专利名称：一种脱硫剂再生设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种脱硫剂再生设备。
背景技术：
有机胺溶液等碱性化合物的水溶液被广泛应用于酸性气体(硫化氢、二氧化碳、 二氧化硫等)脱除与回收。其原理是低浓度的酸性气体与碱液接触后生成可以分解的有机 胺盐，形成富液，然后在解吸塔中进行加热解吸，释放出高浓度的酸性气体加以回收利用， 同时解吸后的得到的胺液经过净化处理后可重复利用。烧结烟气中氧气含量很高，有机胺脱硫溶液在对烧结烟气脱硫的过程中存在三种 降解方式如有机胺溶液的氧化降解、有机胺溶液的热降解和有机胺溶液的化学降解，有机 胺经过上述降解后可以生成甲酸根、乙酸根、草酸根等有机酸根；而且，由于烟气中含有少 量的氯化氢、氟化物、硫化氢、氮氧化物、有机硫等，这些物质与有机胺脱硫溶液接触后会生 成相应的酸根和硫单质，同时脱硫液体中的亚硫酸根离子会部分氧化为硫酸根离子；另外， 上述有机阴离子、无机阴离子能够与有机胺进行结合生成不能在解吸塔中解吸的热稳定性 盐，当热稳定性盐的含量达到一定的量时，所述脱硫液体开始劣化，脱硫效果会明显下降。 另外，烧结烟气中通常含有大量的粉尘(110-272mg/m3)和金属离子，在烧结烟气与有机胺 脱硫溶液接触时，粉尘会分散在有机胺脱硫溶液中，并循环于吸收塔、解吸塔及其管道中， 容易引起富集、管道堵塞，甚至导致脱硫装置无法运行；而且，粉尘在脱硫溶液中含量的增 加，影响有机胺脱硫溶液的吸收、解吸性能。此外，大量的有机酸根离子的存在会加速设备 的腐蚀，腐蚀产物容易进行富集引起设备堵塞并改变脱硫液体的性质，引起脱硫液体发泡 等一系列问题，增加了运行成本与设备的维护。CN 2699985Y公开了气体脱硫装置脱硫胺液净化复活装置，其中，依次由进料泵、 精密过滤器、吸附罐及之间的连接管组成，进料泵端连接进料管，吸附罐端连接出料管。具 体地，采用膜过滤器对脱硫胺液中的粉尘进行净化处理，采用分子筛和弱碱性离子交换树 脂来脱除脱硫胺液中的热稳态盐。然而，在该净化复活装置中，膜过滤器存在工作负荷大， 膜的寿命较短的问题。CN 1923345A公开了一种脱除有机胺类吸收剂中硫酸根离子的方法，其中，包括下 述步骤含有硫酸根离子的有机胺类吸收剂在常温和常压条件下，以空速Hh-1通过活性 炭吸附柱，然后在室温为20-80°C，空速为0. 5-31Γ1的条件下，通过经NaOH溶液处理过的阴 离子交换树脂层，脱除所含的硫酸根离子，当流出阴离子交换树脂层的有机胺类吸收剂PH 值小于5. 5时，用NaOH溶液对阴离子交换树脂层进行处理后，重复上述过程，所述阴离子交 换树脂是其粒径在0. 2-1. 2mm之间的颗粒占中颗粒数的95%以上。虽然采用该专利申请公 开的方法能够脱除有机胺类吸收剂中的硫酸根离子和部分悬浮物，然而，有机胺类吸收剂 中较小颗粒的悬浮物如颗粒直径为1微米以下的悬浮物仍然不能充分脱除，而且，在有机 胺类吸收剂中悬浮物较多的情况下，采用上述专利申请中公开的方法更难以充分脱除有机 胺类吸收剂中的悬浮物，从而容易导致离子交换装置发生堵塞。
