一种基于氨法脱硫的酸性气处理系统及处理方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于氨法脱硫的酸性气处理系统，包括顺次连接的酸性气焚烧单元、焚烧尾气氧化单元、急冷单元、制硫酸铵单元、冷却脱水单元以及尾气除雾单元。本发明专利技术还提供了一种基于氨法脱硫的酸性气处理方法。本发明专利技术的酸性气处理系统和处理方法具有以下优点：脱硫效率高，排放尾气中的SO2浓度低于200 mg/m3，硫的回收率可达99.5％以上，脱硫过程中无氨的逃逸和废水的过量排放，且能有效利用反应放热，更加符合环保要求，处理系统的设备材质要求低，使用过程中不易发生损坏，使用寿命长，而且投资少、占地小、运行费用低、操作安全可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种基于氨法脱硫的酸性气处理系统及处理方法
本专利技术涉及酸性气处理领域，具体涉及一种基于氨法脱硫的酸性气处理系统及处理方法。
技术介绍
在石油化工、煤化工等生产过程中，原料中的硫最终在加工过程中转化成含硫化氢的酸性气，硫化氢是一种对安全和环境非常有害的物质，在排放之前必须进行处理或回收。对于某些有副产液氨或氨水的工厂，例如煤低温低压气化制天然气装置，由于考虑到液氨或氨水的销售和出路问题，可以采用氨法脱硫工艺将全部或部分酸性气中的硫转化成硫酸铵。通常，对于每年几千吨以下的小规模的硫回收系统，可将全部酸性气焚烧，硫化物转化成SO2，然后与氨反应制成硫酸铵，而对于大规模的硫回收系统，例如酸性气中的硫含量几万吨时，副产的氨产量不足以与酸性气中的硫全部反应，此时，可采用克劳斯工艺将大部分酸性气中的硫化物转化成硫磺，剩余的5％左右的硫用于制硫酸铵。目前，常规的氨法脱硫工艺主要应用于烟气脱硫，即用于将电厂或锅炉烟气中的SO2转化成硫酸铵，近几年扩展到酸性气脱硫，也是首先将酸性气焚烧成SO2，然后采用氨法烟气脱硫工艺将SO2转化成硫酸铵。常规氨法烟气脱硫工艺是用氨水吸收烟气中的SO2，生成亚硫酸铵，并在富氧的条件下将亚硫酸铵氧化成硫酸铵。发生如下反应：在吸收过程中所生成的酸式盐NH4HSO3对SO2不具有吸收能力。随着吸收过程的进行，吸收液中的NH4HSO3数量增多，吸收液吸收能力逐步下降，此时需向吸收液中补充氨，使NH4HSO3转变为(NH4)2SO3，以保持吸收液的能力。因此氨法吸收正常运行后是利用(NH4)2SO3—NH4HSO3不断循环的过程来吸收废气中的SO2的。补充的氨并不是直接用来吸收SO2，只是保持吸收液中NH4HSO3—(NH4)2SO3的一定浓度比例。通过控制吸收液的pH值，就可获得稳定的吸收组分，也就决定吸收液对SO2的吸收效率。将氨法脱硫工艺应用到酸性气处理时存在以下问题：(1)常规氨法脱硫工艺对SO2的吸收效率低，一般只有90～95％左右，由于电厂或锅炉烟气中SO2浓度低，一般只有几百至几千毫克/立方米，因此脱硫后尾气中SO2能够满足排放标准，而酸性气或克劳斯尾气中硫浓度高，通常焚烧后SO2浓度达到2～3％，这样高的SO2浓度靠常规氨法脱硫工艺不能满足排放标准。(2)在常规氨法脱硫工艺中，需要在吸收塔底部的塔底池中鼓入空气将溶液中的亚硫酸铵氧化成硫酸铵，由于是常温常压下的强制氧化，亚硫酸铵氧化成硫酸铵的转化率低，通常只有大约90％，这导致硫酸铵产品不纯，且由于亚硫酸铵不稳定，导致在硫酸铵结晶和产品储运过程中部分分解，释放出SO2气体。