一种变温吸附脱除工业尾气中二氧化硫的方法

一种变温吸附脱除工业尾气中二氧化硫的方法
【专利摘要】本发明公布了一种变温吸附脱除工业尾气中二氧化硫的方法，通过变温吸附装置实现变温吸附脱除工业尾气中的二氧化硫；采用双塔或多塔工艺；将含二氧化硫尾气的温度降到吸附温度以下；设定吸附塔的吸附温度，不高于烟气出口温度不低于循环水温度；使吸附塔解吸温度高于吸附温度；吸附塔中装有能选择吸附二氧化硫的吸附剂；设置工艺步骤的时序，通过两塔或多塔交替使用实现对含二氧化硫气的连续脱硫。本发明具有投资少，运行能耗低，操作简单，无吸附剂消耗、净化深度高、抗冲击能力强等特点，可实现工业尾气中SO2零排放，尤其适用于硫酸厂尾气中SO2净化回收，或附近有硫酸厂的其它工业尾气SO2净化。
【专利说明】
一种变温吸附脱除工业尾气中二氧化硫的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及工业尾气中so2的净化，尤其涉及一种利用变温吸附深度脱除工业尾 气中二氧化硫(so 2)的方法，可把工业尾气中so2富集后回收作为硫酸厂的原料气，尤其适合 硫酸厂的尾气净化，或者附近有硫酸厂的其它工业尾气的so 2净化。
【背景技术】
[0002] S〇2是工业尾气排放的有害物之一。2013年10月，国家标准GB 26132-2010硫酸工 业污染物排放标准正式实施，要求硫酸尾气中二氧化硫浓度从原有的860mg/m3降到400mg/ m3以下，而执行大气污染物排放特别限值的地区要降到200mg/m3以下。在2017年7月1即将 实施的大气污染排放标准中S0 2的排放标准限定到了 100mg/m3。
[0003] 现有so2的脱除技术可按脱硫产物回收利用的程度分为以下三类:第一类so2脱除 后不可回收或难以利用，如石膏法、电石渣法等，该类产生大量的固体废物，带来二次污染。 第二类是通过化学试剂氧化或催化氧化将S〇2转化为稀硫酸或硫酸盐，如双氧水氧化法、氨 氧化法、活性炭湿式催化法，例如专利CN105381699A记载了使用双氧水脱S0 2,专利 CN101085410记载了一种把烟气中S02转化成硫酸氨的方法，该类技术需要不间断消耗氧化 剂或催化剂，涉及到氧化剂供应半径及成本问题，偏远地区使用不方便。第三类是将低浓度 S02吸收或吸附后再解吸得到高浓度S02,回到制酸工段制取硫酸。主要有专利CN102743956A 记载的活性焦法，该方法报道转化率为96-97 %，能把S02出口浓度控制在200mg/m3以下，该 类技术在吸附或吸收后需要去再生塔加热再生，再生需要消耗大量热量，使用循环栗或风 机不停地循环吸收剂，增加了运行成本。同时也存在吸收剂不停地消耗和再生能耗大等问 题。
[0004] 专利CN103446861A中记载了一种使用变温吸附脱硫再生废弃气的循环处理方法， 该方法的基本过程和原理是使变温吸附脱硫过程产生的高含硫再生废气进行有机硫转化， 将其中的有机硫转化成!1 23。该工艺主要是针对有机硫和H2S。目前没有文献或专利报道使用 固定床变温吸附方法脱除工业尾气中S0 2,尤其是硫酸厂尾气中S02的脱除。
[0005] 综上所述，现有技术解决工业尾气中S02的排放存在的问题是：
[0006] ( - )有二次污染物固废或液废产生；
[0007] (二）需要使用循环风机或栗用于吸收剂的循环再生，需要大量的运行功耗，也会 导致吸收剂的磨损或反应消耗；
[0008] (三)脱硫率不高，一般为80-98%，处理后尾气S02浓度随来料气S02的波动而波动 较大。
[0009] (四）针对H2S有固定床吸附的专利，但是so2使用固定床吸附工艺及吸附剂没有这 方面的报道。前面提到的活性焦不是严格意义上的吸附剂，它将参与反应。
[0010] (五)再生能耗高，目前还没有专利或文献报道通过时序设置来有效降低变温吸附 再生热量的方法。

【发明内容】

