一種脫硫溶液多級解吸工藝的製作方法

2023-05-29 20:44:46 1

專利名稱：一種脫硫溶液多級解吸工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及脫除煙氣中的二氧化硫的技術領域，特別涉及一種脫硫溶液多級解吸工藝。
背景技術：
在一種現有的煙氣脫硫工藝中，利用胺液吸收煙氣中的二氧化硫，並在高溫解吸過程中對吸收了二氧化硫的胺液進行解吸，獲得較高純度的二氧化硫氣體，並使胺液恢復吸收煙氣中二氧化硫的能力，胺液可以循環使用。目前，還有一種可再生離子液脫硫的工藝方法，該工藝的過程與上述胺法脫硫工藝的過程基本相似。兩者不同之處在於脫硫吸收液組分不同，其吸收二氧化硫的能力基本一致。可再生離子液脫硫工藝通常包括一級吸收和一級解吸(解吸即再生)，並且在煙氣含塵量大的情況下，採用煙氣預洗工藝。在現有的脫硫溶液解吸工藝中，存在解吸能耗大的問題。具體地講，富液在剛開始解吸時，解吸速度快，解吸能耗小，隨著脫硫溶液中硫氧化物含量的進一步降低，解吸出相同多的硫氧化物氣體，所需要的解吸能耗大大增加。此外，解吸菸氣冷凝水直接返回解吸系統，冷凝水直接影響脫硫富液的解吸效率與解吸能耗。

發明內容
本發明的目的在於提供一種能夠解決上述技術問題中的至少一個技術問題的脫硫溶液多級解吸工藝。根據本發明的脫硫溶液多級解吸工藝包括以下步驟在第一解吸段對第一脫硫溶液富液進行解吸，得到脫硫溶液半貧液和解吸氣體；在第二解吸段對第二脫硫溶液富液進行解吸，得到脫硫溶液貧液和解吸氣體，其中，第一脫硫溶液富液的硫氧化物含量高於第二脫硫溶液富液的硫氧化物含量，半貧液的硫氧化物含量高於貧液的硫氧化物含量。該工藝還可包括在第二解吸段對脫硫溶液半貧液的一部分進行解吸，脫硫溶液半貧液的剩餘部分可用作吸收二氧化硫氣體的脫硫溶液。在第一解吸段中可使第一脫硫溶液富液與來自第二解吸段的解吸氣體接觸，使得第一脫硫溶液富液形成脫硫溶液半貧液和解吸氣體。在第二解吸段中可使第二脫硫溶液富液與脫硫溶液貧液的熱蒸氣接觸，使得第二脫硫溶液富液形成脫硫溶液貧液和解吸氣體。在第二解吸段中可使第二脫硫溶液富液和脫硫溶液半貧液的所述一部分與脫硫溶液貧液的熱蒸氣接觸，使得第二脫硫溶液富液和半貧液的所述一部分形成脫硫溶液貧液和解吸氣體。 該工藝還可包括對解吸氣體進行處理。對解吸氣體進行處理的步驟可包括冷凝、氣液分離和硫磺過濾。冷凝的步驟可包括對解吸氣體依次進行一級冷凝和二級冷凝。
在一級冷凝過程中可使來自吸收系統的第一脫硫溶液富液與解吸氣體進行換熱， 然後使第一脫硫溶液富液進入第一解吸段。在二級冷凝過程中可對解吸氣體進行冷凝；可對冷凝得到氣液混合物進行氣液分離，可將分離出的氣體送至制酸系統，可對分離出的液體進行硫磺過濾；可對冷凝得到冷凝液進行硫磺過濾。可將進行硫磺過濾後得到的冷凝液和所述分離出的液體送入第一解吸段。


通過結合附圖對本發明進行的詳細描述，本發明的特點將會變得更清楚且易於被理解，在附圖中圖1為示出了根據本發明的示例性實施例的可再生煙氣脫硫系統的示意圖；圖2為示出了根據本發明示例性實施例的可再生煙氣脫硫系統中的脫硫溶液多級解吸系統和使用該脫硫溶液多級解吸系統實現的脫硫溶液多級解吸工藝的示意圖。主要的附圖標記100:吸收系統110:半貧液吸收段111:半貧液入口 112:第一富液出口 113 第一煙氣升氣罩 114:第一填料層115:第一液體分布器116:第一底板120:貧液吸收段121:貧液入口 122 第二富液出口 123 第二煙氣升氣罩124: 第二填料層125 第二液體分布器1 第二底板130:脫硫溶液捕集段131:洗滌液入口 132 捕集液出口 133 第三煙氣升氣罩 134 第三填料層135 第三液體分布器136 第三底板137 捕集段循環泵140:除霧段200 解吸系統210:第一解吸段211:第一富液入口 