净化的多级吸收-解析的柠檬酸盐工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于烟气脱除S02的领域，涉及到使用柠檬酸盐溶液作为吸收剂的多级吸 收-解析的工艺方法。
【背景技术】
[0002] 目前的烟气脱硫技术中，应用较广泛的钙法、镁法、氨法、海水法都属于对脱硫剂 不进行再生的吸收一一转移法。其主要特点是：均采用脱硫剂吸收烟气中的30 2;生成的产 物不进行再生，而是转移或者抛弃。
[0003] 1)湿式钙法的脱硫剂采用CaC03或者CaO,产物为CaSO4，总体反应是：
[0004] Ca0+S02+l/202+2H20 -CaS04 · 2H20
[0005] 2)镁法以MgO浆液为脱硫剂，产物为MgS03，总体反应是：
[0006] Mg0+S02-MgSO3
[0007] 3)氨法是利用氨液吸收烟气中的S02生成亚硫酸铵溶液，并在有氧条件下将亚硫 酸铵氧化成硫酸铵，总体反应是：
[0008] 2NH3+H20+S02+l/202- (NH4)2S04
[0009] 4)海水法是利用海水的天然碱性吸收烟气中S02后排入大海，海水与烟气中的S02 接触发生以下主要反应：
[0010] S02(g)+H20+l/202= 2H++S042
[0011] 这类方法的缺点是形成了事实上的转移污染。
[0012] 关于柠檬酸盐脱硫法见诸报道的有：
[0013] 1)美国矿产局于实验室开发的柠檬酸盐溶液吸收烟气中的S02-一通过化学反应 对吸收液进行再生的方法。吸收液再生的产物是可从溶液中分离的硫磺颗粒。溶液再生后 循环用于吸收烟气中的so2。两步反应是：
[0014] 吸收：S02(g)+H20(l) =HS03-+H+
[0015] 吸收液再生：H++HS03 一+2H2S= 3S(s) +3H20
[0016] 2)国内金川集团采用了柠檬酸盐溶液吸收烟气中的S02并通过加热对吸收液进行 再生。
[0017] 现有技术中的方法均为单级柠檬酸盐溶液吸收工艺，目前，没有使用柠檬酸盐溶 液吸收烟气中的30 2的多级吸收一解析工艺方法。
【发明内容】
[0018] 本发明所要解决的技术问题是：为以柠檬酸盐溶液为吸收剂的烟气脱S02工艺提 供多级吸收-解析设备叠加的工艺应用，以降低烟气脱硫装置能耗、减少装置设备重量。
[0019] 为了更好地理解本发明，在对技术方案进行详细描述之前，需要对本发明描述中 所使用的部分术语进行解释。
[0020] 在本发明中，待脱硫的含硫烟气（简称"烟气"）包括烧结烟气、冶金烟气、电站锅 炉烟气等中的一种或多种，所说脱硫是指脱除烟气中的so2。
[0021] 柠檬酸盐溶液，依据在吸收过程中的作用区分为吸收剂和吸收液；"吸收剂"指用 于吸收烟气中S02的柠檬酸盐溶液；"吸收液"指已经吸收了S0 2的柠檬酸盐溶液。
[0022] "吸收液"依据吸收剂应用于所对应的吸收设备的吸收级数和302富集程度区分为 "第R级富液、……、第2级富液、直至第1级吸收得到的富液。因此第R级富液、……、第 2级富液到第1级富液的S02含量依次增加，即从第R级富液、……、第2级富液、到第1级 富液吸收S02的能力依次降低。
[0023] "富液"指送往解析单元的、吸收了S02的柠檬酸盐溶液；"贫液"指已经解析出所 吸收的302的柠檬酸盐溶液，并依据溶液历经的解析级数和解析程度区分为"第1级贫液"、 "第2级贫液"……最后一级解析得到的溶液为"末级贫液";如果富液仅通过一级解析来脱 出所吸收的S02，那么一级解析后的溶液就成为"末级贫液"。因此从第1级贫液、第2级贫 液、……、到末级贫液的S02含量依次减少，即从第1级贫液、第2级贫液、……、到末级贫 液对30 2的吸收能力依次提高。
