una absorción de calor repetida. Al mismo tiempo, el agua de enfriamiento 41 absorbe calor y luego se convierte en agua caliente 42, en donde el calor puede recuperarse para su uso.
Según los procesos y dispositivos para la desulfuración-desnitrificación de gases de combustión, la regeneración de la solución de desulfuración-desnitrificación y la concentración de dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno mostrados en la figura 1, se fabricó e instaló un aparato de desulfuración-desnitrificación de gases de combustión de tamaño reducido que simula la producción industrial. Las especificaciones para varios dispositivos en el aparato son las siguientes:
Especificaciones para la torre de absorción 3: ^219x4, altura total 7,2 m, empaque de 4 capas, cada una de 1 m de altura, material acero inoxidable 316L;
Especificaciones para el tanque de solución pobre 11: ^450x3, altura total 2,0 m, material acero inoxidable 316L; Enfriador 13: ^159x3, tubo ^10x1, longitud 1,5 m, área total de intercambio de calor 3,9 m2, material acero inoxidable 316L;
Intercambiador de calor 14: ^159x3, 2 unidades, tubo ^10x1, longitud 1,5 m, área de intercambio de calor 2 x3,9 m2, ^219x3, 1 unidad, tubo ^6x1, longitud 1,4 m, área de intercambio de calor 9,63 m2, área total de intercambio de calor 2x3,9+9,63=17,43 m2, material acero inoxidable 316L;
Calentador de solución rica 17: ^159x3, tubo ^32x1, longitud 0,9 m, área total de intercambio de calor 1,63 m2, material titanio;
Especificaciones para la torre de regeneración 20: ^219x4, altura total 5,57 m, sección superior con una capa de empaque de 1,5 m de altura, torre vacía en el extremo inferior, material acero inoxidable 316L;
Especificaciones para la torre de concentración 23: ^159x4, altura total 6,2 m, condensador de tubo de titanio en el extremo superior, sección media con una capa de empaque de 1,5 m de altura, sección inferior con una capa de empaque de 2,0 m de altura, material acero inoxidable 316L.
Turboventilador 2: Modelo 2HB710-AH37, volumen de aire 318 m3/hr, presión de aire -290~390mbar (-29kPa~39kPa), Shanghai Likai Mechanical & Electrical device Co., Ltd .;
Bomba de circulación interna 4: Modelo IHG20-125, caudal 4,0 m3/hr, cabezal 20 m, 0,75KW, 3 unidades, material acero inoxidable 316L, Shanghai Changshen Pump Manufacturing Co., Ltd.;
Bomba de solución rica 9, bomba de desulfuración 10 y bomba de solución pobre 12: los modelos son los mismos IHG25-160, caudal de 4,0 m3/hr, cabezal 32 m, 1,5 kW, 1 unidad para cada uno, material acero inoxidable 316L, Shanghai Changshen Pump Manufacturing Co., Ltd.;
Bomba de agua destilada 24: todos los modelos WB50/037D, flujo 1,2 m3/hr, cabezal 14,5 m, 0,37 KW, 1 unidad, material acero inoxidable 316L, Guangdong Yongli Pump Co., Ltd.;
Caudalímetro de gases de combustión: Caudalímetro de rotor de vidrio modelo LZB-50, rango de medición 50-250 m3/hr, Jiangyin Keda Instrument Factory;
Caudalímetro de solución de desulfuración-desnitración: bomba de solución rica, bomba de solución pobre y caudalímetro de líquido de salida de la bomba de desulfuración, caudalímetro de tubería de vidrio LZB-32S, rango de medición: 0,4-4 m3/hr, Jiangyin Keda Instrument Factory;
El caudalímetro de líquido de salida de la bomba de circulación interna en la torre de absorción: Caudalímetro de tubería de vidrio modelo LZB-25S, rango de medición 0,36-3,6 m3/hr, 3 unidades, Jiangyin Keda Instrument Factory; Caudalímetro de vapor (para torre de regeneración de remoción de gas): Caudalímetro de desprendimiento de vórtices modelo LUGB-2303-P2, rango de medición: 8-80 m3/hr, Beijing Bangyu Chengxin Industrial Technology Development Co., Ltd.; Caudalímetro de vapor (para torre de concentración): Caudalímetro de desprendimiento de vórtices modelo GHLUGB-25, rango de medición: 10-60 m3/hr, Tianjin Guanghua Kaite Flow Meter Co., Ltd.;
