黑液氣化氣脫硫的方法及裝置的製作方法
2023-08-07 03:05:06 2
專利名稱：黑液氣化氣脫硫的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及脫硫領域，具體是黑液氣化氣脫硫的方法及裝置。
背景技術：
製漿黑液產量大，生產每1噸風乾紙漿伴隨產生約1.5-1.7噸黑液固形物，根據 預測，到2015年國內需要紙漿約4100萬噸，其中木漿約3600萬噸，非木漿約500萬噸， 屆時國產紙木漿將達到1824萬噸，伴隨產生近3700萬噸黑液，其發熱總量相當於1100 萬噸標準煤。研究表明，採用黑液氣化聯合循環發電技術處理黑液，能夠消除黑液中的 有機質，避免造成水體汙染，同時能夠提高黑液熱能利用率，使熱能效率由傳統鹼回收 方法的55-67%提高到74%，熱效率提高7-19%，是紙漿廠降低溫室氣體排放的有效辦 法，是造紙行業低碳生產的重要技術革新內容。整體黑液氣化聯合循環發電系統，是將黑液氣化技術和聯合循環發電技術相結 合的高效動力系統，主要由黑液氣化與淨化部分和燃氣-蒸汽聯合循環發電部分組成。 在BLIGCC工藝過程中，黑液氣化反應生成的氣化氣需要通過脫硫淨化，才能進入燃氣 渦輪機燃燒發電，黑液氣化氣脫硫淨化是整體黑液氣化聯合循環發電的重要環節，黑液 氣化氣脫硫淨化技術是BLIGCC系統工程的基礎技術之一，進行黑液氣化脫硫淨化研究 對BLIGCC系統工程的推廣應用，對人類生存和發展具有一定的現實意義。黑液氣化氣中含有硫化氫和甲硫醇，兩者佔氣化氣含硫總量99.0%以上，由於 國外黑液氣化的關鍵技術還處在保密狀態，目前未能查閱到國外黑液氣化氣脫硫的相關 文獻，國內也沒有黑液氣化氣脫硫的相關文獻。根據黑液氣化氣成分與煤氣化氣的成分 相似的特點，黑液氣化氣脫硫主要參考煤氣脫硫的理論和技術。當前煤氣脫硫淨化方 法有低溫反應脫硫法和高溫反應脫硫法。低溫反應脫硫是常用的脫硫方法，主要包括 ADA、PDS> HPF和有機胺脫硫等多種工藝。高溫反應脫硫是一種新興的脫硫方法，在 500-800°C高溫條件下脫硫，以充分利用氣化氣的顯熱來提高系統的熱效率。採用的高溫 脫硫劑主要是金屬氧化物、金屬氧化物複合物和碳酸鹽，其中氧化鋅、氧化鐵的脫硫效 果較好，適應溫度寬。在煤氣化聯合循環發電廠，採取高溫脫硫淨化辦法，可以充分利用氣化氣的顯 熱，與傳統的低溫脫硫淨化相比，發電效率提高2%以上，但是，高溫脫硫淨化存在幹法 除塵壓力損失大，催化劑或者吸收劑需要再生處理，當前高溫脫硫淨化都還處在研究試 驗階段，還沒有在煤氣化行業推廣應用，更不適合在黑液氣化行業推廣。綜觀ADA、PDS> HPF和有機胺脫硫方法，它們具有以下共同點(1)以脫除H2S為主要對象；(2)採用鹼性溶液為吸收劑；(3)通入空氣，經過催化氧化使還原性硫化物轉化為單質硫，實現硫元素的資源 化利用。由於黑液氣化氣的成分與煤氣成分相似，以H2S為主要含硫化合物，所以ADA、PDS> HPF和有機胺脫硫方法基本適應於黑液氣化氣脫硫，但是還存在以下不 足(1)由於煤氣化以脫除H2S為主要對象，黑液氣化氣中的甲硫醇組分無法消除， 脫硫深度不足，脫硫氣需要再經過二次固體脫硫才能達到燃氣渦輪機的燃燒要求；(2)需要經過催化反應和解吸工序，運行成本較高；(3)存在吸收劑降解問題；(4)回收的硫磺不能在製漿廠現場利用，增加貯運和銷售環節。如上述，國外黑液氣化的關鍵技術還處在保密狀態，國內也沒有黑液氣化氣脫 硫的相關文獻，現有煤氣脫硫技術應用在黑液氣化氣脫硫時，又存在一定的不足，因 此，需要研究一種適合紙漿廠生產特點和黑液氣化氣特性的氣體脫硫淨化新方法。
發明內容
