一种含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气的零排放工艺及系统

摘要

本发明提供一种含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气的零排放工艺及系统，包括以下步骤：采用溶液与尾气中的氧和二氧化硫进行反应，分别把尾气中的氧和二氧化硫降低至0～2vol％和0～30ppm，使其能够全部并(混)入煤气中；所述含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气为：以煤气中氨为碱源脱除其中硫化氢和氰化氢过程中产生的固体盐类或废液和/或硫磺，焚烧制取硫酸或硫铵时分别产生的含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气。该工艺及系统使反应后尾气中的氧和二氧化硫含量分别降低至0～2vol％和0～30ppm，彻底解决了尾气的排放。

说明书

技术领域

本发明涉及尾气处理技术，尤其涉及一种含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气的零排放工艺及系统。

背景技术

目前对以煤气中氨为碱源脱除其中硫化氢和氰化氢过程中产生的固体盐类或废液和/或硫磺处理，有焚烧制取硫酸或硫铵两种方法。这两种方法均先把固体盐类或废液和/或硫磺焚烧成为含二氧化硫的过程气体，硫酸法通过转化吸收生产硫酸，最后需要把尾气中的二氧化硫处理到满足直接排放的环保标准；硫铵法采用氨法吸收过程气体中的二氧化硫生产硫铵，最后也需要把尾气中的氨和二氧化硫处理到满足直接排放的环保标准。

随着环保标准的提高和日趋严格，控制尾气中二氧化硫或二氧化硫和氨含量的技术难度增加。

为此，迫切需要开发一种新的尾气处理工艺及系统。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前尾气中二氧化硫或二氧化硫和氨处理技术难度大，提出一种含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气的零排放工艺及系统，该系统和系统彻底解决了尾气的排放。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气的零排放工艺，包括以下步骤：采用溶液与含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨的尾气进行反应，分别把尾气中的氧和二氧化硫降低至0～2vol％和0～30ppm，使其能够全部并(混)入煤气中，从而实现零排放；所述含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气来源为：以煤气中氨为碱源脱除其中硫化氢和氰化氢过程中产生的固体盐类或废液和/或硫磺，焚烧制取硫酸或硫铵时分别产生的含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气；

所述溶液pH值8～11，包括如下的各组分：

0～3g/l悬浮硫、0～10g/l氨、0～6g/l>4HS、0～4g/l(NH₄)₂S、0～3g/l>4CNS、0～2g/l>4CN、0～300g/l(NH₄)SCN、0～300g/l(NH₄)₂S₂O₃、0～12g/l(NH₄)₂S_x、0～20g/l(NH₄)₂SO₄、0～16g/l>4HCO₃、0～10g/l(NH₄)₂CO₃和水。

所述含氧和二氧化硫尾气，其中氧和二氧化硫的含量如下：

0.1～100g/m³氧、50～2000mg/m³二氧化硫。

所述含氧和二氧化硫及氨尾气，其中氧和二氧化硫及氨的含量如下：

0.1～110g/m³氧、50～2000mg/m³二氧化硫、30～3000mg/m³氨。

进一步地，所述溶液中还包含0.01～1wt％催化剂，所述催化剂为：苦味酸(PIA)或HPF(锟、钴、铁复合型)、PDS(主要成分双核酞菁钴砜十磺酸铵)或栲胶(主要成分是丹宁)或PDS+栲胶。

说明：HPF和PDS主要成分详见中冶焦耐工程技术有限公司出版的专业书籍《现代焦化生产技术手册》节8.5.1HPF法脱硫和节8.5.2.6其它脱硫催化剂在ADA装置上的应用。

尾气中的氧与溶液中NH₄HS、(NH₄)₂S、NH₄CNS、(NH₄)₂S₂O₃、(NH₄)₂S_x反应，使反应后尾气中的氧含量降低至0～2vol％。尾气中二氧化硫与溶液中NH₄HS、(NH₄)₂S反应，使反应后尾气中的二氧化硫含量降低至0～30ppm。氧和二氧化硫分别降低至0～2vol％和0～30ppm，能够全部并(混)入煤气中，从而实现零排放。