Para los gases de entrada y salida de la torre de absorción 3, así como los gases desorbidos de la torre de concentración 23, todos los ingredientes se sometieron a análisis en línea mediante un analizador continuo de gases de combustión, en donde los contenidos de SO2, NO y O2 se analizaron mediante un analizador de gases de luz ultravioleta del tipo JNYQ-I-41; el contenido de CO2 se analizó mediante un analizador de gases infrarrojo del tipo JNYQ-I-41C, fabricado por Xi'an Juneng Instrument Co., Ltd. Al mismo tiempo, se analizaron y calibraron mediante análisis químico los contenidos de SO2, NO y CO2 en un gas, y se compararon con valores de análisis instrumental, en los cuales: se analizó el contenido de SO2 en un gas mediante método yodométrico, el contenido de CO2 en un gas se analizó mediante el método de cloruro de bario y el contenido de NO en un gas se analizó mediante el método colorimétrico de clorhidrato de naftiletilendiamina.
El contenido de SO2, NO y CO2 en la solución pobre de desulfuración-desnitración 7, la solución rica de desulfuración-desnitración 8 y el agua destilada 26 se analizaron por método químico, en el cual: el contenido de SO2 en una solución se analizó por método yodométrico, el contenido de CO2 en una solución se analizó por el método del cloruro de bario, y el contenido de NO en una solución se analizó mediante el método colorimétrico de clorhidrato de naftiletilendiamina.
La mezcla de gas se realizó con aire, SO2, NO y CO2, los ingredientes del gas se muestran en las tablas de los datos de prueba.
Según nuestras tecnologías de patentes, se formularon las siguientes soluciones de desulfuración-desnitrificación: 1. Solución acuosa de Na2SO3 (p) al 15 %;
2. Solución acuosa de citrato monopotásico (p) al 20 %;
3. Solución de EG;
4. Solución de PEG400;
5. PEG400 solución de trietanolamina (p) al 3 %;
6. Solución de NHD (una mezcla de éteres dimetílicos de polietilenglicol con un grado de polimerización de 4-8); 7. Solución del 60 % de EG (p) 30 % de H2O (p) citrato monosódico (p) al 10 %;
8. Solución del 60 % de PEG400 (p) 30 % de H2O (p) 10 % de citrato monosódico (p);
9. Solución del 30 % de EG (p) 30 % de PEG 400 (p) 30% de H2O (p) citrato monosódico al 10 % (p).
Mediante el uso de estas soluciones de desulfuración-desnitrificación, se llevaron a cabo pruebas de desulfuracióndesnitrificación en el aparato de desulfuración-desnitrificación fabricado e instalado como se muestra en la figura 1 según los métodos operativos descritos anteriormente.
Los resultados de las pruebas mostraron que:
1. Cuando la desulfuración-desnitración se llevó a cabo utilizando una solución acuosa de Na2SO3 (p) al 15 %, una solución acuosa de citrato monopotásico (p) al 20 %, una solución de EG y una solución de PEG400, respectivamente, inicialmente la solución tuvo una capacidad de absorción relativamente fuerte de dióxido de azufre, con una tasa de absorción del 90 % o más, pero no tuvo capacidad de absorción de óxidos de nitrógeno. Sin embargo, después de 2 a 5 días de funcionamiento continuo, la solución perdió gradualmente su capacidad para absorber dióxido de azufre, la solución cambió gradualmente en su naturaleza y la solución no pudo regenerarse cuando se calentó por encima de 120°C.
