烟气的处理方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及化工领域，具体地，涉及烟气的处理方法及系统。
【背景技术】
[0002]温室气体的大量排放被认为是造成近年来观察到的冰川融化、海平面上升以及多种极端恶劣天气出现的原因。在所有已知的温室气体中，二氧化碳的排放量是最大的，因此二氧化碳减排是世界各国都必须承担的责任。
[0003]燃煤电厂是最主要的二氧化碳集中排放源，针对燃煤电厂烟气中二氧化碳的捕集技术主要可分为燃烧前捕集、燃烧后捕集以及富氧燃烧技术。其中，燃烧后捕集又包括化学吸收、物理吸附、膜分离以及低温分离等技术。其中化学吸收法具有技术成熟、适用于较低浓度二氧化碳处理等特点，被认为是最有应用前景的二氧化碳捕集技术。
[0004]采用化学吸收法捕集二氧化碳时，吸收剂的选择尤为重要。相比现今最常用和最成熟的吸收剂-乙醇胺(MEA)，氨水作为二氧化碳吸收剂具有诸多优点，包括吸收剂成本低廉、吸收能力强、再生能耗低、无降级、低腐蚀以及联合脱除多种污染物的潜力。然而，氨法脱碳技术的应用受氨水的高挥发性所限制。一方面氨的大量逃逸使得氨洗涤与氨再生系统需耗费大量能量；另一方面氨的挥发使得二氧化碳解吸过程中在冷凝器和气液分离器部分发生结晶，影响正常运行。
[0005]在燃煤电厂烟气中，另一种需要处理的污染物是二氧化硫，一般采用脱硫塔进行处理。现今应用最广泛的是石灰石-石膏法脱硫技术，这种脱硫方法要消耗大量的石灰石资源，且产生脱硫废水和大量副产石膏，而我国石膏资源丰富，因此副产品经济价值不高。此外脱硫塔出口气体中依然会含有一定浓度的二氧化硫，这部分二氧化硫会对随后的二氧化碳捕集系统造成影响，因而一般需要采用预处理设备进行二氧化硫的精脱除，显著增加了设备投资。
[0006]因此，烟气处理的方法和系统有待于进一步改进。
【发明内容】
[0007]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出利用氨水联合脱除二氧化碳和二氧化硫的烟气处理方法和系统，适用于同时含有二氧化硫和二氧化碳烟气的净化处理，优化了氨法脱碳工艺，降低了二氧化碳和二氧化硫捕集系统的能耗。
[0008]因而，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种烟气的处理方法。根据本发明的实施例，该方法包括:利用第一氨水对烟气进行第一净化处理，以便得到含有二氧化碳和氨气的第一净化烟气和脱硫后液，其中，脱硫后液中含有亚硫酸铵；利用第二氨水对所述含有二氧化碳和氨气的第一净化烟气进行第二净化处理，以便得到含有氨气的第二净化烟气和负载二氧化碳的第二氨水；利用第三氨水对所述含有氨气的第二净化烟气进行第三净化处理，以便获得净化后的烟气和脱氨后液，其中，所述净化后的烟气中，氨体积浓度低于50ppm。发明人惊奇的发现，利用该方法对烟气进行处理，可以避免氨水高挥发性所产生的氨大量逃逸引起的大量能量损耗，以及氨的挥发形成的结晶影响装置正常运行，并且节约能源、成本低。
[0009]另外，根据本发明上述实施例的烟气处理方法，还可以具有如下附加的技术特征:
[0010]根据本发明的实施例，该方法进一步包括:将所述脱硫后液进行第一降温处理，以便得到冷却的脱硫后液，并将所述冷却的脱硫后液用于所述第三净化处理，即第三氨水为冷却后的脱硫后液。由此，对脱硫后液进行冷却，以便提高第三净化处理的净化效果。将所述脱氨后液与所述脱硫后液进行第一换热处理，以便得到预热后的脱氨后液，并将所述预热后的脱氨后液用于所述第一净化处理。由此，通过换热实现脱氨后液的加热以及脱硫后液的冷却，实现热量的整合，节约能源。
[0011]根据本发明的实施例，该方法进一步包括:将所述负载二氧化碳的第二氨水进行解吸处理，以便得到含有二氧化碳和氨气的混合气体和解吸后液；以及将所述解吸后液进行第二降温处理，以便得到冷却后的解吸后液，并将所述解吸后液用于所述第二净化处理。由此，负载二氧化碳的氨水中的二氧化碳得到释放，有利于氨水的循环利用。
[0012]根据本发明的实施例，在进行所述解吸处理之前，利用所述解吸后液对所述负载二氧化碳的第二氨水进行第二换热处理。由此，通过换热实现负载二氧化碳的第二氨水的加热，以及解吸后液的冷却，实现热量的整合，节约能源。
