一種用于煙氣凈化的脫硫方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于煙氣凈化的脫硫方法：先將煙氣經過預洗滌塔，去除其中可能含有的灰、塵、氟元素、氯元素、溴元素，凈化后的氣體通過吸收塔由脫硫劑貧液吸收其中的二氧化硫，貧液轉變?yōu)楦灰海瑥奈账鰜淼臍怏w達到廢氣排放標準，富液與從解吸塔出來的貧液換熱后在解吸塔進行熱解吸，釋放其中的二氧化硫，從解吸塔出來的混合氣脫水后作為化工原料使用；所述脫硫劑為離子溶液，其中包含離子液體和離子溶劑。本發(fā)明提供的以離子溶液作為循環(huán)氣體凈化溶劑的二氧化硫脫除工藝，可以減少設備腐蝕、降低溶劑消耗量、降低電耗，運行成本低。此離子溶液的二氧化硫吸收量大、易解吸、循環(huán)使用穩(wěn)定性高。
【專利說明】一種用于煙氣凈化的脫硫方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于煙氣凈化的脫硫方法，屬于氣體凈化領域。
技術背景
[0002]大氣污染的主要源頭是工業(yè)廢氣的排放，最主要的來源包括電廠煙氣、爐窯煙氣、煉鋼尾氣、和有色金屬冶煉尾氣。其中，SO2是第一大污染物。目前，國內火力發(fā)電廠普遍采用石灰石一石膏濕法脫硫工藝，該技術成熟、效率高，運行可靠，操作簡單，利用雙循環(huán)工藝脫硫效率可達99%以上，但是設備和管道的磨蝕與堵塞嚴重；尤其對于含硫量高的煤種，脫硫原料、副產物的運輸、堆存和處理十分困難。
[0003]隨著脫硫技術的發(fā)展，近年來出現(xiàn)了利用溶劑循環(huán)吸收一解吸煙氣中二氧化硫的新型脫硫工藝，其溶劑組成可區(qū)分為有機胺液與離子液。有機胺液主要以一元胺、二元胺、或其組合構成，如美國專利US 6342169中加拿大Cansolv公司的脫硫工藝即是使用一種主要成分為二元胺脫硫溶劑進行循環(huán)脫硫。離子液體是一種可以在較低溫度下液化的離子化合物，如中國專利CN 101274204中成都華西工業(yè)氣體有限公司的溶劑循環(huán)吸收法脫硫工藝即是使用一種的含有多種添加劑的離子液體的水溶液循環(huán)脫硫。與石灰石石膏法相比，這些脫硫技術在某些方面具有優(yōu)越性，如運行的物料消耗小、副產物可以回收再利用、二次污染的情況不明顯；但是，這些技術也存在一定問題:(I)溶劑腐蝕性嚴重，(2)液氣比高，
[3]易廣生副反應，(4)再生能耗聞。
[0004]本發(fā)明提供的用于煙氣凈化的脫硫工藝，腐蝕低、能耗低、溶劑耗量低、可以長期穩(wěn)定運行、副產物可以可以作為化工原料使用。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是設計一種用于煙氣凈化的脫硫工藝及其裝置，特點是使用二氧化硫吸收量大、易解吸、循環(huán)使用穩(wěn)定性高的離子溶液作為循環(huán)溶劑，設備的腐蝕小、溶劑的耗量小、解吸的能耗低、循環(huán)脫硫的穩(wěn)定性好。
[0006]離子液體具有極低的蒸汽壓，極大地降低脫硫工藝的二次污染，但是多數(shù)的離子液體在脫硫溫度下(40?80°C)往往由于粘度過高而不能單獨使用，通常是以水作為溶劑稀釋。但是，由于水的沸點較低且氣化熱高，在解吸過程中造成的熱損失十分嚴重。但是，水對二氧化硫的吸收能力有限，吸收劑中水的含量過高導致脫硫裝置溶劑的初裝量大，設備固定資產投入高。一般的離子液體都是以鹵素或其他與金屬結合能力強的陰離子作為反離子，造成設備的腐蝕問題嚴重，而離子液體本身與二氧化硫的結合力強，造成解吸能耗顯著。本發(fā)明的脫硫工藝所使用的離子溶液，解決了上述問題。
