一种烟气脱硫并生产硫酸的方法与装置制造方法及图纸

技术编号:15366402 阅读:335 留言:0更新日期:2017-05-18 10:34
本发明专利技术公开了一种烟气脱硫并生产硫酸的方法与装置。该方法包括:(1)烟气经硫酸储罐换热后,进入除尘急冷塔,进行初步除尘降温过程;(2)进入脱硫塔由下至上经过深度除尘单元、脱硫单元、水洗单元;(3)在水洗单元中,通过新鲜水吸收烟气中的SO

Method and device for desulfurization of flue gas and production of sulfuric acid

The invention discloses a method and a device for desulfurizing and producing sulphuric acid by flue gas. The method comprises the following steps: (1) the flue gas sulfuric acid storage tank after heat exchange into the dust, cooling tower, cooling process of dust; (2) into the desulfurization tower from the bottom through the depth of dust removal unit, desulfurization unit, washing unit; (3) in the washing unit, the absorption of SO in flue gas by fresh water

【技术实现步骤摘要】
一种烟气脱硫并生产硫酸的方法与装置
本专利技术属于环保
,具体地涉及一种烟气脱硫并生产硫酸的方法与装置。
技术介绍
自2003年以来,我国SO2排放总量一直居高不下,2014年我国SO2排放总量1974.4万吨,自2003年以来首次低于2000万吨。尽管我国“十一五”期间削减二氧化硫10%的目标已经实现,但我国目前的酸雨污染面积(占国土面积的30%)仍在不断扩大,而且正由“硫酸型”向“硫酸硝酸复合型”转化。每年因酸雨和SO2污染造成农作物、森林和人体健康等方面的经济损失超过1000亿元,二氧化硫排放控制仍然不容忽视。烟气脱硫方法可分为干法和湿法两种,与干法脱硫相比,湿法脱硫设备小,操作简单,且脱硫效率高,目前,应用的湿法脱硫技术包括钠法、镁法、氨法和钙法等,其中以钠法和钙法最多。湿法脱硫还可根据生成物是否有用,分为抛弃法和回收法,回收法因其经济因素而备受人们的关注。目前广泛使用的回收法是石灰石-石膏法,但副产物-石膏的附加值较低,供过于求,同时石灰石-石膏法易造成设备或管道结垢和堵塞,脱硫装置操作较繁琐,现场卫生状况也较差。钠法脱硫为抛弃法,脱硫废水中的亚硫酸盐表现为化学需氧量(COD),一般>8000mg/L,因此,为保证脱硫废水能够达标排放,在建设烟气脱硫装置时,必须同时建设脱硫废水氧化处理装置。由于亚硫酸钠氧化速率较慢,通常需要5~8h,投资、占地和操作费用均较高,如专利US4627965A和US5928615A。另外,抛弃法将大量硫资源白白浪费。氨法脱硫虽能回收烟气中的硫资源,但产品硫酸铵可使土壤板结,现已很少使用,而且烟气中的重金属离子也全部进入硫酸铵产品中,对土壤造成二次污染,并进而危害人类身体健康。CN1265934A以金属加工废弃物铁屑或铝屑为脱硫剂,利用水吸收烟气中的二氧化硫产生的酸与脱硫剂反应生成硫酸亚铁或硫酸铝,之后在氧化塔中经空气氧化制得聚合氯化铁或聚合硫酸铝。该技术以絮凝剂的形式回收烟气中的硫资源,但烟气中的粉尘同样被带入絮凝剂,影响絮凝剂的使用效果。CN1391975A利用电解食盐水产生的氢氧化钠吸收烟气中的二氧化硫,利用电解过程中产生的氯气和氢气反应生成盐酸,与脱硫废水中的亚硫酸钠/亚硫酸氢钠反应生产高浓度的二氧化硫,从而实现了二氧化硫的浓缩和回收利用。该技术氯气为有毒气体,和氢气反应并生产盐酸的过程需要采取非常有效地防腐和防泄漏措施,对操作和设备/管道材质提出较高的技术要求。CN200810012741.6以臭氧氧化烟气中的SO2和NOx,经荷电凝并后收集成混合酸液,最后经化学分离法提浓硫酸和硝酸。该技术臭氧消耗量和电耗量大,操作费用较高,而且硫酸与硝酸均属于强酸,较难分离。
技术实现思路