2. Cuando la desulfuración-desnitrificación se realizó utilizando solución de PEG400 trietanolamina al 3 % (p) y solución de NHD, respectivamente, inicialmente la solución tuvo una capacidad de absorción relativamente fuerte de dióxido de azufre, con una tasa de absorción superior al 90 %, la capacidad de absorción de óxidos de nitrógeno también alcanzó el 50 % más o menos. Sin embargo, después de 5 a 10 días de operación continua, la solución volvió gradualmente al color negro pardusco, las capacidades de absorción de dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno se redujeron al 50 % y 20 % más o menos, respectivamente, la solución cambió gradualmente en su naturaleza y se produjo un material gelatinoso negro viscoso.
3. Cuando la desulfuración-desnitrificación se llevó a cabo utilizando solución al 60 % de EG (p) 30 % de H2O (p) 10 % de citrato monosódico (p), solución al 60 % de PEG400 (p) 30 % de H2O (p) 10 % de citrato monosódico (p) y solución al 30 % de EG (p) 30 % de PEG400 (p) 30 % de H2O (p) 10 % de citrato monosódico (p), respectivamente, la solución tuvo una capacidad de absorción relativamente fuerte de dióxido de azufre, con una tasa de absorción de hasta 90-100 %, y la capacidad de absorción de óxidos de nitrógeno fue del 40-80 %. Después de 90 días de operación continua, las capacidades de absorción de dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno no cambiaron, las eficiencias de eliminación de dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno fueron estables y no se hallaron cambios en la naturaleza de la solución. De allí se extrajeron algunos datos de las pruebas de funcionamiento y se enumeraron en la Tabla 1, Tabla 2 y Tabla 3, respectivamente.
A partir de los resultados de la prueba se observó que hubo pequeñas diferencias entre los efectos de desulfuracióndesnitrificación de solución al 60 % de EG (p) 30 % de H2O (p) 10 % de citrato monosódico (p), solución al 60 % de PEG400 (p) 30 % de H2O (p) 10 % de citrato monosódico (p) y solución al 30 % de Eg (p) 30 % de PEG400 (p) 30 % de H2O (p) 10 % de citrato monosódico (p). Los efectos fueron bastante ideales y las soluciones relativamente estables.
Los resultados de las pruebas indican que anteriormente presentamos las solicitudes de patente "Método para eliminar SOx del gas usando polietilenglicol modificado" (solicitud n. ° 201310409296.8), "Método para eliminar SOx del gas usando una solución compuesta de alcohol amina" (solicitud n. ° 201310481557.7), "Método para eliminar SOx del gas usando una solución compuesta de etilenglicol" (solicitud n. ° 201310682799.2), "Método para eliminar SOx del gas usando una solución compuesta de poliol" (solicitud n. ° 201310682382.6), y similares, la solución de desulfuración que se enseña allí no solo tiene la capacidad de eliminar el dióxido de azufre del gas, sino que también tiene la capacidad de absorber óxidos de nitrógeno en el gas. En particular, al añadir una pequeña cantidad de aditivos que contienen grupo sulfóxido y/o sulfona (como DMSO y/o sulfolano, o sus sustitutos de hidroxilo y/o carboxilo) a dicha solución, la capacidad de la solución para absorber óxidos de nitrógeno aumenta considerablemente. Por lo tanto, el uso de estas soluciones en dicho proceso de la presente invención permite la desulfuración y desnitrificación industrializada a gran escala de los gases de combustión y/o gases residuales. Tabla 1. Datos de operación para el caso en el que la solución al 60 % de EG (p) 30 % de H2O (p) 10 % de citrato monosódico (p) funcionó como solución de desulfuración-desnitrificación (extractos del 6 al 14 de mayo de
2 14
Figure imgf000017_0001
continuación
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Tabla 2. Datos de operación para el caso en el que la solución al 60 % de PEG400 (p) 30 % de H2O (p) 10 % de citrato monosódico (p) funcionó como solución de desulfuración-desnitrificación (18 al 21 de mayo de 2014, dos
^
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continuación
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Tabla 3. Datos de operación para el caso en el que una solución al 30 % de EG (p) 30 % de PEG400 (p) 30 % de H2O (p) 10 % de citrato monosódico (p) funcionó como solución de desulfuración-desnitrificación (extractos del 23 al^ 31 de ma o de 2014
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continuación
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Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Un proceso de desnitrificación-desulfuración de gases de combustión, que comprende los siguientes procedimientos:
