從煙氣中除去二氧化硫的方法

2023-04-23 11:16:51

專利名稱：從煙氣中除去二氧化硫的方法
技術領域：
本發明涉及從煙氣中，特別是從發電廠排氣和從廢物焚燒裝置的排氣中除去二氧化硫的一種方法，在該方法中煙氣從底部到頂部流過包括至少一個洗滌區的洗滌器，與在洗滌區的上遊側加入的吸收流體成逆流的方式被處理，處理過的煙氣在洗滌區的下面的洗滌器中抽出，和吸收流體在洗滌流體環路中返回到洗滌區的上遊側，其中，氨水加入洗滌流體環路和洗滌流體環路分出流體物流，然後流到氧化裝置，在該裝置中，存在於流體中的亞硫酸銨((NH4)2SO3)和亞硫酸氫銨被氧化變成硫酸銨。
當使用氨水溶液作為吸收流體用氣體洗滌方法從煙氣中除去二氧化硫時，主要發生下述反應
。
在上述的方法中，產生了有意義的付產品(NH4)2SO4，它可以作為肥料使用。
包括上述特徵的方法已為DE-C3733319號所公開。洗滌流體環路是與三級洗滌器的中間洗滌區連接，氨水作為吸收劑加入洗滌流體環路，而所添加的水是補償物料平衡的。一部分物流從洗滌流體環路中抽出，輸送到氧化裝置，在氧化裝置中發生氧化反應，生成(NH4)2SO4溶液，該溶液經濃縮和造粒進一步處理，製成可以作為肥料的一種產品。在環路中導向的吸收流體包括高濃度的溶解性鹽，特別是(NH4)2SO3和NH4HSO3。洗滌區中所使用的吸收流體包括促進煙霧形成的高氨分壓。在已知方法的情況下，第三洗滌區連接在下遊，使用通過添加硫酸已酸化的洗滌流體，洗滌區中氣體中存在的氨被洗掉到允許的極限值。為分離掉氨增加洗滌區是昂貴的。而且，煙霧也不能以完全滿意的方式避免。
在如EP-A0778067所述的已知方法的情況下，作為吸收流體使用的(NH4)2SO4溶液是從洗滌器的通氣沉澱池抽出的，它在洗滌器的頂部處流入噴嘴裝置。在洗滌器沉澱池中盡力實現吸收流體儘可能完全的氧化。這樣多的吸收流體封閉在洗滌流體環路之外使吸收流體的鹽含量達到約25-40wt％。在該方法中使用(NH4)2SO4溶液吸收SO2是不令人滿意的。為了從煙氣中除去SO2直到允許的極限值，必須提供更長的洗滌區。而且，如果被淨化的煙霧含SO2濃度高於2700mg/Nm3的話，估計所形成的煙霧的值不再可接受。EP-A0212523和EP-A0620187介紹了相似的已知方法。在這些方法中也使用(NH4)2SO4溶液作為吸收流體。
本發明的目的是改進上述方法，可以有效地分離出SO2，而保持儘可能低的形成煙霧。
為了實現本發明的目的，本發明教導添加到洗滌區上側的洗滌流體是由a)、b)和c)組成的混合物a)氨水，b)從在洗滌區下面的洗滌器抽出的不經中間處理返回的含亞硫酸銨的流體，和c)從氧化裝置返回的(NH4)2SO4溶液，其中(NH4)2SO3和(NH4)2SO4之間的混合比調節為15∶1-3∶1。(NH4)2SO3和(NH4)2SO4的混合比優選為10∶1-5∶1之間。
出乎意外地發現含(NH4)2SO3的洗滌流體與氨水和(NH4)2SO4的水溶液的混合物產生的吸收流體具有吸收SO2的高容量和證實不生成煙霧的趨勢的特徵。用在本發明的吸收流體中以高濃度存在的(NH4)2SO3吸收SO2很快，生成NH4HSO3。與煙氣中的SO2以氨水加入的NH3和(NH4)2SO3之間形成一個平衡。使用本發明的吸收劑比只用氨水或氨和(NH4)2SO4溶液的混合物吸收SO2更迅速。通過更迅速和更有效地吸收SO2就可以提高煙氣的通過流量和/或用一短的洗滌區操作。通過本發明的方法，可以淨化高硫氧化物含量的煙氣。淨化過的煙氣中的煙霧含量可以穩定地保持低於15mg/Nm3，在許多情況下，甚至可以降低到小於10mg/Nm3。(NH4)2SO4溶液的比例有助於本發明中所使用的吸收流體的低的可能的煙霧的形成。這可能是由於(NH4)2SO4的氨分壓明顯的小於(NH4)2SO3/(NH4)HSO3的這一實事。
所使用的氨水一般包括10-30wt％的氨。通過氨與水混合可以就地直接製成，但是也可以使用其它的商購產品。氨水的加入量通過吸收流體的PH值來控制。PH值可以調節為4、5和7之間。在加料側的吸收流體的PH值優選調節在5和6.5之間，通過添加氨水調節PH值。