本發明的目的是提供一種黑液氣化氣脫硫的方法及裝置。本發明解決上述技術問題的技術方案如下1.黑液氣化氣脫硫方法的裝置，包括冷卻器、填料吸收塔、鹼化池、鹼液循環 泵、過濾機及管道；冷卻器氣體出口與填料吸收塔氣體進口連接，脫硫後的氣化氣從填 料吸收塔頂氣體出口排出；填料吸收塔液體出口連接鹼化池的進口，鹼化池的出口連接 過濾機的進口，過濾機的出口連接循環泵的進口，循環泵的出口接填料吸收塔的液體進2.黑液氣化氣脫硫方法，以混合回收鹼液為吸收劑，以填料吸收塔為吸收設 備，黑液氣化氣經過填料吸收塔，鹼液吸收黑液氣化氣中的硫；具體操作步驟如下啟動循環泵，將溫度15-35°C的2-10%的製漿回收鹼液由填料吸收塔頂部加 入，向下流動，流量為0.1-250m7h，回收鹼液的流量與氣化氣流量成正比例關係；黑 液氣化氣從氣化爐引出，經過冷卻器冷卻後，由吸收塔底部加入，向上流動，流量為 1.0-2500m7h;吸收塔的操作溫度為35-85°C，操作壓力0.098_2.5Mpa ；在吸收塔內，黑液氣化氣中的C02、甲硫醇和硫化氫酸性氣體組分與NaOH發生 中和反應，使黑液氣化氣中的硫脫除淨化，從吸收塔頂得到淨化後的黑液氣化氣；反應生成的碳酸鈉、硫化鈉和硫醇鈉存留在吸收液中，吸收液從吸收塔底部排 出流入鹼化池；在鹼化池內，吸收液中的碳酸鈉與石灰乳發生鹼化反應生成氫氧化鈉， 碳酸鈉與石灰乳的摩爾比為0.75-0.90，反應溫度45-75°C，鹼化反應後，經過過濾機過 濾，得到含氫氧化鈉、硫化鈉和少量甲硫醇鈉的混合回收鹼液，混合回收鹼液作吸收劑 和木片蒸煮的化學品和脫硫吸收劑。化學反應方程式為H2S+2NaOH = Na2S+2H20CH3SH+NaOH = CH3SNa+H20C02+2Na0H = Na2C03+H20Ca(0H)2+Na2C03 — CaCO3 I +2NaOH本發明方法具有以下優點(1)脫硫設備簡單，只需要吸收塔1座，就能實現脫硫；(2)不需要進行吸收液的解吸處理；
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(3)吸收劑為現場回收產品，不需要外購；(4)回收鹼液吸收能力強，能夠吸收甲硫醇組分，脫硫效率高，淨化氣體達到燃 氣渦輪機的燃燒要求；(5)脫硫吸收反應生成硫化物是木片蒸煮需要的化學品，隨回收鹼液進入木片蒸 煮鍋，用於木片蒸煮，實現硫化物的循環利用，避免回收硫磺貯運和銷售環節。
圖1是本發明黑液氣化氣脫硫淨化裝置示意圖。圖中粗黑液氣化氣1，冷卻器2，回收鹼液吸收劑3，脫硫氣化氣4，填料吸收 塔5，吸收液6，消石灰7，鹼化池8，過濾機9，白泥10，再生回收鹼液11，循環泵12。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步描述。實施例1啟動回收鹼液循環泵12，將溫度15°C的10%的製漿回收鹼液由吸收塔頂部加入 吸收塔5，流量為0.1m7h。黑液氣化氣從氣化爐引出，經過冷卻器2冷卻後，由吸收塔 5底部加入，向上流動，流量為1.0m3/h。吸收塔的操作溫度為35°C壓力0.098Mpa，在 吸收塔內，黑液氣化氣中的C02、甲硫醇和硫化氫酸性氣體組分與NaOH發生逆向反應吸 收，使氣化氣脫硫淨化。反應生成的碳酸鈉、硫化鈉和硫醇鈉存留在吸收液中，吸收液 從吸收塔5底部排出，通過管道引入鹼化池8。在鹼苛化池8內，吸收液中的碳酸鈉與石 灰乳發生鹼化反應生成氫氧化鈉，碳酸鈉與石灰乳的摩爾比為0.75，反應溫度45°C，鹼 化反應後，經過過濾機9過濾，得到含氫氧化鈉、硫化鈉和少量甲硫醇鈉的混合回收鹼 液11，回用作木片蒸煮的化學品和脫硫吸收劑。實施例2啟動回收鹼液循環泵12，將溫度35°C的2%的製漿回收鹼液由吸收塔頂部5加入 吸收塔，流量為250m7h。黑液氣化氣從氣化爐引出，經過冷卻器2冷卻後，由吸收塔5 底部加入，向上流動，流量為2500m3/h。吸收塔的操作溫度為85°C壓力2.5Mpa，在吸收 塔內，黑液氣化氣中的C02、甲硫醇和硫化氫酸性氣體組分與NaOH發生逆向反應吸收， 使氣化氣脫硫淨化。