可再生有机胺循环脱硫净化塔及其脱硫工艺

摘要

本发明公开了一种可再生有机胺循环脱硫净化塔及其脱硫方法，它是将一个玻璃钢塔体的塔腔上部空间设为喷淋区，喷淋区上部布置喷淋装置和除雾器，塔腔顶面设置烟气出口，塔体侧壁设置烟气进口、工艺水进口和有机胺加料口；塔腔内下部为浆液区，浆液区用隔板隔成冷区和热区，热区接纳洗涤烟气后的60℃高温浆液，冷区接纳换热后的43℃低温浆液；通过不断地吸收、释放热量，使浆液温度维持在有机胺挥发温度以下，可有效的减少有机胺逃逸；同时，控制浆液处于SO2最佳吸收温度区间，能大大提高脱硫效率，换取的热量可作为后续有机胺解吸再生的热源。

说明书

技术领域

本发明属于烟气净化环保设备。

背景技术

我国是世界上第一大煤炭消费国，第一大二氧化硫排放国，也是世界上大气污染最严重的国家和世界上第三大酸雨区。我国目前的大气污染属典型的煤烟型污染，大气污染物主要是二氧化硫，总悬浮颗粒物和氮氧化物。严重的大气污染导致我国大气环境安全问题的产生，对人民的身体健康、生态环境、经济发展、社会进步造成相当可观的经济损失。因此控制SO₂的排放一直是国家大气污染治理的首要目标。

目前的有机胺法烟气脱硫是一种脱硫剂再生型烟气脱硫技术，具有脱硫效率高，吸收剂可再生，SO₂可以回收利用，不产生二次污染等优点，有良好的发展前景。目前的有机胺法烟气脱硫设备，是由水洗塔、吸收塔、再生塔、换热器、流程泵等组成。其工艺流程是，烟气首先进入水洗除尘塔，在塔内除尘降温后进入吸收塔，在吸收塔内与脱硫溶剂逆流接触脱除SO₂，净化后的烟气符合环保标准，送回烟道或者直接排放。吸收SO₂后的富液经加压后进溶液换热器换热后进入塔，在塔内被蒸汽汽提，并经再沸器加热为热贫液。热贫液经换热后进贫液泵加压，再经贫液冷却器冷却后进入吸收塔，循环吸收SO₂。从再生塔解析出来的SO₂经冷却、分离后纯度达到99％以上，可作为硫酸、液体SO₂或硫磺生产中所需原料。

目前的有机胺法烟气脱硫设备及工艺复杂，占地面积大，运行费用高。

发明内容

本发明的目的是克服现有有机胺法烟气脱硫设备工艺复杂，占地面积大，运行费用高的不足，本发明提供一种一体式的可再生有机胺循环脱硫净化塔。

一种可再生有机胺循环脱硫净化塔，其特征在于，它包括一个由玻璃钢制作的塔体；塔腔上部空间设为喷淋区，喷淋区上部布置喷淋装置和除雾器，塔腔顶面设置烟气出口，塔体侧壁靠近喷淋区底部位置设置烟气进口、工艺水进口和有机胺加料口；塔腔内下部为浆液区，浆液区用隔板隔成冷区和热区，热区接纳洗涤烟气后的60℃高温浆液，冷区接纳换热后的43℃低温浆液；其中热区与喷淋区完全连通，冷区顶部由盖板完全封闭；在塔体侧壁的热区位置设置热浆液循环出口，冷区设置冷浆液循环进口，热浆液循环出口依次通过浆液循环泵和换热器与冷浆液循环进口连通；在塔体侧壁的冷区位置设置冷浆液出口，冷浆液出口与喷淋水泵连通，喷淋水泵再与喷淋装置连通；塔体侧壁的热区位置还设有用于排放富液的放液阀，塔体侧壁的冷区位置还设有用于贫液回流的回流口。