本发明的另一个目的还公开了一种含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气的零排放系统，包括反应塔，所述反应塔内包括一个或多个吸收段，所述多个吸收段自下而上串联设置；所述反应塔顶部设置有补充溶液入口和尾气出口，所述反应塔下部设置有循环液出口和含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气入口，所述循环液出口分别与溶液入口和外送溶液管路连通。所述反应塔的工作原理：含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气自下而上地流经反应塔，与自上而下的溶液逆流接触。在反应塔的上段补充溶液。在反应塔的下段除循环外，还外送部分溶液，以保持系统的物料平衡。补充溶液和外送溶液的量为循环液流量的1～60％。

所述反应塔内包括多个吸收段时，各吸收段反应可采用溶液循环的方式。所述反应塔内包括单吸收段时，补充溶液直接与循环溶液混合进入反应塔。

进一步地，所述反应塔包括一个吸收段时，所述吸收段为空喷段、填料段或板式段。

进一步地，所述反应塔包括多个吸收段时，吸收段为空喷段、填料段或板式段一种或多种。

本发明的另一个目的还公开了一种含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气的零排放系统，包括一级文丘里管、一级溶液槽和循环泵，所述一级文丘里管位于一级溶液槽的顶部，所述循环泵入口与一级溶液槽底部循环溶液出口连通，所述循环泵出口分别与补充溶液管路、外送溶液管路和一级文丘里管的入口连通；所述一级溶液槽顶部设置有尾气出口；所述一级文丘里管的喉管为含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气入口，所述一级文丘里管的入口为溶液入口。

当含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气的零排放系统仅包括一级文丘里管时，补充溶液直接与循环溶液混合进入一级文丘里管。补充溶液和外送溶液的量为循环量的1～60％。

本发明的另一个目的还公开了一种含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气的零排放系统，包括文丘里管和溶液槽包括一级文丘里管、一级溶液槽、二级文丘里管、二级溶液槽和循环泵；

所述二级文丘里管位于二级溶液槽的顶部，所述循环泵入口与二级溶液槽底部循环溶液出口连通，所述二级溶液槽顶部还设置有第二尾气出口，所述循环泵出口分别与外送溶液管路和二级文丘里管的入口连通；所述二级文丘里管的喉管为第二尾气入口(含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气入口)；

所述一级文丘里管位于一级溶液槽的顶部，所述一级溶液槽底部循环溶液出口与二级溶液槽侧壁的第二补充液入口连通，所述一级溶液槽顶部还设置有第一尾气出口；所述一级文丘里管的喉管为第一尾气入口，所述第一尾气入口与第二尾气出口连通，所述一级文丘里管的入口为第一补充溶液入口。

当含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气的零排放系统包括一级文丘里管和二级文丘里管时，一级文丘里管采用补充溶液，二级文丘里管采用循环溶液。

本发明一种含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气的零排放工艺及系统适用于对以煤气中氨为碱源脱除其中硫化氢和氰化氢过程中产生的固体盐类或废液和/或硫磺，焚烧制取硫酸或硫铵时分别产生的含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气的处理，与现有技术相比较具有以下优点：

1)本发明采用的溶液能够与尾气中的氧和二氧化硫反应，使反应后尾气中的氧和二氧化硫含量分别降低至0～2vol％和0～30ppm。

2)理后的尾气能够全部并(混)入煤气中，从而实现尾气零排放，本发明对尾气中的氧及二氧化硫进行处理，使尾气混入煤气后的氧含量控制在爆炸下限以下的安全范围内，使尾气混入煤气后的二氧化硫含量控制在二氧化硫与硫化氢反应生成的痕量硫磺不堵塞后续设备和管路的范围内。