实用新型内容本实用新型的目的是为了克服现有的脱硫剂再生设备的上述缺陷，提供了一种新 的脱硫剂再生设备，采用该脱硫剂再生设备对脱硫剂进行再生处理能够充分脱除脱硫剂中 的悬浮物，保证膜过滤器的使用寿命较长，并且能够防止离子交换装置发生堵塞，从而使得 所述离子交换装置具有稳定的性能；而且，采用该脱硫剂再生设备能够脱除劣化脱硫剂中 的热稳定盐。本实用新型提供了一种脱硫剂再生设备，其中，所述再生设备包括沉淀过滤装 置、活性炭吸附柱、膜过滤器和离子交换装置，且沿着脱硫剂的流向，所述沉淀过滤装置、 活性炭吸附柱、膜过滤器和离子交换装置依次串联连通，所述沉淀过滤装置允许通过的 颗粒的最大颗粒直径为60-100 μ m，所述膜过滤器允许通过的颗粒的最大颗粒直径为 0.01-0. Ιμ 。在本实用新型提供的所述再生设备中，由于设置有沉淀过滤装置、活性炭吸附柱 和膜过滤器，从而能够充分去除劣化脱硫剂中的悬浮物；而且，由于在所述膜过滤器之前 设置有所述沉淀过滤装置和活性炭吸附柱，因此，避免了大颗粒的悬浮物对所述膜过滤器 造成损伤，从而使得所述膜过滤器具有稳定的处理效果和较长的使用寿命，并且能够防止 大颗粒的悬浮进入离子交换装置中而发生堵塞，从而使得所述离子交换装置具有稳定的性 能；另外，所述离子交换装置能够吸附劣化脱硫剂中的氯离子、硫酸根离子、草酸根离子、甲 酸根离子和乙酸根离子，从而脱除劣化脱硫剂中的热稳定盐。
图1表示本实用新型提供的劣化脱硫剂的再生设备的结构示意图；图2表示本实用新型的一种优选实施方式的劣化脱硫剂的再生设备的结构示意 图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型提供的所述劣化脱硫剂再生设备包括沉淀过滤装置1、活 性炭吸附柱2、膜过滤器3和离子交换装置4，且沿着脱硫剂的流向，所述沉淀过滤装置1、活 性炭吸附柱2、膜过滤器3和离子交换装置4依次串联连通。通常情况下，所述沉淀过滤装 置1与活性炭吸附柱2之间、所述活性炭吸附柱2与膜过滤器3之间、所述膜过滤器3与离 子交换装置4之间均通过中间带有阀门的管道进行连通。在本实用新型中，所述劣化脱硫剂为烟气脱硫剂对含有二氧化硫的混合气体进行 脱硫，并加热解吸后得到的混合液体。所述烟气脱硫剂可以为能够用于脱除含有二氧化硫 的混合气体中的二氧化硫的各种常用试剂，例如，所述烟气脱硫剂可以为含有N，N-羟乙基 哌嗪、哌嗪、二氮杂环和酸的水溶液。所述含有二氧化硫的混合气体在本实用新型中没有 特别的限定，例如可以为电厂锅炉烟气、硫酸工业尾气、冶金烧结烟气。在本实用新型提供 的劣化脱硫剂的再生设备中，由于设置有沉淀过滤器、活性炭吸附柱和膜过滤器从而具有 很强的脱除劣化脱硫剂中的悬浮物的能力，因此，本实用新型更适合用于对含有大量(如 110-272mg/m3)的粉尘的烧结烟气进行处理。
4[0013]在所述劣化脱硫剂再生设备中，所述沉淀过滤装置1可以为本领域常规使用的各 种沉淀过滤装置，如沉淀过滤器、板式压滤器、板式过滤器等。所述沉淀过滤装置1主要用 于脱除所述劣化脱硫剂中颗粒直径较大的悬浮物，具体的，所述沉淀过滤装置1允许通过 的悬浮物颗粒的最大颗粒直径为60-100 μ m。在所述沉淀过滤装置1中，过滤后得到的液体 可以通过所述沉淀过滤装置1的上端的出料口进入后续设备中，过滤后沉积的沉淀物可以 通过所述沉淀过滤装置1的底部的残渣口排出。