調節旁流過氧化段而直接返回到洗滌區的含(NH4)2SO3的流體流量使添加到洗滌區的吸收流體含與相應的反應方程式超化學計量量的(NH4)2SO3以便吸收煙氣帶入洗滌區的SO2量。以這種有利的方式控制含(NH4)2SO3的洗滌流體的流量，其結果是吸收流體含(NH4)2SO3的濃度比按上述反應方程式進行化學計量轉換所需要的化學計算量高約25％。
按照本發明的優選方案，洗滌器包括洗滌區中的填料床，吸收流體在上側噴淋在填料床上。根據填料床得到的經驗值決定吸收流體的添加量，從氧化裝置返回進入洗滌區的(NH4)2SO4溶液的量是從流體量的下述物料平衡產生的Mox=M-MWF-MNH3式中Mox從氧化裝置返回到洗滌區的(NH4)2SO4溶液的流量；M添加的吸收流體的流量；MWF返回到洗滌區的含(NH4)2SO3洗滌流體的流量；MNH3供給的新鮮氨水的流量。
(NH4)2SO4溶液的部分流量封閉氧化裝置。根據封閉的流量，就可以控制吸收流體的鹽量。本發明的方法優選從氧化裝置抽出包括濃度為25-30wt％的(NH4)2SO4的(NH4)2SO4溶液這種方式來進行。
待淨化的煙氣一般是由硬煤、褐媒、石油焦、油、煉廠殘渣、電廠廢物和相似的可燃物的燃燒產生。該煙氣的溫度通常為約135-280℃，通過相應的管道流到裝置。當進入裝置時，常常含其它毒物滷化氫例如HCL的煙氣與逆流噴淋的鹼液例如NaOH或KOH接觸，中和其中的滷化氫。按照本發明的一個優選的方案，煙氣在進入洗滌區前，用驟冷水和/或(NH4)2SO4的溶液噴淋冷卻，在此冷卻過程中同時被水飽和。
在本發明方法的另一優選方案中，從位於洗滌區下面的透氣底板上的洗滌器中抽出吸收流體和在洗滌器的通氣沉降池中分離開所使用的(NH4)2SO4溶液。從洗滌器沉降池再次除去(NH4)2SO4溶液並作為驟冷流體噴入煙氣物流。通過水的蒸發濃縮(NH4)2SO4溶液。通過控制從氧化裝置抽出的(NH4)2SO4溶液的進料流量和從洗滌器沉降池抽出的濃縮的(NH4)2SO4的部分流量，調節洗滌器沉降池中(NH4)2SO4的濃度。用這種方式就可以得到濃度為約42wt％的(NH4)2SO4溶液。在更高的濃度出現了不希望的結晶。發現在高濃度情況下生成的(NH4)2SO4結晶在洗滌器中不被吸收，並形成只有使用昂貴的裝置才能分離出來的煙霧。從洗滌器沉降池抽出的至少部分的濃縮(NH4)2SO4溶液，可以流到(NH4)2SO4回收裝置再進行加工製成肥料。
下面，參考附圖
中描述的唯一的舉例性方案解釋本發明。該圖示意地示出了實施本發明方法的設備。
流到設備的煙氣，在驟冷段1與通過管道2供給的NaOH或KOH鹼液噴淋並逆流，分離出煙氣中的任何滷化氫。但是，通過供給裝置3把化學計量量的水和/或通過管道4把化學計量量的(NH4)2SO4溶液供給煙氣，冷卻煙氣並被水蒸汽飽和。流體溫度保持45℃和60℃之間，氣體的飽和溫度決定了驟冷流體的溫度。(NH4)2SO4溶液優選用作驟冷流體，(NH4)2SO4溶液是在濃度為25-30wt％時從氧化裝置5抽出的，並輸送到洗滌器7的沉降池6。
已經冷卻的被水蒸汽飽和的和基本上沒有滷化氫的煙氣流入洗滌器7的洗滌區8。主要含SO2的煙氣在洗滌區8與吸收流體接觸，所述的本發明的吸收流體是由氨水、(NH4)2SO4溶液和新生成的(NH4)2SO3溶液的混合物組成。在洗滌區8下面的在透氣底板9上抽出的部分吸收流體通過管道10輸送到氧化裝置。流體中的(NH4)HSO3和(NH4)2SO3的通過加入含氧氣體在氧化裝置發生氧化。吸收流體的其餘部分通過環路中的管道11，與來自管道12的氨水和氧化裝置5出來的通過管道13供給的(NH4)2SO4溶液混合後，供給洗滌區8上面的噴淋裝置14。
洗滌區8包含填料床，這增加了煙氣與吸收流體的接觸表面積，提高了SO2的吸收效果。
使用填料可以降低洗滌區8的高度，因此降低了洗滌器7裝置的總高度。在填料床中可以使用對酸氣惰性的材料構成的商購填料。
為了實現有效的吸收SO2，加料側的吸收流體的PH值調節在5和6.5之間。PH的調節是通過添加氨水來進行的。