附图说明

图1为实施例1含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气的零排放系统的结构示意图；

图2为实施例2含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气的零排放系统的结构示意图；

图3为实施例3含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气的零排放系统的结构示意图。

其中附图标记分别为：

1-一级文丘里管；2-一级溶液槽；3-二级文丘里管；4-二级溶液槽；5-循环泵；6-反应塔；7-空喷段；8-填料段；9-塔板段。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进一步说明：

实施例1

本实施例公开了一种含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气的零排放系统，其结构如图1所示：包括一级文丘里管1、一级溶液槽2和循环泵5，所述一级文丘里管1位于一级溶液槽2的顶部，所述循环泵5入口与一级溶液槽2底部循环溶液出口连通，所述循环泵5出口分别与补充溶液管路、外送溶液管路和一级文丘里管1的入口连通；所述一级溶液槽2顶部设置有尾气出口；所述一级文丘里管1的喉管为含氧和二氧化硫及氨尾气入口，所述一级文丘里管1的入口为溶液入口。

采用上述系统完成含氧和二氧化硫及氨尾气的零排放工艺，包括以下步骤：

所述含3g/m³氧和500mg/m³二氧化硫及150mg/m³氨进入一级文丘里管1的喉管，所述含有1～2g/l悬浮硫、2～5g/l氨、2～3g/l>4HS、1～2g/l(NH₄)₂S、1～2g/l>4CNS、1～2g/l>4CN、150～240g/l(NH₄)SCN、100～160g/l(NH₄)₂S₂O₃、3～5g/l(NH₄)₂S_x、2～6g/l(NH₄)₂SO₄、3～6g/l>4HCO₃、1～2g/l(NH₄)₂CO₃、水和0.3～0.5wt％催化剂的溶液从一级文丘里管1的入口进入，所述尾气和溶液在一级文丘里管1中密切接触后，从一级文丘里管1进入溶液槽2。

在一级文丘里管1中，所述尾气中氧与溶液中NH₄HS、(NH₄)₂S、NH₄CNS、(NH₄)₂S₂O₃、(NH₄)₂S_x反应，二氧化硫与NH₄HS、(NH₄)₂S反应，使所述尾气中的氧和二氧化硫含量分别降低至0～2vol％和0～30ppm。

反应后尾气与溶液在溶液槽2中分离，反应后尾气由溶液槽2顶部排出，全部并(混)入煤气中。

溶液落入溶液槽2下部，由循环泵5抽出，80～85％循环进入一级文丘里管1入口，15～20％外排。与外排溶液等量的补充溶液进入一级文丘里管1入口。

实施例2

本实施例公开了一种含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气的零排放系统，其结构如图2所示：包括一级文丘里管1、一级溶液槽2、二级文丘里管3、二级溶液槽4和循环泵5。所述二级文丘里管3位于二级溶液槽4的顶部，所述循环泵5入口与二级溶液槽4底部循环溶液出口连通，所述二级溶液槽4顶部还设置有第二尾气出口，所述循环泵5出口分别与外送溶液管和二级文丘里管3的入口连通；所述二级文丘里管3的喉管为第二(含氧和二氧化硫)尾气入口。

所述一级文丘里管1位于一级溶液槽2的顶部，所述一级溶液槽2底部循环溶液出口与二级溶液槽4侧壁的第二补充液入口连通，所述一级溶液槽2顶部还设置有第一尾气出口；所述一级文丘里管1的喉管为第一尾气入口，所述第一尾气入口与第二尾气出口连通，所述一级文丘里管1的入口为第一补充溶液入口。

