一种烟气脱硫解吸气体脱水方法

专利名称：一种烟气脱硫解吸气体脱水方法
技术领域：
本发明涉及一种烟气脱硫解吸气体脱水方法，具体地涉及一种将烟气脱硫解吸气体中水份脱除的方法。
背景技术：
二氧化硫严重污染环境，需要用含有脱硫剂的脱硫溶液来吸收二氧化硫，然后需要对富含二氧化硫的脱硫溶液进行解吸，以使解吸了二氧化硫的脱硫溶液重复使用，在解吸的同时，排放出主要含有水蒸气和二氧化硫以及一部分脱硫剂的烧结烟气。传统上，解吸气体中含有大量水蒸气，使排放出的解吸气体经过冷凝，一方面获得主要含有二氧化硫的解吸气体，另一方面经过冷凝的含有大量水的冷凝液重新提供到解吸装置中。另外，烧结烟气中还含有大量的粉尘、SO3, SO2, Cl_、NOx等强酸性气体成分以及氧气成分等。具体地说， 烧结含有大约10%的含湿水份。然而，在解吸出二氧化硫的脱硫溶液中含有强酸根离子，在将脱除了二氧化硫的脱硫溶液作为捕集二氧化硫的溶液重新供给到吸收塔中时，需要去除强酸根离子。当前采用离子交换树脂来脱除强酸根离子，树脂的初次洗涤脱硫液用水，将直接返回脱硫溶液中， 每处理1体积的脱硫溶液，将会引入大约0. 5体积的工业软水。然后，将去除了强酸根离子的溶液供给到吸收塔来捕获二氧化硫，并且捕获了二氧化硫的溶液从吸收塔供给到解吸系统中进行脱硫。由此循环过程可知，如果将解吸气体冷凝后得到的含有水的冷凝液作为脱硫溶液提供到解吸装置中，则脱硫溶液在长周期运行后存在溶液稀释的问题，从而降低了脱硫溶液的有效浓度，冷凝液直接外排将损耗大量的亚硫酸，同时带来二次环境污染。公开号为CN200920078566. 0的专利申请公开了一种用于烟气脱硫的多功能吸收塔，其通过隔离板将吸收塔塔体分隔形成预处理区、吸收区和中间烟道。其中，预处理区用于对烟气进行洗涤和洗涤后除雾，吸收区用于吸收烟气中SO2和脱硫烟气的除沫，中间烟道用于引导烟气从预处理区到吸收区的合理流动。另外，公开号为CN200920078791. 4的专利申请公开了一种用于烟气脱硫的多功能吸收塔。在上述专利申请中，烟气经过洗涤后进入吸收段的温度在40 60°C，经过脱硫溶液吸收后，外排烟气温度在50 70°C。因此，烟气洗涤吸收过程中会引起脱硫溶液的稀释问题。公开号为CN200920350778. X的专利申请公开了一种使解吸系统，其主要将脱硫溶液进行两次再生，再生高温气体的冷凝液返回解吸系统(即，解吸系统)，采用富液解吸后的含有二氧化硫的气体进行加热，脱硫富液解吸能耗会有所降低，但是脱硫溶液在循环过程中仍然会发生稀释问题。另外，现有的有机胺法脱硫技术是进行一段吸收和一段解吸， 解吸气体的冷凝液直接返回解吸系统，冷凝液从50°C左右上升到解吸温度需要很多的热量，因此，在无形中降低了富液的解吸程度，增大了解吸能耗。在上述专利申请中，在烟气洗涤过程中，脱硫系统由于烟气含湿性、洗涤段上层的除雾及洗涤后烟气外排气体，所以很难保持水平衡，会导致溶液变得稀释。同时，解吸高温气体中的冷凝水返回解吸系统，没有有效地减少解吸气体中的水量，从而增加了脱硫能耗。
为了克服现有烟气脱硫溶液中水量增加、脱硫解吸冷凝液返回解吸系统存在解吸能耗高等缺点，需要一种对解吸系统的气体冷凝液进行单独处理，从而能够解决系统水量增加和能耗大等问题。

发明内容
