有机胺脱硫工艺脱硫剂回收装置及脱硫剂回收利用方法

摘要

本发明公开了一种有机胺脱硫工艺脱硫剂回收装置及利用该装置将脱硫剂回收利用的方法。本发明将超重力旋转床与回收槽连通，回收槽与溶液槽连通，新水提供系统为超重力旋转床提供新水，另一条管路用于将回收槽中的溶液返回超重力旋转床，溶液槽与脱硫系统连接，脱硫系统脱硫后得到的烟气的出口连接至超重力旋转床；超重力旋转床的填料分为两个部分，上部分填料为聚丙烯材质制成的环状填料，下部分填料为不锈钢折流板填料，两种填料之间还设置三叶扇。本发明能够高效回收利用脱硫剂，并使脱硫系统脱硫剂浓度及脱硫效果的稳定，可较大降低该工艺的运行成本。

说明书

技术领域

本发明涉及烧结烟气有机胺湿法脱硫系统脱硫剂成分的回收技术，更具体地，本发明的实施方式涉及一种有机胺脱硫工艺脱硫剂回收装置及脱硫剂回收利用方法。

背景技术

现有烧结烟气脱硫主要采用湿法烟气脱硫技术，脱硫系统运行后，由于烧结烟气经喷淋降温、洗涤或在50℃～60℃吸收，吸收完成后烟气夹带大约12％～14％的水量，其含有许多脱硫剂(吸收剂)成分，通过回收段或捕物装置进行回收捕集脱硫剂(吸收剂)，但仍有大量脱硫剂随烟气夹带逃逸，测算大概有0.8～1.2t/天的脱硫剂损失，且造成塔顶有降雨现象。特别是脱硫剂含有腐蚀性或者价格较高的脱硫系统，如氨法脱硫、有机胺脱硫等，夹带损耗占脱硫成本比较高，脱硫剂的回收是脱硫系统正常运行及市场竞争的保证。目前市场上捕雾装置较多，主要是丝网、折流板及鲍尔环填料等，对烟气夹带捕集效果较差，为此，研究一种捕雾效果较好，减少烟气含水率的装置或者回收脱硫剂的装置已迫在眉睫。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种有机胺脱硫工艺脱硫剂回收装置及脱硫剂回收利用方法，以期望可以解决现有有机胺脱硫工艺中烟气夹带损耗严重的问题。

为解决上述的技术问题，本发明的一种实施方式采用以下技术方案：

一种有机胺脱硫工艺脱硫剂回收装置，包括超重力旋转床、回收槽和溶液槽，所述超重力旋转床的上端面设置烟气出口、下端面设置回收液出口、侧面中部设置第一类进口和第二类进口，侧面下部设置第三类进口，所述超重力旋转床的回收液出口与回收槽连通，所述回收槽与溶液槽连通并在其连接管路上设置第一自动阀，所述第一类进口连接新水提供系统，所述第二类进口与回收槽连通并在其连接管路上设置第二自动阀，所述溶液槽与脱硫系统连接并通过增压泵将溶液槽中的溶液输送至脱硫系统，所述脱硫系统脱硫后得到的烟气的出口连接至超重力旋转床的第三类进口；所述超重力旋转床包括外壳，从外壳底部至顶部贯穿一根转轴，转轴下端连接电机，位于外壳内部并固定在转轴上的转子分为上中下三个部分，上部分转子是由聚丙烯材质制成的环状填料填充在转子固定件内形成，中部分转子为三叶扇，下部分转子是由不锈钢折流板填料填充在转子固定件内形成。

上述有机胺脱硫工艺脱硫剂回收装置中，所述第一类进口和第二类进口连接液体分布器，液体分布器位于所述下部分转子的中心。

上述有机胺脱硫工艺脱硫剂回收装置中，所述新水提供系统包括新水提升泵、连接新水提升泵和第一类进口的管道以及设置在该管道上的第三自动阀。

上述有机胺脱硫工艺脱硫剂回收装置中，所述聚丙烯材质制成的环状填料的直径为1～3cm、高度为3～5cm，并且该环状填料内部设置多根挡板，烟气夹带脱硫剂和水分撞击到挡板上，提高环状填料对脱硫剂和水分的拦截捕集能力。

所述环状填料的两个端口分别设置三叶型挡板，所述三叶型挡板是三根挡板汇集于一点形成的一体结构，并且相邻挡板之间的夹角相等，两个三叶型挡板的中心通过一根中心挡板连接；所述环状填料的内部还设置至少两根挡板，并且两根挡板的一端错落固定在所述中心挡板上，这两根挡板也与组成三叶型挡板的任意一根挡板不平行。一种较为可行的结构是在环状填料的内部设置三根挡板，并且这三根挡板的一端错落固定在所述中心挡板上，同时这三根挡板的投影正好平分三叶型挡板的每一个夹角。