针对现有技术的不足,本专利技术提出了一种烟气脱硫并生产硫酸的方法与装置,本专利技术方法及装置可将烟气中的SO2吸收浓缩,并经氧化转化为硫酸,从而生产较高浓度的硫酸溶液,净化烟气可满足国家或地方相关标准规定要求,适用于含各种浓度二氧化硫的烟气回收处理。本专利技术的烟气脱硫并生产硫酸的方法,包括如下内容:(1)烟气经硫酸储罐换热后,进入除尘急冷塔与吸收液接触,进行初步除尘降温过程,除去烟气中的大部分粉尘和部分SO2;(2)步骤(1)得到的烟气经连接烟道进入脱硫塔由下至上依次经过深度除尘单元、脱硫单元、水洗单元;其中深度除尘单元将烟气中的剩余微细粉尘捕集至脱硫塔底部持液槽的吸收液中;脱硫单元通过吸收液与烟气的气液传质脱硫作用,进一步将烟气中的SO2吸收并转移至液相;(3)在水洗单元中,通过新鲜水吸收烟气中的SOx,液相溢流依次通过脱硫单元、深度除尘单元,然后通过溢流经烟道进入除尘急冷塔得到富吸收液,富吸收液由除尘急冷塔进入固液分离器进行固液分离,气相经除雾器单元除去雾滴后排入大气;(4)分离出固废的富吸收液排入氧化罐,同时加入硫酸铁溶液,并通入空气作为氧化剂,将富吸收液中的H2SO3氧化转化为H2SO4,氧化后的液相进入再生塔;(5)再生塔内装有氢型强酸性阳离子交换树脂,通过离子交换作用,脱除液相中的Fe3+/Fe2+,以稀硫酸的形式进入硫酸储罐。本专利技术方法中,所述的烟气为燃煤锅炉烟气、催化裂化催化剂再生烟气、工艺加热炉烟气、S-zorb吸附剂再生烟气等,其中SO2浓度100~150000mg/Nm3。本专利技术方法中,所述的吸收液为水,新鲜水由脱硫塔顶水洗单元补充;所述的硫酸铁溶液的浓度为0.1wt%~20wt%。步骤(1)所述的硫酸储罐中设置有DN25~DN500烟气换热管束,烟气可以部分或全部流经换热管束,水蒸汽并入烟气管道,经浓缩后得到硫酸作为产品,温度30~80℃。步骤(1)所述的除尘急冷塔可以选用文丘里除尘器、湍冲、填料塔或喷淋塔中的一种或几种,吸收液来自除尘急冷塔底部的持液槽,除尘急冷塔底部的持液槽中的吸收液通过脱硫塔底部持液槽溢流进行补充。吸收液与烟气的比例为1:1~30:1,L:m3。步骤(2)所述的深度除尘单元装填有填料,理论塔板数为2~15块,利用烟气中粉尘对填料的撞击作用和填料床层对粉尘的过滤截留作用将烟气中的剩余微细粉尘全部捕集至脱硫塔底部持液槽的吸收液中。深度除尘单元液气比3:1~300:1,L:m3,优选5:1~10:1,L:m3。步骤(2)所述的脱硫塔中脱硫单元由下至上依次为一级和二级循环脱硫,也可设置三级或多级循环脱硫,每一级循环脱硫均设置有独立的持液槽,如附图2所示,吸收液来自于各自的持液槽,各级持液槽均由溢流管、溢流堰、防淋帽和吸收液喷嘴等构成,各级循环脱硫持液槽之间有溢流管连通,各级烟气脱硫液气比均为1:1~300:1,L:m3,优选5:1~10:1,L:m3。步骤(2)所述的脱硫塔中脱硫单元中,每一级脱硫均由液膜传质和喷淋传质构成:经过深度除尘的烟气依次与一级循环喷淋液溢流产生的液膜、一级循环喷淋液、二级循环喷淋液溢流产生的液膜和二级循环喷淋液,完成气液传质脱硫作用,将烟气中的SO2吸收并转移至液相。步骤(3)所述的水洗单元的液气比为0.5:1~10:1,L:m3,可以装填填料或直接以喷淋形式进行气液传质,优选喷淋。步骤(3)所述的固液分离器为沉淀池、陶瓷微孔过滤器、板框压滤机、真空过滤机或其组合,优选陶瓷微孔过滤器。步骤(3)所述的除雾单元可以为纤维除雾器、填料式除雾器或丝网除雾器。步骤(4)空气加入量为氧化罐内液相(体积)量的3~10倍,还可以加入KMnO4、O3、纯氧、H2O2或Cl2等作为辅助氧化剂。步骤(5)所述的再生塔内离子交换树脂吸附饱和后,将硫酸储罐中的硫酸输送至再生塔,使离子交换树脂恢复活性,再生后的Fe2(SO4)3溶液返回氧化罐循环使用。再生塔一备一用,二者切换操作。本专利技术同时提供一种烟气脱硫并生产硫酸的装置,包括:除尘急冷塔(3)、脱硫塔(5)、连接烟道(4)、再生塔(21A/B)、固液分离器(10)、硫酸储罐(26)、换热管束(27)、氧化罐(13);硫酸储罐(26)的换热管束(27)经管线连接除尘急冷塔(3)顶部,除尘急冷塔(3)和脱硫塔(5)之间以连接烟道(4)连接,脱硫塔(5)气相出口连接大气;急冷水泵(2)入口经管线连接自除尘急冷塔(3)底持液槽,出口经管线分别连接到除尘急冷塔(2)循环吸收液入口和固液分离器(1本文档来自技高网
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一种烟气脱硫并生产硫酸的方法与装置