212 半貧液出口 213 第一升氣罩214 第二填料層215 第一噴淋器216 第一底板220:第二解吸段221:第二富液入口 222 貧液出口 223 第二升氣罩224 第三填料層225 第二噴淋器2 第二底板230 再沸器240 第一填料層300:脫硫溶液淨化系統310:沉降過濾系統320:冷凍結晶系統311 沉降器 312 過濾器330 樹脂脫鹽系統410 第一管路420 第二管路430 第三管路412 第一貧富液換熱器413 第二貧富液換熱器500 煙氣洗滌系統600 解吸氣體處理系統
具體實施例方式現在，將詳細說明本發明的示例性實施例，本發明的示例示出在附圖中，其中，相同的標號始終表示相同的元件。下面將通過參照附圖來描述實施例，以解釋本發明。然而， 本發明可以以多種不同的形式來實施，不應該被理解為局限於在此提出的示例性實施例。 提供這些實施例使本發明的公開將是徹底和完全的，並將本發明的範圍充分地傳達給本領域的技術人員。在附圖中，為了清晰起見，會誇大層和區域的尺寸和相對尺寸。在這裡可使用空間相對術語，如「下面的」、「在...下方」、「上面的」等，用來輕鬆地描述如圖中所示的一個元件或特徵與其它元件或特徵的關係。應該理解的是，空間相對術語意在包含除了在附圖中描述的方位之外的裝置在使用或操作中的不同方位。例如，如果在附圖中裝置被翻轉，則描述為其它元件或特徵「下面的」或「在」其它元件或特徵「下方」 的元件隨後將被定位為其它元件或特徵「上面的」或「在」其它元件或特徵「上方」的元件或特徵。因此，示例性術語「下面的」可包括上面的和下面的兩種方位。所述裝置可被另外定位(旋轉90度或者在其它方位)，相應地解釋這裡使用的空間相對描述符。為了更好地理解本發明，在對實施例進行詳細描述之前，需要對本發明描述中所使用的部分術語進行簡單的解釋。在本說明書中，待脫硫的含硫煙氣(下文中簡稱為煙氣) 可包括燒結煙氣、冶金煙氣、電站鍋爐煙氣等中的至少一種，其中的硫氧化物主要是二氧化硫；但是，待脫硫的含硫煙氣不限於此。本說明書中，「脫硫溶液」是指用於脫除煙氣中的硫氧化物的溶液，「脫硫溶液富液」(下面簡稱為「富液」)指吸收了二氧化硫的脫硫溶液，「脫硫溶液貧液」(下面簡稱為「貧液」)是指沒有吸收二氧化硫的脫硫溶液或者已經解吸出所吸收的二氧化硫的脫硫溶液，其中，如果脫硫溶液通過兩次以上的解吸來脫出吸收的二氧化硫，則在首次解吸脫硫之後且在最後一次解吸脫硫之前的脫硫溶液可以稱作「脫硫溶液半貧液」(下面簡稱為「半貧液」)，最後一次解吸脫硫之後的脫硫溶液為「貧液」；如果脫硫溶液富液僅通過一次解吸來脫出所吸收的二氧化硫，那麼一次解吸脫硫後的脫硫溶液就可稱為「貧液」。因此，半貧液的硫氧化物含量高於貧液的硫氧化物含量，即貧液吸收硫氧化物的能力比半貧液吸收硫氧化物的能力強。在本說明書中，脫硫溶液中的主吸收組分，即能夠吸收硫氧化物並能使硫氧化物解吸的成分，可以包括胺液和離子液中的至少一種。此外，脫硫溶液還包括活化劑、酸和水。 可選擇地，脫硫溶液還包括表面活性劑。然而，本發明不限於此。下面將參照附圖詳細描述根據本發明示例性實施例的可再生煙氣脫硫系統、其中的脫硫溶液多級解吸系統和以及通過該脫硫溶液多級解吸系統實現的脫硫溶液多級解吸工藝。圖1為示出了根據本發明的示例性實施例的可再生煙氣脫硫系統的示意圖。如圖1示出，根據本發明示例性實施例的可再生煙氣脫硫系統包括吸收系統 100，通過在吸收塔中使貧液與待處理煙氣逆流接觸來吸收煙氣中的二氧化硫，並形成富液和淨化氣體；解吸系統200，通過利用再沸器加熱富液並使富液在解吸塔中進行解吸，以形成新的貧液(將被循環利用)和解吸氣體；脫硫溶液淨化系統300，包括沉降過濾系統310、 冷凍結晶系統320和樹脂脫鹽系統330，以去除解吸後的貧液中的懸浮物、金屬陽離子和雜質離子對等；洗滌系統500，設置在吸收系統100之前，用於洗滌即將進入吸收系統100的含有硫氧化物的煙氣，以去除煙氣中含有的粉塵等雜質；解吸氣體處理系統600，利用冷凝分離器使解吸出的二氧化硫氣體與夾帶的脫硫溶液分離，以得到純淨的二氧化硫氣並同時回收冷凝液體。