为了不损耗脱硫溶液中的脱硫剂和进一步回收二氧化硫，并且为了降低能耗，本发明提供了一种烟气脱硫解吸气体脱水方法，所述方法包括以下步骤将从解吸系统解吸出的解吸气体进行一级冷凝和二级冷凝，从而产生第一冷凝液、第二冷凝液以及含有水蒸气、二氧化硫气体和脱硫剂的解吸气体，其中，所述第一冷凝液含有水与少量亚硫酸且被外排，所述第二冷凝液为饱和亚硫酸溶液且含有少量脱硫剂和杂质；将产生的解吸气体供给到气液分离装置中进行气液分离，从而产生液体和含有二氧化硫的酸性气体；将所述第二冷凝液和气液分离产生的液体供给到悬浮物过滤器中进行过滤，以去除其中含有的杂质， 从而获得含饱和亚硫酸和少量脱硫剂的脱硫溶液；将所述脱硫溶液供给到所述解吸系统中。所述方法还可以包括以下步骤在将所述脱硫溶液供给到所述解吸系统中之前， 使所述脱硫溶液在换热系统中与从所述解吸系统解吸出的一部分解吸气体进行换热，然后将换热后的脱硫溶液供给到所述解吸系统中，并使换热后的所述一部分解吸气体再进行一级冷凝。所述方法还可以包括以下步骤使从所述解吸系统解吸出的另一部分解吸气体在另一换热系统中与换热后的富液进行换热，然后将进一步换热后的富液供给到所述解吸系统中，并使换热后的所述另一部分解吸气体再进行一级冷凝，其中所述换热后的富液是来自吸收塔的与来自解吸系统的高温贫液换热后的吸收了二氧化硫的富液。所述悬浮物过滤器可以为硫磺过滤器。所述脱硫剂可以为有机胺溶液或离子液。


图1示出了根据本发明一个实施例的烟气脱硫解吸气体脱水方法的流程图；图2示出了根据本发明另一实施例的烟气脱硫解吸气体脱水方法的流程图；图3示出了根据本发明又一实施例的一种烟气脱硫解吸气体脱水方法的流程图。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。根据本发明的烟气脱硫解吸气体脱水方法包括以下步骤将从解吸系统解吸出的解吸气体进行一级冷凝和二级冷凝，从而产生第一冷凝液、第二冷凝液以及含有水蒸气、二氧化硫气体和脱硫剂的解吸气体，其中，所述第一冷凝液含有水、少量亚硫酸且被外排，所述第二冷凝液为饱和亚硫酸溶液且含有少量脱硫剂和杂质；将产生的解吸气体供给到气液分离装置中进行气液分离，从而产生液体和含有二氧化硫的酸性气体；将所述第二冷凝液和气液分离产生的液体供给到悬浮物过滤器中进行过滤，以去除其中含有的杂质，从而获得含饱和亚硫酸和少量脱硫剂的脱硫溶液；将所述脱硫溶液供给到所述解吸系统中。需要注意的是，上述步骤可以同时执行或以其它适当顺序执行，而不是仅局限于上面给出的顺序。多级冷凝的目的是对高温含水蒸气的二氧化硫解吸气体进行降温，解吸气体中的水份降温后大部分转为液态而冷凝，解吸气体中夹带的脱硫溶液及其杂质因降温而冷凝， 解吸气体中的二氧化硫气体部分溶解于冷凝水，形成冷凝液体中含有脱硫溶液、杂质离子与亚硫酸，同时对高温含水蒸气的二氧化硫解吸气体在不同温度下冷凝，冷凝液中亚硫酸浓度差异将含少量亚硫酸的冷凝水进行外排而不返回解吸系统。冷凝液中悬浮物，如硫磺，通过过滤器进行过滤，克服了冷凝液体在冷凝器及其相连接管道中的堵塞；气液分离装置进一步对含部分冷凝液的酸性二氧化硫气体进行气液分离，获取较高纯度的二氧化硫气体，经过气液分离的分离液体是含饱和亚硫酸的溶液。执行气液分离是为了使冷凝液、解吸气体中含有的大量水蒸气以及少量脱硫剂变为液体与酸性二氧化硫气体进行分离，但不可避免地会含有大量亚硫酸。采用工业冷却水或低温液体与解吸气体在冷凝器中进行间接换热，一般冷凝器大于等于二级；依次进行连接，经最后一级冷凝器与气液分离器相连接。