[0011] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种变温吸附脱除工业尾气中302的 方法，使用固定床变温吸附脱除工业尾气中s〇 2,并把解吸出来的较高浓度s〇2气体回收用于 制备硫酸的方法。实现了工业尾气中s〇 2的零排放，尤其适用于硫酸厂尾气中s〇2净化及回 收;避免脱s〇2产生大量二次污染物，克服较大的运行能耗、吸附剂/催化剂消耗。
[0012] 本发明提供的技术方案是：
[0013] 一种变温吸附脱除工业尾气中s〇2的方法，通过变温吸附装置来实现变温吸附脱 除工业尾气中s〇2,变温吸附装置包括至少两个吸附塔、加热器和多个用于控制气流的流通 断开的控制阀门；含s〇 2尾气的温度降到吸附温度以下，以一定压力通过吸附塔，吸附温度 不高于含硫烟气(含s〇2尾气）的出口温度，不低于循环水温度;吸附塔的解吸温度高于吸附 温度;每个吸附塔中均装有能选择吸附s〇 2的吸附剂;将再生气流进吸附塔，从吸附塔排出 解吸气;每个吸附塔可经历五个基本步骤，包括：
[0014] ( - )进气吸附步骤A;
[0015] (二)高温再生气加热步骤服；
[0016] (三)高温再生气加热同时产生高含S〇2气回制酸车间步骤HP;
[0017](四）低温再生气冷却，开始一段时间产生含S02高的解吸气回制酸车间步骤LP;
[0018] (五)低温再生气吹冷步骤LC;
[0019] 上述五个基本步骤中，可以选择步骤和步骤的时间设计不同的工艺流程;其中，步 骤HW的时间可以为零;步骤LP和步骤LC的时间不能同时都为零;通过控制阀门的开关设置 两塔或多塔工艺步骤的时序步骤，通过两塔或多塔交替使用实现对含S0 2尾气的连续脱硫。
[0020] 针对上述变温吸附脱除工业尾气中s〇2的方法，进一步地，在加热或者冷却时，均 按与处理含硫(s〇 2)尾气相反的方向将再生气流入吸附塔，使得在吸附塔出口端(再生气进 口端)的吸附剂保持新鲜，从而使得再次吸附时出口尾气中的s〇 2浓度很低；
[0021] 针对上述变温吸附脱除工业尾气中S02的方法，进一步地，设置加热时间，加热吸 附塔出口端(再生气的进口端），当吸附塔温度加热到一定程度时，吸附塔出口端再生完成， 吸附塔床层前段吸附剂蓄热；停止加热，利用吸附塔出口端或再生气的进口端已加热的吸 附剂来加热再生气，加热的再生气向前流动，加热吸附塔的进口端或再生气流出端的吸附 剂使其再生。
[0022]吸附塔温度加热到一定程度的判断标准X是:设定X= (Ttti-TA)/(T靜s-Ta)，T出表示为 解吸时塔出口段的温度，Τ靜及表示设定的解吸温度，Τα吸附温度;一般选择X的取值为0.2- 0.95,优化的取值范围是0.4-0.8。
[0023] 针对上述变温吸附脱除工业尾气中S02的方法，进一步地，当含硫尾气的温度高于 所需要的吸附温度时，变温吸附装置还可包括用于将含硫尾气冷却到吸附温度以下的冷却 器。
[0024] 针对上述变温吸附脱除工业尾气中S02的方法，进一步地，可以根据用户含硫尾气 的排放压力选择是否需要鼓风机，当含硫尾气压力(表压)不大于吸附塔压降与管道压降之 和时，变温吸附装置还可包括鼓风机，用于给含硫尾气增压以保证尾气能够通过填料床层 (吸附塔）。
[0025]在冷却器和鼓风机都需要时，可以自由选择选择两者放置的前后顺序;在含硫尾 气温度较高时，冷却器应放在前面。
[0026] 针对上述变温吸附脱除工业尾气中S02的方法，进一步地，当处理后尾气压力不大 于硫酸车间入口压力、解吸气不能顺利通入硫酸车间时，变温吸附装置还可包括用于把气 体增压以便能顺利通过解吸吸附塔后送回硫酸设备的入口的鼓风机。
[0027]本发明通过变温吸附来脱除硫酸厂尾气中S02,可通过如图1所示的双塔装置来实 现，包括:吸附塔1、吸附塔2、冷却器3、鼓风机4、鼓风机5和加热器6;控制阀门7-19用于控 制气流的开通或断开;工艺检修阀20在正常运行时为全开;其中阀16是在有循环加热需要 时使用，即解吸气最初一段时间浓度很低，但有一定的温度，可以把这一段时间的解吸气循 环回去继续加热并作为再生气。再生气用于吸附塔再生，从吸附塔出来以后即为含有30 2的 解吸气。