在所述劣化脱硫剂再生设备中，所述活性炭吸附柱2没有特别的限定，只要能够 保 证通过所述活性炭吸附柱2之后的劣化脱硫剂中基本上不存在或者存在极少量(如0. 1 重量％以下)的颗粒直径为3μπι以上的悬浮物即可。通常情况下，所述活性炭吸附柱2可 以包括柱体和装填在柱体内的活性炭，所述活性炭可以为球形活性炭和/或椰壳活性炭， 优选为球形活性炭，且所述球形活性炭的颗粒直径可以为10-80目。在所述劣化脱硫剂再生设备中，所述膜过滤器3可以为常规使用的膜过滤器，通 常情况下，所述膜过滤器允许通过的悬浮物颗粒的最大颗粒直径为0. 01-0. 1 μ m。所述膜过 滤器3中具有滤膜层，所述滤膜层可以为各种常规的膜过滤器中使用的无机膜，例如，所述 无机膜可以为氧化铝膜、二氧化硅膜、多孔玻璃膜、中空纤微膜、二氧化锆膜或二氧化钛膜。在本实用新型提供的所述再生设备中，由于前述的沉淀过滤装置1和活性炭吸附 柱2的存在，从而能够脱除所述劣化脱硫剂中绝大部分的悬浮，进而大大减轻了所述膜过 滤器3的工作负荷，使得所述膜过滤器3具有稳定的过滤效果和较长的使用寿命。为了进 一步减少进入所述膜过滤器3的劣化脱硫剂中的悬浮物的含量并减小所述膜过滤器3的工 作负荷，使得通过所述膜过滤器3之后的劣化脱硫剂基本上不含有悬浮物，如图2所示，所 述劣化脱硫剂再生设备优选还包括石英砂过滤器5，沿着脱硫剂的流向，所述石英砂过滤器 5设置在所述沉淀过滤装置1和活性炭吸附柱2之间，具体的，所述石英砂过滤器5的进料 口与所述沉淀过滤装置1的出料口连通，所述石英砂过滤器5的出料口与所述活性炭吸附 柱2的进料口连通。所述石英砂过滤器5可以为各种常规使用的石英砂过滤器，通常情况 下，所述石英砂过滤器5允许通过的悬浮物颗粒的最大颗粒直径可以为5-50 μ m。在本实用新型提供的所述劣化脱硫剂再生设备中，所述离子交换装置4可以包括 柱体和位于该柱体腔室内的阴离子交换树脂床层。形成所述阴离子交换树脂床层的阴离子 交换树脂的颗粒直径为0. 1-1. 5毫米，优选为0. 5-1. 0毫米。在本实用新型中，所述阴离子 交换树脂的种类没有特别的限定，能够吸附劣化脱硫剂中的热稳定盐的阴离子如氯离子、 硫酸根离子、草酸根离子、甲酸根离子和乙酸根离子的各种阴离子交换交换树脂均能应用 于本实用新型中，具体的，所述阴离子交换树脂可以为环氧系阴离子交换树脂、丙烯酸系阴 离子交换树脂、苯丙烯系阴离子交换树脂、苯乙烯系阴离子交换树脂中的至少一种。为了进 一步提高所述劣化脱硫剂再生设备脱除稳定盐的能力，优选对热稳定盐的各种阴离子具有 很强的吸附能力的环氧系阴离子交换树脂。具体的，所述环氧系阴离子交换树脂例如可以 为330弱碱性环氧系阴离子交换树脂、331弱碱性环氧系阴离子交换树脂；所述丙烯酸系阴 离子交换树脂例如可以为D311大孔弱碱性丙烯酸系阴离子交换树脂、D941大孔弱碱性丙 烯酸系阴离子交换树脂、D113大孔弱碱性丙烯酸系阴离子交换树脂；所述苯丙烯系阴离子 交换树脂例如可以为D301弱碱性苯丙稀系阴离子交换树脂、331弱碱性苯丙烯系阴离子交 换树脂；所述苯乙烯系阴离子交换树脂例如可以为D301大孔弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂、DOOl大孔强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂、D201大孔强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂。在本实用新型提供的所述劣化脱硫剂再生设备中，所述离子交换装置可以为至少 两个，且该至少两个离子交换装置并联设置，从而能够实现连续式生产。具体的，实现连续 式生产的方法包括在一个离子交换装置中的阴离子交换树脂饱和吸附时，将该离子交换装 置的进料口和出料口的阀门关闭，并使来自所述膜过滤器3的劣化脱硫剂进入其它离子交 换装置中，从而保证即使其中一个或多个离子交换装置中的离子交换树脂饱和吸附时也不 影响整个劣化脱硫剂再生设备的运行。在优选情况下，所述离子交换装置4还可以包括再生管道，所述再生管道与所述 离子交换装置4中的柱体的腔室连通，从而通过所述再生管道向所述离子交换装置4中注 入再生液体，以使所述离子交换装置4中饱和吸附的阴离子交换树脂床层恢复吸附能力。 所述再生管道向所述离子交换装置4中注入再生液体的一端(即再生管道进料端)可以设 置在所述阴离子交换树脂床层的上方，也可以设置在所述阴离子交换树脂床层的下方，优 选设置在所述阴离子交换树脂床层的上方。相应地所述再生液体从所述离子交换装置中流 出的一端(即再生管道出料端)与所述再生管道进料端相反设置，即在所述再生管道进料 端设置在所述树脂床的上方时，所述再生管道出料端设置在所述树脂床的下方；在所述再 生管道进料端设置在所述树脂床的下方时，所述再生管道出料端设置所述树脂床的上方。 另外，所述再生管道在所述离子交换装置4的外面优选为循环连通的结构，也即从所述再 生管道出料端流出的再生液体能够通过所述再生管道循环到所述再生管道出料端，并再次 进入离子交换装置4中，从而能够对所述离子交换装置4中的饱和吸附的离子交换树脂进 行循环再生处理。在本实用新型中，所述再生液体为能够使所述树脂床恢复吸附能力的溶 液，通常情况下，所述再生液体可以为浓度为1-15重量％的氢氧化钠溶液。在进一步优选情况下，如图2所示，所述石英砂过滤器5、所述活性炭吸附柱2和 所述膜过滤器3中的至少一个还可以包括清洗管道，所述清洗管道与所述活性炭吸附柱2、 所述石英砂过滤器5和所述膜过滤器3中的至少一个连通，用于对所述活性炭吸附柱2、所 述石英砂过滤器5和所述膜过滤器3中的至少一个进行反冲，从而通过所述清洗管道去除 所述石英砂过滤器5、所述活性炭吸附柱2和所述膜过滤器3中的至少一个中沉积的沉淀 物。以所述活性炭吸附柱为例，所述清洗管道去除沉淀物的具体方法包括通过向所述活性 炭吸附柱的下端注入水，使在所述活性炭吸附柱中沉积的沉淀物以悬浮物的形式分散于水 中，并通过上端的出水口流出所述活性炭吸附柱，因此，在所述活性炭吸附柱中，所述清洗 管道的进水口设置在所述活性炭吸附柱的下端，所述清洗管道的出水口设置在所述活性炭 吸附柱的上端，且所述清洗管道的进水口的进水和所述清洗管道的出水口的出水均可以通 过阀门控制，另外，为了使所述活性炭吸附柱中的沉淀物能够充分清洗出来，优选所述清洗 管道的进水口通过能够提高水的流速的水泵向所述活性炭吸附柱中注入水。在所述石英砂过滤器5中设置清洗管道的方法和清洗管道去除沉淀物的方法与 所述活性炭吸附柱相同。