经一级冷凝后的酸气温度为80 95°C，冷凝液温度为80 95°C ；经二级冷凝后的酸气温度为55 65°C，冷凝液温度为50 65°C ；经过气液分离器分离的高纯二氧化硫气体温度为45 55°C，气液分离器分离液温度为40 55 0C在一个实施例中，本发明的方法还可以包括以下步骤在将所述脱硫溶液供给到所述解吸系统中之前，使所述脱硫溶液在换热系统中与从所述解吸系统解吸出的一部分解吸气体进行换热，然后将换热后的脱硫溶液供给到所述解吸系统中，并使换热后的所述一部分解吸气体再进行一级冷凝。本发明的方法还可以包括以下步骤使从所述解吸系统解吸出的另一部分解吸气体在另一换热系统中与换热后的富液进行换热，然后将进一步换热后的富液供给到所述解吸系统中，并使换热后的所述另一部分解吸气体再进行一级冷凝，其中所述换热后的富液是来自吸收塔的与来自解吸系统的高温贫液换热后的吸收了二氧化硫的富液。在吸收塔吸收了二氧化硫的富液温度为45 55°C，从解吸系统底部排出的高温贫液温度为100 115°C，吸收了二氧化硫的富液与从解吸系统底部排出的高温贫液换热后，富液温度升高到 75 85°C，换热后的富液(75 85°C )再进一步与一部分高温解吸气体(105 115°C ) 进行换热，富液温度升高到85 95°C。所述悬浮物过滤器可以为硫磺过滤器。所述脱硫剂可以为有机胺溶液或离子液。下面参照附图更详细地描述根据本发明实施例的烟气脱硫解吸气体脱水方法。实施例1参照图1，在本实施例中，将从解吸系统解吸出的高温解吸气体进行两级冷凝。将一级冷凝产生的第一冷凝液直接外排，第一冷凝液主要含有水和少量亚硫酸。然后将一级冷凝产生的主要含有脱硫剂、水和杂质的解吸气体进行二级冷凝，从而产生第二冷凝液以及解吸气体，第二冷凝液为饱和亚硫酸溶液且含有少量脱硫剂和杂质(比如硫磺等)。随后，将解吸气体供给到气液分离装置中进行气液分离，从而产生含二氧化硫的酸性气体和液体。气液分离产生的液体中主要含有水，且含有大量的二氧化硫和杂质。
然后，将产生的含二氧化硫的酸性气体供给到制酸系统或予以储存，并将气液分离后产生的液体和二级冷凝后产生的第二冷凝液供给到悬浮物过滤器进行过滤，从而去除杂质，由此获得含饱和亚硫酸和少量脱硫剂的脱硫溶液。然后将过滤后的脱硫液体提供到解吸系统中。此外，可以将外排的冷却贫液供给到洗涤水系统或用于其它用途。实施例2参照图2，在本实施例中，除了包括实施例1中的步骤之外，本实施例的方法还包括下面的步骤在将过滤后的脱硫液体提供到解吸系统中之前，使脱硫溶液在第一换热系统中与从解吸系统解吸出的一部分解吸气体进行换热，然后将换热后的脱硫溶液供给到解吸系统中，并使换热后的那部分解吸气体再进行一级冷凝等步骤。实施例3参照图3，在本实施例中，除了包括实施例2中的步骤之外，本实施例的方法还包括下面的步骤使从解吸系统解吸出的另一部分解吸气体在第二换热系统中与换热后的富液进行换热，然后将换热后的富液供给到解吸系统中，并使换热后的该另一部分解吸气体再进行一级冷凝等步骤。在本实施例中，换热后的富液是来自吸收塔的与来自解吸系统的高温贫液换热后的吸收了二氧化硫的富液。具体地说，在吸收塔吸收了二氧化硫的富液温度为45 55°C，从解吸系统底部排出的高温贫液温度为100 115°C，吸收了二氧化硫的富液与从解吸系统底部排出的高温贫液换热后，富液温度升高到75 85°C，换热后的富液 (75 85°C )再进一步与一部分高温解吸气体(105 115°C )进行换热，富液温度升高到 85 95 。需要指出，上述不同实施例中的工艺步骤或一个实施例中的工艺步骤可以进行交换或组合。