[0028]上述装置在工作时，两个吸附塔中均装有能选择吸附S02的吸附剂，首先含S02尾气 通过冷却器3把温度降到吸附温度以下，通过鼓风机4增压后经阀门7通过吸附塔1，处理好 的干净气经阀门11作为排放气排放到大气；同时吸附塔2进行加热解吸和吹冷。解吸和吹冷 使用空气或处理后的尾气，加热时经阀门17通过鼓风机5，经阀门18通过加热器6后经阀门 20、14进入吸附塔2，加热解吸后进行吹冷，吹冷时将处理后的尾气通过鼓风机5后绕开加热 器直接通过阀门19、14进入吸附塔2。解吸气回到硫酸设备的入口作为制硫酸的原料气。两 塔交替使用，从而保证脱硫的连续运行。
[0029] 本工艺步骤中LC步骤不为零时，产生的解吸气能达到大气排放标准，可以向大气 直接排气。进一步地，为了真是实现"零"排放，控制本工艺不向大气排放含S02气体，LC步骤 产生的解吸气直接去另外一个吸附塔。
[0030] 本发明使用的固定床变温吸附工艺所采用的吸附塔数量为2-32塔，为了能连续处 理，至少需要两个吸附塔。可以根据处理气量大小、要求的解吸气S0 2浓度波动幅度、以及热 量综合利用情况确定选择吸附塔数量。
[0031] 本发明使用的吸附塔所填吸附剂具有选择吸附s〇2的能力，在加热时能够把S〇2解 吸出来。
[0032] 吸附剂需要的装填量根据单次吸附时间来确定。选择的吸附时间需要大于等于加 热解吸与冷却时间之和。解吸时间为1-40小时，冷却时间一般选择0.5-20小时。
[0033] 吸附温度的选择根据所填吸附剂的特性而定，但不能高于含硫烟气的出口温度， 也不要低于用户所能提供的循环水温度。所以温度选择为〇-l〇〇°C，最优吸附温度为15-60 Γ。
[0034] 吸附塔的解吸温度需要高于吸附温度，一般选择80-500°C，最优选择为150-350 Γ。
[0035] 吸附塔再生气用量为处理气量的0.1-20%，优化选择为0.5-10 %。
[0036]本工艺的操作吸附压力根据含硫尾气进行选择，选择压力为常压到含硫尾气压力 加 lOkpa的范围，优化操作范围是0-lOkpa。再生压力选择为-10-lOKpa，优化选择为-5- 5Kpa〇
[0037] 本发明使用的填料床(吸附塔)压降为l_20Kpa，优化选择为2_8Kpa。
[0038] 本发明需要再生加热量小，本发明为了降低加热所需要的热量，选择在低浓度下 吸附能力大的吸附剂，使得吸附同样的s〇2所需要的吸附剂装填量少，再生需要的加热量就 少。所采用吸附剂的动态吸附量需要大于等于吸附时间内含硫烟气带入的s〇2含硫量，吸附 剂特性要求在吸附温度下，S〇2浓度低于1000mg/m 3时，吸附剂的动态吸附容量大于5mgS02/g 吸附剂，优化选择吸附剂动态吸附容量大于20mgS02/g吸附剂。
[0039] 根据再生加热量小的要求，本发明设置合理时序以充分利用排除的解吸气热量， 在设置时序时考虑把解吸气进行循环使用。
[0040] 根据再生加热量小的要求，本工艺的最为显著的优点是:在加热解吸(HW)过程中 合理设置加热时间，设置加热吸附塔出口端(再生气的进口端)一定时间，当吸附塔温度加 热到一定程度时，吸附塔出口端已经再生完成，但是床层前段温度较高，吸附剂蓄了大量热 量。这时可以停止加热，利用吸附塔出口端（即再生气的进口端）已加热的吸附剂来加热再 生气，加热的再生气向前流动去加热再生吸附塔的进口端（即再生气流出端）的吸附剂。一 方面可以充分利用床层内部的热量，另一方面也可以提前冷却吸附塔的出口端，减少冷却 时间。
[0041] 根据上述要求，吸附塔温度加热到一定程度的判断标准是：设定Χ=(τ出-TA)/ (Τ靜及-Τα)，Χ表示再生过程温度判断标准;Τ出表示为解吸时塔出口段的温度，Τ靜及表示设定的 解吸温度，Τα吸附温度;一般选择X的取值为0.2-0.95，优化的取值范围是0.4-0.8。