(3)SO2的吸收和与氨的反应是一种可逆的平衡反应，既导致SO2的吸收效率低，也可能导致氨的逃逸。也有人尝试将酸性气中的硫化物焚烧成SO2并转化成SO3，SO3与水反应制成稀硫酸，然后将氨水通入稀硫酸中制成硫酸铵。但是，由于酸性气中硫含量高，因此，在焚烧酸性气或者克劳斯尾气时，为了防止SO2和SO3的露点腐蚀，经余热回收后的尾气温度大约300℃左右，在高温下，稀硫酸具有强烈的腐蚀性，因此，稀硫酸制备和冷却所用的塔和换热器等设备和材料的材质要求极高。此外，当用氨法脱硫工艺处理克劳斯尾气时，由于克劳斯尾气中含水率高，不能向系统中补充过多的水，否则将影响作为产品外排的硫酸铵溶液的浓度，增加硫酸铵结晶系统的能耗和投资。
技术实现思路
为克服现有氨法脱硫工艺、处理系统中存在的缺陷，本专利技术的一个目的是提供一种基于氨法脱硫的酸性气处理系统。本专利技术的另一目的是提供一种基于氨法脱硫的酸性气处理方法。本专利技术提供的基于氨法脱硫的酸性气处理系统包括顺次连接的以下处理单元：酸性气焚烧单元，用于焚烧待处理的酸性气使其中所含的硫转化为SO2；焚烧尾气氧化单元，用于将酸性气焚烧单元尾气中的SO2氧化为SO3；急冷单元，用于冷却焚烧尾气氧化单元的尾气；制硫酸铵单元，用于将急冷单元尾气中的SO3与氨反应形成硫酸铵排出；冷却脱水单元，用于冷却制硫酸铵单元尾气；以及尾气除雾单元，用于将冷却脱水单元的尾气除雾后排放。上述脱硫系统中，所述酸性气焚烧单元包括焚烧炉、与所述焚烧炉连接的一级换热器、以及与所述一级换热器连接的二级换热器。上述脱硫系统中，所述酸性气焚烧单元还连接有酸性气供气单元和助燃气供气单元，分别用于向所述酸性气焚烧单元提供待处理的酸性气和助燃气；其中，所述酸性气供气单元还与所述一级换热器连接用于预热酸性气，所述助燃气供气单元还与所述二级换热器连接用于预热助燃气。上述脱硫系统中，所述焚烧尾气氧化单元包括催化氧化反应器，所述催化氧化反应器内设有一组或多组的反应-冷却单元，每组反应-冷却单元包括催化剂层和层间换热器。上述脱硫系统中，所述制硫酸铵单元包括洗涤塔以及循环泵，所述洗涤塔内设有一组或多组用以喷淋氨水的氨水分布器以及一组或多组用以喷淋循环溶液的循环溶液分布器，所述循环泵分别与所述循环溶液分布器以及所述洗涤塔相连用以抽取所述洗涤塔底部的循环溶液并送至所述循环溶液分布器之中。上述脱硫系统中，所述循环泵还连接有用于收集硫酸铵的储罐。上述脱硫系统中，所述循环泵还与所述急冷单元连接用以将部分循环溶液输入所述急冷单元作为急冷用水。上述脱硫系统中，所述冷却脱水单元包括喷淋塔以及依次连接的喷淋液缓冲罐、循环泵和冷却器，其中，所述喷淋塔内设有喷淋液分布器，所述喷淋液缓冲罐与所述喷淋塔连接，所述冷却器与所述喷淋液分布器连接。上述脱硫系统中，所述冷却脱水单元的冷却器还与所述急冷单元连接用以将部分喷淋液输入所述急冷单元作为急冷用水。本专利技术提供的基于氨法脱硫的酸性气处理方法包括以下步骤：S1：将待处理的酸性气焚烧使其中所含的硫转化为SO2；S2：将经步骤S1处理后的酸性气氧化使其中的SO2转化为SO3；S3：将经步骤S2处理后的酸性气冷却至140℃以下，优选冷却至70℃以下；S4：将经步骤S3处理后的酸性气与氨水反应得到硫酸铵并排出；S5：将经步骤S4处理后的酸性气经冷却、除雾后排放。