解吸氣體處理系統600也可以被包括在解吸系統200中，因為解吸氣體處理系統600起到將二氧化硫氣體與脫硫溶液分離的作用，即進一步從脫硫溶液中脫出二氧化硫氣體。圖2為示出了根據本發明示例性實施例的可再生煙氣脫硫系統中的脫硫溶液多級解吸系統和使用該脫硫溶液多級解吸系統實現的脫硫溶液多級解吸工藝的示意圖。在下文中，將參照圖2來詳細描述脫硫溶液多級解吸系統200。如圖2和圖1所示，根據本發明示例性實施例的脫硫溶液多級解吸系統200包括沿脫硫溶液流動方向依次設置的第一解吸段210和第二解吸段220。第一解吸段210對脫硫溶液(即，富液)進行初級解吸，解吸出的半貧液被送入第二解吸段220進行深度解吸。 脫硫溶液在第一解吸段210和第二解吸段220解吸後得到的解吸氣體依次經過冷凝器610 和氣液分離器620，從而將得到的二氧化硫氣體送入制酸系統(未示出)。具體地講，根據本發明示例性實施例的脫硫溶液多級解吸系統200包括殼體201、 從上至下設置在殼體201中的第一填料層M0、第二填料層214和第三填料層224。第一噴淋器215和第一液體分布器217依次設置在第一填料層240和第二填料層214之間。第一升氣罩213、第一底板216、第二噴淋器225、第二液體分布器227依次設置在第二填料層 214和第三填料層2M之間。第二升氣罩223和第二底板2 設置在第三填料層2M下方， 即，設置在殼體201的底部。噴淋器的作用是均勻噴灑液體，液體分布器向對應的填料層均勻地分配由噴淋器噴灑的液體。升氣罩和底板的作用是使解吸氣體均勻上升。殼體201的側壁和頂部處分別設置有脫硫溶液和解吸氣體的多個入口和出口。殼體201可為圓筒形容器，但本發明不限於此。下面將詳細描述根據本發明實施例的脫硫溶液多級解吸系統200的第一解吸段 210。第一解吸段210從上至下可包括第一富液入口 211、第一噴淋器215、第一液體分布器217、第二填料層214、第一升氣罩213、半貧液出口 212和第一底板216。第一富液入口 211設置在殼體201上部的側壁上，從吸收系統100(見圖1)排出的富液經換熱後從第一富液入口 211進入殼體201。具體地講，第一富液入口 211與第一噴淋器215相連，從而來自吸收系統100的富液經第一富液入口 211進入殼體201，通過第一噴淋器215噴灑在第一液體分布器217上，第一液體分布器217對富液進行再分布並將分布後的液體輸送到第二填料層214。第二填料層214可為折流板塑料規整填料、金屬波紋絲狀填料、陶瓷規整填料、鮑爾環散裝填料中的至少一種，並可通過在規整填料上設置散裝填料，再設置規整填料來形成第二填料層214。第二填料層214延長從其上部進入的富液的下降時間，從而使富液進行充分解吸，以提高解吸效率。此外，第二填料層214使富液與第二解吸段220(將在後面進行描述)產生的解吸氣體進行逆流接觸，以對富液進行加熱，從而提高解吸效率。半貧液出口 212設置在殼體201中部的側壁上。經第一解吸段210解吸後得到的半貧液的一部分從半貧液出口 212排出，經第二貧富液換熱器413換熱後沿第一管路410 供給至吸收系統100的半貧液吸收段110(見圖1)。可選地，在第一管路410上，在第二貧富液換熱器413和半貧液吸收段110之間還設置有半貧液過濾器(圖2中未示出)。此外，在第一解吸段210上方設置有解吸氣體處理系統600，解吸氣體處理系統 600包括冷凝器610、氣液分離器620和硫磺過濾器630。冷凝器610包括一級冷凝器610-1和二級冷凝器610-2。