净化塔冷区和热区的塔底分别设为锥形底，锥形底上均设置排空口；既克服了在塔壁上开设排空口不能完全排空塔内浆液的弊病，同时克服了粉尘易堆积的问题。

上述的烟气入口、烟气出口以及所有的浆液进出口部件均为玻璃钢制作，并采用法兰连接；塔内的分区隔板、盖板喷淋层支撑梁、除雾器支撑梁均为玻璃钢材质。

上述的塔体可根据温度区间的不同，随塔高度的变化将塔体分成若干节，每节根据温度要求对玻璃钢树脂进行选型，以及选择塔壁厚度；节与节之间采用法兰连接。

本发明有机胺循环脱硫工艺原理如下：

在水溶液中，溶解的SO₂会发生式(1)、(2)所示的可逆水合和电离过程：

在水中加有机胺可以增加SO₂的溶解量。有机胺和水中的氢离子发生反应，形成胺盐，(1)、(2)反应方程式向右发生反应，增大了SO₂的溶解量；

反应(3)说明SO₂的浓度增多，平衡向右移动，有利于有机胺液脱除烟气中的SO₂气体。

本发明的可再生有机胺循环脱硫工艺如下：

1、本发明的净化塔安装后，首先从净化塔工艺水进口和有机胺加料口中分别加入比例的工艺水和有机胺；工艺水和有机胺在净化塔热区成为混合液，启动浆液循环泵使混合浆液进入净化塔冷区储存，储存一定量后启动喷淋水泵，使混合浆液开始喷淋；

2、接通烟气，烟气首先进入净化塔喷淋区，烟气与喷淋的混合浆液水逆流接触，烟气中的热量和SO₂在喷淋区被喷淋的混合浆液吸收，冷却净化后的烟气从净化塔顶部烟气出口排出；

3、吸收SO₂后的60℃左右的混合浆液成为含SO₂的富液，并下落集中在净化塔热区，再经浆液循环泵不断抽出和加压后进入换热器，经换热降至挥发温度43℃以下，降温后进入净化塔冷区储存；净化塔冷区储存的富液再经喷淋水泵加压供给净化塔内的喷淋装置，从而实现富液喷淋水的循环，在循环中富液重复吸收净化塔内烟气中的SO₂，当富液中SO₂达到一定浓度时，从放液阀排出；同时吸收的粉尘在热区会自然沉降，定期从塔底排出。

4、放液阀排出的富液进入再生处理工序，在再生处理工序中富液中SO₂被回收，成为含有机胺的贫液，含有机胺的贫液由回流口回到净化塔的冷区，从而使有机胺得到再生循环利用。

本发明的积极效果是：

1、该塔主要适用于有机胺法烟气脱硫工艺，有机胺法烟气脱硫工艺是一种再生型烟气脱硫技术，具有脱硫效率高，吸收剂可再生，SO₂可以回收利用，不产生二次污染等优点；回收的SO₂，可直接用于制造优质工业硫酸，不需要消耗硫磺或硫铁矿，不需另加原料，使烟气中的SO₂变废为宝，得到充分利用，既创造了经济效益，又解决了大气污染的状况，经济效益与社会效益双丰收。

2、该塔是一种一体式新型节能环保净化装置，占地少。由于净化塔中的浆液与烟气逆向接触后浆液温度将升至60℃左右，无法满足冷却烟气脱硫的要求，所以将塔底分割成“冷/热”两区的设计，通过不断地吸收、释放热量，使浆液温度维持在有机胺挥发温度（45℃）以下，可有效的减少有机胺逃逸；同时，控制浆液处于SO₂最佳吸收温度区间，能大大提高脱硫效率；换取的热量可作为后续有机胺解吸再生工序的热源。

4、浆液中的粉尘在“热区”会自然沉降，在一定程度上净化了循环浆液，减轻了换热器的工作负荷，从而降低了系统能耗。

5、净化塔采用全玻璃钢制成。玻璃钢在耐腐蚀性、耐高温性、耐磨蚀性、强度等方面均达到甚至优于碳钢内衬的传统工艺，而且还具有重量轻，运行维护方便，造价低等特点。玻璃钢塔采用立式缠绕工艺，内衬层、强度层和外防护层一次成型，内衬无纵向接缝，提高了制品的强度。