[0024] 为了更好地解释本发明，在此对各实施例中各种设备、介质和介质特性的代码和 编号规则做以下统一的说明。
[0025] 设备编号由3位数构成。首位数为0~5,分别对应为：0-一体化设备内的隔板； 1 一吸收设备；2-换热设备；3-解析设备；4一流体输送设备；5-塔内液体分布器。吸收设 备和解析设备后两位数为吸收设备和解析设备的级数号，对应于吸收或解析流程中的级数 依次编号；一体化设备内的隔板、换热设备、流体输送设备和塔内液体分布器依流程顺序 依次编号。
[0026] 介质代码为i，用作下标的标注；i的编号由两位数构成，对工艺中各介质依流程 顺序依次编号。
[0027] 各介质特性用Xi、yjpFi描述。X;为液相介质中的S0 2浓度，单位为g/L;yi为气 相介质中的S02浓度，单位为g/m3;F;为介质的流量，单位为m3/h。i为介质编号。
[0028] 本发明解决技术问题的技术方案为：
[0029] 1、多级吸收：吸收单元的吸收装置由多级吸收设备叠加配置组合而成，用以分级 吸收净化烟气中的S02。以烟气流动方向经过的各级吸收设备依次称为：第1级、第2级…… 第R级。含502的烟气依次由第1级至最后一级的吸收设备的底部进入，与吸收剂逆流接 触，经过多级吸收后排放。
[0030] 2、溶液在吸收设备级间梯级利用：后一级吸收器排出的吸收液全部作为前一级吸 收器的吸收剂使用。例如：二级吸收器中，吸收了烟气中的S02的二级吸收液称为第二级富 液，全部送往一级吸收器作一级吸收剂。
[0031] 3、多级解析：解析单元的解析装置由多级解析设备叠加配置，用以分级解析富液。 以需解析的吸收液的流动方向经过的各级解析设备依次称为：第1级、第2级……第R级。 出一级吸收器的富液全部送入第一级解析器解析再生，得到的解析溶液部分送到吸收单 元，其余部分再送入后一级解析器进一步解析再生，直至最后一级解析器得到的解析溶液 (末级贫液）全部送到吸收单元；各级解析器得到的解析气体（酸汽）由后至前经过前设 各级解析器后，所有解析的30 2气体从第1级解析器顶排出。
[0032] 本发明吸收烟气中302所用的吸收剂为：柠檬酸盐的水溶液。
[0033]所述柠檬酸盐通常是柠檬酸钾或柠檬酸钠中的一种；柠檬酸盐在溶液中起缓冲剂 作用。
[0034] 所述吸收-解析单元的设备是一座集成的一体化设备或者是串联的多座。
[0035]所述吸收单元中，从第1级吸收设备开始，所得到的液相和气相的S02浓度依次减 小。
[0036] 所述吸收单元中，可对吸收装置中的各级设备应用不同或相同的液气比；液气比 如若不相同，则从第1级开始依次减小。
[0037] 所述R通常为2~4级，优选为2~3级。
[0038] 当R为3级时，烟气从一级吸收器底部进入，在一级吸收器内部与一级吸收剂逆流 接触，脱除部分30 2;再进入后一级吸收器即：二级吸收器，在二级吸收器内部与二级吸收剂 逆流接触。烟气经过多级叠加配置的吸收器达到净化指标后排放。
[0039]所述多级解析中，各级排出解析液的S02浓度依次降低，最后1级解析设备排出的 吸收剂中S02浓度为最低。
[0040] 所述多级解析中，各级解析器得到的解析气体（酸汽）由后至前经过前设各级解 析器后，酸汽中so2分压提高；酸汽中所含的水汽则在前级解析器中被冷凝的同时，也为前 级解析器提供解析所需的部分热量。
[0041] 所述多级解析，其级数不多于相配套的多级吸收设备的级数，即：不多于R级（R优 选为2~4)。