[0042]根据出口 S02浓度低的要求，无论加热或者冷却时，都需要按与处理含硫尾气相反 的方向将再生气流入吸附塔，始终保证在吸附塔出口端(再生气进口端）的吸附剂保持新 鲜，再次吸附时出口尾气中s〇2浓度能保证很低。
[0043] 根据上述要求，再生气需要加热，加热的热源可以是电、蒸汽、废弃余热，也可以是 它们的任意组合方式。在工厂本来就有余热用于产生蒸汽的情况下，优化选择是使用一部 分余热直接加热再生气，而不需要用余热产生蒸汽，再用蒸汽加热再生气。
[0044] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0045] 本发明提供一种利用变温吸附深度脱除工业尾气中S02的方法，使用固定床变温 吸附脱除工业尾气中S0 2,可把解吸出来的较高浓度S02富集后回收作为硫酸厂的原料气，回 收用于制备硫酸，实现了工业尾气中S0 2的零排放，尤其适用于硫酸厂尾气中S02净化及回 收，或者附近有硫酸厂的其它工业尾气的S0 2净化。
[0046] 本发明提供的技术方案可避免脱除S02产生大量二次污染物，克服较大的运行能 耗、吸附剂/催化剂消耗。该发明具有投资少，运行能耗低，操作简单，无吸附剂消耗、净化深 度高、抗冲击能力强等特点，净化率超过99.8%，处理后的尾气中含S0 2量低于10mg/m3，平均 值低于2mg/m3。
【附图说明】
[0047]图1是本发明变温吸附脱除硫酸厂尾气中S02采用基本的两塔工艺的装置结构图；
[0048] 图2是本发明采用简化的两塔变温吸附工艺的装置结构图；
[0049] 图丨~图2中，ΤΙ，T2-吸附塔;3-冷却器;4一鼓风机、5-鼓风机;6-加热器;7~ 19一控制阀门；20-工艺检修阀。
[0050] 图3是本发明变温吸附脱除硫酸厂尾气中S02采用三塔吸附工艺的装置结构图； [0051 ]图3中，ΤΙ，T2，T3-吸附塔；3-冷却器；4一鼓风机、5-鼓风机；6-加热器；7~ 26一控制阀门；27-工艺检修阀。
[0052]图4本发明变温吸附脱除硫酸厂尾气中S02采用六塔(三吸附二加热一冷却）工艺 的装置结构图；
[0053] 图4中，T1~T6-吸附塔；3-冷却器;4一鼓风机、5a~5c-鼓风机;6a、6b-加热 器;7~48-控制阀门。
【具体实施方式】
[0054]下面结合附图，通过实施例进一步描述本发明，但不以任何方式限制本发明的范 围。
[0055]本发明提供一种利用变温吸附深度脱除工业尾气中S02的方法，使用固定床变温 吸附脱除工业尾气中s〇2,可把解吸出来的较高浓度s〇2富集后回收作为硫酸厂的原料气，回 收用于制备硫酸，实现了工业尾气中s〇 2的零排放。
[0056]在具体实施时，可通过如图1所示的基本的双塔装置来实现变温吸附脱除硫酸厂 尾气中S02。如图1所示的双塔装置包括:吸附塔1、吸附塔2、冷却器3、鼓风机4、鼓风机5和加 热器6;设备号7-19是控制阀门，用于控制气流的通/断；20是工艺检修阀，正常运行时为全 开;其中阀16是在有循环加热需要时使用，即解吸气最初一段时间浓度很低，但有一定的温 度，可以把这一段时间的解吸气循环回去继续加热并作为再生气。
[0057]上述双塔装置在工作时，两个吸附塔中均装有能选择吸附S02的吸附剂，首先含S02 尾气通过冷却器3把温度降到吸附温度以下，通过鼓风机4增压后经阀门7通过吸附塔1，经 阀门11作为排放气排放到大气。同时吸附塔2进行加热解吸和吹冷。解吸和吹冷使用空气或 处理后的尾气，加热时经阀门17通过鼓风机5，经阀门18通过加热器6后经阀门20、14进入吸 附塔2,加热解吸后进行吹冷，吹冷时将处理后的尾气通过鼓风机5后绕开加热器直接通过 阀门19、14进入吸附塔2。解吸气回到硫酸设备的入口作为制硫酸的原料气。两塔交替使用， 从而保证脱硫的连续运行。
[0058] 图2是本发明采用简化的两塔变温吸附工艺的装置结构图；对应简化的两塔工艺 步骤对应的时序步骤如表2所示，简化了流程。