【技术保护点】
一种烟气脱硫并生产硫酸的方法,其特征在于包括如下内容:(1)烟气经硫酸储罐换热后,进入除尘急冷塔与吸收液接触,进行初步除尘降温过程,除去烟气中的大部分粉尘和部分SO

【技术特征摘要】
1.一种烟气脱硫并生产硫酸的方法,其特征在于包括如下内容:(1)烟气经硫酸储罐换热后,进入除尘急冷塔与吸收液接触,进行初步除尘降温过程,除去烟气中的大部分粉尘和部分SO2;(2)步骤(1)得到的烟气经连接烟道进入脱硫塔由下至上依次经过深度除尘单元、脱硫单元、水洗单元;其中深度除尘单元将烟气中的剩余微细粉尘捕集至脱硫塔底部持液槽的吸收液中;脱硫单元通过吸收液与烟气的气液传质脱硫作用,进一步将烟气中的SO2吸收并转移至液相;(3)在水洗单元中,通过新鲜水吸收烟气中的SOx,液相溢流依次通过脱硫单元、深度除尘单元,然后通过溢流经烟道进入除尘急冷塔得到富吸收液,富吸收液由除尘急冷塔进入固液分离器进行固液分离,气相经除雾器单元除去雾滴后排入大气;(4)分离出固废的富吸收液排入氧化罐,同时加入硫酸铁溶液,并通入空气作为氧化剂,将富吸收液中的H2SO3氧化转化为H2SO4,氧化后的液相进入再生塔;(5)再生塔内装有氢型强酸性阳离子交换树脂,通过离子交换作用,脱除液相中的Fe3+/Fe2+,以稀硫酸的形式进入硫酸储罐。2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的烟气为燃煤锅炉烟气、催化裂化催化剂再生烟气、工艺加热炉烟气、S-zorb吸附剂再生烟气中的一种或几种,其中SO2浓度100~150000mg/Nm3。3.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:所述的吸收液为水,新鲜水由脱硫塔顶水洗单元补充。4.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(1)所述的硫酸储罐中设置有DN25~DN500烟气换热管束,烟气部分或全部流经换热管束,水蒸汽并入烟气管道,经浓缩后得到硫酸作为产品。5.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(1)所述的除尘急冷塔选用文丘里除尘器、湍冲、填料塔或喷淋塔中的一种或几种,吸收液来自除尘急冷塔底部的持液槽,除尘急冷塔底部的持液槽中的吸收液通过脱硫塔底部持液槽溢流进行补充;吸收液与烟气的比例为1:1~30:1,L:m3。6.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(2)所述的深度除尘单元装填有填料,理论塔板数为2~15块;深度除尘单元液气比3:1~300:1,L:m3。7.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤(2)所述的脱硫塔中脱硫单元由下至上依次为一级和二级循环脱硫,每一级循环脱硫均设置有独立的持液槽;各级持液槽均由溢流管、溢流堰、防淋帽和吸收液喷嘴构成,各级循环脱硫持液槽之间有溢流管连通,各级烟气脱硫液气比均为1:1~300:1,L:m3。...

【专利技术属性】
技术研发人员:王明星李欣阮宗林王岩姜阳
申请(专利权)人:中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院中国石油化工股份有限公司
类型:发明
国别省市:辽宁,21

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