1) procedimiento de recuperación de poscalentamiento: la temperatura de los gases de combustión se baja por debajo de 50°C en una forma de recuperación de intercambio de calor, y se lleva a cabo la recuperación de poscalentamiento;
2) procedimiento de desulfuración-desnitrificación: el gas de combustión enfriado entra en una torre de absorción, el dióxido de azufre y/o los óxidos de nitrógeno en la misma son absorbidos por una solución de desulfuracióndesnitrificación, y dicha solución de desulfuración-desnitrificación es una solución compuesta que contiene poliol y/o poliol polimérico;
3) procedimiento de regeneración de la solución de desulfuración-desnitrificación: en una torre de regeneración, la solución de desulfuración-desnitrificación con dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno absorbidos libera el dióxido de azufre y/o los óxidos de nitrógeno por vías de calentamiento y/o remoción y/o regeneración al vacío, y la solución de desulfuración-desnitrificación después de la regeneración se recicla para su uso;
4) procedimiento de concentración de dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno: en una torre de concentración, el dióxido de azufre y/o los óxidos nitrógeno liberados por el procedimiento de regeneración de la solución de desulfuración-desnitrificación se concentran en un producto de dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno con una mayor pureza;
en donde el procedimiento de concentración de dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno es específicamente de la siguiente manera: una mezcla de gas liberada por el procedimiento de regeneración de la solución de desulfuracióndesnitrificación, que contiene dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno, ingresa desde una sección media de la torre de concentración, entra en contacto con el agua condensada de la parte superior de la torre de concentración a contracorriente para condensar el vapor de agua en el gas mezclado, el gas mezclado con el vapor de agua eliminado fluye hacia fuera de la parte superior de la torre de concentración; el vapor de agua ingresa desde el extremo inferior de la torre de concentración, entra en contacto con el agua condensada a contracorriente, el dióxido de azufre residual y/o los óxidos de nitrógeno en el agua condensada son extraídos por el vapor de agua, de manera que el agua condensada se convierte en agua destilada, que fluye por la parte inferior de la torre de concentración y se recicla.
2. El proceso de desulfuración-desnitrificación de gases de combustión según la reivindicación 1, caracterizado porque, mediante el procedimiento de recuperación de poscalentamiento, se utiliza una forma de recuperación de intercambio de calor directo o una forma de recuperación de intercambio de calor indirecto-directo simultáneo.
3. El proceso de desulfuración-desnitrificación de gases de combustión según la reivindicación 2, caracterizado porque, en el procedimiento de recuperación de poscalentamiento, los gases de combustión se ponen en contacto directo con un fluido de almacenamiento de calor para el intercambio de calor y el volumen de circulación del fluido de almacenamiento de calor es aumentado al proporcionar una o más etapas de bombas de circulación interna. 4. El proceso de desulfuración-desnitrificación de gases de combustión según la reivindicación 1, caracterizado porque, en el procedimiento de desulfuración-desnitrificación, el volumen de circulación de la solución de desulfuración-desnitrificación es aumentado al proporcionar una o más etapas de bombas de circulación interna.
5. El proceso de desulfuración-desnitrificación de gases de combustión según la reivindicación 1, caracterizado porque el procedimiento de regeneración de dicha solución de desulfuración-desnitrificación es específicamente de la siguiente manera: la solución de desulfuración-desnitrificación con dióxido de azufre y/u óxidos de nitrógeno absorbidos del gas de combustión es una solución rica de desulfuración-desnitrificación, que primero se somete a un intercambio de calor indirecto con una solución pobre de desulfuración-desnitrificación que fluye de la parte inferior de la torre de regeneración, y se calienta a más de 90°C, y luego ingresa desde el extremo superior de la torre de regeneración para desorber el dióxido de azufre y/o los óxidos de nitrógeno mediante calentamiento y/o remoción de gas y/o regeneración al vacío, y se convierte en la solución pobre de desulfuración-desnitrificación, que fluye desde la parte inferior de la torre de regeneración, se somete a intercambio de calor y se enfría por debajo de 50 °C, y luego se envía al procedimiento de desulfuración-desnitrificación para uso reciclado.
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