[0013]根据本发明的实施例，该方法进一步包括:对所述含有二氧化碳和氨气的混合气体进行第四净化处理，以便得到二氧化碳气体，其中，所述二氧化碳气体中二氧化碳的纯度不低于95%。由此，利用第四净化处理对二氧化碳产物的进一步提纯，从而省去了冷凝器和气液分离器，在保证产物高纯度的同时解决了结晶问题。
[0014]根据本发明的实施例，将所述脱氨后液用于所述第一净化处理之前，进一步包括:利用所述脱氨后液对所述含有二氧化碳和氨气的混合气体进行第四净化处理。由此，氨水可以反复重复利用，节约成本。
[0015]根据本发明的实施例，该处理方法进一步包括:当所述脱硫后液中亚硫酸铵达到饱和后，对所述脱硫后液进行氧化，获得硫酸铵溶液；以及对所述硫酸铵溶液进行蒸发结晶，以便获得硫酸铵晶体。由此，利用废弃的脱硫后液生产经济价值高的硫酸铵晶体。
[0016]根据本发明实施例，所述氧化通过所述脱硫后液与氧气接触进行的。由此，操作简单，氧化效果好。
[0017]根据本发明的另一方面，本发明提供了一种烟气的处理系统。根据本发明的实施例，该处理系统包括:第一净化装置，所述第一净化装置具有烟气入口、第一氨水入口、第一净化烟气出口和脱硫后液出口，所述第一净化装置适于利用第一氨水对烟气进行第一净化处理，以便得到含有二氧化碳和氨气的第一净化烟气和脱硫后液，其中，所述脱硫后液中含有亚硫酸铵；第二净化装置，所述第二净化装置具有第一净化烟气入口、第二氨水入口、第二净化烟气出口和负载二氧化碳的第二氨水出口，所述第一净化烟气入口与所述第一净化烟气出口相连，所述第二净化装置适于利用第二氨水对所述含有二氧化碳和氨气的第一净化烟气进行第二净化处理，以便得到含有氨气的第二净化烟气和负载二氧化碳的第二氨水；第三净化装置，所述第三净化装置具有第三氨水入口、第二净化烟气入口、净化后的烟气出口和脱氨后液出口，所述第二净化烟气入口与所述第二净化烟气出口相连，所述第三净化装置适于利用第三氨水对所述含有氨气的第二净化烟气进行第三净化处理，以便获得净化后的烟气和脱氨后液，其中，所述净化后的烟气中，氨体积浓度低于50ppm。发明人惊奇的发现，利用该处理系统对烟气进行处理，可以避免氨水高挥发性所产生的氨大量逃逸引起的大量能量损耗，以及氨的挥发形成的结晶影响装置正常运行，并且节约能源、成本低。
[0018]根据本发明的实施例，该处理系统进一步包括:第一冷却装置，所述第一冷却装置分别与所述脱硫后液出口和第三氨水入口相连，所述第一冷却装置适于将所述脱硫后液进行第一降温处理，以便得到冷却的脱硫后液，并将所述冷却的脱硫后液用于所述第三净化处理；第一换热器，所述第一换热器设置在所述第一净化装置和所述第三净化装置之间，所述第一换热器适于将所述脱氨后液与所述脱硫后液进行第一换热处理，以便得到预热后的脱氨后液，并将所述预热后的脱氨后液用于所述第一净化处理。由此，通过换热实现脱氨后液的加热以及脱硫后液的冷却，实现热量的整合，节约能源。
[0019]根据本发明的实施例，该处理系统进一步包括:二氧化碳解吸塔，所述二氧化碳解吸塔具有负载二氧化碳的第二氨水入口、混合气体出口和解吸后液出口，所述负载二氧化碳的第二氨水入口与所述负载二氧化碳的第二氨水出口相连，所述二氧化碳解吸塔适于将所述负载二氧化碳的第二氨水进行解吸处理，以便得到含有二氧化碳和氨气的混合气体和解吸后液；第二冷却装置，所述第二冷却装置具有解吸后液入口和冷却后解吸后液出口，所述解吸后液入口与解吸后液出口相连，所述冷却后解吸后液出口与第二氨水入口相连；所述第二冷却装置适于将所述解吸后液进行第二降温处理，以便得到冷却后的解吸后液，并将所述解吸后液用于所述第二净化处理；由此，负载二氧化碳的氨水中的二氧化碳得到释放，有利于氨水的循环利用。
[0020]根据本发明的实施例，该处理系统进一步包括:第二换热装置，所述第二换热装置设置在所述第二净化装置和所述二氧化碳解吸塔之间，且适于在进行所述解吸处理之前，利用所述解吸后液对所述负载二氧化碳的第二氨水进行第二换热处理。由此，通过换热实现负载二氧化碳的第二氨水的加热，以及解吸后液的冷却，实现热量的整合，节约能源。
[0021]根据本发明的实施例，该处理系统进