[0059] 冷却器3的作用是把含硫尾气冷却到吸附温度以下，可根据含硫尾气的温度来选 择是否需要冷却器;当含硫尾气的温度低于所需要的吸附温度时可不使用冷却器。
[0060] 图1和图2中，鼓风机4的作用是给含硫尾气增压以保证尾气能够通过填料床层。可 以根据用户含硫尾气的排放压力选择是否需要鼓风机;去掉鼓风机的判断依据是含硫尾气 压力(表压)大于吸附塔压降与管道压降之和。
[0061] 在冷却器和鼓风机都需要时，可以自由选择选择两者放置的前后顺序;在含硫尾 气温度较高时，冷却器应放在前面。
[0062] 图1和图2中，鼓风机5的作用是把气体增压以便能顺利通过解吸吸附塔后送回硫 酸设备的入口，如果处理后尾气压力大于硫酸车间入口压力并且能保证解吸气能顺利通入 硫酸车间，该处鼓风机可以省略。
[0063]基本两塔设计的时序如表1。表1中，A为进气吸附处理阶段;HW为高温再生气加热 阶段;HP为高温再生气加热同时把解吸气回制酸车间阶段;LP为低温再生气冷却同时把解 吸气回制酸车间；LC为低温再生气吹冷解吸气去另一吸附塔;0表示阀开;C表示阀关；阀20 由于是工艺维修阀，正常运行时一直打开。
[0064] 表1两塔十步脱硫法的阀门开关次序
[0065]
[0066] 表2是简化的两塔工艺步骤对应的时序步骤。
[0067]表2简化流程两塔步骤
[0068]
[0069] 在多塔工艺中，可以多个塔同时吸附，设定总吸附塔数为n，同时吸附的塔数为m。 进气风机可以使用一个风机同时给m个塔同时进气，也可以用m个风机分别对每一个吸附的 塔。在进气阀门选择时，可以m个风机与η塔各自都使用阀门连接。这样进气的阀门数量为η Xm。为了节约阀门，也可以设置每一个风机固定给其中的n/m个塔进气。如六塔3吸附工艺， 可以选择每一个风机对应6个阀门，进气阀门数量为18个。也可以风机1对应吸附塔1、4,风 机2对应吸附塔2、5,风机3对应吸附塔3、6,这样进气阀就只需要6个。当吸附塔数量不是风 机的整数倍时，也可以给风机对应的吸附塔进行分配，比如5塔2吸附工艺，风机1对应吸附 塔1、2、3,风机2对应吸附3、4、5,这样进气阀门是6个，在阀门开放时序上进行设置，同样可 以保证每个塔进气量都一样。总之，在多塔工艺流程中，多塔同时吸附进气的各种变化都是 本
【发明内容】
的精神和范围。
[0070] 多塔工艺中，当加热步骤只加热而没有热循环时，也可以使用一个再生加热风机 和一个加热器。但是，当加热步骤不只是加热而有与其它步骤耦合的情况时，比如，在加热 步骤时一些吸附塔在加热，一些吸附塔在循环加热，这种情况下，加热风机和加热器的数量 与在加热的吸附塔数量相等，即有多少个吸附塔加热就需要匹配多少个加热风机和加热 器。
[0071] 图3是三塔变温吸附脱硫的装置结构和工艺流程图，表3是三塔变温吸附脱硫工艺 对应的各塔工作的步骤;其中，表3a是三个塔中有两个同时在进行吸附的塔的各塔步骤表； 表3b是三个塔中同一时间只有一个用于吸附的塔的各塔步骤表。
[0072] 表3a三塔2塔吸附工艺的各塔步骤表
[0073]
[0074]表3b三塔1塔吸附工艺的各塔步骤表
[0075]
[0076] 图4为六塔变温吸附脱硫的装置结构和工艺流程图，表4是六塔变温吸附脱硫对应 的各塔的步骤的其中一种排列方式:六塔3进气2加热1冷却工艺流程。该表中的HW步骤解吸 气可以去另一个刚开始吸附步骤吸附塔，LC的气流向另一个开始HP的塔。以T1塔为例，它的 HW可以去T4塔的A，它的LC去T3塔的HP。本表中，服步骤时间可以为0，LP和LC中其中一个步 骤时间可以为0。
[0077]表4六塔(3吸附2加热1冷却)工艺的各塔步骤表 [0078]
[0080]本发明使用的吸附塔所填吸附剂具有选择吸附S02的能力，在加热时能够把S02解 吸出来。
[0081] 吸附剂需要的装填量根据单次吸附时间来确定。选择的吸附时间需要大于等于加 热解吸与冷却时间之和。一步地，解吸时间为1-40小时，冷却时间一般选择0.5-20小时。