[0007]本發(fā)明采取的技術方案如下:
一種用于煙氣凈化的脫硫方法，先將煙氣經過預洗滌塔，去除其中含有的灰塵、氟元素、氯元素、溴元素以及三氧化硫，凈化后的氣體通過吸收塔由脫硫劑貧液吸收其中的二氧化硫，吸收塔的脫硫劑貧液來自貧液罐，吸收SO2轉變?yōu)槊摿騽└灰汉筮M入富液罐；然后與從解吸塔出來的脫硫劑貧液換熱后在解吸塔進行熱解吸，釋放其中的二氧化硫，從吸收塔出來的氣體達到廢氣排放標準排放，從解吸塔出來的混合氣經過冷凝器脫水后作為化工原料使用，從解吸塔出來的脫硫劑貧液經過換熱器與進入解吸塔前的脫硫劑富液熱交換后進入貧液罐。所述脫硫劑為離子溶液，所述離子溶液包括離子液體和離子溶劑，其特征在于:所述尚子液體的質量百分含量為I?50% ,所述尚子溶劑的質量百分含量為50?99% ；離子液體的分子通式為:NaHbRcIO4，其中a = I?6、b= I?3、c = 4?12，R為脂肪烴基，X = S和/或P,離子液體不含有鹵素，離子液體不含有共軛結構；所述離子溶劑為N, N’ 一二甲基甲酰胺，N，N’一二甲基乙酰胺，N—甲基吡咯烷酮，二甲基亞砜，二甲基砜、乙二醇、丙三醇、乙醇、嗎啉、N —羥乙基嗎啉中的一種或幾種；所述離子溶液的使用溫度不高于130°C。
[0008]所述離子液體的氮元素的質量百分含量為6?18%。離子液體的氮元素的質量百分含量有一個上限范圍和下限范圍。離子液體的氮元素的質量百分含量的上限范圍為12?24%，在這個范圍內可以低于18 %，最佳值為16.69 %。離子液體的氮元素的質量百分含量的下限范圍為2?10%，在這個范圍內可以高于6%，最佳想值為7.84%。優(yōu)選的，所述離子液體的氮元素的質量百分含量范圍為7.84?16.69%。
[0009]所述離子液體的硫元素與磷元素的總質量百分含量為2?12%。離子液體的硫元素與磷元素的總質量百分含量有一個上限范圍和下限范圍。離子液體的硫元素與磷元素的總質量百分含量的上限范圍為8?16%，在這個范圍內可以低于12%，最佳值為11.76%。離子液體的硫元素與磷元素的總質量百分含量的下限范圍為I?8%，在這個范圍內可以高于2%，最佳想值為3.69%。優(yōu)選的，所述離子液體的硫元素與磷元素的總質量百分含量范圍為3.69?11.76%。
[0010]所述離子液體的碳元素的質量百分含量為28?56%。離子液體的碳元素的質量百分含量有一個上限范圍和下限范圍。離子液體的碳元素的質量百分含量的上限范圍為40?60%，在這個范圍內可以低于56%，最佳值為47.92%。離子液體的碳元素的質量百分含量的下限范圍為20?40%，在這個范圍內可以高于28%，最佳想值為29.86%。優(yōu)選的，所述離子液體的碳元素的質量百分含量范圍為29.86?47.92%。
[0011]所述離子液體的氫元素的質量百分含量為6?14%。離子液體的氫元素的質量百分含量有一個上限范圍和下限范圍。離子液體的氫元素的質量百分含量的上限范圍為10?20%，在這個范圍內可以低于14%，最佳值為11.96%。離子液體的氫元素的質量百分含量的下限范圍為4?10%，在這個范圍內可以高于6%，最佳想值為6.36%。優(yōu)選的，所述離子液體的氫元素的質量百分含量范圍為6.36?11.96%。