解吸氣體出口 2 設置在殼體201的頂部，用於將解吸氣體排出脫硫溶液分級解吸系統200的第一解吸段210。具體地講，從解吸氣體出口 2 排出的解吸氣體進入一級冷凝器610-1與來自第三管路430的富液進行熱交換，然後進入二級冷凝器610-2。經二次冷凝之後的夾帶脫硫溶液的解吸氣體在氣液分離器620進行氣液分離，之後分離出的二氧化硫氣體被送至制酸系統，而將分離出的液相送至硫磺過濾器630，除去硫磺後由冷凝液入口 243送至殼體201上端。經二次冷凝之後得到的冷凝液被送入硫磺過濾器630，除去硫磺後由冷凝液入口 243送至殼體201上端。冷凝液入口 243與第三噴淋器242連接，因此，冷凝液經第三噴淋器242和第三液體分布器241被再分布進入第一填料層M0，以與在一級冷凝器610-1進行完熱交換(即，被加熱)的富液一起進行解吸。因此，冷凝液不直接返回第一解吸段210，從而不會影響脫硫富液的解吸效率與解吸能耗。也就是說，從吸收系統100的底部出來的富液(例如大約48°C )進入富液槽(未示出)進行緩衝，然後經懸浮物過濾後，經富液泵(未示出)打入貧富液換熱器413升溫至例如約85°C，進入一級冷凝器610-1，被第一解吸段210排放的例如約115°C的高溫解吸氣體加熱到例如約95°C，從分級解吸系統200的上部進入解吸系統200進行解吸。可選地，一部分脫硫溶液經再沸器230加熱至例如約120°C進行解吸。從第一解吸段210的頂部出來的例如約115°C的水蒸氣和二氧化硫氣體，在一級冷凝器610-1與富液進行換熱後，再採用二級冷凝器610-2換熱，因此，大部分水蒸氣在一級冷凝器610-1被冷凝且溫度降低到例如約95°C，氣體進入二級冷凝器610-2，繼續降溫至例如約40 60°C經氣液分離器620分離後，二氧化硫氣體經壓力調節，送至制酸系統。下面將詳細描述根據本發明實施例的脫硫溶液多級解吸系統200的第二解吸段 220。第二富液入口 221設置在殼體201中部的側壁上。來自吸收系統100的富液的一部分經第一換熱器412換熱後可直接經第二富液入口 221進入脫硫溶液多級解吸系統200， 而不經第二換熱器413進行換熱。第二富液入口 221與第二噴淋器225連接，因此，來自吸收系統100的經第一換熱器412換熱後直接進入第二富液入口 221的富液通過第二噴淋器225和第二液體分布器 227被均勻地再分布至第三填料層224。由此進入的富液在第二解吸段220進行解吸。可選擇地，由此進入的富液與來自第一解吸段210的半貧液一起在第二解吸段220進行解吸。 第三填料層2M延長從其上部進入的半貧液和富液的下降時間，從而使半貧液和富液進行充分解吸，以提高解吸效率。此外，第三填料層2M使富液和半貧液與再沸器230(將在後面進行描述)產生的氣體進行逆流接觸，以對富液和半貧液進行加熱，從而提高解吸效率。此外，在第二解吸段220，設置有再沸器230。再沸器230通過再沸器入口 2 和再沸器出口 229』與殼體201連接。具體地講，再沸器入口 2 設置在殼體201底部的側壁上且位於第二底板2 上方，再沸器出口 229』設置在殼體201底部的側壁上且位於第二底板2 下方。再沸器230將已經解吸出一部分二氧化硫氣體的脫硫溶液(即，半貧液)和來自吸收系統100的富液加熱成氣體，然後經再沸器出口 229』送至第二底板2 下方。從再沸器230產生的氣體經第二底板2 和第二升氣罩223進入第三填料層224，並在第三填料層214中與富液和半貧液進行熱交換，以進一步提高解吸效率。