[0082] 吸附温度的选择根据所填吸附剂的特性而定，但不能高于含硫烟气的出口温度， 也不要低于用户所能提供的循环水温度。所以温度选择为〇-l〇〇°C，最优吸附温度为15-60 Γ。
[0083] 吸附塔的解吸温度需要高于吸附温度，一般选择80-500°C，最优选择为150-350 Γ。
[0084] 吸附塔再生气用量为处理气量的0.1-20%，优化选择为0.5-10 %。
[0085]本工艺的操作吸附压力根据含硫尾气进行选择，选择压力为常压到含硫尾气压力 加 lOkpa的范围，优化操作范围是0-lOkpa。再生压力选择为-10-lOKpa，优化选择为-5- 5Kpa〇
[0086] 本发明使用的填料床压降为1 _20Kpa，优化选择为2_8Kpa。
[0087] 本发明能够满足运行能耗低、再生加热量小的要求。由于加热所需要热量与吸附 剂用量成正比，本发明为了降低加热所需要的热量，选择在低浓度下吸附能力大的吸附剂， 使得吸附同样的S0 2所需要的吸附剂装填量少，从而使得再生需要的加热量少。所采用吸附 剂的动态吸附量需要大于等于吸附时间内含硫烟气带入的S0 2含硫量，吸附剂特性要求在 吸附温度下，S02浓度低于1000mg/m3时，吸附剂的动态吸附容量大于5mgS0 2/g吸附剂，优化 选择吸附剂动态吸附容量大于20mgS02/g吸附剂。
[0088] 本发明设置合理时序以充分利用排除的解吸气热量，在设置时序时考虑把解吸气 进行循环使用，以达到再生加热量小的效果。
[0089]根据再生加热量小的要求，本工艺的最为显著的优点是：在加热解吸过程中合理 设置加热时间，设置加热吸附塔出口端(再生气的进口端)一定时间，当吸附塔温度加热到 一定程度时，吸附塔出口端已经再生完成，但是床层前段温度较高，吸附剂蓄了大量热量。 这时可以停止加热，利用出口端(再生气的进口端）已加热的吸附剂来加热再生气，加热的 再生气向前流动去加热再生吸附塔的进口端(再生气流出端)的吸附剂。一方面可以充分利 用床层内部的热量，另一方面也可以提前冷却吸附塔的出口端，减少冷却时间。
[0090]根据上述要求，吸附塔温度加热到一定程度的判断标准X是：设定X=(T出-Τα)/ (Τ靜及-Ta)，Τ出表示为解吸时塔出口段的温度，Τ靜及表示设定的解吸温度，Τα吸附温度;一般选 择X的取值为〇. 2-0.95，优化的取值范围是0.4-0.8。
[0091]根据出口 S02浓度低的要求，无论加热或者冷却时，都需要按与处理含硫尾气相反 的方向将再生气流入吸附塔，始终保证在吸附塔出口端(再生气进口端）的吸附剂保持新 鲜，再次吸附时出口尾气中s〇2浓度能保证很低。
[0092] 根据上述要求，再生气需要加热，加热的热源可以是电、蒸汽、废弃余热，也可以是 它们的任意组合方式。在工厂本来就有余热用于产生蒸汽的情况下，优化选择是使用一部 分余热直接加热再生气，而不需要用余热产生蒸汽，再用蒸汽加热再生气。
[0093] 尽管已经给出了四个优选方案的工艺流程图和各塔工作步骤表，本领域的技术人 员会认识到，在专利要求的精神和范围内存在其他实施方案。例如，在五个步骤中的有些步 骤是可以省略的；在不同情况下有些设备是可以省略的；吸附塔数是2-32,即使选择吸附 塔数固定为n，同时吸附塔数可以是1到(n-1)，设定加循环加热、热解吸、吹冷同时解吸、单 独吹冷的数量，均存在各种排列和组合。由于篇幅的原因，不能一一列举。但只要是本专利 要求的精神和范围内，都是本专利的
【发明内容】
。
[0094] 实施例一：
[0095] 处理150000m3/h，含硫尾气组成：S02含量在500-2000mg/m 3波动，平均值800mg/ m3;尾气温度，40-65°C ;尾气压力，6Kpa;冷却循环水温度，30°C ;选用吸附剂:具有S02选择吸 附能力的HJ-28,吸附温度为35-40°C，在平均浓度下动态吸附容量为60mgS0 2/g吸附剂。