在上述实施例中，使用的脱硫剂可以为有机胺溶液或离子液。另外需要指出，在冷凝液以及气液分离后的液体中还会不可避免地含有其它强酸性气体成分，比如Cl、NOx, SO3、SO2 ο在本发明中，高温酸性气体和大量的水蒸气在第一级冷凝进行冷凝，冷凝液中基本上为水溶液，没有脱硫溶液溶液，且含极少少量的无机阴离子。将高温解吸气体分级冷凝和分级处理，减少了冷凝液的回流与处理量。第二级冷凝液体进行单独收集，并与气液分离器分离的液体混合作为脱硫溶液， 然后采用悬浮物过滤装置过滤其中的悬浮物(主要为硫磺、其它杂质)，经过滤后的冷凝液体与高温解析气体进行换热后返回解析系统，从而过滤了悬浮物，并减少了管道与泵的堵塞，同时进一步对分级的冷凝液进行处理，减少了返回系统的冷凝液体量，另外进行换热， 减少了冷凝液体在解析系统的需要加热的能耗，同时也减少了高温解析气需要冷凝的低温物质的能耗。第一换热系统采用经过贫富液换热后的75 85°C的富液，进一步与100 115°C 的高温解析气换热，富液升高到85 95°C，高温解析气降低到90 100°C，此过程仅有少量水冷凝出来，然后进入冷凝器，一般冷凝器大于等于二级；依次进行连接，经最后一级冷凝器与气液分离器相连接。例如对于两级冷凝器，经一级冷凝后的酸气温度为80 95°C， 冷凝液温度为80 95°C ；经二级冷凝后的酸气温度为55 65°C，冷凝液温度为50 65°C ； 经过气液分离器分离的高纯二氧化硫气体温度为45 55°C，气液分离器的分离液温度为40 55°C。二级冷凝液体与气液分离液体经悬浮物过滤器过滤后，再进一步与高温解析气进行换热，解析气的温度为85 100°C，冷凝液体经过换热后的温度为75 85°C。在根据本发明的实施例中，由于经过二级冷凝，一级冷凝产生的主要含有水的冷凝液被直接外排，二级冷凝产生的冷凝液主要含有脱硫剂和一部分水、饱和亚硫酸以及杂质，二级冷凝后的高温解吸气体中含有的水份以水蒸气的形式存在于解吸气体中，而杂质在经过过滤之后被去除。这样，主要含有脱硫剂、水、饱和亚硫酸以及杂质的二级冷凝液和气液分离产生的液体在经过过滤之后作为脱硫溶液供给到解吸系统中，或者在供给到解吸系统之前被加热到85°C 95°C，然后在供给到解吸系统中。由于高温解吸气体经过一级冷凝后产生的冷凝液直接外排，所以能够克服因冷凝液全部返回解吸系统使脱硫系统水量增加，而导致脱硫溶液稀释的不足，同时也降低了第一级冷凝需要进一步冷凝的不足，降低了解吸系统的能耗。另外，解吸系统解吸出的高温解吸气体可以用冷凝液进行间接换热，也可以与解吸系统中的需要进行加热的脱硫富液进行换热，从而为脱硫富液进行预热，从而富液预热所需要的其它间接能耗。另外，直接外排的贫液中含有大量的水，从而可以进一步用于洗涤工艺，从而减少了工业水的用量。同时，也可以使返回脱硫解吸系统的冷凝液与解吸气体进行换热，实现了高温气体、低温液体之间换热的内部利用，大大减少了脱硫再生能耗，同时将仅含饱和亚硫酸的二级冷凝液和气液分离液得到的液体(即，它们二者主要为饱和亚硫酸溶液，其中，溶液中含少量的脱硫剂、硫磺等悬浮物)进行解吸。因此，此工艺改进大大节约了系统能耗。因此，本发明的优点在于，能够对高温解吸气体进行多级冷凝，利用每级冷凝液中亚硫酸、脱硫剂含量不同的特点，将每段冷凝液进行分段单独收集，能减少混合收集的冷凝液中亚硫酸因外排带来的二次污染与二氧化硫资源的损耗，同时，也克服了含低含量的亚硫酸冷凝液返回解吸系统而增加解吸能耗与系统水平衡增加的不足。