上述有机胺脱硫工艺脱硫剂回收装置中，所述不锈钢折流板填料是由316L不锈钢制成，其厚度为1～2mm。不锈钢折流板填料是由多层厚度为1～2mm的316L不锈钢板制成，多层316L不锈钢折流板并排竖向放置，形成从超重力旋转床转子中心到外壳内壁引流槽的水流通道，以及从超重力旋转床底部到上部分转子的气流通道，大致为横向运动的液体与大致为竖向运动的气体在通道中相撞并撞击到折流板上。

上述有机胺脱硫工艺脱硫剂回收装置中，在所述外壳的内底面还设置了贮水池，外壳的侧面设置引流槽，引流槽末端位于贮水池内部。

上述有机胺脱硫工艺脱硫剂回收装置中，回收槽与第二类进口之间的管路上设置回收液循环泵，回收槽与溶液槽之间的管路上也设置回收液循环泵，或者上述两条管路共用同一个回收液循环泵。

本发明还提供了有机胺脱硫工艺脱硫剂回收利用方法，采用上述装置，并包括以下步骤：

(1)启动超重力旋转床，控制转子的转速为700～1000转/分钟，将脱硫系统排出的脱硫后的烟气从第三类进口导入超重力旋转床，同时启动新水提供系统，保持第一自动阀和第二自动阀关闭，向超重力旋转床内导入新水，新水流量为40～80m³/h；烟气在不锈钢折流板填料的旋转剪切力作用下被新水充分洗涤，烟气中的部分脱硫剂及水分被捕集，接着烟气进入聚丙烯材质制成的环状填料中，烟气中的剩余脱硫剂及水分被进一步捕集，然后烟气从烟气出口排出；

(2)在步骤(1)进行的过程中，取样检测回收槽中溶液的脱硫剂的浓度，当其质量浓度≥5％时，开启第一自动阀，将回收槽中的溶液导入溶液槽中，然后重复前面的步骤；当其质量浓度＜5％时，关闭新水提供系统和第一自动阀，打开第二自动阀，将回收槽中的溶液从第二类进口返回超重力旋转床中代替步骤(1)所述的新水循环捕集脱硫剂直到回收槽中溶液的脱硫剂的质量浓度≥5％时，关闭第二自动阀，开启第一自动阀和新水提供系统，将回收槽中的溶液导入溶液槽中，并引入新水重复前面的步骤。

上述有机胺脱硫工艺脱硫剂回收利用方法中，有机胺脱硫剂的浓度检测方法为气相色谱-质谱联用测定。

下面对本发明的技术方案进行进一步的说明。

脱硫系统运行后，开启超重力旋转床及新水提升泵，当有机胺吸收液吸收烟气中SO₂后，烟气夹带约14％的水分及脱硫剂进入超重力旋转床，新水通过液体分布器分散到转子的填料中，调节转速700～1000r/min后，控制新水流量40～80m³/h，在折流板填料旋转剪切力作用下烟气被充分洗涤，捕集脱硫剂成分及拦截夹带水分，含水烟气进入上部环状填料层，进一步捕集雾化小液滴及脱硫剂成分，完成后烟气从上部烟气出口排出，含脱硫剂的水溶液沿引流槽进入贮水池，再经回收液出口流入回收槽，取样检测脱硫剂浓度。当浓度小于5％时，开启回收液循环泵使回收槽中的溶液进入旋转床，此时新水提升泵停止，按照新水运行方法实行循环回收脱硫剂，直至浓度达到约5％后，输送至溶液槽，此时开启新水泵，同时同步转换，溶液经溶液增压泵输送至脱硫系统，在该溶液中还可添加少量新脱硫剂，以保持脱硫系统脱硫剂浓度在稳定水平，保证脱硫效果。采用此装置及方法可以有效回收烟气夹带的脱硫剂成分，降低塔顶降雨，降低了有机胺脱硫工艺的运行成本。

本发明中捕捉有机胺类脱硫剂(包括醇胺、二乙烯三、羟乙基乙二胺等混合吸收剂)是采用软水与烟气中水滴碰撞捕集，属液-液融合形成大液滴碰撞到折流板而流下来，捕集过程中填料与气体不发生化学反应，填料起到分散水滴及碰撞捕集的物理作用。

折流板填料材质采用316L不锈钢，厚度1～2mm，液滴碰撞后快速流下，环状填料阻力较小，采用聚丙烯材质，高度3～5cm，直径1～3cm，比表面积大且耐腐蚀，可以很好的捕集小液滴。