包括鼓風機的空氣管線15與氧化裝置連接。由管15供給的空氣與含NH4HSO3/(NH4)2SO3的流體強烈地接觸。產生的(NH4)2SO4溶液收集在氧化裝置5的沉降池。測定(NH4)2SO4溶液濃度，例如通過測定密度來測量。(NH4)2SO4濃度為25-30wt％的(NH4)2SO4溶液從氧化裝置5的沉降池抽出。通過管道16抽出的部分物流輸送到(NH4)2SO4回收裝置，在該裝置中通過除去水產生純的(NH4)2SO4。通過管道17抽出的部分物流輸送到洗滌器沉降池，用於環路18中的流體，環路18與洗滌器沉降池連接，用作冷卻煙氣的驟冷流體，在這裡(NH4)2SO4溶液被濃縮生成濃度高達42wt％的(NH4)2SO4。
通過一相應的輸送管道從緩衝器20供給水或洗滌流體，可以保持氧化裝置5沉降池中的流體量。
在圖所列舉的方案中，洗滌器包括同樣包括填料床的第二洗滌區21。PH為4和6之間的洗滌溶液通過流體分配器22加到第二洗滌區21的填料床並與清洗過的氣體接觸。雖然煙霧分離裝置(沒有示出)這樣的優選過濾裝置在圖中被省略，但是除去了其中的酸性成分的煙氣通過煙霧分離裝置是在本發明的範圍內。設置在第二洗滌區之上的溼式電過濾器可以用作煙霧分離過濾器。
第二洗滌區的進料洗滌流體在設置在第二洗滌區21之下的收集盤23上抽出並經管道24流到緩衝器。洗滌流體的PH值經管道12供給的氨水來調節。在緩衝器20的沉降池中的流體量經管道25添加的水來控制。
淨化過的煙氣隨後流向煙囪並排入大氣。
權利要求
1．從煙氣中特別是從電廠排氣和從廢物焚燒裝置排氣中除去二氧化硫的方法，其中煙氣從底部到頂部通過包括至少一個洗滌區的洗滌器，用與在洗滌區的上側添加的吸收流體成逆流的方式進行處理後，在洗滌區下面抽出洗滌器；和吸收流體在洗滌流體環路中返回到洗滌區的上側，其中氨水供給洗滌流體環路和從洗滌流體環路分出來的流體物流，並使其流到氧化裝置，在該裝置中，流體中的(NH4)2SO3和(NH4)HSO3被氧化變成(NH4)2SO4，其特徵是在洗滌區上側處添加的吸收流體是由a)、b)和c)的混合物組成a)氨水，b)從在洗滌區下面的洗滌器抽出的不進行中間處理就返回的含(NH4)2SO3的洗滌流體，c)從氧化裝置返回的(NH4)2SO4溶液其中(NH4)2SO3與(NH4)2SO4的混合比為15∶1-3∶1。
2．按權利要求1的方法，其特徵是吸收溶液中(NH4)2SO3與(NH4)2SO4的混合比調節在10∶1與5∶1之間。
3．按權利要求1或2的任一項的方法，其特徵是在加料側，吸收流體的PH值調節在5和6.5之間，其中PH值的調節是通過添加氨水來實現的。
4．按權利要求1-3的任一項的方法，其特徵是旁流過氧化段而直接返回到洗滌區含(NH4)2SO3的洗滌流體的流量是調節加包括超化學計量量的(NH4)2SO3的吸收流體到洗滌區，所述反應方程式是(NH4)2SO3+SO2+H2O=2(NH4)HSO3以便吸收供給洗滌區的煙氣中的SO2的量。
5．按權利要求1-4的任一項的方法，其特徵是洗滌器在洗滌區包含填料床，在上側噴淋吸收流體，其中吸收流體添加量是根據填料床經驗地得到的值測定，而且從氧化裝置返回到洗滌區的(NH4)2SO4溶液的流量是按預定添加量的值來調節。
6．按權利要求1-5的任一項的方法，其特徵是從氧化裝置抽出的(NH4)2SO4溶液中的(NH4)2SO4的濃度為25-30wt％。
7．按權利要求1-6的任一項的方法，其特徵是煙氣在進入洗滌區前，用驟冷水和/或(NH4)2SO4溶液噴淋冷卻，使上述煙氣被水飽和。
8．按權利要求7的方法，其特徵是在洗滌區下面的透氣底板上吸收流體抽出洗滌器，用作驟冷的(NH4)2SO4溶液是在洗滌器沉降池中分離出，其中從洗滌器沉降池中再次除去(NH4)2SO4溶液並作為驟冷流體噴入煙氣流，調節洗滌器沉降池中(NH4)2SO4的濃度最高為42wt％。
全文摘要
本發明涉及從煙氣中除去SO
文檔編號B01D53/77GK1211465SQ9811722
公開日1999年3月24日 申請日期1998年7月17日 優先權日1997年7月19日
發明者T·瑞瑟, L·費羅 申請人:萊也茨·比肖夫有限公司