具体地说，第一冷凝液主要含有水，一级冷凝产生的主要含有脱硫剂、水和杂质的解吸气体进行二级冷凝，从而产生含有少量脱硫剂、水、亚硫酸和杂质的第二冷凝液以及解吸气体。分离出的冷凝液或经过气液分离的液体进行部分再利用，再利用的冷凝液或液体、高温解吸气体以及需要预热的富液在热量上进行梯级换热，从而充分地利用了系统热量内部的转换。另外，这有效地保持了脱硫系统水量的平衡，也进一步降低了解吸系统的能耗等问题。
权利要求
1.一种烟气脱硫解吸气体脱水方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤将从解吸系统解吸出的解吸气体进行一级冷凝和二级冷凝，从而产生第一冷凝液、第二冷凝液以及含有水蒸气、二氧化硫气体和脱硫剂的解吸气体，其中，所述第一冷凝液含有水与少量亚硫酸且被外排，所述第二冷凝液为饱和亚硫酸溶液且含有少量脱硫剂和杂质；将产生的解吸气体供给到气液分离装置中进行气液分离，从而产生液体和含有二氧化硫的酸性气体；将所述第二冷凝液和气液分离产生的液体供给到悬浮物过滤器中进行过滤，以去除其中含有的杂质，从而获得含饱和亚硫酸和少量脱硫剂的脱硫溶液；将所述脱硫溶液供给到所述解吸系统中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤在将所述脱硫溶液供给到所述解吸系统中之前，使所述脱硫溶液在换热系统中与从所述解吸系统解吸出的一部分解吸气体进行换热，然后将换热后的脱硫溶液供给到所述解吸系统中，并使换热后的所述一部分解吸气体再进行一级冷凝。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤使从所述解吸系统解吸出的另一部分解吸气体在另一换热系统中与换热后的富液进行换热，然后将进一步换热后的富液供给到所述解吸系统中，并使换热后的所述另一部分解吸气体再进行一级冷凝，其中所述换热后的富液是来自吸收塔的与来自解吸系统的高温贫液换热后的吸收了二氧化硫的富液。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述悬浮物过滤器为硫磺过滤器。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脱硫剂为有机胺溶液或离子液。
全文摘要
本发明提供了一种烟气脱硫解吸气体脱水方法，所述方法包括以下步骤将从解吸系统解吸出的解吸气体进行一级冷凝和二级冷凝，从而产生第一冷凝液、第二冷凝液以及含有水蒸气、二氧化硫气体和脱硫剂的解吸气体；将产生的解吸气体供给到气液分离装置中进行气液分离，从而产生液体和含有二氧化硫的酸性气体；将所述第二冷凝液和气液分离产生的液体供给到悬浮物过滤器中进行过滤，以去除其中含有的杂质，从而获得含饱和亚硫酸和少量脱硫剂的脱硫溶液；将所述脱硫溶液供给到所述解吸系统中。本发明的工艺能够有效地保持脱硫系统水量的平衡，且最大程度上降低了二氧化硫的损耗，同时进一步降低了解吸系统的能耗等问题。
文档编号C01B17/56GK102247743SQ20111021016
公开日2011年11月23日 申请日期2011年7月15日 优先权日2011年7月15日
发明者刘潘, 刘燕川, 张初永, 赵磊, 邱正秋 申请人:攀钢集团攀枝花钢钒有限公司, 攀钢集团有限公司, 攀钢集团研究院有限公司