与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：本发明解决了有机胺脱硫工艺烟气夹带脱硫剂损失及塔顶降雨的问题，高效回收利用脱硫剂，并使脱硫系统脱硫剂浓度及脱硫效果的稳定，可较大降低该工艺的运行成本，本发明主要通过物理碰撞和捕集回收脱硫剂，捕集脱硫剂的填料可长期使用，更换频率低，回收效率高。

附图说明

图1示出了本发明有机胺脱硫工艺脱硫剂回收装置的整体结构；

图2为本发明有机胺脱硫工艺脱硫剂回收装置的超重力旋转床结构示意图；

图3为本发明所述聚丙烯材质制成的环状填料的结构示意图；

其中，1-超重力旋转床，2-贮水池，3-第三类进口，4-引流槽，5-第一类进口，6-转子固定件，7-烟气出口，8-转轴，9-转子，10-聚丙烯材质制成的环状填料，11-不锈钢折流板填料，12-液体分布器，13-第二类进口，14-回收液出口，15-新水提升泵，16-第三自动阀，17-回收槽，18-回收液循环泵，19-第二自动阀，20-第一自动阀，21-溶液增压泵，22-溶液槽，23-脱硫系统，24-外壳，25-三叶扇，26-挡板，27-中心挡板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明所述有机胺脱硫工艺脱硫剂回收装置的原理是：烧结烟气经有机胺脱硫剂(吸收剂)处理后，夹带脱硫剂的烟气经超重力旋转床处理，捕集水分及回收脱硫剂，回收液集中于回收槽，循环用于捕集烟气的夹带物，至回收液中有机胺脱硫剂浓度达到5％时返回脱硫系统的脱硫液储槽(溶液槽)。

如图1和图2所示，有机胺脱硫工艺脱硫剂回收装置包括超重力旋转床1、回收槽17和溶液槽22，在工作状态下，超重力旋转床内部的转子会不停的转动。超重力旋转床1的上端面设置烟气出口7，当脱硫系统排出的烟气经超重力旋转床捕集回收脱硫剂和水分后从烟气出口7排出。超重力旋转床1的下端面设置回收液出口14，从液体分布器喷入填料的水或溶液经转子旋转被甩出填料后，汇集到外壳的底部，然后从回收液出口14流出超重力旋转床，进入回收槽17中。超重力旋转床1的侧面中部设置第一类进口5和第二类进口13，侧面下部设置第三类进口3，第一类进口5和第二类进口13是进水口，第三类进口3是进气口，进气口的位置较低，接近超重力旋转床的底部，这样气体进入超重力旋转床之后，能够迅速分布到填料底部的空腔中并从填料底部进入填料中。超重力旋转床的回收液出口14与回收槽17连通，回收槽17与溶液槽22连通并在其连接管路上设置第一自动阀20，第一类进口5连接新水提供系统，第二类进口13与回收槽17连通并在其连接管路上设置第二自动阀19，溶液槽22与脱硫系统23连接并通过增压泵21将溶液槽中的溶液输送至脱硫系统，脱硫系统脱硫后得到的烟气的出口连接至超重力旋转床的第三类进口3。超重力旋转床包括外壳24，从外壳底部至顶部贯穿一根转轴8，转轴8下端连接电机(图中未示出)，位于外壳内部并固定在转轴上的转子9分为上中下三个部分，上部分转子是由聚丙烯材质制成的环状填料10填充在转子固定件6内形成，中部分转子为三叶扇25，下部分转子是由不锈钢折流板填料11填充在转子固定件内形成。转子固定件6的作用是将填料(包括折流板填料和环状填料)固定，使其能够随转轴8转动，并且转子固定件6属于框架结构，它允许气体从下向上移动，也允许液体从转子中部向外移动，直到气体从下往上排至超重力旋转床外，而液体从内至外排至转子外。下部份转子的折流板式填料使烟气水分多次撞击形成大液滴，上部份转子中规整的环状塑料小填料能够捕集细小粒径的雾状脱硫剂，进一步回收脱硫剂及水汽，保证烟气夹带量降低到最小，减少塔顶烟囱降雨。转子中的所有填料与烟气中的夹带物不参与化学反应，而是利用填料较大的比表面积与烟气中小液滴碰撞而将其截留下来。当下部分转子中的烟气向上蔓延时，受到三叶扇25的进一步剪切撞击和加速，使液滴更加快速地撞击到上部分转子的填料中，加强烟气中脱硫剂及水分的捕集力度。

超重力旋转床为立式，一个或多个并联组成，烟气下方侧进，上方出，保证烟气进入超重力旋转床后能够充分接触转子中的填料，有利于捕集水分和脱硫剂。

为了使液体进入超重力旋转装置后能够迅速散布开以及均匀分散，第一类进口5和第二类进口13连接液体分布器12，液体分布器位于所述下部分转子的中心。液体分布器可以设置在转轴周围，出水口面向填料。