[0096] 选用两塔时序，流程图如图1，时序排列如表1，各步骤时间设置为表5:
[0097] 表5选用两塔时序各步骤的时间设置
[0098]
[0099] 其中THP根据再生过程温度判断标准X来确定，通过X设定解吸气出口温度，当温度 达到标准后，通过控制程序自行切换进入下一步骤。
[0100] 吸附剂选择动态吸附容量为20-100mgS02/g的吸附剂，两个塔总计装量为104吨。 [0101] 吸附塔设计压降2_4Kpa，管道压降1.5Kpa;
[0102] 由于尾气压力大于吸附塔压降和管道压降之和，所以可以省略鼓风机4;
[0103] 再生气温度选择300°C;选择处理气的3%，所以是4500m3/h。再生气热源使用硫酸 车间的余热，备用电加热器；
[0104] 再生过程温度判断标准X取0.4;
[0105] S02平均排放浓度小于lmg/m3。
[0106] 实施例二：
[0107]处理尾气情况与实施例一相同，实施例二选用三塔工艺流程，两塔同时进气，流程 图如图3，各塔步骤如表3所示，各步骤时间设置为表6:
[0108] 表6选用三塔时序各步骤的时间设置
[0109]
_〇]~由于两塔同时吸附，k以其余四个步骤为ni附时间一半。每个塔进气量为, 75000m3/h。
[0111] 吸附剂选择动态吸附容量为20-100mgS02/g的吸附剂，三个塔总计装量为84吨。
[0112] 吸附塔选择径向床，设计压降2_4Kpa，管道压降1.5Kpa;
[0113] 由于尾气压力大于吸附塔压降和管道压降之和，所以可以省略鼓风机4，
[0114] 再生气温度选择300°C，选择进气处理气的2.5%，所以是150000X2.5%等于 3750m 3/h。再生气热源用硫酸车间的余热。备用电加热器。
[0115] 再生过程温度判断标准X取0.5。
[0116] S〇2平均排放浓度小于lmg/m3。
[0117] 实施例三：
[0118] 处理温度、压力、组成与实施例一相同；本实施例的处理气量变为300000m3/h。
[0119] 选择六塔工艺，三塔吸附，两塔加热，一塔吹冷。流程图如图4,各塔步骤如表4所 示，各步骤时间设置为表7:
[0120]表选用六塔时序各步骤的时间设置
[0121]
[0122] 由于三塔同时吸附，所以其余四个步骤之和等于吸附时间。每个塔进气量为 100000m3/h。
[0123] 吸附剂选择动态吸附容量为20-100mgS02/g的吸附剂，六个塔总计装量为153吨。
[0124] 吸附塔设计压降3_4Kpa，管道压降1.5Kpa;
[0125] 由于尾气压力大于吸附塔压降和管道压降之和，所以可以省略鼓风机4，
[0126] 再生气温度选择300°C，选择进气处理气的2.5%，所以是300000X2.5%等于 7500m3/h。有两个塔同时在进行再生，还有一个塔在使用低温再生气，所以每个风机气量为 2500m3/h。再生气热源硫酸车间的余热。备用电加热器。
[0127] S02平均排放浓度小于lmg/m3。
[0128] 需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技 术人员可以理解:在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是 可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求 书界定的范围为准。
【主权项】