貧液出口 222設置在殼體201底部的側壁上且位於第二底板2 下方。脫硫溶液經第一解吸段210和第二解吸段220解吸後得到的貧液經貧液出口 222沿第二通路420被送至吸收系統100的貧液吸收段120。因此，在根據本發明的脫硫溶液多級解吸系統和採用多級解吸系統實現的多級解吸工藝中，分段解吸的半貧液和貧液分別進入吸收系統的不同的吸收段，無需對脫硫溶液富液進行徹底的、一次性的解吸，因此減小了脫硫溶液解吸程度，降低了脫硫溶液解吸能耗。此外，在根據本發明的脫硫溶液多級解吸系統的第一解吸段中，利用解吸氣體與富液進行換熱，充分地利用了系統能耗，減小了加熱能耗。此外，解吸菸氣冷凝水不直接返回解吸系統的解吸段，從而不會影響脫硫富液的解吸效率與解吸能耗。儘管已經結合本發明的示例性實施例描述和示出了本發明，但是在不脫離由權利要求限定的本申請的範圍和精神的情況下，可以在形式和細節上做出各種變型。
權利要求
1.一種脫硫溶液多級解吸工藝，其特徵在於包括以下步驟在第一解吸段對第一脫硫溶液富液進行解吸，得到脫硫溶液半貧液和解吸氣體；在第二解吸段對第二脫硫溶液富液進行解吸，得到脫硫溶液貧液和解吸氣體，其中，第一脫硫溶液富液的硫氧化物含量高於第二脫硫溶液富液的硫氧化物含量，脫硫溶液半貧液的硫氧化物含量高於脫硫溶液貧液的硫氧化物含量。
2.根據權利要求1所述的脫硫溶液多級解吸工藝，其特徵在於所述工藝還包括在第二解吸段對脫硫溶液半貧液的一部分進行解吸。
3.根據權利要求2所述的脫硫溶液多級解吸工藝，其特徵在於脫硫溶液半貧液的剩餘部分用作吸收二氧化硫氣體的脫硫溶液。
4.根據權利要求1所述的脫硫溶液多級解吸工藝，其特徵在於在第一解吸段中使第一脫硫溶液富液與來自第二解吸段的解吸氣體接觸，使得第一脫硫溶液富液形成脫硫溶液半貧液和解吸氣體。
5.根據權利要求1所述的脫硫溶液多級解吸工藝，其特徵在於在第二解吸段中使第二脫硫溶液富液與脫硫溶液貧液的熱蒸氣接觸，使得第二脫硫溶液富液形成脫硫溶液貧液和解吸氣體。
6.根據權利要求2所述的脫硫溶液多級解吸工藝，其特徵在於在第二解吸段中使第二脫硫溶液富液和脫硫溶液半貧液的所述一部分與脫硫溶液貧液的熱蒸氣接觸，使得第二脫硫溶液富液和脫硫溶液半貧液的所述一部分形成脫硫溶液貧液和解吸氣體。
7.根據權利要求1所述的脫硫溶液多級解吸工藝，其特徵在於所述工藝還包括對解吸氣體進行處理。
8.根據權利要求7所述的脫硫溶液多級解吸工藝，其特徵在於對解吸氣體進行處理的步驟包括冷凝、氣液分離和硫磺過濾。
9.根據權利要求8所述的脫硫溶液多級解吸工藝，其特徵在於冷凝的步驟包括對解吸氣體依次進行一級冷凝和二級冷凝。
10.根據權利要求9所述的脫硫溶液多級解吸工藝，其特徵在於在一級冷凝過程中使來自吸收系統的第一脫硫溶液富液與解吸氣體進行換熱，然後使第一脫硫溶液富液進入第一解吸段。
11.根據權利要求9所述的脫硫溶液多級解吸工藝，其特徵在於在二級冷凝過程中對解吸氣體進行冷凝；對冷凝得到氣液混合物進行氣液分離，將分離出的氣體送至制酸系統， 對分離出的液體進行硫磺過濾；對冷凝得到冷凝液進行硫磺過濾。
12.根據權利要求11所述的脫硫溶液多級解吸工藝，其特徵在於將進行硫磺過濾後得到的冷凝液和所述分離出的液體送入第一解吸段。
全文摘要
本發明提供了一種脫硫溶液多級解吸工藝，該工藝包括以下步驟在第一解吸段對第一脫硫溶液富液進行解吸，得到脫硫溶液半貧液和解吸氣體；在第二解吸段對第二脫硫溶液富液進行解吸，得到脫硫溶液貧液和解吸氣體，其中，第一脫硫溶液富液的硫氧化物含量高於第二脫硫溶液富液的硫氧化物含量，半貧液的硫氧化物含量高於貧液的硫氧化物含量。
文檔編號C01B17/56GK102247740SQ20111020746
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月15日 優先權日2011年7月15日
發明者任毅, 葉運高, 張初永, 朱玉萍, 王建山, 羅義文, 邱正秋, 黎建明 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司, 攀鋼集團有限公司, 攀鋼集團研究院有限公司