反應生成的碳酸鈉、硫化鈉和硫醇鈉存留在吸收液中，吸收液從吸 收塔底部排出，通過管道引入鹼化池8。在鹼化池8內，吸收液中的碳酸鈉與石灰乳發 生鹼化反應生成氫氧化鈉，碳酸鈉與石灰乳的摩爾比為0.90，反應溫度75°C，鹼化反應 後，經過過濾機9過濾，得到含氫氧化鈉、硫化鈉和少量甲硫醇鈉的混合回收鹼液11， 回用作木片蒸煮的化學品和脫硫吸收劑。實施例3啟動回收鹼液循環泵12，將溫度25°C的5%的製漿回收鹼液由吸收塔5頂部加入 吸收塔，流量為25m7h。黑液氣化氣從氣化爐引出，經過冷卻器2冷卻後，由吸收塔5 底部加入，向上流動，流量為250m3/h。吸收塔的操作溫度為45°C壓力l.OMpa，在吸收 塔內，黑液氣化氣中的C02、甲硫醇和硫化氫酸性氣體組分與NaOH發生逆向反應吸收， 使氣化氣脫硫淨化。反應生成的碳酸鈉、硫化鈉和硫醇鈉存留在吸收液中，吸收液從吸收塔5底部排出，通過管道引入鹼化池8。在鹼化池8內，吸收液中的碳酸鈉與石灰乳發 生苛化反應生成氫氧化鈉，碳酸鈉與石灰乳的摩爾比為0.83，反應溫度60°C，鹼化反應 後，經過過濾機9過濾，得到含氫氧化鈉、硫化鈉和少量甲硫醇鈉的混合回收鹼液11， 回用作木片蒸煮的化學品和脫硫吸收劑。
權利要求
1.黑液氣化氣脫硫方法的裝置，其特徵在於，包括冷卻器、填料吸收塔、鹼化池、 鹼液循環泵、過濾機及管道；冷卻器氣體出口與填料吸收塔氣體進口連接，脫硫後的氣 化氣從填料吸收塔頂氣體出口排出；填料吸收塔液體出口連接鹼化池的進口，鹼化池的 出口連接過濾機的進口，過濾機的出口連接循環泵的進口，循環泵的出口接填料吸收塔 的液體進口。
2.黑液氣化氣脫硫方法，其特徵在於，以混合回收鹼液為吸收劑，以填料吸收塔為 吸收設備，黑液氣化氣經過填料吸收塔，鹼液吸收黑液氣化氣中的硫；具體操作步驟如 下啟動循環泵，將溫度15-35°C的2-10%的製漿回收鹼液由填料吸收塔頂部加入， 向下流動，流量為0.1-250m7h，回收鹼液的流量與氣化氣流量成正比例關係；黑液 氣化氣從氣化爐引出，經過冷卻器2冷卻後，由吸收塔底部加入，向上流動，流量為 1.0-2500m7h;吸收塔的操作溫度為35-85°C，操作壓力0.098_2.5Mpa ；在吸收塔內，黑液氣化氣中的C02、甲硫醇和硫化氫酸性氣體組分與NaOH發生中和 反應，使黑液氣化氣中的硫脫除淨化，從吸收塔頂得到淨化後的黑液氣化氣；反應生成的碳酸鈉、硫化鈉和硫醇鈉存留在吸收液中，吸收液從吸收塔底部排出流 入鹼化池；在鹼化池內，吸收液中的碳酸鈉與石灰乳發生鹼化反應生成氫氧化鈉，碳酸 鈉與石灰乳的摩爾比為0.75-0.90，反應溫度45-75°C，鹼化反應後，經過過濾機過濾， 得到含氫氧化鈉、硫化鈉和少量甲硫醇鈉的混合回收鹼液，混合回收鹼液作吸收劑和木 片蒸煮的化學品和脫硫吸收劑；化學反應方程式為 H2S+2NaOH = Na2S+2H20 CH3SH+NaOH = CH3SNa+H20 C02+2Na0H = Na2C03+H20 Ca(0H)2+Na2C03 — CaCO3 I +2NaOH。
全文摘要
本發明公開了黑液氣化氣脫硫的方法及裝置。裝置包括冷卻器、填料吸收塔、鹼化池、鹼液循環泵、過濾機及管道。黑液氣化氣脫硫方法，是以混合回收鹼液為吸收劑，以填料吸收塔為吸收設備，黑液氣化氣經過填料吸收塔，鹼液吸收黑液氣化氣中的硫。本發明具有以下優點1.脫硫設備簡單，只需要吸收塔1座，就能實現脫硫；2.不需要進行吸收液的解吸處理；3.吸收劑為現場回收產品，不需要外購；脫硫效率高，淨化氣體達到燃氣渦輪機的燃燒要求。
文檔編號B01D53/78GK102008876SQ20101029316
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月27日 優先權日2010年9月27日
發明者農光再, 張鑫磊, 牟晉建, 王雙飛 申請人:廣西大學