1. 一种变温吸附脱除工业尾气中二氧化硫的方法，通过变温吸附装置实现变温吸附脱 除工业尾气中的二氧化硫;所述变温吸附装置采用双塔或多塔工艺，包括至少两个吸附塔、 一个或多个加热器和多个用于控制气流流通断开的控制阀门；所述变温吸附脱除工业尾气 中二氧化硫的方法具体包括如下步骤： 将含二氧化硫尾气的温度降到吸附温度以下，以一定压力通过吸附塔； 设定吸附塔的吸附温度，使吸附塔的吸附温度不高于含二氧化硫尾气的烟气出口温 度，不低于循环水温度;使吸附塔的解吸温度高于吸附温度； 每个吸附塔中均装有能选择吸附二氧化硫的吸附剂;通过控制阀门的开关设置两塔或 多塔工艺步骤的时序，通过两塔或多塔交替使用实现对含二氧化硫气的连续脱硫； 处理好的干净气直接排放到大气。2. 如权利要求1所述变温吸附脱除工业尾气中二氧化硫的方法，其特征是，每个吸附塔 中可经历五个基本步骤，包括： (一) 进气吸附步骤A; (二) 高温再生气加热步骤Hff; (三) 高温再生气加热同时产生高含二氧化硫的气体回制酸车间步骤HP; (四） 低温再生气冷却，开始一段时间产生含SO2高的解吸气回制酸车间步骤LP; (五) 低温再生气吹冷步骤LC。3. 如权利要求2所述变温吸附脱除工业尾气中二氧化硫的方法，其特征是，所述步骤HW 的时间可为零;所述步骤LP和步骤LC的时间不能同时都为零。4. 如权利要求2所述变温吸附脱除工业尾气中二氧化硫的方法，其特征是，在加热或冷 却时，均按与处理含二氧化硫尾气相反的方向将再生气流入吸附塔，吸附塔出口端为再生 气进口端，使得在吸附塔出口端的吸附剂保持新鲜;所述再生气用量为处理气量的0.1-20%，优选为处理气量的0.5-10%。5. 如权利要求4所述变温吸附脱除工业尾气中二氧化硫的方法，其特征是，设置吸附塔 出口端的加热时间，当吸附塔出口端再生完成、吸附塔床层前段吸附剂蓄热时，停止加热， 利用吸附塔出口端已加热的吸附剂来加热再生气，加热后的再生气向前流动，再加热吸附 塔的进口端的吸附剂使其再生。6. 如权利要求1所述变温吸附脱除工业尾气中二氧化硫的方法，其特征是，当含二氧化 硫尾气的温度高于所设定的吸附温度时，所述变温吸附装置还包括用于将含二氧化硫尾气 冷却到吸附温度以下的冷却器。7. 如权利要求1所述变温吸附脱除工业尾气中二氧化硫的方法，其特征是，当含二氧化 硫尾气的压力不大于吸附塔压降与管道压降之和时，所述变温吸附装置还包括鼓风机，用 于给含二氧化硫尾气增压以保证尾气能够通过吸附塔。8. 如权利要求1所述变温吸附脱除工业尾气中二氧化硫的方法，其特征是，当处理后尾 气的压力不大于硫酸车间入口压力、解吸气不能顺利通入硫酸车间时，所述变温吸附装置 还包括用于把气体增压以便能顺利通过解吸吸附塔后送回硫酸设备的入口的鼓风机。9. 如权利要求1所述变温吸附脱除工业尾气中二氧化硫的方法，其特征是，所述变温吸 附装置采用双塔工艺，包括:吸附塔一、吸附塔二、冷却器、鼓风机一、鼓风机二和加热器;还 包括多个阀门；包括如下步骤： 含二氧化硫尾气通过冷却器把温度降到吸附温度以下； 通过鼓风机一增压后经阀门通过吸附塔一，处理好的干净气经阀门作为排放气排放到 大气；同时吸附塔二进行加热解吸和吹冷;解吸和吹冷使用空气或处理后的尾气，加热时通 过鼓风机二，再通过加热器后进入吸附塔二，加热解吸后进行吹冷，吹冷时将处理后的尾气 通过鼓风机二后绕开加热器直接进入吸附塔二； 解吸气回到硫酸设备的入口作为制硫酸的原料气； 两塔交替使用，从而保证脱硫的连续运行。10. 如权利要求1所述变温吸附脱除工业尾气中二氧化硫的方法，其特征是，所述吸附 塔的数量为2~32;所述吸附温度为0-IOO tC，最优吸附温度为15-60°c ;吸附塔的解吸温度 选择80-500 °C，最优选择为150-350 °C。11. 如权利要求1所述变温吸附脱除工业尾气中二氧化硫的方法，其特征是，所述吸附 剂在吸附温度下，当二氧化硫浓度低于l〇〇〇mg/m 3时，吸附剂的动态吸附容量大于5mgS〇2/g 吸附剂;优选地，吸附剂动态吸附容量大于20mgS02/g吸附剂。
【文档编号】B01D53/04GK105944499SQ201610461532
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】李世刚, 黄咏峰, 王贺平, 赵丹, 陈莎, 袁俊智, 贺瑞萍, 王新民
【申请人】北京北大先锋科技有限公司, 包头华鼎铜业发展有限公司