6、回收SO₂后的含吸收剂的贫液得到再生循环利用，从而节约运行成本。

附图说明

图1是本发明实施例的示意图。

图例说明，1--塔体，2--喷淋装置，3--除雾器，4--烟气出口，5--冷浆液循环进口，6--喷淋水泵，7--放液阀，8--热浆液循环出口，9--浆液循环泵，10--换热器，11--工艺水进口，12--有机胺加料口，13--烟气进口，14--喷淋区，15--热区，16--冷区，17--冷浆液出口，18--冷区排空口，19--热区排空口，20--隔板，21--盖板，22--回流口，23--富液再生处理设备。

具体实施方式

如图1所示，一种可再生有机胺循环脱硫净化塔，它包括一个由玻璃钢制作的塔体1；塔体1塔腔上部空间设为喷淋区14，喷淋区14上部布置喷淋装置2和除雾器3，塔腔顶面设置烟气出口4，塔体1侧壁靠近喷淋区14底部位置设置烟气进口13、工艺水进口11和有机胺加料口12；塔腔内下部为浆液区，浆液区用隔板隔成冷区16和热区15；热区15接纳洗涤烟气后的60℃高温浆液，冷区16接纳换热后的43℃低温浆液；其中热区15与喷淋区14完全连通，冷区16顶部由盖板21完全封闭；在塔体1侧壁的热区15位置设置热浆液循环出口8，冷区16设置冷浆液循环进口5，热浆液循环出口8依次通过浆液循环泵9和换热器10与冷浆液循环进口5连通；在塔体1侧壁的冷区16位置设置冷浆液出口17，冷浆液出口17与喷淋水泵6连通，喷淋水泵6再与喷淋装置2连通；塔体1侧壁的热区15位置设有用于排放富液的放液阀7，塔体1侧壁冷区16位置设有用于贫液回流的回流口22。

为了防止塔底粉尘堆积，冷区16和热区15的塔底分别设为锥形底，冷区16锥形底上设置冷区排空口18，热区15锥形底上设置热区排空口19。

上述的烟气进口13、烟气出口4以及所有的浆液进出口部件（包括工艺水进口11、有机胺加料口12、热浆液循环出口8、冷浆液循环进口5、冷浆液出口17、冷区排空口18和热区排空口19）均为玻璃钢制作，并采用法兰连接；塔内的分区隔板20、盖板21、喷淋层支撑梁、除雾器3支撑梁均为玻璃钢材质。

上述的塔体1可根据温度区间的不同，随塔高度的变化将塔体1分成若干节，每节根据温度要求对玻璃钢树脂进行选型，以及选择塔壁厚度；节与节之间采用法兰连接。

本发明脱硫工艺如下：

第一步：净化塔安装后，首先从净化塔工艺水进口11和有机胺加料口12中分别加入比例的工艺水和有机胺；工艺水和有机胺在净化塔热区15成为混合液，启动浆液循环泵9使混合浆液进入净化塔冷区16储存，储存一定量后启动喷淋水泵6，使混合浆液开始喷淋；

第二步：接通烟气，烟气首先进入净化塔喷淋区14，烟气与喷淋的混合浆液水逆流接触，烟气中的热量和SO₂在喷淋区14被喷淋的混合浆液吸收，冷却净化后的烟气从净化塔顶部烟气出口4排出；

第三步：吸收SO₂后的60℃左右的混合浆液成为含SO₂的富液，并下落集中在净化塔热区15，再经浆液循环泵9不断抽出和加压后进入换热器10，经换热降至挥发温度43℃以下，降温后进入净化塔冷区16储存；净化塔冷区16储存的富液再经喷淋水泵6加压供给净化塔内的喷淋装置2，从而实现富液喷淋水的循环，在循环中富液重复吸收净化塔内烟气中的SO₂，当富液中SO₂达到一定浓度时，从放液阀7排出；同时吸收的粉尘在热区15会自然沉降，定期从塔底锥形底排出即可。

第四步：放液阀7排出的富液进入富液再生处理设备23，在再生处理工序中富液中SO₂被回收，回收SO₂后的含有机胺的贫液由回流口22回到净化塔的冷区16，从而使有机胺得到再生循环利用。