在所述膜过滤器3中设置清洗管道的情况下，所述清洗管道设置的方法和去除沉 淀物的方法与所述活性炭吸附柱中的清洗管道可以相同，也可以不同。具体的，在所述膜过 滤器3中，所述清洗管道可以通过向所述膜过滤器的出料端注入水和气体的混合流体，并使所述水和气体的混合流体透过所述膜过滤器的滤膜层，从而使沉积在所述膜过滤器进料 端的滤膜层表面上的沉淀物离开所述滤膜层，并以悬浮物的形式分散在水和气体的混合流 体中，然后通过设置在所述膜过滤器的进料端的清洗管道出口流出所述膜过滤器。所述水 和气体的混合流体可以通过风机和水泵分别向清洗管道的进口注入气体和水从而得到。所 述气体通常为空气。以下结合图1和图2介绍本实用新型提供的劣化脱硫剂净化设备的工作原理。如图1和图2所示，所述劣化脱硫剂通过所述沉淀过滤装置1的进料口进入所述 沉淀过滤器中。在所述沉淀过滤装置1中，所述劣化脱硫剂中的颗粒直径较大的悬浮物停 留在所述沉淀过滤装置1中，过滤后得到的滤液可以直接进入所述活性炭吸附柱2中，也可 以先通过所述石英砂过滤器5进行过滤，然后使经过所述石英砂过滤器过滤后得到的滤液 进入所述活性炭吸附柱2中。然后，使经过所述活性炭吸附柱2之后得到的液体进入所述 膜过滤器3，在所述膜过滤器3中，可以使所述液体中的颗粒直径为1微米以下的悬浮物停 留在所述膜过滤器3的滤膜层的进料端，从而保证经过所述膜过滤器3之后得到的液体中 基本上不含有悬浮物。在经过所述膜过滤器3处理之后，使所述膜过滤器3的出料口流出 的劣化脱硫剂进入所述离子交换装置4中进行离子交换。由于所述离子交换装置4中填装 有阴离子交换树脂，因此，所述劣化脱硫剂中的热稳定盐的各种阴离子如氯离子、硫酸根离 子、草酸根离子、甲酸根离子和乙酸根离子吸附在所述阴离子交换树脂床中。在本实用新型 的一种优选实施方式中，所述离子交换装置可以为两个或两个以上，且各个所述离子交换 装置并联设置。在所述离子交换树脂为并联设置的两个或两个以上情况下，在生产过程中， 可以首先使其中的至少一个离子交换装置不进行离子交换，同时使其中的至少一个离子交 换装置实施离子交换；随着所述离子交换的进行，当已经开始进行离子交换的所述离子交 换装置中的树脂床饱和吸附时，将已经饱和吸附的离子交换装置的进料口和出料口的阀门 关闭，使来自所述膜过滤器3的液体进入之前并未进行离子交换的离子交换装置中继续进 行离子交换；同时，通过再生管道向已经饱和吸附的离子交换装置中注入再生液体如浓度 为1-15重量％的氢氧化钠液体，从而恢复所述离子交换装置中的树脂床的吸附能力，并且 当正在进行离子交换的离子交换装置中的树脂床饱和吸附时，使已经恢复了吸附能力的离 子交换装置继续进行离子交换，从而实现所述再生设备的连续运行。另外，在所述石英砂过 滤器5、活性炭吸附柱2和膜过滤器3中沉积的沉淀物过多时，可以通过清洗管道对它们进 行反冲，从而去除所述石英砂过滤器5、活性炭吸附柱2和膜过滤器3中沉积的沉淀物。由此可见，采用本实用新型提供的所述脱硫剂再生设备能够去除脱硫剂中的悬浮 物和热稳定盐，并且能够避免大颗粒的悬浮物对所述膜过滤器造成损伤，从而使得所述膜 过滤器具有稳定的处理效果和较长的使用寿命。