[0012]所述離子液體的質量百分含量有一個上限范圍和下限范圍。離子液體的質量百分含量的上限范圍為20?80%，在這個范圍內可以低于50%，最佳值為48%。離子液體的質量百分含量的下限范圍為0.5?10%，在這個范圍內可以高于1%，最佳想值為12%。優(yōu)選的，所述離子液體的質量百分含量范圍為12?48%。所述離子溶劑的質量百分含量為50?99%。離子溶劑的質量百分含量有一個上限范圍和下限范圍。離子溶劑的質量百分含量的上限范圍為80?99.9%，在這個范圍內可以低于99%，最佳值為82%。離子溶劑的質量百分含量的下限范圍為20?75%，在這個范圍內可以高于50%，最佳想值為52%。優(yōu)選的，所述離子溶劑的質量百分含量范圍為52?82%。
[0013]所述煙氣可以是實驗室模擬氣，電廠煙氣，爐窯煙氣，煉鋼尾氣，有色金屬冶煉尾氣。
[0014]所述預洗滌塔的洗滌液可以是水溶液，或純水。
[0015]貧液罐的貧液需要經過離子液凈化器凈化。
[0016]所述預洗滌塔的溫度為25?85°C ;所述吸收塔的溫度為25?60°C ;所述解吸塔的溫度為80?125°C ;冷凝器的溫度為10?40°C。
[0017]所述解吸塔可以通過再沸器加熱、蒸汽加熱、或電加熱。
[0018]所述蒸汽的壓力在0.14?0.53 Mpa0
[0019]所述化工原料可以是硫酸、硫酸羥胺、乙醛肟、丁酮肟、環(huán)己酮肟、三氧化硫、二氯化砜、氯磺酸、氟磺酸、高聚物硫化劑的原料。
[0020]所述脫硫工藝處理的煙氣的二氧化硫濃度為1000?150000mg/Nm3。
[0021]一種實現(xiàn)上述煙氣凈化的脫硫方法的裝置，包含預洗滌塔、吸收塔、解吸塔、貧液罐、富液罐、離子液凈化器、冷凝器、換熱器；所述吸收塔分別與預洗滌塔、貧液罐、富液罐相連接；所述解吸塔分別與換熱器、冷凝器相連接；所述換熱器分別與貧液罐、富液罐相連接；所述離子凈化器與貧液罐相連接。
[0022]包括實驗室小型裝置、中試裝置、生產裝置或其組合。
[0023]所述吸收塔可以是填料塔、噴淋塔、或其組合。
[0024]所述解吸塔可以是填料塔、噴淋塔、或其組合。
[0025]所述預洗滌塔可以填料塔、噴淋塔、或其組合。
[0026]所述吸收塔可以包含除霧器、除沫器。
[0027]所述除霧器可以是電除霧器或機械除霧器。
[0028]所述預洗滌塔的材質可以是玻璃、或鋼化玻璃、或不銹鋼、或復合鋼材、或鋼材襯膠、或鋼材襯塑、或鋼材上涂防腐涂料或襯防腐涂層；所述吸收塔的材質可以是玻璃、或鋼化玻璃、或不銹鋼、或復合鋼材、或鋼材襯膠、或鋼材襯塑、或鋼材上涂防腐涂料或襯防腐涂層；所述解吸塔的材質可以是玻璃、或鋼化玻璃、或不銹鋼、或復合鋼材、或鋼材襯膠、或鋼材襯塑、或鋼材上涂防腐涂料或襯防腐涂層。
[0029]所述貧液罐的材質可以是玻璃、或鋼化玻璃、或不銹鋼、或復合鋼材、或鋼材襯膠、或鋼材襯塑、或鋼材上涂防腐涂料或襯防腐涂層；所述富液罐的材質可以是玻璃、或鋼化玻璃、或不銹鋼、或復合鋼材、或鋼材襯膠、或鋼材襯塑、或鋼材上涂防腐涂料或襯防腐涂層。
[0030]所述實驗室小型裝置的吸收塔體積為0.1?10 m3 ;所述實驗室小型裝置的解吸塔體積為0.1?10 m3。
[0031]所述中試裝置的吸收塔體積為10?200m3 ;所述中試裝置的解吸塔體積為10?200m3。
[0032]所述生產裝置的吸收塔體積為200?30000m3 ;所述生產裝置的解吸塔體積為200 ?30000m3。
【權利要求】