本专利技术的酸性气处理系统和处理方法以SO3与硫酸铵反应进行脱硫，具有以下优点：(1)SO3与硫酸铵反应为不可逆反应，反应转化率高，由此本专利技术的处理过程可以实现更高的脱硫效率，排放尾气中SO2浓度可低于200mg/m3，硫的回收率可达99.5％以上，而通过SO2制硫酸铵脱硫时，脱硫率通常难以超过95％。此外，本专利技术回收的硫酸铵纯度高，干燥后纯度可达99.5％。(2)本专利技术在脱硫过程中无氨的逃逸和废水的过量排放，且可有效利用反应放热，无需过多的额外燃料，更加符合环保要求。(3)本专利技术的酸性气处理系统无过高温度和酸性环境的腐蚀，设备材质要求低，使用过程中不易发生损坏，使用寿命长，而且投资少、占地小、运行费用低、操作安全可靠。附图说明图1为本专利技术所述酸性气处理系统的结构示意图；其中，附图标记说明如下：1、焚烧炉；2、一级换热器；3、二级换热器；4、酸性气预热器；5、助燃气预热器；6、催化氧化反应器；601、603、催化剂层；602、604、层间换热器；7、急冷器；8、洗涤塔；801、氨水分布器；802、循环溶液分布器；9、循环泵；10、喷淋塔；1001、喷淋液分布器；11、喷淋液缓冲罐；12、循环泵；13、冷却器；14、除雾器；15、气体排本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于氨法脱硫的酸性气处理系统，其特征在于，包括顺次连接的以下处理单元：酸性气焚烧单元，用于焚烧待处理的酸性气使其中所含的硫转化为SO2；焚烧尾气氧化单元，用于将酸性气焚烧单元尾气中的SO2氧化为SO3；急冷单元，用于冷却焚烧尾气氧化单元的尾气；制硫酸铵单元，用于将急冷单元尾气中的SO3与氨反应形成硫酸铵排出；冷却脱水单元，用于冷却制硫酸铵单元尾气；以及尾气除雾单元，用于将冷却脱水单元的尾气除雾后排放。

【技术特征摘要】
1.一种基于氨法脱硫的酸性气处理系统，其特征在于，包括顺次连接的以下处理单元：酸性气焚烧单元，用于焚烧待处理的酸性气使其中所含的硫转化为SO2；焚烧尾气氧化单元，用于将酸性气焚烧单元尾气中的SO2氧化为SO3；急冷单元，用于冷却焚烧尾气氧化单元的尾气，所述急冷单元包括急冷器；制硫酸铵单元，用于将急冷单元尾气中的SO3与氨反应形成硫酸铵排出；冷却脱水单元，用于冷却制硫酸铵单元尾气；以及尾气除雾单元，用于将冷却脱水单元的尾气除雾后排放；其中，所述冷却脱水单元包括喷淋塔以及依次连接的喷淋液缓冲罐、循环泵和冷却器，其中，所述喷淋塔内设有喷淋液分布器，所述喷淋液缓冲罐与所述喷淋塔连接，所述冷却器与所述喷淋液分布器连接；所述冷却脱水单元的冷却器还与所述急冷单元连接用以将部分喷淋液输入所述急冷单元作为急冷用水。2.根据权利要求1所述的酸性气处理系统，其特征在于，所述酸性气焚烧单元包括焚烧炉、与所述焚烧炉连接的一级换热器、以及与所述一级换热器连接的二级换热器。3.根据权利要求2所述的酸性气处理系统，其特征在于，所述酸性气焚烧单元还连接有酸性气供气单元和助燃气供气单元，分别用于向所述酸性气焚烧单元提供待处理的酸性气和助燃气；其中，所述酸性气供气单元还与所述一级换热器连接用于预热酸性气，所述助燃气供气单元还与所述二级换热器连接用于预热助燃气。4.根据权利要求1所述的酸性气处理系统，其特征在于，所述焚烧...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡惊雷，
申请(专利权)人：美景北京环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11