权利要求一种脱硫剂再生设备，其特征在于，所述再生设备包括沉淀过滤装置(1)、活性炭吸附柱(2)、膜过滤器(3)和离子交换装置(4)，且沿着脱硫剂的流向，所述沉淀过滤装置(1)、活性炭吸附柱(2)、膜过滤器(3)和离子交换装置(4)依次串联连通，所述沉淀过滤装置(1)允许通过的颗粒的最大颗粒直径为60-100μm，所述膜过滤器(3)允许通过的颗粒的最大颗粒直径为0.01-0.1μm。
2.根据权利要求1所述的再生设备，其特征在于，所述沉淀过滤装置(1)为板式压滤 器、板式过滤器或沉淀过滤器。
3.根据权利要求1所述的再生设备，其特征在于，所述活性炭吸附柱(2)包括柱体和装 填在柱体内的活性炭，所述活性炭为球形活性炭。
4.根据权利要求1所述的再生设备，其特征在于，所述离子交换装置(4)为至少两个， 且该至少两个离子交换装置并联设置。
5.根据权利要求1或4所述的再生设备，其特征在于，所述离子交换装置(4)包括柱体 和位于该柱体腔室内的阴离子交换树脂床层。
6.根据权利要求5所述的再生设备，其特征在于，形成所述阴离子交换树脂床层的阴 离子交换树脂的颗粒直径为0. 1-1. 5毫米。
7.根据权利要求5所述的再生设备，其特征在于，所述离子交换装置(4)还包括再生管 道，所述再生管道与所述柱体的腔室连通。
8.根据权利要求1-3中任意一项所述的再生设备，其特征在于，所述再生设备还包括 石英砂过滤器(5)，沿着脱硫剂的流向，所述石英砂过滤器(5)设置在所述沉淀过滤装置 ⑴和活性炭吸附柱⑵之间。
9.根据权利要求8所述的再生设备，其特征在于，所述石英砂过滤器(5)允许通过的颗 粒的最大颗粒直径为5-50 u m。
10.根据权利要求8所述的再生设备，其特征在于，所述活性炭吸附柱(2)、所述石英砂 过滤器(5)和所述膜过滤器(3)中的至少一个还包括清洗管道，所述清洗管道与所述石英 砂过滤器(5)、所述活性炭吸附柱(2)和所述膜过滤器(3)中的至少一个连通，用于对所述 活性炭吸附柱(2)、所述石英砂过滤器(5)和所述膜过滤器(3)中的至少一个进行反冲。
专利摘要本实用新型提供了一种脱硫剂再生设备，其中，所述再生设备包括沉淀过滤装置(1)、活性炭吸附柱(2)、膜过滤器(3)和离子交换装置(4)，且沿着脱硫剂的流向，所述沉淀过滤装置(1)、活性炭吸附柱(2)、膜过滤器(3)和离子交换装置(4)依次串联连通，所述沉淀过滤装置(1)允许通过的颗粒的最大颗粒直径为60-100μm，所述膜过滤器(3)允许通过的颗粒的最大颗粒直径为0.01-0.1μm。采用本实用新型提供的所述脱硫剂再生设备能够去除脱硫剂中的悬浮物和热稳定盐，并且能够避免大颗粒的悬浮物对所述膜过滤器造成损伤，从而使得所述膜过滤器具有稳定的处理效果和较长的使用寿命。
文档编号B01D53/96GK201618518SQ20092027191
公开日2010年11月3日 申请日期2009年12月10日 优先权日2009年12月10日
发明者叶运高, 孙梦君, 张金阳, 彭良虎, 段蓉斌, 邱正秋, 黎建明 申请人:攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司;攀钢集团研究院有限公司;攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司