1.一種用于煙氣凈化的脫硫方法，其特征在于:先將煙氣經過預洗滌塔，去除其中含有的灰塵、氟元素、氯元素、溴元素以及三氧化硫，凈化后的氣體通過吸收塔由脫硫劑貧液吸收其中的二氧化硫，吸收塔的脫硫劑貧液來自貧液罐，吸收SO2轉變?yōu)槊摿騽└灰汉筮M入富液罐；然后與從解吸塔出來的脫硫劑貧液換熱后在解吸塔進行熱解吸，釋放其中的二氧化硫，從吸收塔出來的氣體達到廢氣排放標準排放，從解吸塔出來的混合氣經過冷凝器脫水后作為化工原料使用，從解吸塔出來的脫硫劑貧液經過換熱器與進入解吸塔前的脫硫劑富液熱交換后進入貧液罐； 所述脫硫劑為離子溶液，所述離子溶液包括離子液體和離子溶劑，所述離子液體的質量百分含量為I?50% ,所述尚子溶劑的質量百分含量為50?99% ;尚子液體的分子通式為:NaHbRc X 04，其中a = I?6、b = I?3、c = 4?12，R為脂肪烴基，X = S和/或P，離子液體不含有鹵素，離子液體不含有共軛結構；所述離子溶劑為N，N’ 一二甲基甲酰胺，N，N’一二甲基乙酰胺，N—甲基吡咯烷酮，二甲基亞砜，二甲基砜、乙二醇、丙三醇、乙醇、嗎啉、N —羥乙基嗎啉中的一種或幾種；所述離子溶液的使用溫度不高于130°C。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于煙氣凈化的脫硫方法，其特征在于:所述離子液體具有下列性質中的一種或多種:氮元素的質量百分含量為6?18%，硫元素與磷元素的總質量百分含量為2?12%,碳兀素的質量百分含量為28?56%,氫兀素的質量百分含量為6?14%。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于煙氣凈化的脫硫方法，其特征在于:所述預洗滌塔的洗滌液是水溶液或純水。
4.根據(jù)權利要求1所述的用于煙氣凈化的脫硫方法，其特征在于:貧液罐的貧液需要經過離子液凈化器凈化。
5.根據(jù)權利要求1所述的用于煙氣凈化的脫硫方法，其特征在于:所述預洗滌塔的溫度為25?85°C ;所述吸收塔的溫度為25?60°C ;所述解吸塔的溫度為80?125°C，冷凝器的溫度為10?40°C。
6.根據(jù)權利要求1所述的用于煙氣凈化的脫硫方法，其特征在于:所述解吸塔可以通過再沸器加熱、蒸汽加熱或電加熱，所述蒸汽的壓力大小為0.14?0.53 Mpa0
7.根據(jù)權利要求1-6所述的用于煙氣凈化的脫硫方法，其特征在于:所述化工原料是硫酸、硫酸羥胺、乙醛肟、丁酮肟、環(huán)己酮肟、三氧化硫、二氯化砜、氯磺酸、氟磺酸、高聚物硫化劑的原料。
8.根據(jù)權利要求1-6任一項所述的用于煙氣凈化的脫硫方法，其特征在于:所述待處理煙氣的二氧化硫濃度為1000?150000mg/Nm3。
9.根據(jù)權利要求1所述的用于煙氣凈化的脫硫方法，其特征在于:所述吸收塔是填料塔、噴淋塔或二者組合，所述解吸塔是填料塔、噴淋塔或二者組合，所述預洗滌塔是填料塔、噴淋塔或二者組合。
10.根據(jù)權利要求9所述的用于煙氣凈化的脫硫方法，其特征在于:所述吸收塔可以包含除霧器、除沫器。
【文檔編號】B01D53/50GK103949147SQ201410201229
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權日:2014年5月14日
【發(fā)明者】梅雪, 劉科偉, 鐘洪玲, 張鑫, 孟輝 申請人:北京國電龍源環(huán)保工程有限公司