[0042] 所述解析单元中，气液两相逆流接触，从第1级解析设备到最后一级，各级所得到 的解析液和出口解析气体（酸汽）的302浓度依次减小。
[0043] 所述解析单元中，解析装置的各级设备的溶液处理负荷均不相同；从第1级开始 依次减小。
[0044]本发明与现有技术中柠檬酸盐工艺相比，具有以下优点：
[0045] 1.第二级及以后级的吸收设备的液气比低于单级吸收工艺，从而使得吸收设备体 积减小；吸收剂根据浓度差进行配置，后一级吸收液作为前一级吸收剂梯级利用；送往解 析单元的富液浓度升高；总体吸收剂用量减小，吸收剂利用效能提高；输送电耗降低。
[0046] 2.由于富液浓度比单级吸收工艺升高，提高了解析推动力，各级解析过程中能耗 降低：1)入第1级解析的富液，其&提高，推动力增加，分离所需解析器理论板数减少，因此 设备体积、能耗均减小；2)至最末级排出的末级贫液&等于现有技术，但从第二级至最后 级各级处理量（依次）进一步减少，相应解析设备体积减小，进一步降低能耗。
[0047] 3.出一级吸收器的富液全部送入第一级解析器解析再生，得到的解析溶液部分送 到吸收单元，其余部分再送入后一级解析器进一步解析再生，流程简单，工艺设备减少。
[0048] 4.前一级贫液只有一部分送往下一级解析器，入下一级解析器的502浓度较低，分 离所需的理论板数减少，下一级解析器的塔高较低，节约设备投资。
[0049] 5.整个解析塔的各级解析器为串联操作，压力体系一致，便于操作。
[0050] 6.根据烟气进出口S02浓度，本工艺吸收-解析的级数情况可叠加配置，工艺介质 流程明晰；工艺单元各级设备配置优化。
【附图说明】
[0051] 图1常压多级吸收-解析工艺流程
[0052]图中，
[0053] 01:入一级吸收器的烟气；02:出一级吸收器烟气；03:出二级吸收器烟气；04:出 三级吸收器烟气；05 :三级吸收剂；06 :入二级吸收器的第3级富液；07 :二级吸收剂；08 : 入一级吸收器的第2级富液；09 :-级吸收剂；10 :出一级吸收器的第1级富液；11 :入一级 吸收器的第1级贫液；12 :入二级解析器的第1级贫液；13 :入二级吸收器的第2级贫液； 14 :入三级解析器的第2级贫液；15 :末级贫液；16 :出三级解析器的酸汽；17 :出二级解析 器的酸汽；18 :出一级解析器的酸汽。
[0054] 101:-级吸收器；102:二级吸收器；103:三级吸收器；104:-体化吸收塔。
[0055] 201:第1级贫液冷却器；202:第2级贫液冷却器；203:第3级贫液冷却器；204: 第1级贫富液换热器；205 :第2级贫富液换热器；206 :第3级贫富液换热器；207 :-级再沸 器；208 :二级再沸器；209 :三级再沸器。
[0056] 301:-级解析器；302:二级解析器；303:三级解析器；304:-体化解析塔。
[0057] 401:第1级富液栗；402:第1级贫液栗；403:第2级贫液栗；404:末级贫液栗。
[0058] 501：一级吸收器的液体分布器；502:二级吸收器的液体分布器；503:三级吸收器 的液体分布器；504 :-级解析器的液体分布器；505 :二级解析器的液体分布器；506 :三级 解析器的液体分布器。
[0059] 001~004:-体化设备内的级间隔板。
[0060] 图2为一体化设备隔板示意图
[0061] 19:溢流液位；20:溢流的液体流道；21:上升的气体流道；22:不进入下一级的液 体外排出口。
[0062] 图3为独立设备间介质流道示意图
[0063] 其中，图1为摘要附图。
【具体实施方式】
[0064] 下面结合附图对本发明详细说明，以下仅为本发明的较佳实施例，不