采用上述系统完成含氧和二氧化硫尾气的零排放工艺，包括以下步骤：

所述含4g/m³氧和400mg/m³二氧化硫进入二级文丘里管3的喉管，所述含有1～3g/l悬浮硫、3～8g/l氨、4～5g/l>4HS、3～4g/l(NH₄)₂S、1～3g/l>4CNS、0.5～2g/l>4CN、120～260g/l(NH₄)SCN、110～1500g/l(NH₄)₂S₂O₃、4～6g/l(NH₄)₂S_x、3～10g/l(NH₄)₂SO₄、4～7g/l>4HCO₃、2～3g/l(NH₄)₂CO₃、水、以及0.4～0.6wt％催化剂溶液从二级文丘里管3的入口进入，所述尾气和溶液在二级文丘里管3中密切接触后，从二级文丘里管3进入二级溶液槽4。

在二级文丘里管3中，所述尾气中氧与溶液中NH₄HS、(NH₄)₂S、NH₄CNS、(NH₄)₂S₂O₃、(NH₄)₂S_x反应，二氧化硫与NH₄HS、(NH₄)₂S反应。

反应后尾气与溶液在二级溶液槽4中分离，反应后尾气由二级溶液槽4顶部排出，进入一级文丘里管1的喉管。

溶液落入二级溶液槽4下部，由循环泵5抽出，80～94％循环进入二级文丘里管3入口，6～20％外排。

与外排溶液等量的补充溶液进入一级文丘里管1入口，与来二级溶液槽4尾气在一级文丘里管1中密切接触后，从一级文丘里管1进入一级溶液槽2。

在一级文丘里管1中，尾气中氧与溶液中NH₄HS、(NH₄)₂S、NH₄CNS、(NH₄)₂S₂O₃、(NH₄)₂S_x反应，二氧化硫与NH₄HS、(NH₄)₂S反应，使所述尾气中的氧和二氧化硫含量分别降低至0～2vol％和0～30ppm。

反应后尾气与溶液在一级溶液槽2中分离，反应后尾气由一级溶液槽2顶部排出，全部并(混)入煤气中。

溶液落入一级溶液槽2下部，通过液封进入二级溶液槽4下部。

实施例3

本实施例公开了一种含氧和二氧化硫或含氧和二氧化硫及氨尾气的零排放系统，其结构如图3所示：包括反应塔6、空喷段7、填料段8和塔板段9。所述空喷段7、填料段8和塔板段9自下而上串联设置。所述反应塔6顶部设置有补充溶液入口和尾气出口，所述反应塔下部设置有循环液出口和含氧和二氧化硫及氨尾气入口，所述循环液出口分别与溶液入口和外送溶液管路连通。

采用上述系统完成含氧和二氧化硫及氨尾气的零排放工艺，包括以下步骤：

所述含12g/m³氧和200mg/m³二氧化硫及800mg/m³氨尾气自下而上地进入反应塔6，所述含有1～2g/l悬浮硫、6～8g/l氨、5～6g/l>4HS、3～4g/l(NH₄)₂S、2～3g/l>4CNS、1～2g/l>4CN、160～21g/l(NH₄)SCN、180～220g/l(NH₄)₂S₂O₃、6～9g/l(NH₄)₂S_x、3～6g/l(NH₄)₂SO₄、3～7g/l>4HCO₃、5～6g/l(NH₄)₂CO₃、水、以及0.2～0.4wt％催化剂的补充溶液从反应塔6上部进入，所述尾气和溶液在反应塔6中密切接触后，反应后尾气由反应塔6顶部排出，全部并(混)入煤气中。

在反应塔6中，所述尾气中氧与溶液中NH₄HS、(NH₄)₂S、NH₄CNS、(NH₄)₂S₂O₃、(NH₄)₂S_x反应，二氧化硫与NH₄HS、(NH₄)₂S反应，使所述尾气中的氧和二氧化硫含量分别降低至0～2vol％和0～30ppm。

与外排溶液等量的补充溶液进入反应塔6上部，在与尾气逆流接触后落入填料段。

反应塔6下部的溶液，由循环泵5抽出，50～60％循环进入反应塔6下段空喷段入口，25～35％循环进入反应塔6中段填料段入口，10～20％外排。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。