上述新水提供系统包括新水提升泵15、连接新水提升泵和第一类进口的管道以及设置在该管道上的第三自动阀16。新水提升泵15初次将软水输送至超重力旋转床的第三类进口(进气口)，捕集烟气夹带成分后，利用自流到回收槽，回收槽下方连接回收液循环泵，回收液循环泵将回收液返回超重力旋转床。

为了获得更好的捕集效果，所述聚丙烯材质制成的环状填料的直径为1～3cm、高度为3～5cm，所述不锈钢折流板填料是由316L不锈钢制成，其厚度为1～2mm，环状填料内部设置多根挡板。图3示出了本发明聚丙烯材质制成的环状填料的一种结构示意图，环状填料的两个端口分别设置三叶型挡板，三叶型挡板是三根挡板26汇集于一点形成的一体结构，并且相邻挡板之间的夹角相等，两个三叶型挡板的中心通过一根中心挡板27连接；所述环状填料的内部还设置至少两根挡板，并且两根挡板的一端错落固定在所述中心挡板上，这两根挡板也与组成三叶型挡板的任意一根挡板不平行。环状填料内部的挡板结构有助于提高环状填料对烟气中剩余水汽和脱硫剂的捕集。

为了减小从填料中流出的液体对外壳底部的冲击力，本发明在所述外壳的内底面还设置了贮水池2，外壳的侧面设置引流槽4，引流槽4末端位于贮水池2内部。填料中的水捕集烟气中的脱硫剂后在超重力旋转床的转子旋转过程中被甩至转子外，沿外壳内壁处的引流槽4流入贮水池2中，贮水池2液满溢流，减小了液体下流时对外壳底部的冲击，溢流出来的液体从回收液出口14流入回收槽17。

回收槽17与第二类进口13之间的管路上设置回收液循环泵18，实现回收槽中的液体循环捕集烟气中的脱硫剂，增大回收槽中液体的脱硫剂含量，含量达标后再将液体引入溶液槽中，作为脱硫系统的脱硫剂溶液使用；回收槽17与溶液槽22之间的管路上也设置回收液循环泵，当回收槽中的液体的脱硫剂含量达标的时候才启用该管路上的回收液循环泵，将回收槽中的液体引入溶液槽中；或者如图1所示，上述两条管路共用同一个回收液循环泵，通过第一自动阀20和第二自动阀19来控制回收槽中液体的流向。

上述装置在使用过程中，要控制转子的转速为700～1000转/分钟。如果转速太低，烟气中夹带的成分分离效果差，转速太高，又会将烟气中夹带成分剪切为更小的液滴，难以回收。

上述装置首次运行时，先通过新水提升泵向超重力旋转床打入一定量的软水(新水)，烟气与软水成错流通过下部份转子中的折流板式填料，控制转子转速为700～1000转/分钟，烟气经软水捕集后进入上部转子填料进一步除雾，回收的含有机胺脱硫剂的水溶液沿转子外壳从下部流出，进入回收槽，再通过连接的回收液循环泵打入超重力旋转床(可以与首次进软水同口)进行循环回收，循环量控制40～80m³/h，至循环液中有机胺脱硫剂浓度达到5％(脱硫剂浓度采用气相色谱-质谱联用测定)，排入脱硫系统的溶液储槽，同时补新软水进入，脱硫剂的有效回收保证了脱硫系统脱硫剂浓度的平衡，进而保证脱硫效果，也减少了塔顶降雨，节约了脱硫运行成本。

利用上述装置的具体实施例

攀钢烧结烟气含硫量高，成分复杂，选择一种适用性强、可回收硫资源的脱硫工艺较少，为此，采用了自主研发的有机胺法循环脱硫工艺，不仅可适用现有烧结烟气，而且每年可产硫酸20000多吨，具有较好的应用前景，符合当前的绿色发展理念。但此工艺运行过程中，由于烧结烟气脱硫后，烟气夹带大约12％～14％的水量，其含有许多脱硫剂成分，测算每天大概有0.8～1.2t的脱硫剂损失，且造成塔顶有降雨现象，目前是采用回收除雾措施，仅有20％～30％的回收效果。采用本发明所述的装置和方法，强化烟气与溶液之间的传质效果，可有效捕集烟气中的脱硫剂成分，据现有资料分析及试验模拟，下部份转子的折流板式填料中烟气与水溶液吸附效果可达到80％～85％，再经过上部份转子中规整的环状塑料小填料除雾，进一步降低烟气夹带，预计可回收85％～90％的脱硫剂成分，即0.7～1.0t/天，每天损耗为0.1～0.2t，节约脱硫剂成本15％左右，且减少了烟囱降雨，稳定了脱硫系统的正常运行，同时极大的解决了因脱硫运行成本高带来的环保压力。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。